微藻培養生產蝦青素的生產工藝的製作方法

2023-06-02 15:12:31

微藻培養生產蝦青素的生產工藝的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用微藻培養生產蝦青素的生產工藝，屬於微藻生物【技術領域】。其首先是在光生物反應器內培養雨生紅球藻綠色細胞，並通過控制各個工藝參數，如培養液溫度、培養液pH、表面光照、培養液雷諾數和培養液湍流能耗散率等多種參數的綜合影響來獲得雨生紅球藻綠色細-胞；其次將雨生紅球藻綠色細胞和培養基二加入到開放式微藻培養池中進行培養；最後通過對變紅的雨生紅球藻培養液進行分離等工序，提取得蝦青素。該工藝可以以較經濟的方法大規模地培養雨生紅球藻的綠色細胞和促使紅球藻在體內大量積累蝦青素，可以實現雨生紅球藻綠色細胞的室外高速生長、雨生紅球藻體內高濃素的蝦青素積累和高效率的收集雨生紅球藻。
【專利說明】微藻培養生產蝦青素的生產工藝

【技術領域】
[0001] 本發明涉及微藻生物【技術領域】，具體涉及一種工程利用雨生紅球藻生物合成生產 天然蝦青素的方法。

【背景技術】
[0002] 蝦青素是一種常見於水生動物體內的橙紅色類胡羅卜素，具有防止機體紫外線灼 傷，促進免疫和生殖能力的等生物學功能。這些功能被認為主要是因為天然蝦青素具有超 強抗氧化以及清除體內自由基的能力。蝦青素目前是三文魚等高級水產養殖飼料的必要成 份，也被開發成為保健食品用作飼料添加劑，蝦青素能提高動物的免疫力，繁殖力，存活率 和生長速度，加強動物產品的外觀色澤和營養價值；其用作保健品，蝦青素能有效清除體內 有害的自由基，有防止治療紫外線灼傷，幫助機體從疲勞狀態快速恢復，治療炎症，提高人 體免疫力和延緩衰老等功效。隨著國內高檔水產品養殖需求的不斷擴大和人們對蝦青素保 健功能的逐漸認識，蝦青素的國內外市產需求在急劇擴大。
[0003] 蝦青素的生產工藝主要有化學合成和生物提取兩大類。目前世界主要有兩家公司 利用化學合成法生產蝦青素，年產量在150到200噸左右。蝦青素的生物來源有主要有三 種；一是甲殼類動物，二是紅髮夫酵母，三是雨生紅球藻。甲殼類動物的蝦青素含量很低，來 源有限，不能夠大規模生產；紅髮夫酵母培養的方法生產蝦青素長期受到關注，世界上也有 兩家公司在用這種方法在生產，紅髮夫酵母培養方法生產蝦青素也是我國"十五"科技攻關 重點項目中的一個專題，但是根據目前的工藝參數來看，和化學合成的方法相比還存在著 生產成本過高的問題；雨生紅球藻是含有蝦青素最豐富的生物，利用雨生紅球藻培養來生 產蝦青素近年來在國際上逐漸取得了成功，國外已經有三家公司在大規模生產，國內也已 經有公司在做中試研究並嘗試擴大化生產。利用雨生紅球藻生產的蝦青素和化工合成的蝦 青素相比，不僅在單位生產成本上可以競爭和化學合成的產品競爭，而且構像和魚蝦等動 物體內的蝦青素更相同，更適於用作水產養殖添加劑和人類保健品。化工合成的蝦青素的 主要成分的構象和魚蝦體內的天然蝦青素有所區別，用微藻培養的方法生產天然蝦青素， 被認為是有良好經濟前景的高新工業技術。
[0004] 現有技術中利用雨生紅球藻生產天然蝦青素的主要技術難點在於，培養雨生紅球 藻細胞成本高、雨生紅球藻在體內積累蝦青素時容易被其它菌類汙染；微藻產業能夠比較 經濟地大規模生產的微藻類如螺旋藻鹽藻等都是利用開放式藻池實現的，這些藻類的培養 都是在極端條件下進行的。如螺旋藻的培養，是在鹼性很強的培養基中進行，在這種極端條 件下，其它生物不容易在藻池內生長，能有效克服其它生物的汙染。適於培養雨生紅球藻的 培養基沒有克服其它生物汙染的特殊性質，不能在比較經濟的開放式藻池內大規模穩定生 產。雨生紅球藻的培養基中性偏鹼，容易受到其它藻類，病毒，細菌，真菌，攝食藻類的原生 動物和小型無脊椎動物的汙染，這些汙染物可以在幾個小時或幾天內，徹底破壞一整池紅 球藻的生產。
[0005] 為了解決上述問題，目前國內外公司普遍採用的方法是用封閉的光生物反應器來 大量培養雨生紅球藻綠色細胞。雖然光生物反應器的研究設計和建造取得了很大的進展， 但是在應用光生物反應器培養雨生紅球藻細胞時現有的生產工藝都沒有考慮培養液的流 體力學參數對微藻生長的影響；而雨生紅球藻在體內積累蝦青素這一現象受到多種因素的 綜合影響，如光照、溫度、攪拌因素、PH值、氮元素濃度、碳元素濃度、磷元素濃度和鐵元素濃 度等。這些因素彼此之間相互關聯，導致在科研水平上搞清楚這些因素的綜合影響和在工 業規模以比較經濟的手段實現比較高濃度的蝦青素累積的條件都比較困難。


