CN107326058A - 使用雨生红球藻生产虾青素的方法 - Google Patents
使用雨生红球藻生产虾青素的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107326058A CN107326058A CN201710719236.4A CN201710719236A CN107326058A CN 107326058 A CN107326058 A CN 107326058A CN 201710719236 A CN201710719236 A CN 201710719236A CN 107326058 A CN107326058 A CN 107326058A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- haematococcus pluvialis
- astaxanthin
- production
- biomass
- olm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- JEBFVOLFMLUKLF-IFPLVEIFSA-N Astaxanthin Natural products CC(=C/C=C/C(=C/C=C/C1=C(C)C(=O)C(O)CC1(C)C)/C)C=CC=C(/C)C=CC=C(/C)C=CC2=C(C)C(=O)C(O)CC2(C)C JEBFVOLFMLUKLF-IFPLVEIFSA-N 0.000 title claims abstract description 103
- 239000001168 astaxanthin Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 235000013793 astaxanthin Nutrition 0.000 title claims abstract description 103
- MQZIGYBFDRPAKN-ZWAPEEGVSA-N astaxanthin Chemical compound C([C@H](O)C(=O)C=1C)C(C)(C)C=1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)C(=O)[C@@H](O)CC1(C)C MQZIGYBFDRPAKN-ZWAPEEGVSA-N 0.000 title claims abstract description 103
- 229940022405 astaxanthin Drugs 0.000 title claims abstract description 103
- 241000168517 Haematococcus lacustris Species 0.000 title claims abstract description 101
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 51
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 42
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000011534 incubation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims abstract description 13
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 22
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 21
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical group [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 16
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 15
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 9
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical group [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 claims description 8
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 8
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 8
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical compound [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 3
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 3
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 claims description 3
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 28
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 10
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 10
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 8
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 8
