專利名稱：一種利用聲頻技術提高微藻繁殖速度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用聲頻技術提高微藻繁殖速度的方法。
背景技術：
微藻(microalgae)是一類體積小、結構簡單、生長繁殖快速、能進行光合作用(少部分為異養(yǎng)生長)的低等植物，其對太陽能利用效率高，對環(huán)境的適應能力強，因此受到人們越來越多的重視。微藻種類繁多，常見且有利用價值的有微綠球藻、塔胞藻、小球藻、杜氏藻、扁藻、指藻、舟形藻、卵形藻、螺旋藻等。微藻是寶貴的生物資源，除了提取脂肪用于加工生物柴油以外，微藻所生產及含有的活性成分具有重要經濟價值，在醫(yī)藥、保健品、飼料、化工和環(huán)保等方面有廣泛的應用。微藻資源已成為食品、藥物和生物能源產品的重要寶庫。微藻細胞中含有蛋白質、脂類、藻多糖、β-胡蘿卜素、多種無機元素(如Cu、Fe、Se.Mn等)等高價值的營養(yǎng)成分和化工原料。微藻含有豐富的優(yōu)質蛋白質，如部分藍藻與綠藻的蛋白質含量很高，可作為單細胞蛋白(SCP)的重要來源。螺旋藻中的蛋白質質量占細胞干重的比例不僅高達60%、0%，而且它含有的氨基酸達17種之多。微藻中提取的色素主要有胡蘿卜素、蝦青素和藻藍素，胡蘿卜素具有抗氧化、抗突變、抗衰老、預防癌癥、增加免疫力等作用。微藻也是必需維生素的重要來源，所含的維生素Α、維生素Ε、核黃素、吡多醇、維生素B12、維生素C、生物素、肌醇、葉酸、泛酸鈣和煙酸等增加了其作為SCP的價值。利用微藻培養(yǎng)生產多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFAs)主要是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。微藻是海洋食物鏈中PUFAs的最初生產者。PUFAs具有廣泛的生物學活性，在生理、營養(yǎng)和藥理等方面有重要作用。近年來，隨著海洋藥物的興起，微藻多糖作為藥物和藥物中間體的研究已成為藥物研究的重點。相關研究表明，微藻多糖具有抗病毒、抗腫瘤、抗衰老、抗輻射和降血糖等活性功效。微藻每年固定的(X)2大約占全球凈光合產量的40%，在能量轉化和碳元素循環(huán)中起到舉足輕重的作用。目前全世界面臨著能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力。微藻是一類重要的生物質能源，具有光合作用效率高、生長周期短、易培養(yǎng)以及含有較高的脂類等特點，而且在中國廣闊的沿海、內地水域和鹽堿地大規(guī)模種植高油藻類，不存在與人爭糧、與糧爭地的問題，已引起我國政府、科學家和企業(yè)家的高度關注。微藻生物能源技術是近年來在新能源領域興起的一個重要分支。微藻中含有很多種類富含油脂，可以用來生產生物柴油；另一些藻類中含有極豐富的烴類物質，化學結構與礦物油相似，提取后可加工成汽油、柴油使用；在特定條件下，綠藻和藍藻在光合作用的同時可以產生氫氣。微藻還可以吸收并利用工業(yè)生產排放出的大量二氧化碳和氮化物，有利于改善環(huán)境。聲頻助長技術在農業(yè)上已有較多的應用，如給奶牛、蛋雞聽音樂可提高產量，給植物聽音樂不僅提高產量，還可提高品質。聲波對細菌等微生物繁殖和生長的影響國內外也有一些研究。我們在植物聲波助長技術方面進行了大量的研究，近期對食用菌生長、產量及營養(yǎng)成分等方面的試驗表明，聲波可使食用菌的菌絲體生長速度加快、子實體提早出菇，產量有較大提高，還能使食用菌的品質如脂肪、蛋白質和粗多糖也有所提高。目前，聲頻技術應用于微藻的培養(yǎng)過程鮮有報道。微藻的規(guī)模養(yǎng)殖技術和光生物反應器技術是微藻綜合開發(fā)和利用的核心環(huán)節(jié)，也是目前該領域的技術瓶頸。

發(fā)明內容
針對上述技術問題，本發(fā)明提出一種利用聲頻技術提高微藻繁殖速度的方法。為了解決上述問題，本發(fā)明的技術方案如下
一種利用聲頻技術提高微藻繁殖速度的方法，包括如下步驟
1)合成振幅高低交錯聲波，并將其存儲在介質中；
2)從介質中讀取聲波數(shù)據并將其轉化為電信號，通過功放電路將所述電信號放大；
3)通過電線將放大后的電信號送入置于微藻環(huán)境水體中的水下音頻播放器將電信號轉化為聲波，并通過水介質進行傳播。進一步的，所述步驟1)中聲波振幅每0. 5秒交替變化一次，高低振幅的聲波之間聲強差為3dB。進一步的，步驟3)所述中音頻播放器播放的響度為80-90dB左右并采用定時控制器的方式每天播放3小時。進一步的，所述聲波頻率為400-1000HZ。進一步的，所述聲波頻率為400Hz。本發(fā)明的有益效果在于采用聲頻處理技術提高微藻產量的方法，利用水下傳聲器對微藻施加特定頻率的聲波，在微藻體內產生共振，提高微藻體內活細胞內電子流的運動速度，促進各種營養(yǎng)元素的吸收、傳輸和轉化；增強微藻的有氧呼吸作用，促進蛋白質、糖等有機物質的合成，使微藻表現(xiàn)出旺盛的生長速度，最終達到了增產的效果。


圖1為本發(fā)明計算機合成的400HZ聲波；
圖2為不同頻率的聲波對小球藻繁殖增長率的比較；圖3為200Hz聲波對小球藻增長率的比較；圖4為400Hz聲波對小球藻增長率的比較；圖5為700Hz聲波對小球藻增長率的比較；圖6為1000Hz聲波對小球藻增長率的比較；圖7為2000Hz聲波對小球藻增長率的比較；圖8為6000Hz聲波對小球藻增長率的比較。
