微藻培養(yǎng)生產(chǎn)蝦青素的生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用微藻培養(yǎng)生產(chǎn)蝦青素的生產(chǎn)工藝，屬于微藻生物【技術(shù)領(lǐng)域】。其首先是在光生物反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)雨生紅球藻綠色細(xì)胞，并通過控制各個工藝參數(shù)，如培養(yǎng)液溫度、培養(yǎng)液pH、表面光照、培養(yǎng)液雷諾數(shù)和培養(yǎng)液湍流能耗散率等多種參數(shù)的綜合影響來獲得雨生紅球藻綠色細(xì)-胞；其次將雨生紅球藻綠色細(xì)胞和培養(yǎng)基二加入到開放式微藻培養(yǎng)池中進(jìn)行培養(yǎng)；最后通過對變紅的雨生紅球藻培養(yǎng)液進(jìn)行分離等工序，提取得蝦青素。該工藝可以以較經(jīng)濟(jì)的方法大規(guī)模地培養(yǎng)雨生紅球藻的綠色細(xì)胞和促使紅球藻在體內(nèi)大量積累蝦青素，可以實現(xiàn)雨生紅球藻綠色細(xì)胞的室外高速生長、雨生紅球藻體內(nèi)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(yǎng)生產(chǎn)蝦青素的生產(chǎn)工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微藻生物【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種工程利用雨生紅球藻生物合成生產(chǎn) 天然蝦青素的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 蝦青素是一種常見于水生動物體內(nèi)的橙紅色類胡羅卜素，具有防止機(jī)體紫外線灼 傷，促進(jìn)免疫和生殖能力的等生物學(xué)功能。這些功能被認(rèn)為主要是因為天然蝦青素具有超 強(qiáng)抗氧化以及清除體內(nèi)自由基的能力。蝦青素目前是三文魚等高級水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料的必要成 份，也被開發(fā)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(qiáng)動物產(chǎn)品的外觀色澤和營養(yǎng)價值；其用作保健品，蝦青素能有效清除體內(nèi) 有害的自由基，有防止治療紫外線灼傷，幫助機(jī)體從疲勞狀態(tài)快速恢復(fù)，治療炎癥，提高人 體免疫力和延緩衰老等功效。隨著國內(nèi)高檔水產(chǎn)品養(yǎng)殖需求的不斷擴(kuò)大和人們對蝦青素保 健功能的逐漸認(rèn)識，蝦青素的國內(nèi)外市產(chǎn)需求在急劇擴(kuò)大。
[0003] 蝦青素的生產(chǎn)工藝主要有化學(xué)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(xué)合成法生產(chǎn)蝦青素，年產(chǎn)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，二是紅發(fā)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(guī)模生產(chǎn)；紅發(fā)夫酵母培養(yǎng)的方法生產(chǎn)蝦青素長期受到關(guān)注，世界上也有 兩家公司在用這種方法在生產(chǎn)，紅發(fā)夫酵母培養(yǎng)方法生產(chǎn)蝦青素也是我國"十五"科技攻關(guān) 重點項目中的一個專題，但是根據(jù)目前的工藝參數(shù)來看，和化學(xué)合成的方法相比還存在著 生產(chǎn)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(yǎng)來生 產(chǎn)蝦青素近年來在國際上逐漸取得了成功，國外已經(jīng)有三家公司在大規(guī)模生產(chǎn)，國內(nèi)也已 經(jīng)有公司在做中試研究并嘗試擴(kuò)大化生產(chǎn)。利用雨生紅球藻生產(chǎn)的蝦青素和化工合成的蝦 青素相比，不僅在單位生產(chǎn)成本上可以競爭和化學(xué)合成的產(chǎn)品競爭，而且構(gòu)像和魚蝦等動 物體內(nèi)的蝦青素更相同，更適于用作水產(chǎn)養(yǎng)殖添加劑和人類保健品?；ず铣傻奈r青素的 主要成分的構(gòu)象和魚蝦體內(nèi)的天然蝦青素有所區(qū)別，用微藻培養(yǎng)的方法生產(chǎn)天然蝦青素， 被認(rèn)為是有良好經(jīng)濟(jì)前景的高新工業(yè)技術(shù)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中利用雨生紅球藻生產(chǎn)天然蝦青素的主要技術(shù)難點在于，培養(yǎng)雨生紅球 藻細(xì)胞成本高、雨生紅球藻在體內(nèi)積累蝦青素時容易被其它菌類污染；微藻產(chǎn)業(yè)能夠比較 經(jīng)濟(jì)地大規(guī)模生產(chǎn)的微藻類如螺旋藻鹽藻等都是利用開放式藻池實現(xiàn)的，這些藻類的培養(yǎng) 都是在極端條件下進(jìn)行的。如螺旋藻的培養(yǎng)，是在堿性很強(qiáng)的培養(yǎng)基中進(jìn)行，在這種極端條 件下，其它生物不容易在藻池內(nèi)生長，能有效克服其它生物的污染。適于培養(yǎng)雨生紅球藻的 培養(yǎng)基沒有克服其它生物污染的特殊性質(zhì)，不能在比較經(jīng)濟(jì)的開放式藻池內(nèi)大規(guī)模穩(wěn)定生 產(chǎn)。雨生紅球藻的培養(yǎng)基中性偏堿，容易受到其它藻類，病毒，細(xì)菌，真菌，攝食藻類的原生 動物和小型無脊椎動物的污染，這些污染物可以在幾個小時或幾天內(nèi)，徹底破壞一整池紅 球藻的生產(chǎn)。