- 239000000306 component Substances 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 238000012549 training Methods 0.000 description 7
- 241000168525 Haematococcus Species 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 241000238557 Decapoda Species 0.000 description 2
- FDSDTBUPSURDBL-LOFNIBRQSA-N canthaxanthin Chemical compound CC=1C(=O)CCC(C)(C)C=1/C=C/C(/C)=C/C=C/C(/C)=C/C=C/C=C(C)C=CC=C(C)C=CC1=C(C)C(=O)CCC1(C)C FDSDTBUPSURDBL-LOFNIBRQSA-N 0.000 description 2
- 235000021466 carotenoid Nutrition 0.000 description 2
- 150000001747 carotenoids Chemical class 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAKOWWREFLAJOT-UHFFFAOYSA-N DL-alpha-tocopherylacetate Chemical compound CC(=O)OC1=C(C)C(C)=C2OC(CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C)(C)CCC2=C1C ZAKOWWREFLAJOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 Huang Zhi Chemical class 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 241000081271 Phaffia rhodozyma Species 0.000 description 1
- OOUTWVMJGMVRQF-DOYZGLONSA-N Phoenicoxanthin Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)C(=O)C(O)CC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2=C(C)C(=O)CCC2(C)C OOUTWVMJGMVRQF-DOYZGLONSA-N 0.000 description 1
- 230000002292 Radical scavenging effect Effects 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 230000008499 blood brain barrier function Effects 0.000 description 1
- 210000001218 blood-brain barrier Anatomy 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 235000012682 canthaxanthin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001659 canthaxanthin Substances 0.000 description 1
- 229940008033 canthaxanthin Drugs 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035567 cellular accumulation Effects 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000012041 food component Nutrition 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 210000001822 immobilized cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000000302 ischemic effect Effects 0.000 description 1
- 235000012680 lutein Nutrition 0.000 description 1
- 239000001656 lutein Substances 0.000 description 1
- KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N lutein Chemical compound C([C@H](O)CC=1C)C(C)(C)C=1\C=C\C(\C)=C\C=C\C(\C)=C\C=C\C=C(/C)\C=C\C=C(/C)\C=C\[C@H]1C(C)=C[C@H](O)CC1(C)C KBPHJBAIARWVSC-RGZFRNHPSA-N 0.000 description 1
- 229960005375 lutein Drugs 0.000 description 1
