本发明属于微细胞藻类生产，尤其涉及一种内照式镜面的圆柱状生物反应器及其在培养小球藻中的应用。
背景技术：
1、小球藻富含活性多糖、蛋白质、不饱和脂肪酸等营养物质，在营养保健、制药、废水处理等多个领域被广泛应用，属可自养生长的微藻。小球藻能够捕获环境中的co2，在光能的作用下将其转化为有机物如蛋白质、碳水化合物等。近年来，随着人们对于小球藻的需求逐渐增加，大规模养殖小球藻的行业逐渐兴起，市场也不断扩大。
2、胞外多糖(eps)是包裹在微生物细胞表面或从细胞外合成的生物聚合物。它们的主要任务是确保细胞的粘附和保护。微生物eps可保护细胞免受干扰、渗透应激、有毒成分、吞噬作用和噬菌体攻击。它们还有助于细胞的识别和生物膜的形成。研究表明，eps在藻类生长中起着重要作用，主要在细胞分泌、吸附、排泄和裂解过程中产生，有储水和作为碳源等功能。因此，在营养成分低和藻密度高的情况下，eps可以用作碳源和能源，更多的eps紧密粘附在微藻细胞表面，更有利于微藻吸收营养物质进行生长和繁殖。在小球藻的生长过程中，通常还伴随着其他多糖的合成和积累。多糖是小球藻细胞壁的主要组成部分之一，也是能量储存的重要形式之一。因此，多糖含量的变化可以反映小球藻的生长速率和代谢活性。
3、光合色素是小球藻进行光合作用所必需的，包括叶绿素和类胡萝卜素等。光合色素的含量反映了小球藻对光合作用的适应能力和光合产物的合成能力，从而间接反映了其生长状态和光合效率。因此，监测小球藻多糖和光合色素含量可以帮助评估小球藻的生长状况、生理代谢和环境适应能力。
4、光生物反应器是指能够用于光合微生物及其具有光合作用能力的组织或者细胞培养的一类装置。这种反应器和一般的生物反应器具有相似的结构，在一般的条件下都需要一定的光照、温度以及营养物质等来对微生物进行培养和对系统的环境进行调节和控制。相比于开放式光生物反应器，密闭式光生物反应器与外部环境隔绝，可以进行一定程度的连续性生产，不受外部环境影响，能够较好地完成生物生长目标。作为封闭系统更可取，因为污染风险较低，并且可以控制培养条件，如温度和光照强度。
5、在小球藻培养过程中，一定范围的光照强度下，小球藻的光合作用随光照强度的增加而增加，但超过光照强度阈值以后，光合作用便保持一定的水平甚至下降，出现光抑制现象，这个光照强度临界点称为光饱和点。不同于陆地植物叶片，由于藻液中的悬浮微藻和水的存在，光线会因此受到阻碍或散射，使得小球藻接收的光强随距光源距离加大而急速降低，即出现光遮蔽效应，小球藻的生长速度和生物量生产率也相应降低。
6、因此，如何提高藻液中小球藻对光的利用效率，即减少光遮蔽效应并防止光抑制，成为了小球藻工厂化养殖中亟待解决的难点之一。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种内照式镜面的圆柱状生物反应器，能够有效提高光在藻液中的均匀性、减少遮蔽效应并有效防止光抑制，从而能够提高小球藻对光的利用效率，达到使小球藻生物量快速增加的目的。
2、本发明的另一目的在于提供内照式镜面的圆柱状生物反应器在培养小球藻中的应用。
3、本发明的另一目的在于提供一种培养小球藻的方法，能够显著提高小球藻的生长速度。
4、为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
5、本发明提供了一种内照式镜面的圆柱状生物反应器，所述圆柱状生物反应器包括上盖、下盖和圆筒壁，所述上盖、下盖和圆筒壁形成一个封闭的圆柱结构，所述圆筒壁的内壁贴有镜面，所述圆柱状生物反应器的中间设置光源，所述光源为360度通体led光源，所述镜面与光源的垂直距离为5～8cm。
6、优选的，所述光源的光强为100～350μmol/m2/s。
7、本发明还提供了上述圆柱状生物反应器在培养小球藻中的应用。
8、本发明还提供了一种培养小球藻的方法，包括如下步骤：将小球藻接种到上述的圆柱状生物反应器中培养。
9、优选的，所述接种的初始藻液密度od630nm为0.150～0.250。
10、优选的，所述培养的温度为26～30℃。
11、优选的，所述培养用的培养基为bg11培养基。
12、优选的，所述培养的初始ph值为7.12～7.32。
13、优选的，在培养过程中co2以0.6vvm的速率曝气。
14、优选的，所述培养的照明/黑暗时间为12h/12h。
15、本发明的有益效果：
16、本发明提供的内照式镜面圆柱状生物反应器相较于传统的光生物反应器，保证了光在藻液中的均匀性，有效降低了光在藻液中的衰减并减少光抑制现象，同时还提高了小球藻对光的利用率，达到使小球藻生物量快速增加的目的。另外，本发明提供的内照式镜面圆柱状生物反应器在显著提高小球藻生长速度的同时，还能有效避免光源产热带来的藻液温度过高的问题，从而减少热效应，同时节约能源降低成本。具体的，本发明内照式镜面圆柱状生物反应器每单位微藻生物量生产的电能消耗(peec)较传统外置式光反应器降低了10倍以上。
1.一种内照式镜面的圆柱状生物反应器，其特征在于，所述圆柱状生物反应器包括上盖、下盖和圆筒壁，所述上盖、下盖和圆筒壁形成一个封闭的圆柱结构，所述圆筒壁的内壁贴有镜面，所述圆柱状生物反应器的中间设置光源，所述光源为360度通体led光源，所述镜面与光源的垂直距离为5～8cm。
2.根据权利要求1所述的圆柱状生物反应器，其特征在于，所述光源的光强为100～350μmol/m2/s。
3.权利要求1或2所述圆柱状生物反应器在培养小球藻中的应用。
4.一种培养小球藻的方法，其特征在于，包括如下步骤：将小球藻接种到权利要求1或2所述的圆柱状生物反应器中培养。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接种的初始藻液密度od630nm为0.150～0.250。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述培养的温度为26～30℃。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述培养用的培养基为bg11培养基。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述培养的初始ph值为7.12～7.32。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在培养过程中co2以0.6vvm的速率曝气。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述培养的照明/黑暗时间为12h/12h。