具體實施例方式下面將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。要用到。您據本發(fā)明涉及一種用聲波促進微藻生長繁殖的新方法，適用于各種藻類的養(yǎng)殖應用，通過功放設備和水下音頻播放器，在微藻類生長的水體環(huán)境中播放特定的聲波，剌激微藻的生長與繁殖。具體方法是如圖1所示通過計算機合成不同的聲波，且聲波的振幅產生高低交錯，每0. 5秒交替變化一次，高低振幅的聲波之間聲強差為3dB，使原本為恒能的聲波成為能量高低變化的聲波，有助于產生聲波交變應力的刺激作用。產生的聲波數(shù)據存貯在磁性介質中，通過解碼器將聲波數(shù)據讀出后，通過功放電路進行信號放大，再通過電線送入置于水體中的水下音頻播放器，使聲波在水體中傳播。播放的響度在80-90dB左右為宜。通過定時控制器每天播放3小時。結果表明，采用聲波刺激后小球藻的生長速度明顯快于對照組，
通過大量的實驗表明，促進微藻生長繁殖有效的聲波頻率以400-1000HZ較為合適，其中400Hz效果最佳。播放的響度在80-90dB之間，播放時間為3小時左右。響度過低(<60dB)起不到聲波應力的刺激作用，響度過高OllOdB)引起微藻繁殖速度降低或死亡。聲波刺激時間過短(<1小時)作用效果不明顯，播放時間過長(>8小時)生長反而受到抑制。實施例一
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻，每箱內放置2只IOL的廣口玻璃瓶，每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L，接種量為7. 5 X 105/mL個，培養(yǎng)箱溫度均設定為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶內各放置1個水下音頻播放器定時進行聲波剌激，另一只培養(yǎng)箱中的2瓶不播放聲波作對照。試驗的聲波有200 Hz,400 Hz、700Hz、IOOOHz、2000 Hz,6000 Hz，每一頻率重復試驗2次。以血球計數(shù)板法通過電腦視頻顯微計數(shù)觀察小球藻的繁殖速度，培養(yǎng)7天后測定微藻的細胞量。結果表明如圖2所示，采用聲波刺激后小球藻的生長速度明顯快于對照組，尤以400Hz頻率的聲波刺激后小球藻的繁殖速度最佳，增長率達22. 69%。實施例二
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻，每箱內置2只IOL的廣口玻璃瓶，每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L，接種量為7. 5 X 105/mL個，培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶內各放置1個水下音頻播放器，通過定時控制器每天上午7:0(Γ100:00以200 Hz聲波進行剌激，另一只培養(yǎng)箱內的2瓶不播放聲波作對照。然后對調培養(yǎng)箱進行重復試驗，各培養(yǎng)7天。以血球計數(shù)板法通過電腦視頻顯微計數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖3所示統(tǒng)計2次小球藻的平均細胞數(shù)，聲波刺激組20. 25 X IOVmL個，對照組17. 7 X 105/mL個，試驗組較對照組增長14. 41%。實施例三
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻，每箱內置2只IOL的廣口玻璃瓶，每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L，接種量為7. 5 X 105/mL個，培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶內各放置1個水下音頻播放器，通過定時控制器每天上午7:0(Γ100:00以400 Hz聲波進行剌激，另一只培養(yǎng)箱內的2瓶不播放聲波作對照。然后對調培養(yǎng)箱進行重復試驗，各培養(yǎng)7天。以血球計數(shù)板法通過電腦視頻顯微計數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖4所示統(tǒng)計2次小球藻的平均細胞數(shù)，聲波刺激組21. 63 X 105/mL個，對照組17. 63Χ 105/mL個，試驗組較對照組增長22. 69%。實施例四
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻，每箱內置2只IOL的廣口玻璃瓶，每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L，接種量為7. 5 X 105/mL個，培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶內各放置1個水下音頻播放器，通過定時控制器每天上午7:0(Γ100:00以700 Hz聲波進行剌激，另一只培養(yǎng)箱內的2瓶不播放聲波作對照。然后對調培養(yǎng)箱進行重復試驗，各培養(yǎng)7天。以血球計數(shù)板法通過電腦視頻顯微計數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖5所示統(tǒng)計2次小球藻的平均細胞數(shù)，聲波刺激組21. 38 X 105/mL個，對照組17. 75X 105/mL個，試驗組較對照組增長20. 45%。實施例五