- ORAKUVXRZWMARG-WZLJTJAWSA-N lutein Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CCCC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C(=CC(O)CC2(C)C)C ORAKUVXRZWMARG-WZLJTJAWSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 208000015122 neurodegenerative disease Diseases 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- KBPHJBAIARWVSC-XQIHNALSSA-N trans-lutein Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CC(O)CC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C(=CC(O)CC2(C)C)C KBPHJBAIARWVSC-XQIHNALSSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FJHBOVDFOQMZRV-XQIHNALSSA-N xanthophyll Natural products CC(=C/C=C/C=C(C)/C=C/C=C(C)/C=C/C1=C(C)CC(O)CC1(C)C)C=CC=C(/C)C=CC2C=C(C)C(O)CC2(C)C FJHBOVDFOQMZRV-XQIHNALSSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P23/00—Preparation of compounds containing a cyclohexene ring having an unsaturated side chain containing at least ten carbon atoms bound by conjugated double bonds, e.g. carotenes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Virology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Botany (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及虾青素生产技术领域，是一种使用雨生红球藻生产虾青素的方法，在培养过程中，光照均采用高强度光照。本发明所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，兼具下述优点：相对于现有浸没式生产虾青素方法而言，能够减少培养液的使用量，降低生产运行成本，特别是减少收获后生物质脱水干燥的成本和培养系统的运行成本，并且对培养设备等培养系统的要求较低，使本生产方法易于工业化生产；在培养过程中，本发明所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法均采用高强度光照，使雨生红球藻生物质和虾青素共同快速积累，使用本发明所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，能够明显提升收获时的生物质浓度，也就提升了收获时的虾青素浓度和虾青素产量。
Description
技术领域
本发明涉及虾青素生产技术领域，是一种使用雨生红球藻生产虾青素的方法。
背景技术
虾青素是一种红色的类胡萝卜素，具有强有力的抗氧化能力。其抗氧化能力比玉米黄质、叶黄素、角黄素等其他类胡萝卜素强10倍以上，在自由基清除能力上，它比胡萝卜素强38倍，比维生素E强500倍。因此，虾青素能够显著降低与年龄相关的退行性疾病和局部缺血性疾病的发病风险，同时也可以增强免疫系统，降低癌症发生率，在抗衰老、抗紫外线、增强免疫力、穿越血脑屏障抗氧化抗炎等方面也有着显著成效。目前，虾青素已广泛应用于营养保健品、化妆品、食品及饲料行业。当前虾青素主要有四种来源:1)人工合成；2)甲壳类动物提取；3)法夫酵母生产；4)雨生红球藻生产。其中化学合成得到的虾青素占据了主要的市场份额，价格达到每公斤2500美元，每年全世界的市场份额估计超过2亿美元，但由于化学合成的虾青素中存在非天然构象成分，导致其具有较低的生物利用率和安全性。因此化学合成的虾青素被美国食品药品监督管理局(FDA)禁止进入保健品市场。所以，对天然虾青素的生产和提取是当前市场的重要发展方向。作为自然界中分布最广泛，产量最高的虾青素的生产者，在合适条件下，雨生红球藻的虾青素含量可达其干重的5%。目前，雨生红球藻虾青素已被美国食品药品监督管理局(FDA)批准进入市场，并被膳食补充剂健康与教育法(DSHEA)认可为一种新的膳食成分。因此，目前最具市场潜力的虾青素生产方法是利用雨生红球藻来大规模生产天然虾青素。
虽然雨生红球藻是目前最好的虾青素工业生产来源，但它生长缓慢，培养过程中容易被其他生物污染，为了优化工业生产过程，提高虾青素的产量，需要为天然虾青素的生产提供优良的培养方法，以提高工业产量。当前已经投入生产的工业化雨生红球藻培养系统均采用两段式液体浸没式培养。具体是将培养过程分为两段，在第一段使用较弱光照（不高于200µmolm-2s-1）以进行生物质的积累，待生物质浓度达到一定值后转为高强度光照，以进行虾青素的积累。鉴于微藻细胞浸没生长的特点，二氧化碳（CO2）需经过培养液才能到达微藻细胞，因此浸没式培养系统的补碳效率较低。同时，大体积的培养液导致了浸没式培养系统的高运行成本：培养液的搅拌循环、控温、通气等环节中的大量能源消耗；培养液本身，包括无机养分和水的大量消耗。同时，鉴于在浸没式培养系统中，微藻细胞分散于培养液中（生物质含量小于1%），收获时需要耗费大量的能量对收获的悬浮液进行脱水（可达总运行费用的30%）。同时生物质和虾青素的分步积累延长了培养时间，进一步降低了生产效率。
中国文献公开了一种一段式浸没系统培养雨生红球藻生产虾青素的方法，即“一种培养雨生红球藻生产虾青素的方法”（申请号为02138827.X的中国专利文献），此方法虽使用一步培养法较为简便，但只通过二氧化碳诱导，细胞积累虾青素慢，且收获的方法较为麻烦。同时浸没式培养产生的问题并没有得到解决。中国文献公开了一种非直接浸没式培养系统，即“一种培养雨生红球藻生产虾青素的转化方法”（申请号为201210561399.1的中国专利文献），使用该方法虽然诱导虾青素合成的效果明显，系统运行较为稳定可靠。但该方法需要制备固定化细胞，非常繁琐，不适于大规模培养。中国文献公开了一种非浸没式的生物膜系统，即“一种用于微藻工业化生产的半固态培养方法”（申请号为201010250866.X的中国专利文献），此培养系统中，微藻被接种在具有存水能力的材料上，如此，微藻细胞不需要被浸没也可保持湿润并生长，以上所述的系统降低了系统运行所需的培养液量，在提高生物质浓度的同时降低了运行成本。但是，申请号为201010250866.X的中国专利文献的虾青素产量有待提升。
