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微藻類細(xì)胞壁破壁的方法

文檔序號:584145閱讀:2039來源:國知局
專利名稱:微藻類細(xì)胞壁破壁的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種微藻類細(xì)胞壁破壁的方法,主要是涉及一針對微藻、藻類的生物技術(shù),藉該技術(shù)以利于萃取該微藻、藻類的內(nèi)容物。
背景技術(shù)
隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口快速增加,人類對于油脂的需求亦隨之增加,而目前油脂的來源主要仍以植物、動物脂肪為主,但由于需求甚大,目前植物、動物脂肪已無法滿足人類的需求,故漸漸已有技術(shù)針對于藻類中取得油脂。由于多數(shù)藻類的含油量極高,以微藻為例,微藻富含有蛋白質(zhì)、脂肪以及碳水化合物,且某些藻類更富含微量元素和礦物質(zhì),亦即,微藻具有葉綠素等光合器官,可有效地利用太陽能通過光合作用將Η2ο、ω2和無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物,因此可藉由微藻吸收ω2來趨緩溫室效應(yīng),而微藻的繁殖方式是以二分裂式為主,細(xì)胞周期較短,也易于進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng),但由于微藻的細(xì)胞壁相當(dāng)具抗性并堅(jiān)硬而耐降解,且細(xì)胞壁是由纖維素所組成,而纖維素不利于被人體、動物在體內(nèi)分解,繼而減少微藻內(nèi)所富含的營養(yǎng)內(nèi)容物被吸收的效率,故如何分解、破壞細(xì)胞壁來取得微藻內(nèi)的原液便成為相當(dāng)值得研究的技術(shù)。目前所得知,破碎細(xì)胞壁的方法約略可分類有機(jī)械法、物理法以及化學(xué)與生物化學(xué)法,其機(jī)械法主要運(yùn)用機(jī)械動作來藉由研磨或切割的方式來破壞細(xì)胞壁,此方法較適用在動物組織,不適于針對微生物,且易間接破壞細(xì)胞內(nèi)的原液成分;物理法則使用各種物理因素來破壞細(xì)胞壁,其約可分類有反復(fù)凍溶法、超聲波處理等方法,反復(fù)凍溶法通過反復(fù)地將細(xì)胞冰凍再進(jìn)入室溫溶解,經(jīng)過反復(fù)數(shù)次來使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破碎,此方法適于運(yùn)用在組織細(xì)胞,對于微生物細(xì)胞作用較差,而超聲波處理法則通過一定功率的超聲波來使細(xì)胞壁急劇震蕩而破裂,此方法操作簡單,但易使某部分敏感性活性物質(zhì)變性失活;化學(xué)與生物化學(xué)法則又分有酶溶法、化學(xué)滲透法等方法,酶溶法通過各種水解酶將細(xì)胞壁分解,此方法容易導(dǎo)致產(chǎn)物抑制作用,進(jìn)而可能影響細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)釋放率低,且溶酶成本高,故不適于大規(guī)模利用,而針對不同的菌種則必須選擇不同溶酶,此亦相對限制了該方法的使用范圍,化學(xué)滲透法則是使用有機(jī)溶劑來改變細(xì)胞壁的通透性使內(nèi)容物滲透出來,此方法雖較為溫和,但由于時間長,相對降低了效率,故不管上述或其他方法,目前皆存有相當(dāng)?shù)母牧蓟蜻M(jìn)步空間。有鑒于上述缺失弊端,本發(fā)明人認(rèn)為其有亟待改正的必要,遂以其從事相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的多年經(jīng)驗(yàn),及其一貫秉持的優(yōu)良設(shè)計(jì)理念,針對以上不良處加以研究,在經(jīng)過不斷的努力后,終乃推出本發(fā)明微藻類細(xì)胞壁破壁的方法,以更加優(yōu)良的生物科技提升技術(shù)的功效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于,提供一種可有效率地分解藻類細(xì)胞壁且不破壞細(xì)胞內(nèi)容物的方法。