甲壳质含量降低的小球藻微藻物种改良菌株制造技术

公开了一种小球藻微藻物种的改良菌株，该改良菌株具有降低的甲壳质含量。还公开了一种生产它们的方法。该方法涉及对微藻的亲本菌株进行诱变。此外，公开了一种包含源自改良菌株的藻类生物质的组合物及其在食品和/或化妆品以及其他应用中的用途。低甲壳质含量的优点包括辅助整细胞成分的消化率和营养素利用度，而无需进一步的下游加工。无需进一步的下游加工。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】甲壳质含量降低的小球藻微藻物种改良菌株


[0001]本公开一般涉及藻类或微藻，且更具体而言涉及具有甲壳质(几丁质，甲壳素，chitin)含量降低的小球藻(小球藻属，Chlorella)微藻物种(种，藻种，species)的改良菌株。本公开还涉及生产改良菌株的方法、包含源自此菌株的藻类生物质的组合物及其作为食品成分的用途等其他应用。

技术介绍

[0002]消费者对动物蛋白和富肉饮食的集约化养殖对环境和个人健康的影响的认识不断提高，推动了素食和/或纯素食品来源市场的增长。植物性食品，包括肉类似物，吸引了广大消费者，包括那些不一定认为是素食者或纯素食者的消费者。除植物性食品外，藻类已被确定为素食和/或纯素食品的潜在来源。
[0003]藻类是简单的不开花植物，只需要水、阳光和少量营养物质就可以生长。藻类的范围可以是从微型藻(或“微藻”，如浮游植物)到多细胞藻类(或“大型藻类”，如海藻(海草，seaweed))。海藻和海带等大型藻类通常已用作人类和动物的食物来源。有益的是，创新型产品制剂已成功地提供作为整食品或食品成分的藻类生物质。
[0004]营养品和食品行业的最新趋势已确定微藻是提供其他几种益处的必需营养素的潜在来源。至少在过去的50年，绿色微藻小球藻(Chlorella vulgaris)作为食品和膳食补充剂已经商业化生产。历史上，小球藻产品从东南亚生产商出口到欧洲市场，并作为食品成分或补充剂进行消费，这是小球藻豁免于欧盟新食品法规(EU)2015/2283的基础，因为它“在1997年5月15日之前作为食品或食品成分在市场上销售，并在很大程度上(欧盟内部)进行消费”。小球藻除了作为整食品和成分对人类和动物都是安全的，还作为全细胞和提取物列入了CIRS中国批准的化妆品成分清单，并被列入了欧洲化妆品成分清单。除小球藻外，其他小球藻种如索罗金小球藻(Chlorella sorokiniana)，以及与小球藻属相关的微藻(尤其是选自小球藻科(Chlorellaceae)的微藻)，都可被商业开发而用于各种应用，例如，食品、营养品、化妆品等。
[0005]尽管这种成分具有营养和其他优势，但小球藻天然具有坚韧、不易消化的细胞壁。具体而言，小球藻的细胞壁由半纤维素组分和“刚性”组分组成，其主要由甲壳质样多糖中的葡糖胺构成(Baudelet et al.2017；DOI:10.1016/j.algal.2017.04.008)。“刚性壁”部分占整个细胞壁的60％
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66％(Abo