发明内容
本发明提供了一种使用雨生红球藻生产虾青素的方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有虾青素生产方法存在虾青素产量有待提升的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种使用雨生红球藻生产虾青素的方法，按下述方法进行：将雨生红球藻细胞接种在固体培养基上，接种后将液体培养基添加到雨生红球藻生物质中，但并不浸没雨生红球藻生物质，雨生红球藻细胞的培养过程分为两个阶段，在两个阶段的培养过程中，均在雨生红球藻生物质表面提供光照强度为400µmolm-2s-1至5000µmolm-2s-1的高强度光照，并且向雨生红球藻细胞提供含有二氧化碳的气体相，第一阶段使用满足雨生红球藻生长的液体培养基对雨生红球藻进行培养，同时进行生物质和虾青素的积累，当虾青素的浓度停止增加和／或液体培养基中的氮磷消耗殆尽后，进入第二阶段的培养，第二阶段通过改变液体培养基成分和／或增加紫外光，当第二阶段中的虾青素浓度不低于生物质干重的2.5%后，对雨生红球藻生物质进行收获。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述高强度光照是指阳光和／或强度为400µmolm-2s-1至5000µmolm-2s-1的人工光照和／或强度不低于400µmolm-2s-1至5000µmolm-2s-1的混合光照。
上述紫外光是指波长短于400nm的光线,其强度不小于50µmolm-2s-1；和／或，光照的光源为自然和／或人工光源。
上述改变液体培养基成分是指向液体培养基添加诱导因子和／或胁迫因子。
上述诱导因子为醋酸钠，醋酸钠的浓度为5mM至500mM；和/或，诱导因子为氯化钠,氯化钠的浓度为0.2%至5%。
上述胁迫因子为除去液体培养基中的无机氮源和／或无机磷源。
上述气体相为空气或其他含有二氧化碳的气体。
上述固体培养基是指无毒且具有粗糙表面的固体材料，固体培养基采用滤纸、滤膜、纤维织物、海绵、塑料中的一种以上；和/或，固体培养基表面为平面或曲面。
上述接种是指能将雨生红球藻细胞安放到固体培养基表面的方法，接种方法采用过滤或涂抹或喷涂或注射。
上述收获是指能从固体培养基表面采集雨生红球藻细胞的方法，收获方法采用刮铲和/或冲洗。
本发明所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，兼具下述优点：相对于现有浸没式生产虾青素方法而言，能够减少培养液的使用量，降低生产运行成本，特别是减少收获后生物质脱水干燥的成本和培养系统的运行成本，并且对培养设备等培养系统的要求较低，使本生产方法易于工业化生产；在培养过程中，本发明所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法均采用高强度光照，使雨生红球藻生物质和虾青素共同快速积累，使用本发明所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，能够明显提升收获时的生物质浓度，也就提升了收获时的虾青素浓度和虾青素产量。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所提到各种化学试剂和化学用品如无特殊说明，均为现有技术中公知公用的化学试剂和化学用品；本发明中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数；本发明中的常温、室温一般指15℃到25℃的温度，一般定义为25℃。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：该使用雨生红球藻生产虾青素的方法，按下述方法进行：将雨生红球藻细胞接种在固体培养基上，接种后将液体培养基添加到雨生红球藻生物质中，但并不浸没雨生红球藻生物质，雨生红球藻细胞的培养过程分为两个阶段，在两个阶段的培养过程中，均在雨生红球藻生物质表面提供光照强度为400µmolm-2s-1至5000µmolm-2s-1的高强度光照，并且向雨生红球藻细胞提供含有二氧化碳的气体相，第一阶段使用满足雨生红球藻生长的液体培养基对雨生红球藻进行培养，同时进行生物质和虾青素的积累，当虾青素的浓度停止增加和／或液体培养基中的氮磷消耗殆尽后，进入第二阶段的培养，第二阶段通过改变液体培养基成分和／或增加紫外光，当第二阶段中的虾青素浓度不低于生物质干重的2.5%后，对雨生红球藻生物质进行收获。
液体培养基为用于雨生红球藻培养的常规液体培养基。比如BBM培养基和BG-11培养基。
本实施例所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法采用非浸没式培养方法对雨生红球藻进行培养，其相对于现有浸没式生产虾青素方法而言，能够减少培养液的使用量，降低生产运行成本，特别是减少收获后生物质脱水干燥的成本和培养系统的运行成本，并且对培养设备等培养系统的要求较低，使本生产方法易于工业化生产。
在培养过程中，本实施例所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法均采用高强度光照，使雨生红球藻生物质和虾青素共同快速积累，第二阶段，通过液体培养基成分和／或增加紫外光，进一步加强虾青素的合成。使用本实施例所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，能够明显提升收获时的生物质浓度，也就提升了收获时的虾青素浓度和虾青素产量，即采用本实施例所述方法收获时，生物质干重约为收获总重量的20%至22%，使用传统浸没式系统生产虾青素时，其生物质干重为收获时总重量的1%；相比于现有非浸没式培养方法（申请号为201010250866.X的中国专利文献，一种用于微藻工业化生产的半固态培养方法），本实施例所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法能够提高虾青素的产量。