為達(dá)到前述的目的,本發(fā)明微藻類細(xì)胞壁破壁的方法是藉由纖維素水解酵素來水解細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),所述的纖維素水解酵素可來自真菌、細(xì)菌或動物中,由于真菌所分泌的纖維素水解酵素種類與產(chǎn)量為最多,故本發(fā)明以真菌為主要實(shí)施菌體,而本發(fā)明的方法主要包含菌體培養(yǎng)、添加微藻、釋出水解酵素、水解細(xì)胞壁與取出微藻原液等步驟,菌體培養(yǎng)將適量的菌體培養(yǎng)于一預(yù)定空間內(nèi),繼而將待分解的微藻添加入該培養(yǎng)菌體的空間內(nèi),且添加的微藻數(shù)量配合菌體的數(shù)量,以令菌體可在有效時限內(nèi)釋出水解酵素來分解微藻的細(xì)胞壁,并于添加的微藻總數(shù)皆分解完后,尚留有一定數(shù)量的菌體供菌體可持續(xù)培養(yǎng)并自行繁殖,而添加的微藻總數(shù)皆分解完后,可取出微藻內(nèi)的油脂、蛋白質(zhì)等內(nèi)容物,并同時可持續(xù)再添加適量的微藻來供菌體釋出的纖維素水解酵素來水解細(xì)胞壁,以便達(dá)到一循環(huán)流程, 此相較舊有的破壁技術(shù),本發(fā)明的方法不僅可藉由較溫和的方式來水解細(xì)胞壁,以使微藻內(nèi)容物不被破壞或流失,進(jìn)而讓微藻內(nèi)的內(nèi)容物可完全被吸收或是利用,此外,由于運(yùn)用了可持續(xù)循環(huán)的操作流程,故一方面可省去不斷重置流程的步驟,另一方面更可有效提升細(xì)胞壁的分解效率。


圖1 本發(fā)明破壁方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明有關(guān)一種微藻類細(xì)胞壁破壁的方法,(請參閱圖1)其方法主要包含菌體培養(yǎng)1、添加微藻2、釋出水解酵素3、水解細(xì)胞壁4與取出微藻原液5所構(gòu)成;其中菌體培養(yǎng)1,菌體的種類是以可分泌纖維素水解酵素的微生物為主,例如真菌、 細(xì)菌、放射線菌等,此階段將一預(yù)定數(shù)量的菌體藉由培養(yǎng)液培養(yǎng)于預(yù)定空間內(nèi),使菌體可不斷于該空間內(nèi)衍生繁殖,而配合菌體的數(shù)量繼而在培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻;添加微藻2,主要將待分解的微藻添加入培養(yǎng)菌體的空間中,而所添加的微藻數(shù)量的多寡是配合菌體,使菌體的實(shí)際數(shù)量可將微藻的細(xì)胞壁完全分解的范圍內(nèi)所決定,故微藻添加的數(shù)量是菌體總數(shù)可將微藻的細(xì)胞壁完全分解數(shù)值內(nèi),而在添加微藻后,菌體便可釋出水解酵素;釋出水解酵素3,在菌體培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻后,原本存在該空間內(nèi)的菌體便自行釋出水解酵素,所述水解酵素是一纖維素分解酵素,此纖維素分解酵素則可對添加的微藻進(jìn)行水解細(xì)胞壁;水解細(xì)胞壁4,主要通過菌體所分泌的水解酵素將微藻上的細(xì)胞壁分解轉(zhuǎn)化成糖體,而分解過程主要在細(xì)胞壁上漸漸分解出孔洞,且隨著時效增長,孔洞的孔徑亦漸漸變大,繼之,便可通過該孔洞取出微藻原液;取出微藻原液5,由于微藻細(xì)胞壁通過菌體所分泌的水解酵素來分解轉(zhuǎn)化成糖類, 于分解過程中,該微藻細(xì)胞壁會因分解而漸漸形成孔洞,而微藻內(nèi)的油脂則可在孔洞的孔徑大于油脂體積時浮出至菌體培養(yǎng)的培養(yǎng)液上,剩余在微藻內(nèi)的原液則可在細(xì)胞壁完全分解后被取出并分類使用。使用微藻類細(xì)胞壁破壁的方法實(shí)施時,請參閱圖1,首先必須于一預(yù)定空間置入菌體的培養(yǎng)液,并控制適當(dāng)?shù)纳L環(huán)境以進(jìn)行菌體培養(yǎng)1,假設(shè)所使用的菌體為真菌,真菌在該培養(yǎng)空間中可不斷地進(jìn)行衍生繁殖來增加數(shù)量,當(dāng)真菌達(dá)到該培養(yǎng)空間內(nèi)所可容納真菌
4數(shù)量的一預(yù)定值時,便可于該空間中添加微藻(步驟幻,且添加的數(shù)量可讓真菌在完全將微藻分解后尚可維持在真菌數(shù)量的預(yù)定值,由于真菌在接觸外來物會釋出水解酵素(步驟 3),而所述的水解酵素為纖維素水解酵素,故可將添加的微藻的細(xì)胞壁進(jìn)行分解,當(dāng)微藻被酵素水解細(xì)胞壁時(步驟4),于細(xì)胞壁上會漸漸因分解的程度而出現(xiàn)有孔徑不一的孔洞, 經(jīng)此,由于微藻內(nèi)的油脂比重較小,故可在孔洞的孔徑大于油脂體積時,油脂會先浮出至培養(yǎng)液,繼而通過培養(yǎng)液內(nèi)的顏色觀察,可了解微藻的細(xì)胞壁是否完全被分解,當(dāng)微藻的細(xì)胞壁被完全分解后,微藻內(nèi)的原液以及細(xì)胞壁經(jīng)水解酵素分解后所轉(zhuǎn)化成的糖類可于該空間中過濾后取出,由于添加微藻的微藻數(shù)量是讓真菌在完全將微藻分解后尚維持在真菌數(shù)量的預(yù)定值,故在取出微藻原液(步驟幻后可持續(xù)再添加微藻以達(dá)一完整的循環(huán)流程。此外, 該微藻內(nèi)的油脂可轉(zhuǎn)換成生物柴油,其他內(nèi)容物以及細(xì)胞壁水解轉(zhuǎn)化成的糖類則可做為保健食品或是飼料,剩余的藻類殘物則可做為堆肥使用,藉以將微藻內(nèi)容物完整地運(yùn)用。