[0005] 為了解決上述問題，目前國內(nèi)外公司普遍采用的方法是用封閉的光生物反應(yīng)器來 大量培養(yǎng)雨生紅球藻綠色細(xì)胞。雖然光生物反應(yīng)器的研究設(shè)計和建造取得了很大的進(jìn)展， 但是在應(yīng)用光生物反應(yīng)器培養(yǎng)雨生紅球藻細(xì)胞時現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝都沒有考慮培養(yǎng)液的流 體力學(xué)參數(shù)對微藻生長的影響；而雨生紅球藻在體內(nèi)積累蝦青素這一現(xiàn)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(guān)聯(lián)，導(dǎo)致在科研水平上搞清楚這些因素的綜合影響和在工 業(yè)規(guī)模以比較經(jīng)濟(jì)的手段實現(xiàn)比較高濃度的蝦青素累積的條件都比較困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為此，本發(fā)明提出了一種利用微藻培養(yǎng)生產(chǎn)蝦青素的新工藝，該工藝以此包括雨 生紅球藻綠色細(xì)胞的培養(yǎng)、促使雨生球藻大量合成蝦青素的工藝和雨生紅球藻提取干燥工 藝。該工藝可以以較經(jīng)濟(jì)的方法大規(guī)模地培養(yǎng)雨生紅球藻的綠色細(xì)胞和促使紅球藻在體內(nèi) 大量積累蝦青素，可以實現(xiàn)雨生紅球藻綠色細(xì)胞的室外高速生長、雨生紅球藻體內(nèi)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(shù)解決方案包括：
[0008] -種利用雨生紅球藻生產(chǎn)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(yǎng)基一，將二者加入外封閉式光生物反應(yīng) 器進(jìn)行工程培養(yǎng)，獲得雨生紅球藻綠色細(xì)胞，具體按照如下參數(shù)數(shù)值進(jìn)行培養(yǎng)：
[0010] 溫度：12-28
[0011] pH ：7. 0-8. 0 ；
[0012] 表面光照：日光 < I^OOuEnr2Secr1 ;
[0013] 雷諾數(shù)：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(xì)胞在體內(nèi)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(xì)胞和培養(yǎng)基二，將二者加入開放式微藻 培養(yǎng)池中進(jìn)行培養(yǎng)，獲得變紅的雨生紅球藻培養(yǎng)液，具體按照如下參數(shù)數(shù)值培養(yǎng)：
[0017] 溫度：10-38
[0018] pH ：7. 0-8. 0 ；
[0019] 表面光照：日光 < SOOOuEn^secT1 ;
[0020] 雷諾數(shù)：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(yǎng)液進(jìn)行分離，采收藻細(xì)胞并提取蝦青素。
[0023] 作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，上述培養(yǎng)基一包括如下組分：
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種利用雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的工藝，其特征在于，包括以下步驟： a選取適量的無菌雨生紅球藻藻種和培養(yǎng)基一，將二者加入外封閉式光生物反應(yīng)器進(jìn) 行工程培養(yǎng)，獲得雨生紅球藻綠色細(xì)胞，具體按照如下參數(shù)數(shù)值進(jìn)行培養(yǎng)： 溫度：12-28 °C ; pH ：7. 0_8. O ； 表面光照：日光< UOOuEnr2Sec-1 ; 雷諾數(shù)：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(xì)胞在體內(nèi)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(xì)胞和培養(yǎng)基二，將二者加入開放式微藻培養(yǎng) 池中進(jìn)行培養(yǎng)，獲得變紅的雨生紅球藻培養(yǎng)液，具體按照如下參數(shù)數(shù)值培養(yǎng)： 溫度：10-38 °C ; pH ：7. 0_8. 0 ； 表面光照：日光< ZOOOuEn^secT1 ; 雷諾數(shù)：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(yǎng)液進(jìn)行分離，采收藻細(xì)胞并提取蝦青素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的工藝，其特征在于：所述培養(yǎng) 基一包括如下組分：

3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的工藝，其特征在于：所述培養(yǎng) 基二包括如下組分：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的工藝，其特征在于：所述步驟c 中將紅色雨生紅球藻培養(yǎng)液進(jìn)行離心分離，棄上清液，收集紅色的紅球藻沉淀；然后將所述 紅球藻沉淀稀釋后，依次進(jìn)行高壓均質(zhì)、噴霧干燥法后得到干藻粉；最后，將所得干藻粉與 等體積的食用油混合，提取蝦青素。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的工藝，其特征在于：稀釋劑為 水，稀釋后的紅球藻濃度為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(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】李健, 朱大玲, 謝修俊, 張兆雷 申請人:李健