实施例2：该使用雨生红球藻生产虾青素的方法，按下述方法进行：将雨生红球藻细胞接种在固体培养基上，接种后将液体培养基添加到雨生红球藻生物质中，但并不浸没雨生红球藻生物质，雨生红球藻细胞的培养过程分为两个阶段，在两个阶段的培养过程中，均在雨生红球藻生物质表面提供光照强度为400µmolm-2s-1或5000µmolm-2s-1的高强度光照，并且向雨生红球藻细胞提供含有二氧化碳的气体相，第一阶段使用满足雨生红球藻生长的液体培养基对雨生红球藻进行培养，同时进行生物质和虾青素的积累，当虾青素的浓度停止增加和／或液体培养基中的氮磷消耗殆尽后，进入第二阶段的培养，第二阶段通过改变液体培养基成分和／或增加紫外光，当第二阶段中的虾青素浓度不低于生物质干重的2.5%后，对雨生红球藻生物质进行收获。
实施例3：作为上述实施例的优化，高强度光照是指阳光和／或强度为400µmolm-2s-1至5000µmolm-2s-1的人工光照和／或强度不低于400µmolm-2s-1至5000µmolm-2s-1的混合光照。
高强度光照来源较广泛，便于在工业化生产中，根据实际情况，灵活选择高强度光照的来源。
实施例4：作为上述实施例的优化，紫外光是指波长短于400nm的光线,其强度不小于50µmolm-2s-1；和／或，光照的光源为自然和／或人工光源。
紫外光波长和强度的设置，能够满足进一步加强虾青素的合成要求。
实施例5：作为上述实施例的优化，改变液体培养基成分是指向液体培养基添加诱导因子和／或胁迫因子。
通过加入高强度光照，能够满足进一步加强虾青素的合成要求。
实施例6：作为上述实施例5的优化，诱导因子为醋酸钠，醋酸钠的浓度为5mM至500mM；和/或，诱导因子为氯化钠,氯化钠的浓度（质量百分比）为0.2%至5%。
实施例7：作为上述实施例5的优化，胁迫因子为除去液体培养基中的无机氮源和／或无机磷源。
实施例8：作为上述实施例的优化，气体相为空气或其他含有二氧化碳的气体。
实施例9：作为上述实施例的优化，固体培养基是指无毒且具有粗糙表面的固体材料，固体培养基采用滤纸、滤膜、纤维织物、海绵、塑料中的一种以上；和/或，固体培养基表面为平面或曲面。
实施例10：作为上述实施例的优化，接种是指能将雨生红球藻细胞安放到固体培养基表面的方法，接种方法采用过滤或涂抹或喷涂或注射。
实施例11：作为上述实施例的优化，收获是指能从固体培养基表面采集雨生红球藻细胞的方法，收获方法采用刮铲和/或冲洗。
实施例12：该使用雨生红球藻生产虾青素的方法，按下述方法进行：将雨生红球藻细胞接种在固体培养基上，接种后将液体培养基添加到雨生红球藻生物质中，但并不浸没雨生红球藻生物质，雨生红球藻细胞的培养过程分为两个阶段，在两个阶段的培养过程中，均在雨生红球藻生物质表面提供光照强度为400µmolm-2s-1的高强度光照，并且向雨生红球藻细胞提供含有二氧化碳的气体相，第一阶段使用满足雨生红球藻生长的液体培养基对雨生红球藻进行培养，同时进行生物质和虾青素的积累，当虾青素的浓度停止增加和／或液体培养基中的氮磷消耗殆尽后，进入第二阶段的培养，第二阶段通过改变液体培养基成分和／或增加紫外光，当第二阶段中的虾青素浓度不低于生物质干重的2.5%后，对雨生红球藻生物质进行收获。
采用本实施例所述方法收获时，生物质干重约为收获总重量的20%。
实施例13：该使用雨生红球藻生产虾青素的方法，按下述方法进行：将雨生红球藻细胞接种在固体培养基上，接种后将液体培养基添加到雨生红球藻生物质中，但并不浸没雨生红球藻生物质，雨生红球藻细胞的培养过程分为两个阶段，在两个阶段的培养过程中，均在雨生红球藻生物质表面提供光照强度为5000µmolm-2s-1的高强度光照，并且向雨生红球藻细胞提供含有二氧化碳的气体相，第一阶段使用满足雨生红球藻生长的液体培养基对雨生红球藻进行培养，同时进行生物质和虾青素的积累，当虾青素的浓度停止增加和／或液体培养基中的氮磷消耗殆尽后，进入第二阶段的培养，第二阶段通过改变液体培养基成分和／或增加紫外光，当第二阶段中的虾青素浓度不低于生物质干重的2.5%后，对雨生红球藻生物质进行收获。
采用本实施例所述方法收获时，生物质干重约为收获总重量的22%。
实施例14：该使用雨生红球藻生产虾青素的方法，按下述方法进行：将高1.5m、宽1m、厚度为1mm的玻璃纤维毡的两面用高宽为1.5m和1m、厚度为0.2mm、孔径为0.2µm的尼龙滤膜覆盖，组装后的系统尼龙滤膜表面垂直于水平面悬挂。利用农业滴灌系统从玻璃纤维毡上端向玻璃纤维毡中添加BG11培养液，培养液由10个滴灌头均匀的供给在1m的长度上，培养液总流量为0.5L.min-1,培养液总体积为4L，并储存在一个容积为4L的容器中。在玻璃纤维毡的下端用集液槽收集流出的培养液，收集的培养液倒流回培养液存储容器中。将4个上述培养系统（系统尼龙滤膜）间隔25cm平行摆放在地面上,系统占地总面积为1m2。待尼龙滤膜完全浸湿后，利用涂抹的方式将雨生红球藻接种在尼龙滤膜的表面，接种生物质量约为5g m-2。接种后使用钠光灯向接种的尼龙滤膜表面提供光照，尼龙滤膜表面的光强为500µmolm-2s-1,并使用16:8光照—黑暗循环（接近于自然光），培养时环境温度为28˚C至30˚C。培养过程中，向培养液储存容器内提供二氧化碳含量（体积百分比）为5%的压缩空气，流量为1L min-1。培养十天之后，经测量，此时培养液中的氮磷已消耗殆尽，在培养液中加入氯化钠至氯化钠最终浓度为0.4%，并加入醋酸钠至醋酸钠最终浓度为20mM，并向生物质额外提供强度为50µmolm-2s-1的紫外线光照，继续培养5天。
结果表明，尼龙滤膜表面虾青素的产量从培养的第一天到第十天就达到了0.75gm-2d-1尼龙滤膜，换算为占地面积产量后，平均产量达到6gm-2d-1，比使用PBR（使用自然光）的目前最高记录（0.12gm-2d-1）高50倍；至培养第十五天，生物质的虾青素含量达到了干重的3.2%，总产量到达了1.16gm-2d-1尼龙滤膜,换算为占地面积产量后，虾青素平均总产量达到8.25gm-2d-1，比使用PBR（使用自然光）的目前最高记录高68倍。同时，直接收获后的生物质干重为总重量的22%，远远大于PBR系统（小于1%）。相比于相似规模的现有非浸没式培养方法（申请号为201010250866.X的中国专利文献，一种用于微藻工业化生产的半固态培养方法）的虾青素产量，使用本发明所述的培养方法，虾青素的总产量提高了2.75倍。
