一种利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法技术

本发明专利技术涉及微藻规模化生产，具体的说是一种利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法。利用淡水微藻通过两步法进行培养，培养后通过絮凝‑板框压榨方法收集微藻生物质，而后进一步通过乙醇亚临界萃取法提取含神经酸的微藻油脂。本发明专利技术公开上述藻株在规模化培养过程的不同生长阶段和不同培养基成分下的生长状况、油脂含量和神经酸含量。该生产工艺可以提高上述藻株的神经酸产率，同时生产具有较高价值的其它多不饱和脂肪酸，是一种环保、成本低廉的生产高附加值生物活性产品的生产技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微藻规模化生产，具体的说是一种利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法。
技术介绍
神经酸(nervonicacid，NA)又名鲨鱼酸，化学名为顺-15-二十四碳烯酸，是一种长链不饱和脂肪酸，分子式C24H48O2，最早发现于哺乳动物的神经组织。神经酸在神经组织和脑组织中含量较高，主要以鞘糖脂和鞘磷脂的形式存在于人体大脑白质中，是生物膜的重要组成成分。人体自身很难合成神经酸，只能依靠体外摄取来补充。神经酸是大脑神经纤维和神经细胞的核心天然成分。神经酸缺失将会引起脑中风后遗症、老年痴呆、脑瘫、脑萎缩、记忆力减退、失眠健忘等脑疾病。神经酸可以延缓脑衰老，修复疏通神经纤维，进而激活神经细胞，恢复大脑对四肢、语言、记忆、面部的支配功能，缓解脑中风引起的偏瘫、四肢麻木、言语不清等后遗症。神经酸主要来源于深海鱼油、植物油以及人工合成。目前，随着许多限制性使用动物产品法规的逐步建立，来自于动物油脂的天然神经酸资源受到极大限制。植物神经酸油脂则受到植物生长的季节和气候的影响，导致产量不稳定，而且副产品芥酸(C22:1)的含量很高，不利于人体健康,大量摄入芥酸，会在心肌脂肪积聚，导致心肌纤维化。而人工合成神经酸存在合成率低，副产品多的缺点。微藻是单细胞的低等藻类，在自然界中广泛存在。随着藻种资源的不断开发，利用微藻进行高附加值产品的生产已经初具规模。目前国内外利用微藻进行生产蛋白质，二十碳五烯酸(EPA)，二十二碳六烯酸(DHA)，类胡萝卜素，虾青素等高值产品已经大量投放市场。国际上已形成利用螺旋藻、小球藻、杜氏盐藻、雨生红球藻和三角褐指藻等藻株从人工培养到下游产品的产业链。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法，利用淡水微藻通过两步法进行培养，培养后通过絮凝-板框压榨方法收集微藻生物质，而后进一步通过乙醇亚临界萃取法提取含神经酸的微藻油脂。所述淡水微藻为MychonastesaferHSO-3-1，其保藏编号是CGMCCNo.4654(参见申请号为201110119480.X申请案中记载)。所述两步法培养是将OD750值达到2.0的淡水微藻依次经袋式光反应器和螺旋管式光反应器进行培养。将所述OD750值达到2.0的指数生长期的淡水微藻藻种M.aferHSO-3-1接种于含BG-11培养基的柱式光反应器中，按1:10(v/v)的比例接种，通气培养，CO2浓度为2％，培养温度为25±1℃。将所述OD750值达到2.0的淡水微藻接种于含培养液1的袋式光反应器中，按1:10(v/v)的比例接种，向反应器中通入含1-2％CO2的空气，通气比为1:0.05，室温下培养(20-30℃)，经自然光照下培养6-8天，继而转入含培养液2的螺旋管中继续培养，，培养过程中以潜水泵推动藻液循环，通入含1-2％CO2的空气，通气比为1:0.05；培养温度控制在24-32℃，光照强度，白天为自然光照，夜间补充光照，光照强度为400μmol·photons·m-2·s-1，培养6天；上述培养液1为BG-11，其中的氮源为硝酸钠(1.5g/L)或尿素(0.53g/L)；培养液2为1/4NBG-11，其中的氮源分别为硝酸钠(0.375g/L)或尿素(0.13g/L)。将上述两步法培养后的微藻液经絮凝处理，收集絮凝处理后的沉淀，沉淀藻泥通过板框压榨机去除藻泥中的水分，所得到的块状藻泥通过阳光曝晒进一步除去水分，最后得到含水量10-15％的藻块；其中，絮凝剂为磷酸氢二钾和氯化钙，两者加入微藻液的终浓度均为藻液质量的0.5‰，等量依次加入到藻液中,絮凝体系中再加入碳酸氢钠，碳酸氢钠的加入量为体系质量的0.05‰。上述絮凝过程中产生的上清液，经过滤后回收利用。所述经絮凝处理获得藻块经粉碎后置于反应釜中，加入10-12倍体积于藻粉质量的乙醇，混合均匀，密闭条件下经亚临界萃取，获得粗藻油，粗藻油再经纯化即为含神经酸的中性脂(C24:1)。所述亚临界萃取是在密闭反应釜内于1.4MPa，温度为90℃下反应50分钟，冷却后的混合液经离心后取上清液，上清液经浓缩，获得粗藻油，粗藻油溶于过量正己烷，再加入硅胶，通过吸附处理得含神经酸的中性脂。与现有技术相比，本专利技术专利具有以下优势：本专利技术利用微藻生产含神经酸微藻油脂，其采用两步法培养产神经酸的微藻MychonastesaferHSO-3-1，在第一阶段的高氮环境中生产微藻生物质，在第二阶段的低氮和高光环境下诱导微藻细胞积累油脂，以尿素代替硝酸钠作为氮源可以大幅降低生产成本。