一种利用固定化雨生红球藻两步法生产虾青素的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用固定化雨生红球藻两步法生产虾青素的方法，包括以下步骤：1)雨生红球藻营养细胞的培养；2)木醋杆菌的培养；3)雨生红球藻‑木醋杆菌共培养体系的原位固定化；4)细菌纤维素固定化雨生红球藻营养细胞对虾青素进行诱导积累。本发明专利技术所述的方法引入了雨生红球藻‑木醋杆菌共培养体系的原位固定化技术，减少了固液分离系统的使用，减少了生产系统的运行成本，可缩短生产周期，能够明显加快虾青素积累的速度，提升虾青素的产率。

【技术实现步骤摘要】
一种利用固定化雨生红球藻两步法生产虾青素的方法
本专利技术涉及虾青素生产
，是一种利用固定化雨生红球藻两步法生产虾青素的方法。
技术介绍
虾青素是一种具有超强抗氧化能力的红色酮式类胡萝卜素，广泛用于水产饲料、化妆品、食品和保健品等领域。雨生红球藻是一种能合成和积累高水平天然虾青素的绿藻，其虾青素含量可达干重的4％～5％。虾青素市场需求巨大，在2014年，全球虾青素市场约4.47亿美元，预计到2020年，全球虾青素市场将达到11亿美元的规模，因此，虾青素在食品添加剂、农业、水产养殖、保健、医疗、化妆品等行业的市场前景非常广阔。与游离藻类相比，利用物理和化学手段将游离细胞定位于限定的空间区域进行微藻的固定化，使得微藻具有细胞密度高、反应速度快、负荷能力强、运行稳定可靠、易于固液分离等特点，还能在一定程度上降低藻类的分解代谢活性，而使其保持生物活性并可反复利用。传统的固定化微藻技术主要包括吸附法和包埋法。吸附是将藻细胞附着在载体表面，而包埋则是将藻细胞包埋或封闭在载体内部，所用的载体主要有有机和无机高分子材料等。这些载体的合成成本较高，且制备程序复杂，需要离心、冲洗等较多步骤，使用一定时间后，藻细胞的生长造成藻细胞的脱落或固定化藻球的破裂，这些不利因素在一定程度上影响了固定化微藻的应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种固定化雨生红球藻两步法生产虾青素的方法，以解决现有虾青素生产方法存在雨声红球藻难以收集，虾青素产率有待提升的问题。为了达成上述的目的，本专利技术提供了一种利用固定化雨生红球藻两步法生产虾青素的方法，包括以下步骤：1)雨生红球藻营养细胞的培养；2)木醋杆菌的培养；3)雨生红球藻-木醋杆菌共培养体系的原位固定化；4)细菌纤维素固定化雨生红球藻营养细胞对虾青素进行诱导积累。进一步地，其中步骤1)中，所述雨生红球藻营养细胞的培养具体包括：将微藻在20～100μmol·m-2·s-1的光照强度，23℃-30℃的温度条件下扩大培养5-7天后，接种至培养装置培养，直到细胞对数生长期，细胞密度达到104～105细胞/ml以上为止。该培养方法可以是自养，混养或异养培养，目的是为了得到高密度的藻液。微藻培养到对数期，是由于此时的微藻密度高，活性强。进一步地，其中步骤1)中，所述雨生红球藻营养细胞的培养为自养培养；所述雨生红球藻营养细胞的自养培养具体包括：配制培养基，灭菌并接种5-10％(v/v)的雨生红球藻藻种，控制培养温度为25℃-30℃，光照强度为40-70μmolm-2s-1，搅拌速率为50-150rpm，以50-400ml·L-1·min-1的通气速率通入含1％-10％(v/v)CO2的无菌混合空气，培养雨生红球藻至对数生长期末期细胞密度达到104～105个细胞/ml以上为止，以获得自养的雨生红球藻培养液。