综上所述，本发明所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，兼具下述优点：相对于现有浸没式生产虾青素方法而言，能够减少培养液的使用量，降低生产运行成本，特别是减少收获后生物质脱水干燥的成本和培养系统的运行成本，并且对培养设备等培养系统的要求较低，使本生产方法易于工业化生产；在培养过程中，本发明所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法均采用高强度光照，使雨生红球藻生物质和虾青素共同快速积累，使用本发明所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，能够明显提升收获时的生物质浓度，也就提升了收获时的虾青素浓度和虾青素产量。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (10)
1.一种使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于按下述方法进行：将雨生红球藻细胞接种在固体培养基上，接种后将液体培养基添加到雨生红球藻生物质中，但并不浸没雨生红球藻生物质，雨生红球藻细胞的培养过程分为两个阶段，在两个阶段的培养过程中，均在雨生红球藻生物质表面提供光照强度为400µmolm-2s-1至5000µmolm-2s-1的高强度光照，并且向雨生红球藻细胞提供含有二氧化碳的气体相，第一阶段使用满足雨生红球藻生长的液体培养基对雨生红球藻进行培养，同时进行生物质和虾青素的积累，当虾青素的浓度停止增加和／或液体培养基中的氮磷消耗殆尽后，进入第二阶段的培养，第二阶段通过改变液体培养基成分和／或增加紫外光，当第二阶段中的虾青素浓度不低于生物质干重的2.5%后，对雨生红球藻生物质进行收获。
2.根据权利要求1所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于高强度光照是指阳光和／或强度为400µmolm-2s-1至5000µmolm-2s-1的人工光照和／或强度不低于400µmolm-2s-1至5000µmolm-2s-1的混合光照。
3.根据权利要求1或2所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于紫外光是指波长短于400nm的光线,其强度不小于50µmolm-2s-1；和／或，光照的光源为自然和／或人工光源。
4.根据权利要求1或2或3所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于改变液体培养基成分是指向液体培养基添加诱导因子和／或胁迫因子。
5.根据权利要求4所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于诱导因子为醋酸钠，醋酸钠的浓度为5mM至500mM；和/或，诱导因子为氯化钠,氯化钠的浓度为0.2%至5%。
6.根据权利要求4或5所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于胁迫因子为除去液体培养基中的无机氮源和／或无机磷源。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于气体相为空气或其他含有二氧化碳的气体。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于固体培养基是指无毒且具有粗糙表面的固体材料，固体培养基采用滤纸、滤膜、纤维织物、海绵、塑料中的一种以上；和/或，固体培养基表面为平面或曲面。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于接种是指能将雨生红球藻细胞安放到固体培养基表面的方法，接种方法采用过滤或涂抹或喷涂或注射。
10.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的使用雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于收获是指能从固体培养基表面采集雨生红球藻细胞的方法，收获方法采用刮铲和/或冲洗。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710719236.4A CN107326058B (zh) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | 使用雨生红球藻生产虾青素的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710719236.4A CN107326058B (zh) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | 使用雨生红球藻生产虾青素的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107326058A true CN107326058A (zh) | 2017-11-07 |
| CN107326058B CN107326058B (zh) | 2021-04-20 |
Family
ID=60224300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710719236.4A Active CN107326058B (zh) | 2017-08-21 | 2017-08-21 | 使用雨生红球藻生产虾青素的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107326058B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108753620A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 昆明理工大学 | 一种提高雨生红球藻生物量和虾青素含量的方法 |