本發(fā)明微藻類細(xì)胞壁破壁的方法,其優(yōu)點(diǎn)在于,由于微藻的細(xì)胞壁藉由菌體所分泌出的水解酵素來分解并轉(zhuǎn)化成糖類,故在細(xì)胞壁被分解后,該微藻所制成的保健食品或飼料可利于被吸收,同時不具微藻原本的腥味,且在水解過程中,該菌類于培養(yǎng)空間尚可同時衍生繁殖來增加數(shù)量,故可在添加微藻時的微藻數(shù)量與菌體培養(yǎng)中的菌體數(shù)量二者相互配合的情況下,該微藻細(xì)胞壁完全被菌類所分泌的水解酵素分解后,菌類可維持在一預(yù)定值內(nèi),經(jīng)此,可不斷地于菌體培養(yǎng)1的空間中添加微藻,進(jìn)而達(dá)到一有效率地循環(huán)流程,藉此,一方面可有效穩(wěn)定取出微藻原液的效率,另一方面可省去在菌體于培養(yǎng)空間中數(shù)量不足而必須重新制備的程序,繼以令本發(fā)明的方法達(dá)到相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步功效。以上所述,僅為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例而已,不能以之限定本發(fā)明的范圍。即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾,皆應(yīng)屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微藻類細(xì)胞壁破壁的方法,該方法主要包含菌體培養(yǎng)、添加微藻、釋出水解酵素、水解細(xì)胞壁與取出微藻原液步驟;其中菌體培養(yǎng),菌體是使用可分泌纖維素水解酵素的微生物,此階段將一預(yù)定數(shù)量的菌體培養(yǎng)于預(yù)定空間內(nèi),以使菌體可不斷于該空間內(nèi)衍生繁殖,而配合菌體的數(shù)量繼而在培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻;添加微藻,主要是將待分解的微藻添加入培養(yǎng)菌體的空間中,而在添加微藻后,菌體便可釋出水解酵素;釋出水解酵素,在菌體培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻后,原本存在該空間內(nèi)的菌體便自行釋出水解酵素,此水解酵素則可對添加的微藻進(jìn)行水解細(xì)胞壁;水解細(xì)胞壁,主要通過菌體所分泌的水解酵素將微藻上的細(xì)胞壁分解轉(zhuǎn)化成糖體,繼而當(dāng)細(xì)胞壁被分解后,便可取出微藻原液;取出微藻原液,細(xì)胞壁通過菌體分解過程中,該微藻細(xì)胞壁會因分解而漸漸形成孔洞, 而微藻內(nèi)的油脂則可在孔洞的孔徑大于油脂體積時浮出至菌體培養(yǎng)的培養(yǎng)液上,而剩余在微藻內(nèi)的原液則可在細(xì)胞壁完全分解后被取出并分類使用。
2.如權(quán)利要求1所述的微藻類細(xì)胞壁破壁的方法,其特征在于,該添加微藻的微藻數(shù)量是可控制在讓真菌完全將微藻分解后尚維持在真菌數(shù)量的預(yù)定值,故在取出微藻原液后可持續(xù)再添加微藻以達(dá)一完整的循環(huán)流程。
3.如權(quán)利要求1所述的微藻類細(xì)胞壁破壁的方法,其特征在于,菌體培養(yǎng)的菌體種類可使用真菌。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微藻類細(xì)胞壁破壁的方法,其方法主要包含菌體培養(yǎng)、添加微藻、釋出水解酵素、水解細(xì)胞壁與取出微藻原液;其中菌體培養(yǎng),是將一預(yù)定數(shù)量的菌體藉由培養(yǎng)液培養(yǎng)于預(yù)定空間內(nèi),而配合菌體的數(shù)量在培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻,添加微藻是將待分解的微藻添加入培養(yǎng)菌體的空間中,以令菌體釋出水解酵素,該水解酵素可對微藻進(jìn)行水解細(xì)胞壁,細(xì)胞壁在酵素的分解后可轉(zhuǎn)化為糖類,且該微藻細(xì)胞壁會因分解而漸漸形成孔洞,而微藻內(nèi)的油脂則可在孔洞的孔徑大于油脂體積時浮出至菌體培養(yǎng)的培養(yǎng)液上,剩余在微藻內(nèi)的原液則可在細(xì)胞壁完全分解后被取出并分類使用。
文檔編號C12R1/645GK102286381SQ20101020270
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者李順來, 褚俊杰, 謝曉惠, 鄭嘉惠 申請人:中美生物資源股份有限公司
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