一种植物细胞或组织培养光反应器的制作方法

本技术属于生物培养，特别涉及一种植物细胞或组织培养光反应器。

背景技术：

1、近年来，随着我国中医药事业的持续发展，药用植物次生代谢产物的应用途径逐渐增多，药用价值和经济价值逐年上升，其市场需求量也持续增长，而药用植物野生资源蕴藏量下降等问题使得药用植物面临着严重的市场供需矛盾。因此，人们开发出人工栽培驯化野生品种，而部分药用价值高，以及生长条件特殊的药材又面临着栽培困难、品种退化、成本高昂等难题。

2、植物悬浮细胞培养是一种快速获得成熟植物细胞及其代谢产物的新技术，运用悬浮细胞培养技术，可以大量生产药效成分，为获得药用植物资源开辟了新途径。到目前为止，通过药用植物细胞培养研究过的药用植物超过四百种，从培养细胞中分离到的次级代谢产品在六百种以上，其中六十多种药用植物代谢物含量超过或等于原植物的含量，已有两百余种植物进行悬浮细胞培养，但成功进入工业生产却是少数，其主要原因是因为植物细胞虽然含有纤维素细胞壁，但厚度不均匀，对剪切力十分敏感，在其培养后期，植物细胞或组织易黏附成团，密度高，甚至有些还存在黏度大的特性，导致氧传递速率和营养物质的传递收到阻滞，由于这种植物细胞培养比微生物和动物细胞培养条件差异，进而导致植物细胞或组织培养的反应器更复杂。

3、同时，在培养条件中溶氧也是最复杂的因素之一，溶氧有一定的极限，过高或过低都会影响到细胞生长和产物合成，特别是在高密度培养时，供氧不足往往可能是限制产量的主要因素之一，因此溶氧参数的调控对于植物细胞培养十分关键。

4、药用植物细胞悬浮培养要实现大规模工业化生产，需选用合适的生物反应器。生物反应器是承载植物细胞或者组织进行生理代谢与合成生物产品的重要场所。早期市面上的植物细胞或组织培养反应器多以搅拌式反应器为主，这些反应器大多数是用来培养微生物的，除了缺少光照调节外，还因为设备针对原有微生物黏度因素设置的搅拌转速和搅拌桨的形状因素，导致植物细胞或组织培养过程中使用会形成巨大剪切力影响了植物细胞或组织的增殖。随后，研究人员又开发出了内错流和气混合式气升式反应器，但需要光照的细胞或组织因其导流筒限制其无法进行光照，以及植物细胞或组织过大夹在导流筒中形成死体积，进而导致培养过程中气体或营养成分无法混匀，影响其生长增殖。近年来，又开发了鼓泡反应器，其去除了搅拌桨加大了通气量，但也因为植物细胞增长到后期细胞组织积压导致培养液混合性不足，若过多的注入空气又因流体动力学胁迫使植物生长受到抑制的问题，而无法实现规模化生产推广。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种植物细胞或组织培养光反应器，以解决现有植物细胞或组织培养反应器因剪切力较大、光照不足及溶氧不足等原因影响植物细胞或组织的增殖的问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、本实用新型提供一种植物细胞或组织培养光反应器，包括光源装置、封头、罐体、通气装置及供气系统，其中罐体的底部设有出料口，通气装置设置于罐体的内部且位于出料口的上方，供气系统与出料口连接，供气系统通过出料口及通气装置向罐体内的培养液提供氧气；罐体的顶部通过封头密封，光源装置设置于封头的平面上，为培养液内的植物细胞或组织提供光照。

4、所述罐体为倒置锥台结构，所述罐体的侧壁上设有培养液参数检测装置。

5、所述培养液参数检测装置包括电导率电极、t电极、ph电极及溶氧电极，其中电导率电极用于检测培养液的导电率；t电极用于检测培养液的温度；ph电极用于检测培养液的酸碱度；溶氧电极用于检测培养液的溶氧度。

6、所述罐体的侧壁上设有取样管路及设置于取样管路上的取样阀，取样阀与蒸汽管路ⅰ连接。

7、所述通气装置包括通气柱及连接在通气柱下端的连接板，其中通气柱为底部开口的柱形结构，且通气柱的侧壁与顶壁均为镂空结构；连接板为环形结构，用于与所述罐体的底部连接。

8、所述通气柱采用多层不锈钢烧结网制成，且多层不锈钢烧结网的目数由内到外逐渐变小。

9、所述供气系统包括蒸汽管路ⅱ、压缩气体管路及气体装置，其中压缩气体管路的一端与所述出料口连接，另一端与气体装置连接，蒸汽管路ⅱ通过梭阀与压缩气体管路连接，蒸汽管路ⅱ为压缩气体管路提供高温蒸汽，实现消菌的作用。