| CN109825546A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-05-31 | 睿藻生物科技（苏州）有限公司 | 一种利用雨生红球藻生产虾青素的方法 |
| CN110283867A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-09-27 | 华南理工大学 | 一种利用佐夫色绿藻生产虾青素的方法 |
| CN110577898A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-17 | 四川轻化工大学 | 非连续性两步法培养雨生红球藻生产虾青素的方法 |
| CN111286462A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-06-16 | 佛山市鼎科科技发展有限公司 | 基于雨生红球藻培养的虾青素微胶囊制作方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102373156A (zh) * | 2010-08-10 | 2012-03-14 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种用于微藻工业化生产的半干固态培养方法 |
| MX2010002917A (es) * | 2005-07-22 | 2013-08-27 | Univ Autonoma Metropolitana | Cultivo de haematococcus pluvialis y produccion de astaxantina en un fotobiorreactor tipo quimiostato. |
| CN105755088A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-07-13 | 彭小伟 | 诱导雨生红球藻生产虾青素的方法 |
| KR20160112877A (ko) * | 2015-03-20 | 2016-09-28 | 고려대학교 산학협력단 | 헤마토코쿠스 플루비알리스의 세포발아 유도를 통한 아스타잔틴의 제조방법 |
-
2017
- 2017-08-21 CN CN201710719236.4A patent/CN107326058B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX2010002917A (es) * | 2005-07-22 | 2013-08-27 | Univ Autonoma Metropolitana | Cultivo de haematococcus pluvialis y produccion de astaxantina en un fotobiorreactor tipo quimiostato. |
| CN102373156A (zh) * | 2010-08-10 | 2012-03-14 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种用于微藻工业化生产的半干固态培养方法 |
| KR20160112877A (ko) * | 2015-03-20 | 2016-09-28 | 고려대학교 산학협력단 | 헤마토코쿠스 플루비알리스의 세포발아 유도를 통한 아스타잔틴의 제조방법 |
| CN105755088A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-07-13 | 彭小伟 | 诱导雨生红球藻生产虾青素的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| K. CHEKANOV ET AL.: ""Effects of CO2 enrichment on primary photochemistry, growth and astaxanthin accumulation in the chlorophyte Haematococcus pluvialis"", 《JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY & PHOTOBIOLOGY, B: BIOLOGY》 * |
| 董庆霖 等: "盐胁迫诱导雨生红球藻合成虾青素的机理", 《化学工程》 * |
| 董庆霖 等: "碳和氮代谢被抑制诱导雨生红球藻细胞内虾青素的合成", 《化学工程》 * |
| 蔡明刚 等: "雨生红球藻规模化培养技术的研发进展", 《厦门大学学报（自然科学版）》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108753620A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-06 | 昆明理工大学 | 一种提高雨生红球藻生物量和虾青素含量的方法 |
| CN109825546A (zh) * | 2019-04-08 | 2019-05-31 | 睿藻生物科技（苏州）有限公司 | 一种利用雨生红球藻生产虾青素的方法 |
| CN110283867A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-09-27 | 华南理工大学 | 一种利用佐夫色绿藻生产虾青素的方法 |
| CN110577898A (zh) * | 2019-10-25 | 2019-12-17 | 四川轻化工大学 | 非连续性两步法培养雨生红球藻生产虾青素的方法 |
| CN110577898B (zh) * | 2019-10-25 | 2023-01-31 | 四川轻化工大学 | 非连续性两步法培养雨生红球藻生产虾青素的方法 |
| CN111286462A (zh) * | 2020-02-12 | 2020-06-16 | 佛山市鼎科科技发展有限公司 | 基于雨生红球藻培养的虾青素微胶囊制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107326058B (zh) | 2021-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2006324198B2 (en) | A carbon supply device for cultivating miro algae in large and its application method and use | |
