專利名稱：一種用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藥用植物組織培養(yǎng)用工業(yè)反應(yīng)器技術(shù)，特別涉及一種用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器技術(shù)。屬于中藥組織培養(yǎng)反應(yīng)器工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著回歸自然，崇尚天然藥物熱潮的興起，對(duì)植物藥的需求明顯增加，致使中藥野生資源逐年減少，藥用植物的大田栽培雖是緩解辦法，但是，也存在著藥材的生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高、占用耕地、病蟲害、農(nóng)殘留、重金屬等問題，而采用工業(yè)生物反應(yīng)器進(jìn)行植物組織培養(yǎng)是解決中藥資源問題的一條重要途經(jīng)。
自1968年古谷等用130m3的發(fā)酵罐進(jìn)行人參細(xì)胞培養(yǎng)的工業(yè)化生產(chǎn)以來，細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器的產(chǎn)業(yè)化取得了顯著成就。但是，細(xì)胞培養(yǎng)存在較大的遺傳穩(wěn)定性問題，而植物組織培養(yǎng)可以克服這一缺點(diǎn)。目前韓國(guó)已經(jīng)在高麗參不定根和毛狀根的發(fā)酵培養(yǎng)方面取得了突破性進(jìn)展，成功進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化，同時(shí)，還以培養(yǎng)的高麗參不定根和毛狀根開發(fā)了系列保健品和化妝品。人參胚的研究和柴胡毛狀根培養(yǎng)的工業(yè)化也在不斷的成熟。此外，美國(guó)在青蒿的毛狀根培養(yǎng)方面也取得了進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)供氣中加入CO2可以防止培養(yǎng)毛狀根的枯死。德國(guó)科學(xué)家利用培養(yǎng)印度獐牙菜的毛狀根成功生產(chǎn)苦杏苷。植物組織用反應(yīng)器與細(xì)胞培養(yǎng)用反應(yīng)器有一定區(qū)別，因此，組織培養(yǎng)用反應(yīng)器的研發(fā)具有意義。
丹參(Salvia miltiorrhiza)是我國(guó)傳統(tǒng)中藥，具有活血化淤，通經(jīng)止痛的功能。目前，丹參毛狀根的植物組織培養(yǎng)大多處于搖瓶階段(黃煉棟等，1997；USPatNO.5908771；JP02215397)，其生物反應(yīng)器培養(yǎng)還很不成熟(邱德有等采用球形反應(yīng)器進(jìn)行了丹參毛狀根和不定根的反應(yīng)器培養(yǎng)研究，No.00107475.x)，而生物反應(yīng)器的培養(yǎng)具有很多優(yōu)點(diǎn)工作體積大、單位體積生產(chǎn)能力高、物理和化學(xué)條件控制方便等，為植物組織培養(yǎng)工業(yè)化開辟了廣闊的前景。國(guó)內(nèi)外尚未見到采用本發(fā)明的特殊氣升式反應(yīng)器培養(yǎng)丹參不定根的報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，以進(jìn)行丹參不定根的工業(yè)化培養(yǎng)，提供優(yōu)質(zhì)的中藥材。本發(fā)明的生物反應(yīng)器能夠提供適合于丹參不定根生長(zhǎng)的優(yōu)良流體力學(xué)和傳質(zhì)環(huán)境，并獲得與搖瓶相同培養(yǎng)條件下高的增殖倍數(shù)和有效成份含量。
本發(fā)明一種用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，它包括(a)一個(gè)空氣壓縮機(jī)；(b)一個(gè)空氣緩沖罐，該空氣緩沖罐通過一個(gè)第一連接管與所述空氣壓縮機(jī)相連；(c)一個(gè)第一氣體過濾器，該過濾器通過一個(gè)裝有流量計(jì)的第二連接管與所述空氣緩沖罐相連；(d)一個(gè)氣體分布器，該分布器底部通過一個(gè)第三連接管與所述第一氣體過濾器上部相連；(e)一個(gè)反應(yīng)器主體，該反應(yīng)器主體從下至上依次由圓柱體、圓臺(tái)體和球體構(gòu)成，所述圓柱體下部與所述氣體分布器上部相連，圓柱體側(cè)面設(shè)置有一取樣口；(f)一個(gè)第二氣體過濾器，該氣體過濾器通過一個(gè)第四連接管與所述反應(yīng)器主體圓球體上部相連，氣體經(jīng)該氣體過濾器排出反應(yīng)器系統(tǒng)。
為了給不定根生長(zhǎng)提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，包括流體力學(xué)環(huán)境和傳質(zhì)狀況，氣升式反應(yīng)器主體部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓柱體上部與一圓臺(tái)體相連，圓臺(tái)體上部與一球體相連，從而可以保持恒氣體流量而變氣速供氣，改善反應(yīng)器內(nèi)的氧氣供應(yīng)狀況，氣含率測(cè)試結(jié)果表明，相對(duì)于其它諸如柱形或球形反應(yīng)器，這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)型式的氣泡分散較均勻，并且局部氣含率隨軸向位置而變化。通過調(diào)整圓臺(tái)體積和球體體積之比、圓柱體積和圓臺(tái)體積之比以及圓臺(tái)體的角度可以改變反應(yīng)器內(nèi)供氣情況。


