诱导藻胆蛋白合成的方法技术

本发明专利技术涉及制备光合微藻生物质的方法，该光合微藻生物质的藻胆蛋白含量等于所述生物质干重的至少20％。本发明专利技术还涉及富含藻胆蛋白的生物质，及其作为食品补充剂或作为营养食品制剂和化妆品制剂的成分的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】诱导藻胆蛋白合成的方法本专利技术涉及诱导藻类生物质合成藻胆蛋白的方法。更具体地，本专利技术涉及制备光合微藻生物质的方法，该光合微藻生物质的藻胆蛋白含量至少等于所述生物质干重的20％，所述方法包括阻断所述生物质的生长的步骤和诱导藻胆蛋白合成的步骤。藻胆蛋白是红藻纲(Rhodophyceae)、隐藻纲(Cryptophyceae)和蓝细菌(蓝绿藻)组中的微藻中存在的光合色素蛋白。它们是着色容量范围从红色到蓝色的蛋白色素。在藻胆蛋白中，能够区分藻蓝蛋白、藻红蛋白、别藻蓝蛋白和藻红蓝蛋白。藻蓝蛋白是仅在蓝绿藻：蓝细菌中发现的天然蓝色蛋白色素。藻蓝蛋白是位于藻胆蛋白体中的电子传递链的组件，其作用是收集可见光谱的红色部分中的光能，并将其转移到光合复合体的光合系统II的反应中心。在一些抑制光合活性的应激条件下，藻蓝蛋白参与包括通过荧光耗尽过度能量的保护机制。这些条件导致这种色素的合成增加，及其以细胞的固氮酶储备的形式积累。控制几个物种的蓝细菌中藻蓝蛋白合成的关键因素是氮和铁含量、光和温度。已证明，蓝细菌可以依据这些参数在各物种独特的变化范围内调节它们的藻蓝蛋白含量(Hemlata,2009)。藻蓝蛋白具有抗氧化剂属性和荧光属性，能够使其具有多种制药和医学应用(Erikson,2008和Liuetal,2000)。除了其治疗属性及其独特的蓝色外，其天然特性、其在水溶液中在不存在任何有机溶剂下的提取均是使其能够容易整合到与食品和治疗市场相关的欧洲和美国标准的需求中的优势。此外，解决了与藻蓝蛋白在水溶液中的稳定性、其高光敏感性和其难以保存相关的问题已经使藻蓝蛋白市场在过去几年内风靡全球。在全球市场上出售的藻蓝蛋白仅从一种蓝细菌：钝顶节旋藻(Arthrospiraplatensis)(螺旋藻)提取。螺旋藻是大规模生产的蓝细菌，并且根据文献，具有在某些条件下合成藻蓝蛋白多达其干重的25％的优势。藻蓝蛋白生产通常受多种环境因素影响(NielsT.Eriksen,2008,RemziyeAysun&SaadetSaygideger,2012)。特别是，氮和光是最重要的因素。前者是合成构成蛋白质的氨基酸和包括藻蓝蛋白的其他细胞化合物所必需的(SamyBoussiba和AmosE.Richmond,1980，和RemziyeAysun&SaadetSaygideger,2012)，而光是所有光合活性的能量来源。本领域技术人员已知的是，生物质生产率通过经过最佳值的抛物线关系与培养密度相关联。最佳密度促进初级代谢，因此使能量从光合作用导向生长和繁殖。当密度高过某一阈值时，生长停止，并且通过光合作用收集的能量被导向次级代谢，并因此导向合成防御(或应激)代谢物。在某些应激条件(过量的氮、低亮度)下，藻蓝蛋白构成了合成最多的防御代谢物(Chenetal.,1996；Tomasellietal.,1997)。此外，在现有技术中，能够优化藻蓝蛋白合成的培养条件和能够优化生物质生长的培养条件颇为不同。这是因为最佳的微藻生长条件通常是100至200μmolm-2s-1(3300至6600Lux)。在最佳光强度下产生的微藻培养物将能够使生物质快速生长，但将使藻蓝蛋白相当缓慢地合成。相反，在较低光强度(10至40μmolm-2s-1)下产生的微藻培养物生长缓慢，并因此导致生物质的生产率低。然而，在这些相同的低光强度条件下，藻蓝蛋白的含量值可以翻倍或成三倍。在存在过量的氮并因此使氮含量超过在工业培养物中施用的氮含量的条件下获得最大的藻蓝蛋白合成。存在多种生产微藻的系统，所谓的在池塘或湖泊中的开放天然系统，和所谓的由光生物反应器组成的封闭系统。开放系统(通常是浅水湖泊(最大30cm))是最常使用的，因为它们易于使用，并且成本不是很高。然而，它们具有受制于气象条件的变化和水蒸发的缺点，并且培养物的混合常常不足以能够良好地暴露于光。因此，它们具有两个主要缺点：缺少对培养物的控制，以及生产率低。光生物反应器中的封闭系统是就水或营养物而言受控的系统。然而，它们是成本非常高的系统，其使用不易，特别是就进入光而言。在专利技术人对来自不同源和从不同生长培养物(无论是在湖泊中或在光生物反应器中)获得的螺旋藻粉或新鲜生物质进行的整个分析中，获得的最大藻蓝蛋白含量是生物质干重的12％。含量在不同样品之间是可变的，并且在生物质干重的3％至12％之间。因此，获得的藻胆蛋白含量总是低于生物质中最初存在的藻胆蛋白的最大值(干重的20至25％)；这些最大值仅在经过长的生长周期才可获得。在生长期期间，已经进行了目标为增加藻蓝蛋白合成的所有现有研究。此外，在涉及藻蓝蛋白合成的整个科学文献中，已经彼此独立地研究了促进这一合成的多种应激因素。