| CN102766578B (zh) | 雨生红球藻的培养生产方法 | |
| CN105316217B (zh) | 人工光源微藻养殖装备 | |
| CN107326058A (zh) | 使用雨生红球藻生产虾青素的方法 | |
| CN103834567B (zh) | 一种微藻培养方法 | |
| CN103937668B (zh) | 念珠藻属藻类生态模拟培养系统及培养方法 | |
| CN102382755B (zh) | 一种微藻培养装置及微藻培养方法 | |
| CN101802167A (zh) | 金黄色藻类及其制备方法 | |
| CN105316235A (zh) | 一种淡水真核微藻养殖方法 | |
| CN103865793A (zh) | 念珠藻属藻类浅层培养系统及培养方法 | |
| CN103382443A (zh) | 一种培养微藻的新方法 | |
| CN103289888A (zh) | 一种插板式微藻半干固态贴壁培养装置 | |
| US10829725B2 (en) | Air accordion bioreactor | |
| CN101792716B (zh) | 规模化培养葛仙米耦合固碳减排的方法和培养系统 | |
| CN104830719A (zh) | 一种螺旋藻培养基 | |
| CN104805016A (zh) | 一种利用co2培养微藻的方法 | |
| KR100848864B1 (ko) | 대기중의 이산화탄소를 제거하기 위한 가정용아르스로스피라 ｋｃｔｃ 11039ｂｐ의 배양기 및 배양 방법 | |
| CN211005348U (zh) | 一种小型柱式藻类光生物反应器 | |
| CN107384801A (zh) | 用于工业化生产微藻的封闭生物膜式培养方法 | |
| Rasmussen et al. | Hydrogel-based photobioreactor for Solid-State cultivation of Chlorella vulgaris | |
| CN107460129A (zh) | 生物质与培养液分离的工业化微藻培养方法 | |
| CN211005401U (zh) | 一种微藻养殖反应釜 | |
| CN109825546B (zh) | 一种利用雨生红球藻生产虾青素的方法 | |
| CN2763279Y (zh) | 一种雨生红球藻高密度培养的气升式光生物反应器 | |
| CN204198727U (zh) | 一种螺旋藻室内培养器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20180223 Address after: 215200 Changan Road, economic and Technological Development Zone, Wujiang District, Suzhou, Jiangsu Province, No. 650 Applicant after: ALGANOVATION BIOTECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 830092 unit 901, unit 4, No. 555, West Hong Dong Road, Shuimogou District, Urumqi, the Xinjiang Uygur Autonomous Region Applicant before: Li Tong |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 245499 Building 4, Future Science and Technology City, No. 59, Meilin Avenue, Mount Huangshan High tech Industrial Development Zone, Mount Huangshan City, Anhui Province Patentee after: Suzhou Alganovation Biotechnology Co.,Ltd. Address before: 215200 No. 650, Chang'an Road, economic and Technological Development Zone, Wujiang District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: ALGANOVATION BIOTECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240415 Address after: 245000 building 4, future science and Technology City, 59 Meilin Avenue, Huangshan Economic Development Zone, Huangshan City, Anhui Province Patentee after: Anhui Debao Biotechnology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 245499 Building 4, Future Science and Technology City, No. 59, Meilin Avenue, Mount Huangshan High tech Industrial Development Zone, Mount Huangshan City, Anhui Province Patentee before: Suzhou Alganovation Biotechnology Co.,Ltd. Country or region before: China |