【發明內容】

[0006] 為此，本發明提出了一種利用微藻培養生產蝦青素的新工藝，該工藝以此包括雨 生紅球藻綠色細胞的培養、促使雨生球藻大量合成蝦青素的工藝和雨生紅球藻提取乾燥工 藝。該工藝可以以較經濟的方法大規模地培養雨生紅球藻的綠色細胞和促使紅球藻在體內 大量積累蝦青素，可以實現雨生紅球藻綠色細胞的室外高速生長、雨生紅球藻體內高濃素 的蝦青素積累和高效率的收集雨生紅球藻。
[0007] 其技術解決方案包括：
[0008] -種利用雨生紅球藻生產蝦青素的工藝，包括以下步驟：
[0009] a選取適量的無菌雨生紅球藻藻種和培養基一，將二者加入外封閉式光生物反應 器進行工程培養，獲得雨生紅球藻綠色細胞，具體按照如下參數數值進行培養：
[0010] 溫度：12-28
[0011] pH ：7. 0-8. 0 ；
[0012] 表面光照：日光 < I^OOuEnr2Secr1 ;
[0013] 雷諾數：12000-34000 ;
[0014] 湍流能耗散率：KT4Wkg4-IWkg4 ;
[0015] b促使步驟a中雨生紅球藻綠色細胞在體內大量積累蝦青素，
[0016] 稱取適量步驟a所得的雨生紅球藻綠色細胞和培養基二，將二者加入開放式微藻 培養池中進行培養，獲得變紅的雨生紅球藻培養液，具體按照如下參數數值培養：
[0017] 溫度：10-38
[0018] pH ：7. 0-8. 0 ；
[0019] 表面光照：日光 < SOOOuEn^secT1 ;
[0020] 雷諾數：30000-50000 ;
[0021] 湍流能耗散率：KT4WkgtiWi^1;
[0022] c將步驟b所得變紅的雨生紅球藻培養液進行分離，採收藻細胞並提取蝦青素。
[0023] 作為本發明的一個優選方案，上述培養基一包括如下組分：
[0024]

【權利要求】
1. 一種利用雨生紅球藻生產蝦青素的工藝，其特徵在於，包括以下步驟： a選取適量的無菌雨生紅球藻藻種和培養基一，將二者加入外封閉式光生物反應器進 行工程培養，獲得雨生紅球藻綠色細胞，具體按照如下參數數值進行培養： 溫度：12-28 °C ; pH ：7. 0_8. O ； 表面光照：日光< UOOuEnr2Sec-1 ; 雷諾數：12000-34000 ; 湍流能耗散率=KT4WkgtlWl^1 ; b促使步驟a中雨生紅球藻綠色細胞在體內大量積累蝦青素， 稱取適量步驟a所得的雨生紅球藻綠色細胞和培養基二，將二者加入開放式微藻培養 池中進行培養，獲得變紅的雨生紅球藻培養液，具體按照如下參數數值培養： 溫度：10-38 °C ; pH ：7. 0_8. 0 ； 表面光照：日光< ZOOOuEn^secT1 ; 雷諾數：30000-50000 ; 湍流能耗散率=KT4WkgtlWl^1 ; c將步驟b所得變紅的雨生紅球藻培養液進行分離，採收藻細胞並提取蝦青素。
2. 根據權利要求1所述的利用雨生紅球藻生產蝦青素的工藝，其特徵在於：所述培養 基一包括如下組分：

3. 根據權利要求1所述的利用雨生紅球藻生產蝦青素的工藝，其特徵在於：所述培養 基二包括如下組分：
4. 根據權利要求1所述的利用雨生紅球藻生產蝦青素的工藝，其特徵在於：所述步驟c 中將紅色雨生紅球藻培養液進行離心分離，棄上清液，收集紅色的紅球藻沉澱；然後將所述 紅球藻沉澱稀釋後，依次進行高壓均質、噴霧乾燥法後得到幹藻粉；最後，將所得幹藻粉與 等體積的食用油混合，提取蝦青素。
5.根據權利要求4所述的利用雨生紅球藻生產蝦青素的工藝，其特徵在於：稀釋劑為 水，稀釋後的紅球藻濃度為70gL'
【文檔編號】C12P23/00GK104212865SQ201410469553
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月15日 優先權日:2014年9月15日
【發明者】李健, 朱大玲, 謝修俊, 張兆雷 申請人:李健