使用雨生红球藻生产虾青素的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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，本发明专利技术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，使用本发明专利技术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。

Method for producing astaxanthin by using red algae

The invention relates to the field of astaxanthin production technology, which is a method for producing astaxanthin by using red alga, red algae, and in the culture process, the illumination is carried out with high intensity illumination. Methods using Haematococcus pluvialis the astaxanthin production of the invention, has the following advantages: compared with the existing immersion astaxanthin production method, can reduce the use amount of liquid culture, reducing operation cost, especially the operation cost and training system to reduce post harvest biomass dehydration drying, and the culture system the training requirements of equipment is low, the production method is easy for industrialized production; in the process of cultivation, method of using Haematococcus pluvialis the astaxanthin production of the invention adopts high intensity light, the Yu Shenghong algae biomass and astaxanthin accumulation method using common fast, Haematococcus pluvialis astaxanthin production using the invention the biomass concentration, can significantly enhance the harvest, but also will enhance the harvest time of astaxanthin concentration and astaxanthin yield.

【技术实现步骤摘要】
使用雨生红球藻生产虾青素的方法
本专利技术涉及虾青素生产
，是一种使用雨生红球藻生产虾青素的方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。下面是对上述专利技术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。本专利技术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，本专利技术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，使用本专利技术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。具体实施方式本专利技术不受下述实施例的限制，可根据本专利技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本专利技术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；本专利技术中的百分数如没有特殊说明，均为质量百分数；本专利技术中的常温、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专利技术作进一步描述：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，均在雨生红本文档来自技高网...

【技术保护点】
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

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彤，
申请(专利权)人：李彤，
类型：发明
国别省市：新疆,65