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻，每箱內置2只IOL的廣口玻璃瓶，每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L，接種量為7. 5 X 105/mL個，培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶內各放置1個水下音頻播放器，通過定時控制器每天上午7:0(Γ100:00以1000 Hz聲波進行剌激，另一只培養(yǎng)箱內的2瓶不播放聲波作對照。然后對調培養(yǎng)箱進行重復試驗，各培養(yǎng)7天。以血球計數(shù)板法通過電腦視頻顯微計數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖6所示統(tǒng)計2次小球藻的平均細胞數(shù)，聲波刺激組觀.07 X 105/mL個，對照組23. 58 X 105/mL個，試驗組較對照組增長19. 06%。實施例六
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻，每箱內置2只IOL的廣口玻璃瓶，每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L，接種量為7. 5 X 105/mL個，培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶內各放置1個水下音頻播放器，通過定時控制器每天上午7:0(Γ100:00以2000 Hz聲波進行剌激，另一只培養(yǎng)箱內的2瓶不播放聲波作對照。然后對調培養(yǎng)箱進行重復試驗，各培養(yǎng)7天。以血球計數(shù)板法通過電腦視頻顯微計數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖7所示統(tǒng)計2次小球藻的平均細胞數(shù)，聲波刺激組20. 25 X IOVmL個，對照組17. 7 X 105/mL個，試驗組較對照組增長14. 41%。實施例七
在兩只恒溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)小球藻，每箱內置2只IOL的廣口玻璃瓶，每瓶培養(yǎng)基的裝液量為3L，接種量為7. 5 X 105/mL個，培養(yǎng)溫度為25°C。其中一只培養(yǎng)箱中的2只廣口瓶內各放置1個水下音頻播放器，通過定時控制器每天上午7:0(Γ100:00以6000 Hz聲波進行剌激，另一只培養(yǎng)箱內的2瓶不播放聲波作對照。然后對調培養(yǎng)箱進行重復試驗，各培養(yǎng)7天。以血球計數(shù)板法通過電腦視頻顯微計數(shù)觀察微藻的繁殖速度。如圖8所示統(tǒng)計3次小球藻的平均細胞數(shù)，聲波刺激組22. 45 X IOVmL個，對照組20 X 105/mL個，試驗組較對照組增長12. 25%。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明保護范圍內。
權利要求
1.一種利用聲頻技術提高微藻繁殖速度的方法，其特征在于，包括如下步驟1)合成振幅高低交錯聲波，并將其存儲在介質中；2)從介質中讀取聲波數(shù)據并將其轉化為電信號，通過功放電路將所述電信號放大；3)通過電線將放大后的電信號送入置于微藻環(huán)境水體中的水下音頻播放器將電信號轉化為聲波，并通過水介質進行傳播。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)中聲波振幅每0.5秒交替變化一次，高低振幅的聲波之間聲強差為3dB。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)所述中音頻播放器播放的響度為80-90dB左右并采用定時控制器的方式每天播放3小時。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聲波頻率為400-1000HZ。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述聲波頻率為400Hz。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用聲頻技術提高微藻繁殖速度的方法，包括如下步驟1)合成振幅高低交錯聲波，并將其存儲在介質中；2)從介質中讀取聲波數(shù)據并將其轉化為電信號，通過功放電路將所述電信號放大；3)通過電線將放大后的電信號送入置于微藻環(huán)境水體中的水下音頻播放器將電信號轉化為聲波，并通過水介質進行傳播，采用聲頻處理技術提高微藻產量的方法，利用水下傳聲器對微藻施加特定頻率的聲波，在微藻體內產生共振，提高微藻體內活細胞內電子流的運動速度，促進各種營養(yǎng)元素的吸收、傳輸和轉化；增強微藻的有氧呼吸作用，促進蛋白質、糖等有機物質的合成，使微藻表現(xiàn)出旺盛的生長速度，最終達到了增產的效果。
文檔編號C12N13/00GK102559651SQ20111041631
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2011年12月14日
發(fā)明者姜仕仁, 黃 俊 申請人:浙江科技學院