在生产过程中，依赖于各因素的强度，对于藻蓝蛋白的合成，各因素彼此以协同或拮抗的方式相互作用。在具有多个因素的过程中，找到应激因素的焦点是这一代谢物合成最大化所必需的。因此，本专利技术试图解决的技术问题是通过定义微藻生长和藻胆蛋白合成的最佳条件，优化光合微藻生物质合成藻胆蛋白，而没有不利地影响所述生物质的生长。该技术问题由本专利技术所述的方法解决，该方法包括阻断生物质生长的步骤和诱导藻胆蛋白合成的步骤，所述方法适合于任何用于培养微藻的常规系统，只要其在去掉一部分微藻培养物之后进行。因此，本专利技术的主要主题是用于制备光合微藻(特别是蓝细菌，更特别是钝顶节旋藻)生物质的方法，所述方法包括诱导藻胆蛋白在生物质中合成，该生物质的生长被阻断。本专利技术的方法能够获得藻胆蛋白含量至少等于所述生物质干重的20％的生物质。所述光合微藻特别选自红藻纲、隐藻纲和蓝细菌，更特别是蓝细菌，甚至更特别是钝顶节旋藻和水华束丝藻(Aphanizomenonflos-aquae)，尤其是克拉马斯藻(Klamathalga)。在诱导期间，其生长被阻断的所述生物质与诱导培养基(特别是诱导液)接触。本专利技术的方法能够特别获得藻胆蛋白含量至少等于所述生物质干重的21％、22％、23％、24％或25％的生物质。本专利技术的方法能够特别获得藻胆蛋白含量为所述生物质干重的20％至25％的生物质。因为根据本专利技术的方法在培养罐外进行，使其不会不利地影响生物质的生产率。术语“生物质”旨在表示在培养物中在给定时刻下活微藻的总质量。其以g/l表示。术语“藻胆蛋白”旨在表示光合作用的水溶性色素蛋白，诸如别藻蓝蛋白(APC)、藻蓝蛋白家族(C-PC和R-PC)、藻红蛋白家族(R-PE和C-PE)、藻红蓝蛋白(PEC)，其从某些微藻或蓝细菌分离。术语“诱导合成”旨在表示通过任何方式刺激微藻生物质产生藻胆蛋白。术语“诱导培养基”旨在表示用于培养微藻的任何培养基，其含有相对于最佳生长所需的盐浓度过量或不足的一种或多种盐。在本专利技术的上下文中，这一培养基含有通过将NaNO3加入到Zarrouk培养基而获得的过量的氮，浓度为大于2.5g/l，并且优选3至4g/l。术语“阻断生长”旨在表示停止微藻的增殖。阻断生长是可逆的。这是因为在阻断生长之后，收集了一部分生物质。因此，浓度降低，生物质可以再次生长。因此，生物质没有受到不利的影响。例如，通过依照微藻生长速率随培养密度变化的曲线确定阻断生长(阻断微藻增殖的事实)。当微藻生长速率为零时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备光合微藻生物质的方法，所述光合微藻特别是蓝细菌，更特别是钝顶节旋藻，所述光合微藻生物质的藻胆蛋白含量至少等于所述生物质干重的20％，所述方法包括诱导藻胆蛋白在生长被阻断的生物质中合成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.28 FR 14/019191.一种用于制备光合微藻生物质的方法，所述光合微藻特别是蓝细菌，更特别是钝顶节旋藻，所述光合微藻生物质的藻胆蛋白含量至少等于所述生物质干重的20％，所述方法包括诱导藻胆蛋白在生长被阻断的生物质中合成。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述微藻生物质的生长通过在诱导罐中浓缩所述生物质被阻断，所述生物质在所述罐中的所述浓度比能够使微藻在培养中最佳生长的密度即0.4g/l高3至13倍。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述生物质的所述浓度为1g/l至5g/l。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于诱导藻胆蛋白合成包括：-将光合微藻生物质暴露于光通量，所述通量具有的光强度为基本上等于或大于10微摩尔m-2s-1(μmolm-2s-1)的值至基本上等于或小于13μmolm-2s-1的值；-加入氮源，以在所述生物质中获得大于2.5g/lNaNO3的NaNO3浓度。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于诱导步骤进行的持续时间为3个小时、4个小时或5个小时。6.如权利要求1所述的用于制备光合微藻生物质的方法，所述生物质的藻胆蛋白含量至少等于所述生物质干重的20％，所述方法包括以下步骤：-a)阻断所述生物质生长，-b)诱导藻胆蛋白合成。7.如权利要求6所述的用于制备光合微藻生物质的方法，其特征在于其包括收集微藻生物质的在先步骤。8.如权利要求6或权利要求7所述的方法，其特征在于其还包括收集富含藻胆蛋白的生物质的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·本瓦达，J·阿马尔，
申请(专利权)人：阿尔戈生物科技公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR