專利名稱：一種從螺旋藻屬生產(chǎn)干燥的藻類生物量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從螺旋藻屬生產(chǎn)干燥的藻類生物量的方法。
一般地知道螺旋藻屬是一種含有有價(jià)值的營養(yǎng)物和富含蛋白質(zhì)的微藻類。而且，螺旋藻屬含有極好的包括β-胡蘿卜素(維生素A元)維生素B1、B2、B6、B12、C、E和H(生物素)。螺旋藻屬還顯示出具有γ-亞麻酸和α-亞麻酸，它倆是在抗疾病中非常主要的物質(zhì)。
已知螺旋藻屬具有各種菌株例如Spirulina maxima、Spirulina platensis、鹽澤螺旋藻、紡錘螺旋藻。奇怪地，迄今進(jìn)行的和在文獻(xiàn)中報(bào)道的大部分研究是關(guān)于maxima和platensis菌株，對(duì)紡錘螺旋藻進(jìn)行了或在文獻(xiàn)中報(bào)道了非常有限的研究。關(guān)于spirulina maxima的研究在Appl.Microbiol Biotechnol(24，1，47-50)1986 Coden.已有報(bào)道。該研究涉及在海水中大量培養(yǎng)Spirulina maxima，特別提及氮源對(duì)生物量產(chǎn)率的影響。根據(jù)該報(bào)道，使用每個(gè)具有3米2受照射表面的6個(gè)PVC池從1984年9月至1985年8月室外培養(yǎng)Spirulina maxima菌株4MX。從1985年7月至8月，還使用表面積10米2的3個(gè)水泥池。海水補(bǔ)充以含有NaHCO3、KNO3或尿素、K2HOP4或H3PO4和Fe EDTA的營養(yǎng)培養(yǎng)基。與使用標(biāo)準(zhǔn)的碳酸氫鹽培養(yǎng)基相比，使用尿素為氮源的平均生物量產(chǎn)率非常地少。對(duì)于海水和硝酸鹽，產(chǎn)率進(jìn)一步減少到5.2克/米2/天。日本專利no.61031095公開了一種從鹽澤螺旋藻制備粘稠多糖的方法。這樣的方法在于把鹽澤螺旋藻接種到含有NaHCO3、MgSO4、A5溶液、K2HOP4、CaCl2、NaNO3、FeSO4、NaCl、EDTA的營養(yǎng)培養(yǎng)基上，其中A5溶液由H3BO3、MnCl2、ZnSO4·7H2O和H2SO4組成。在4000勒的熒光燈下進(jìn)行培養(yǎng)。收集藻類并在含有NaCl和Na2CO3的水溶液中于90℃加熱。
已知使用含有硝酸鹽和磷酸鹽的堿性營養(yǎng)培養(yǎng)基在瓊脂斜面上生長保存菌，將培養(yǎng)時(shí)間30-40天。將這樣的培養(yǎng)物移至玻璃壇中使用相同的培養(yǎng)基進(jìn)一步培養(yǎng)，次培養(yǎng)時(shí)間30-40天。通過分別滅菌培養(yǎng)基成分制備液體保存菌并保持30-40天。將這樣的液體保存菌用于具有相同培養(yǎng)基的接種物發(fā)育，并在8000-10000勒陰暗條件下保存。用于室外池之前，每天搖動(dòng)這些壇子多次。在該方法中使用的總時(shí)間大約90天。僅能以間歇式方式利用這樣的方法，經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間之后生產(chǎn)出最終產(chǎn)品，即大約90天。
本發(fā)明的目的是提供一種避免已知方法缺點(diǎn)的從螺旋藻屬生產(chǎn)干燥的藻類生物量的改進(jìn)的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)具有所需質(zhì)量、產(chǎn)率大約85%的干燥的藻類生物量的方法，且生產(chǎn)時(shí)間被大量地減少至例如40天。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種從螺旋藻屬生產(chǎn)干燥的藻類生物量的方法，該方法包括在第一步中，在含有營養(yǎng)物的第一反應(yīng)器中培養(yǎng)螺旋藻屬，該營養(yǎng)物含有在水介質(zhì)中的碳酸氫鈉，硝酸鈉，磷酸氫二鉀(dipotassium phosphate)、微量元素例如鋅和釩，并接收1500-2000勒范圍內(nèi)的光子，來生產(chǎn)在420納米(namometers)測量的光密度在0.8-1.2范圍內(nèi)的接種物，通過將接種物引進(jìn)第二反應(yīng)器使接種物經(jīng)受第二步培養(yǎng)，該反應(yīng)器比第一反應(yīng)器大并暴露在陽光中接收4000-6000勒范圍內(nèi)的光子，所說的第二反應(yīng)器含有營養(yǎng)物和天然水，培養(yǎng)物的初始光密度在420納米測量是在0.1-0.8范圍內(nèi)，光密度1-1.2時(shí)收獲培養(yǎng)物，過濾、洗滌和干燥培養(yǎng)物得到所需的藻類生物量。