10、所述光源装置包括沿周向设置的多个灯柱，灯柱的上端与所述封头连接，下端插设于所述罐体内。

11、所述灯柱包括灯带支架、led灯带及保护罩，其中灯带支架呈三角形柱状结构，且上端与所述封头连接，灯带支架的三个侧面均设置led灯带，保护罩罩设于led灯带的外侧，且上端与灯带支架连接。

12、所述封头的中心位置设有投料口，所述封头上沿周向有多个补料口；所述罐体的侧壁设有观察窗。

13、本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型提供的一种植物细胞或组织培养光反应器，有效的解决了高密度培养植物细胞或组织时，供氧不足问题。通过通气装置与光源装置的结合，可有效降低气体对植物细胞或组织的剪切力；同时还能在通气下，利用光源装置提供光源，且较好混合物料，进而促进植物细胞或组织的大规模培养。

技术特征：

1.一种植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，包括光源装置、封头(3)、罐体(4)、通气装置(12)及供气系统，其中罐体(4)的底部设有出料口(9)，通气装置(12)设置于罐体(4)的内部且位于出料口(9)的上方，供气系统与出料口(9)连接，供气系统通过出料口(9)及通气装置(12)向罐体(4)内的培养液提供氧气；罐体(4)的顶部通过封头(3)密封，光源装置设置于封头(3)的平面上，为培养液内的植物细胞或组织提供光照。

2.根据权利要求1所述的植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，所述罐体(4)为倒置锥台结构，所述罐体(4)的侧壁上设有培养液参数检测装置。

3.根据权利要求2所述的植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，所述培养液参数检测装置包括电导率电极(5)、t电极(6)、ph电极(11)及溶氧电极(13)，其中电导率电极(5)用于检测培养液的导电率；t电极(6)用于检测培养液的温度；ph电极(11)用于检测培养液的酸碱度；溶氧电极(13)用于检测培养液的溶氧度。

4.根据权利要求2所述的植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，所述罐体(4)的侧壁上设有取样管路(8)及设置于取样管路(8)上的取样阀，取样阀与蒸汽管路ⅰ(7)连接。

5.根据权利要求1所述的植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，所述通气装置(12)包括通气柱(121)及连接在通气柱(121)下端的连接板(122)，其中通气柱(121)为底部开口的柱形结构，且通气柱(121)的侧壁与顶壁均为镂空结构；连接板(122)为环形结构，用于与所述罐体(4)的底部连接。

6.根据权利要求5所述的植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，所述通气柱(121)采用多层不锈钢烧结网制成，且多层不锈钢烧结网的目数由内到外逐渐变小。

7.根据权利要求1所述的植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，所述供气系统包括蒸汽管路ⅱ(14)、压缩气体管路(15)及气体装置(16)，其中压缩气体管路(15)的一端与所述出料口(9)连接，另一端与气体装置(16)连接，蒸汽管路ⅱ(14)通过梭阀与压缩气体管路(15)连接，蒸汽管路ⅱ(14)为压缩气体管路(15)提供高温蒸汽，实现消菌的作用。

8.根据权利要求1所述的植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，所述光源装置包括沿周向设置的多个灯柱(1)，灯柱(1)的上端与所述封头(3)连接，下端插设于所述罐体(4)内。

9.根据权利要求8所述的植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，所述灯柱(1)包括灯带支架(101)、led灯带(102)及保护罩(103)，其中灯带支架(101)呈三角形柱状结构，且上端与所述封头(3)连接，灯带支架(101)的三个侧面均设置led灯带(102)，保护罩(103)罩设于led灯带(102)的外侧，且上端与灯带支架(101)连接。

10.根据权利要求1所述的植物细胞或组织培养光反应器，其特征在于，所述封头(3)的中心位置设有投料口(17)，所述封头(3)上沿周向有多个补料口(2)；所述罐体(4)的侧壁设有观察窗(10)。

技术总结本技术属于生物培养技术领域，特别涉及一种植物细胞或组织培养光反应器。包括光源装置、封头、罐体、通气装置及供气系统，其中罐体的底部设有出料口，通气装置设置于罐体的内部且位于出料口的上方，供气系统与出料口连接，供气系统通过出料口及通气装置向罐体内的培养液提供充足的氧气和适宜的二氧化碳气体；罐体的顶部通过封头密封，光源装置设置于封头的平面上，光源装置为植物组织或细胞提供光照。本技术采用通气装置减小了过往表面曝气式和鼓泡气筒式对细胞的瞬时剪切力，同时增加了培养液中气含率，提高供氧能力，也有利于提高培养液的营养成分混匀的气液传质速率，保证植物细胞或组织的获得适宜的生长环境。技术研发人员：王莉洁,徐晓辉,王宝强受保护的技术使用者：沈阳科康科技有限公司技术研发日：20231024技术公布日：2024/6/13