与单阶段批次培养相比，两步法可以充分利用光照，缩短培养时间。采用本专利技术方法获得较高产率的油脂，尤其是在室外规模化培养条件下，本专利技术的微藻油脂含量最高为34.6％(油脂占细胞干重)，培养周期12-14天，油脂含量和培养周期均较优。本专利技术在培养过程中利用磷酸氢二钾和氯化钙作为絮凝剂收集微藻生物质，能够有效的沉淀微藻细胞，降低能耗，同时可以避免重金属污染。使用对环境友好的乙醇亚临界萃取法提取含神经酸微藻油脂，无污染，无有害有机溶剂残留，乙醇可以重复回收利用，有助于降低生产成本。本专利技术在培养过程中获得经济价值高的副产品，产神经酸微藻藻株经两步法培养12-14天后，除了神经酸含量达到油脂含量的8.49％外，其它不饱和脂肪酸组成丰富，经济价值较高的亚麻酸(C18:3)也达到细胞内油脂含量的10.09％，可显著提高经济效益。附图说明图1为本专利技术实施例提的两步法规模化培养微藻的工艺流程图。图2为本专利技术实施例提的袋式光反应器示意图。图3为本专利技术实施例提的螺旋管式光反应器示意图。图4为本专利技术实施例提的袋式光反应器中的MychonastesaferHSO-3-1藻株的生物量与油脂含量图。图5为本专利技术实施例提的螺旋管式光反应器中的MychonastesaferHSO-3-1藻株的生物量与油脂含量图。图6为本专利技术实施例提的不同培养阶段下的MychonastesaferHSO-3-1油脂的脂肪酸组成图。图7为本专利技术实施例提的MychonastesaferHSO-3-1干燥藻块中油脂脂肪酸组成的气相色谱分析报告图。具体实施方式根据下列实施例，可以更好的理解本专利技术专利。实施例中，所描述的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本专利技术，而不应当限制权利要求书中所详细描述的本专利技术的范围。本专利技术公开上述藻株在规模化培养过程的不同生长阶段和不同培养基成分下的生长状况、油脂含量和神经酸含量。该生产工艺可以提高上述藻株的神经酸产率，同时生产具有较高价值的其它多不饱和脂肪酸，是一种环保、成本低廉的生产高附加值生物活性产品的生产技术。本专利技术利用两步法规模化培养产神经酸的微藻藻株M.aferHSO-3-1生产神经酸，在获得神经酸的同时，还可以获得经济价值高的多不饱和脂肪酸和藻蛋白，尤其是一种生态友好、成本低廉的生产神经酸和微藻生物质的生产技术。其可工业化室外规模化两步法培养技，培养过程中利用无污染的絮凝剂采收微藻生物质，并使用对环境友好的乙醇亚临界萃取法提取含神经酸的微藻油脂。下述实施例中袋式光反应器和螺旋管式光反应器的规格：培养单元1-袋式光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法，其特征在于：利用淡水微藻通过两步法进行培养，培养后通过絮凝‑板框压榨方法收集微藻生物质，而后进一步通过乙醇亚临界萃取法提取含神经酸的微藻油脂。

【技术特征摘要】
1.一种利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法，其特征在于：利用淡水微藻通过两步法进行培养，培养后通过絮凝-板框压榨方法收集微藻生物质，而后进一步通过乙醇亚临界萃取法提取含神经酸的微藻油脂。2.按权利要求1所述的利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法，其特征在于：所述淡水微藻为MychonastesaferHSO-3-1，其保藏编号是CGMCCNo.4654。3.按权利要求1所述的利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法，其特征在于：所述两步法培养是将OD750值达到2.0的淡水微藻依次经袋式光反应器和螺旋管式光反应器进行培养。4.按权利要求3所述的利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法，其特征在于：将所述OD750值达到2.0的指数生长期的淡水微藻藻种M.aferHSO-3-1接种于含BG-11培养基的柱式光反应器中，按1:10(v/v)的比例接种，通气培养，CO2浓度为2％，培养温度为25±1℃。5.按权利要求3所述的利用淡水微藻生产含神经酸微藻油脂的生产方法，其特征在于：将所述OD750值达到2.0的淡水微藻接种于含培养液1的袋式光反应器中，按1:10(v/v)的比例接种，向反应器中通入含1-2％CO2的空气，通气比为1:0.05，室温下培养(20-30℃)，经自然光照下培养6-8天，继而转入含培养液2的螺旋管中继续培养，，培养过程中以潜水泵推动藻液循环，通入含1-2％CO2的空气，通气比为1:0.05；培养温度控制在24-32℃，光照强度，白天为自然光照，夜间补充光照，光照强度为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡光荣，李福利，袁程，范勇，徐峰，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37