附圖為本發(fā)明一種用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)描述。
本發(fā)明一種用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，它包括一個(gè)空氣壓縮機(jī)8；一個(gè)空氣緩沖罐7，該空氣緩沖罐7通過第一連接管與所述空氣壓縮機(jī)8相連；一個(gè)第一氣體過濾器1，該過濾器通過一個(gè)裝有流量計(jì)9的第二連接管6與所述空氣緩沖罐7相連；一個(gè)氣體分布器5，該分布器5底部通過一個(gè)第三連接管與氣體過濾器1上部相連；一個(gè)反應(yīng)器主體，該反應(yīng)器主體從下至上依次由圓柱體4、圓臺(tái)體3和球體2構(gòu)成，所述圓柱體4下部與所述氣體分布器5上部相連，圓柱體4側(cè)面設(shè)置有一取樣口；一個(gè)第二氣體過濾器10，該氣體過濾器10通過一個(gè)第四連接管與所述反應(yīng)器主體圓球體2上部相連，氣體經(jīng)氣體過濾器排出反應(yīng)器系統(tǒng)。反應(yīng)器主體的圓臺(tái)體積和球體體積之比為1∶10～60∶1，最好為1∶3～30∶1。反應(yīng)器主體的圓柱體積和圓臺(tái)體積之比為1∶200～30∶1，最好為1∶100～15∶1。反應(yīng)器主體的圓臺(tái)體的底部角度為3°～89°，最好為45°～75°，所述的底部角度為圓臺(tái)體軸線與錐線的夾角。
由空氣壓縮機(jī)8壓出的空氣經(jīng)緩沖罐7、流量計(jì)9、連接管6及氣體過濾器1后，進(jìn)入氣體分布器5，氣體在氣體分布器內(nèi)進(jìn)行均勻分布后，進(jìn)入生物反應(yīng)器主體，即歷經(jīng)圓柱體4，圓臺(tái)體3和球體2，氣體在反應(yīng)器主體內(nèi)與接種在反應(yīng)器內(nèi)的懸浮在培養(yǎng)液中的丹參不定根進(jìn)行接觸，均勻供給不定根生長(zhǎng)所需的氧氣，之后，氣體離開球體2，經(jīng)氣體過濾器10排出反應(yīng)器系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，它包括(a)一個(gè)空氣壓縮機(jī)；(b)一個(gè)空氣緩沖罐，該空氣緩沖罐通過第一連接管與所述空氣壓縮機(jī)相連；(c)一個(gè)第一氣體過濾器，該過濾器通過一個(gè)裝有流量計(jì)的第二連接管與所述空氣緩沖罐相連；(d)一個(gè)氣體分布器，該分布器底部通過一個(gè)第三連接管與所述第一氣體過濾器上部相連；(e)一個(gè)反應(yīng)器主體，該反應(yīng)器主體從下至上依次由圓柱體、圓臺(tái)體和球體構(gòu)成，所述圓柱體下部與所述氣體分布器上部相連，圓柱體側(cè)面設(shè)置有一取樣口；(f)一個(gè)第二氣體過濾器，該氣體過濾器通過一個(gè)第四連接管與所述反應(yīng)器主體圓球體上部相連，氣體經(jīng)該氣體過濾器排出反應(yīng)器系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的圓臺(tái)體積和球體體積之比為1∶10～60∶1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的圓臺(tái)體積和球體體積之比為1∶3～30∶1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的圓柱體積和圓臺(tái)體積之比為1∶200～30∶1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的圓柱體積和圓臺(tái)體積之比為1∶100～15∶1。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的圓臺(tái)體的底部角度為3°～89°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的圓臺(tái)體的底部角度為45°～75°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于培養(yǎng)丹參不定根的氣升式生物反應(yīng)器，它包括一個(gè)空氣壓縮機(jī)，一個(gè)空氣緩沖罐，一個(gè)第一氣體過濾器，一個(gè)氣體分布器，一個(gè)反應(yīng)器主體，該反應(yīng)器主體從下至上依次由圓柱體、圓臺(tái)體和球體構(gòu)成，所述圓柱體下部與所述氣體分布器上部相連，圓柱體側(cè)面設(shè)置有一取樣口；一個(gè)第二氣體過濾器，氣體經(jīng)該氣體過濾器排出反應(yīng)器系統(tǒng)。為了給不定根生長(zhǎng)提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，包括流體力學(xué)環(huán)境和傳質(zhì)狀況，氣升式反應(yīng)器主體部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圓柱體上部與一圓臺(tái)體相連，圓臺(tái)體上部與一球體相連，從而可以保持恒氣體流量而變氣速供氣，改善反應(yīng)器內(nèi)的氧氣供應(yīng)狀況。
文檔編號(hào)A01G9/00GK1817108SQ200610013248
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者劉明言, 王志剛, 高文遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:天津大學(xué)