奇怪地，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)當(dāng)在兩個(gè)分開的反應(yīng)器中培養(yǎng)螺旋藻菌株時(shí)，得到了提高的收率和較短的生產(chǎn)周期，其中，第一反應(yīng)器接收1500-2000勒范圍內(nèi)的光子來生產(chǎn)在420納米測量的光密度在0.3-1.2范圍內(nèi)的培養(yǎng)物。在第二反應(yīng)器中，培養(yǎng)物的初始光密度是在0.1-0.5范圍內(nèi)。在光密度1-1.2時(shí)收獲培養(yǎng)物。過濾培養(yǎng)物，濾液和洗滌水回流至第二反應(yīng)器。
在本發(fā)明的方法中有用的螺旋藻菌種是Spirulina maxima、Spirulina platensis和紡錘螺旋藻。在池中制備培養(yǎng)物、收獲培養(yǎng)物、從生長培養(yǎng)基分離和洗滌生物量、干燥或使生物量經(jīng)受脫水是在現(xiàn)有技術(shù)中一般公知的步驟。然而，在兩個(gè)分開的步驟中制備培養(yǎng)物的步驟、參數(shù)和完成每步的方法在現(xiàn)有技術(shù)中不是公知的。
培養(yǎng)物生長的第一步在于把螺旋藻屬的接種物引入含有營養(yǎng)培養(yǎng)基的第一反應(yīng)器中。優(yōu)選地，營養(yǎng)培養(yǎng)基和接種物的比是3∶1至4∶1。在培養(yǎng)物生長的第一步中采用的營養(yǎng)培養(yǎng)基包括在含水介質(zhì)中，如蒸餾水中的碳酸氫鈉、硝酸鈉、磷酸氫二鉀和微量元素例如鋅和釩。而且，在25-35℃的溫度，培養(yǎng)物接收1500-2000勒范圍內(nèi)的光子。繼續(xù)這樣的處理直至接種物的光密度在420納米測量為0.8-1.2。然而，第一反應(yīng)器中的光吸收則選擇在波長450-870納米。正常地，在15-20天的時(shí)間內(nèi)達(dá)到這樣的光密度。
培養(yǎng)物生長的第二步在于將第一步的接種物注入生產(chǎn)池中或注入除含天然水，例如海水之外的類似于第一反應(yīng)器的含營養(yǎng)培養(yǎng)基的第二反應(yīng)器。這樣設(shè)計(jì)反應(yīng)器或池以便幫助培養(yǎng)物在淺的同心通道中流動(dòng)。20-30厘米的培養(yǎng)物深度有利于持續(xù)生產(chǎn)。較大的深度沒有顯著的幫助，因?yàn)樵谂囵B(yǎng)物中的光滲透受到限制。根據(jù)測量的光密度的大小，例如通過分光光度汁監(jiān)控螺旋藻屬的生長。
第二反應(yīng)器中的培養(yǎng)物接受4000-6000勒范圍內(nèi)的光子的處理。平整地面后可放置第二反應(yīng)器，第二反應(yīng)器可長60米、寬15米、深30厘米，并把它仔細(xì)地調(diào)整坡度以便保證平穩(wěn)的流動(dòng)。大量培養(yǎng)步驟需要每天監(jiān)測在培養(yǎng)物中N.P.O的量和光密度的大小使能夠正確控制用以使培養(yǎng)物生長的營養(yǎng)物。例如以每天為基準(zhǔn)，40毫克/升至500毫克/升的硝酸鹽氮波動(dòng)對(duì)好的生長是不利的，然而，40-80毫克/升的波動(dòng)則不會(huì)有此不利。類似地，通過重新溶解到培養(yǎng)物中和重新吸收進(jìn)培養(yǎng)物中可減少硝酸鹽氮的量，可通過攪拌接種物達(dá)到該量。從包含在營養(yǎng)培養(yǎng)基中的硝酸鈉釋放的氮的濃度40毫克/升至500毫克/升用于第二反應(yīng)器中。通過程序化方法的營養(yǎng)物的一次量送料或通過正弦曲線送料等等把營養(yǎng)物送入反應(yīng)器中也保證了所需的條件。在第二反應(yīng)器中的培養(yǎng)步驟的培養(yǎng)基可含有500-3000毫克/升的藻類生物量。
營養(yǎng)培養(yǎng)基中的碳酸氫鈉的量通過實(shí)施例大約是10克/升。
光合作用時(shí)間內(nèi)攪拌培養(yǎng)物幫助促進(jìn)生物量生長。用在池中達(dá)到的流速表示攪拌的程度。一般地，為此目的，認(rèn)為20-40厘米/秒的流速是適宜的。優(yōu)選地，以5-25厘米/秒的速度未完成第二反應(yīng)器中的攪拌。恒定的攪拌減少氧氣過飽和的程度和細(xì)胞周圍的營養(yǎng)梯度。當(dāng)光滲透受限制時(shí)，由攪拌形成的渦流造成在稠密的培養(yǎng)物中對(duì)細(xì)胞生長有利的輻射分布。螺旋藻屬需要用以合成碳水化合物的碳，主要以碳酸氫鈉的方式提供碳，螺旋藻屬使生長培養(yǎng)基變?yōu)閴A性，由此排除了在培養(yǎng)基中其他形式的微生物的生長。正常地在池中，總堿度保持在8-10克/升之間。
通過任何適合的手段過濾藻類培養(yǎng)物，含有營養(yǎng)物的濾液循環(huán)進(jìn)入第二反應(yīng)器或池中。通過實(shí)施例，通過一系列篩目大小范圍從50-400目的洗滌過濾器完成洗滌。通過水噴霧洗滌濾餅，由此，降低藻類的PH至接近中性并濃縮漿狀物以進(jìn)行隨后的干燥步驟。在110-210℃的溫度可通過噴霧干燥完成干燥。