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Shady et al.1993；DOI:10.1007/BF02928041)。
[0006]小球藻细胞壁的葡糖胺组分基本上是甲壳质(β
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(1,4)
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N
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乙酰基
‑
D
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葡糖胺的均聚物)或甲壳质样多糖(如甲壳质二乙酰化产生的壳聚糖)，由甲壳质合成酶合成。通常而言，甲壳质是一种结构多糖，常见于贝类、昆虫、真菌、酵母、蠕虫、蘑菇和海洋无脊椎动物等物种的细胞壁中。有趣的是，甲壳质不是所有绿藻细胞壁的典型组分，而小球藻物种中甲壳质的存在可能是由于小球藻感染性病毒的水平基因转移所致(Blanc et al.,2010；DOI:10.1105/tpc.110.076406)。
[0007]一般而言，小球藻细胞壁的刚性由于其甲壳质含量而影响人体或动物的消化率和
营养素的可用性。除了肠道菌群的作用之外，由于存在“酸性”甲壳质酶或CHIA基因(Janiak et al.,2018；DOI:10.1093/molbev/msx312)，一些动物种群和大多数人类种群能够消化甲壳质。有趣的是，据报道，多吃甲壳质会增加一系列具有功能性CHIA基因的家畜和家养牲畜中甲壳质酶的表达(Tabata et al.,2018；DOI:10.1038/s41598
‑
018
‑
19940
‑
8)。然而，在一项研究中，只有80％的人类受试者(25名受试者中的20名)的胃液中具有可测定的CHIA活性，此外，该活性在该组中的差异为172倍(Paoletti et al.,2007；DOI:10.1159/000104144)。这表明人类在小球藻生物质中的甲壳质组分到达肠道之前，其消化能力是可变的，并解释了为什么该产品在销售前通常被“破碎”。
[0008]为了克服与小球藻刚性细胞壁相关的问题，并通过提高其消化率和生物利用度促进其作为整食品或食品成分的使用，可以对小球藻生物质进行加工以打破细胞壁。通常而言，小球藻生物质的这种加工包括粉碎、研磨、破碎、细磨、压碎或挤出。现有的供人类消费的小球藻产品在包装前经常被“破碎”或“粉碎”进行出售，这是一种培养后的物理下游工艺过程。小球藻生物质的下游加工会物理破坏(即，通过机械手段)小球藻坚韧且不易消化的细胞壁。
[0009]这些下游加工技术增加了生产的总体成本，是能源密集型的，同时也对可持续性产生负面影响。此外，下游加工技术没有解决小球藻生物质中甲壳质或类甲壳质多糖的总含量。
[0010]与小球藻细胞壁刚性相关的另一个缺点是其对菌株遗传转化效率的负面影响。在这个实例中，刚性细胞壁充当了重组DNA的物理屏障，这直接影响了小球藻在生物技术应用中进行先进基因工程的能力。
[0011]本专利技术的目的是提供一种用于消费品的具有改进的消化率的非遗传小球藻改良菌株。