通過本發(fā)明方法制備的用于人類消費(fèi)的干燥的生物量具有下列特征蛋白質(zhì)(凱氏定氮數(shù)6.25)60-70%C-藻青素8.5-11%碳水化合物14-16%亞麻酸3.9和28%類脂類脂6-7%，維生素B20-60微克水分6-8%，維生素E，7-8國際單位總類胡蘿卜素200-250毫克/100克鈣600毫克/100克維生素B2毫克/100克
Phosphrocus00毫克/100克維生素B61-2毫克/100克鋅5-7毫克/100克鐵40毫克/100克本發(fā)明允許使用天然水在自然光下室外培養(yǎng)藻類。與使用更多步驟的現(xiàn)有技術(shù)相比，反應(yīng)器系列為兩步，由此可進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的操作。
通過實(shí)施例以及不包含對(duì)其的任何限制，在第二反應(yīng)器或池中保持的營養(yǎng)物的濃度如下氮400-425毫克/升鉀660-680毫克/升磷(Phosphours)80-100毫克/升鈣和鎂以碳酸鈣計(jì)70-90毫克/升硫160-190毫克/升氯化物550-650毫克/升鈉5000-6500毫克/升
權(quán)利要求
1.一種從螺旋藻屬生產(chǎn)干燥的藻類生物量的方法，包括，在第一步中，在含有營養(yǎng)物的第一反應(yīng)器中培養(yǎng)螺旋藻屬，該營養(yǎng)物含有在含水介質(zhì)中的碳酸氫鈉、硝酸鈉、磷酸二氫鉀、微量元素例如鋅和釩，并接收1500-2000勒范圍內(nèi)的光子，來生產(chǎn)具有在420納米測量的光密度在0.8-1.2范圍內(nèi)的接種物，通過將接種物引進(jìn)第二反應(yīng)器使接種物經(jīng)受第二步的培養(yǎng)，該反應(yīng)器比第一反應(yīng)器大并暴露在陽光中接收4000-6000勒范圍內(nèi)的光子，所說的第二反應(yīng)器含有營養(yǎng)物和天然水，培養(yǎng)物的初始光密度在420納米測量為在0.1-0.8范圍內(nèi)，在光密度1-1.2時(shí)收獲培養(yǎng)物，過濾、洗滌和干燥培養(yǎng)物，得到所需的藻類生物量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在溫度25-35℃進(jìn)行培養(yǎng)物生產(chǎn)的第一步。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的方法，其中在營養(yǎng)培養(yǎng)基中碳酸氫鈉的量大約是10克/升。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的方法，其中第一反應(yīng)器中的光吸收選擇在波長450-870納米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4的方法，其中在第二反應(yīng)器中從包含在營養(yǎng)培養(yǎng)基中的硝酸鈉釋放的氮的濃度為40毫克/升至500毫克/升。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5的方法，其中以5-25厘米/秒的速度完成第二反應(yīng)器中接種物的攪拌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的方法，其中使用一系列篩目大小范圍從50目-400目的洗滌過濾器完成洗滌。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7的方法，其中在溫度110°-120℃范圍內(nèi)完成干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及從螺旋藻屬生產(chǎn)干燥的藻類生物量，特征在于分開的培養(yǎng)步驟。在含有營養(yǎng)培養(yǎng)基和接收1500—2000勒范圍內(nèi)的光子的反應(yīng)器中進(jìn)行第一步。一旦達(dá)到所需的光密度，用天然方法和在營養(yǎng)物中使培養(yǎng)物進(jìn)行第二步的培養(yǎng)生長。初始光密度是0.1—0.5。一旦達(dá)到令人滿意的光密度，收獲培養(yǎng)物、過濾、洗滌和干燥培養(yǎng)物。
文檔編號(hào)C12N1/12GK1096052SQ9310764
公開日1994年12月7日 申請(qǐng)日期1993年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月31日
發(fā)明者C·V·塞沙德里, B·V·尤米什 申請(qǐng)人:國家研究發(fā)展公司