技术实现思路

[0012]本专利技术通过使用甲壳质含量降低的整藻细胞克服了突出的缺点。本专利技术的藻类菌株通过影响现有代谢途径的诱变而不是通过重组方法产生。因此，本专利技术是一种在产生甲壳质含量降低的细胞壁方面具有遗传稳定性的非遗传改良的全藻细胞。具体而言，具有降低的甲壳质含量的小球藻和其他小球藻微藻物种的改良菌株能够提高消费者的消化率，并提高菌株的遗传转化效率。本专利技术还涉及全细胞藻类成分及其应用。小球藻菌株中甲壳质含量的减少降低对小球藻生物质的另外下游加工的需要，因此降低整个生产过程的能量密集度(强度，intensity)。
[0013]本专利技术的一个方面是一种小球藻微藻物种的改良菌株，其源自小球藻微藻物种的亲本菌株，当在相同条件下生长时，该改良菌株具有比该改良菌株所源自的小球藻亲本菌株的甲壳质含量低至少10％的甲壳质含量。小球藻微藻物种的改良菌株通过进行诱变而由亲本菌株获得。
[0014]本专利技术的一个方面是一种小球藻改良菌株，其具有小于4.8mg/g细胞干重，优选0.001
‑
4.8mg/g细胞干重范围内的甲壳质含量。甲壳质含量的降低会致使更高的总消化率，这在藻类用作食物成分时是有益的。我们已经证实，本专利技术的菌株具有0.75
‑
1(75％
‑
100％)范围内的蛋白质消化率校正氨基酸评分(PDCAAS)(这使用蛋白质分析测试的标准
Dumas方法和6.25的氮
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蛋白质转换因子进行计算)。优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种小球藻微藻物种的改良菌株，源自小球藻微藻物种的亲本菌株，当在相同条件下生长时，所述改良菌株的甲壳质含量比所述改良菌株所源自的小球藻微藻的所述亲本菌株的甲壳质含量低至少10％。2.根据权利要求1所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中小球藻微藻的所述改良菌株通过对所述亲本菌株进行诱变而由所述亲本菌株获得。3.根据权利要求1或2所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中诱变通过将所述小球藻微藻物种的亲本菌株暴露于亚致死量的诱变化学剂进行。4.根据权利要求3所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述诱变化学剂是烷基化剂。5.根据权利要求3或4所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述诱变化学剂的亚致死量处于0.1
‑
2.0M的范围内。6.根据权利要求2所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述诱变通过将所述亲本菌株暴露于物理诱变剂进行，其中所述物理诱变剂包括以下各项中的至少一种：UV光、γ射线、X射线。7.根据权利要求1所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株的甲壳质含量是稳定基因突变的结果。8.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述小球藻微藻物种的改良菌株具有一种或多种另外的所需表型，其中所述一种或多种另外的所需表型选自包括以下各项的组：颜色、色素含量、蛋白质含量、气味、味道、质地、生化组成和工艺条件耐受性改善。9.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株具有0.25
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0.50mg/g细胞干重、0.10
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0.25mg/g细胞干重或0.001
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0.1mg/g细胞干重范围内的叶绿素含量。10.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株具有0.75
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1范围内的蛋白质消化率校正氨基酸评分(PDCAAS)。11.根据权利要求10所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株的蛋白质消化率校正氨基酸评分处于0.75
‑
0.831的范围内，优选0.75
‑
0.79的范围内。12.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株以自养、混养或异养生长模式进行培养。13.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株以以下各项进行培养：
‑
在特定温度下，
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持续预定时间段，
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任选地，在光不存在的情况下，和
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在有机碳能源存在下。14.根据权利要求13所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述特定温度处于20
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35℃的范围内，优选25
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28℃的范围内，且最优选高于28℃。15.根据权利要求13所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述预定时间段处于1
‑
5周的范围内，优选1
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3周的范围内。
16.根据权利要求13所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述有机碳能源是葡萄糖或乙酸盐。17.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株是遗传稳定性的。18.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株具有影响以下各项中的一种或多种的稳定基因突变：甲壳质合成酶的一级氨基酸序列、参与调节甲壳质合成酶的蛋白质、在N
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乙酰基葡糖胺或其活化核苷酸糖的生物合成中、在甲壳质生物合成中N
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乙酰基葡糖胺的代谢通量中或者在甲壳质酶或相关酶类的生物合成或调节中。19.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株具有影响对甲壳质生物合成或转化表现出多效性效应的ABC转运蛋白的稳定基因突变。20.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株具有影响充当对甲壳质生物合成或转化具有多效性效应的鸟嘌呤核苷酸结合蛋白的蛋白质亚基的稳定基因突变。21.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述改良菌株具有影响对甲壳质生物合成或转化表现出多效性效应的水通道蛋白的稳定基因突变。22.根据前述权利要求中任一项所述的小球藻微藻物种的改良菌株，其中所述小球藻微藻物种是小球藻(Chlorella vulgaris)。23.根据权利要求22所述的小球藻改良菌株，小球藻改良菌株具有小于4.8mg/g细胞干重的甲壳质含量。24.根据权利要求23所述的小球藻改良菌株，其中所述小球藻改良菌株具有0.001
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4.8mg/g细胞干重范围内的甲壳质含量。25.根据权利要求1
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21中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：微藻控股有限公司，
类型：发明
国别省市：