进一步地，其中步骤1)中，所述雨生红球藻营养细胞的培养为混养培养；所述雨生红球藻营养细胞的混养培养具体包括：配制培养基，灭菌并接种5-10％(v/v)雨生红球藻藻种，在所述培养基基础上添加0.5-1g/L醋酸钠，控制培养温度为25℃-30℃，光强为40-70μmolm-2s-1，搅拌速率为50-150rpm，以50-400ml·L-1·min-1的通气速率通入含1％-10％(v/v)CO2的无菌混合空气，培养雨生红球藻至对数生长期末期细胞密度达到104～105个细胞/ml以上为止，以获得混养的雨生红球藻培养液。进一步地，其中步骤1)中，所述雨生红球藻营养细胞的培养为异养培养；所述雨生红球藻营养细胞的异养培养具体包括：配制培养基灭菌并接种5-10％(v/v)雨生红球藻藻种，在所述培养基基础上添加0.5-1g/L醋酸钠，控制培养温度为25℃-30℃，搅拌速率为50-150rpm，以50-400ml·L-1·min-1的通气速率通入无菌混合空气，培养至雨生红球藻对数生长期末期细胞密度达到104～105个细胞/ml以上为止，以获得异养的雨生红球藻培养液。进一步地，其中步骤1)中，所述混合气体中CO2的体积浓度为1-10％，其余为空气，以有利于雨生红球藻的生长。进一步地，其中步骤1)中，所述培养基包括BG-11培养基、SE培养基、BBM培养基或TAP培养基中的一种，或其他及其他任何经过修改的能培养雨生红球藻的培养基及其添加有碳源的异养培养基。进一步地，其中步骤1)中，所述培养装置选自摇瓶、通气瓶、光生物反应器、发酵罐或开放培养池中的一种。进一步地，其中步骤2)中，所述木醋杆菌的培养具体包括：所述木醋杆菌的培养具体包括：将木醋杆菌以5％(v/v)的接种量接入木醋杆菌培养基后置于摇床中进行培养，培养至对数生长期后接入藻液进行固定化，所述固定化的时间为8-12小时，以有利于微藻快速固定的完成。进一步地，其中步骤2)中，所述木醋杆菌培养基的配方如下：30g/l低聚果糖，20g/l酵母膏，0.4g/l无水硫酸镁，3.3g/l硫酸铵，1g/l磷酸二氢钾，1.75g/l一水合柠檬酸，2.4g/l二水合柠檬酸钠，起始pH4.6；以及其他任何经过修改的醋酸杆菌培养基。进一步地，其中步骤2)中，所述木醋杆菌的培养条件为：25-28℃，70-200r/min，培养5-7天。进一步地，其中步骤3)中，所述雨生红球藻-木醋杆菌共培养体系的原位固定化具体包括：将木醋杆菌培养基以10％～30％(v/v)的比例加入步骤1)得到的雨生红球藻培养液中，并接种步骤2)培养好的木醋杆菌，直至木醋杆菌产生细菌纤维素固定化微藻，通过观察成团状态和测定微藻的固定化效率控制培养条件。进一步地，其中步骤3)中，所述雨生红球藻-木醋杆菌共培养体系的原位固定化具体包括：将木醋杆菌培养基以10％～40％(v/v)的比例加入步骤1)得到的雨生红球藻培养液中，并以1％-5％(v/v)接种步骤2)培养好的木醋杆菌，控制光照强度为20-130μmolm-2s-1，温度为25℃-30℃，直至木醋杆菌产生细菌纤维素包埋微藻形成团状或球状的固定化微藻材料。进一步地，其中步骤4)中，所述细菌纤维素固定化雨生红球藻营养细胞对虾青素的诱导积累具体包括：以简单分离的方法得到细菌纤维素为载体的固定化雨生红球藻，在光照强度为50-800μmol·m-2·s-1，温度为25-30℃的条件下诱导培养，即可使固定化雨生红球藻积累虾青素。进一步地，其中步骤4)中，所述细菌纤维素固定化雨生红球藻营养细胞对虾青素的诱导积累具体包括：以过滤或打捞的方法得到细菌纤维素固定化雨生红球藻团块，将获取的游动阶段的细菌纤维素固定化雨生红球藻团块放置到诱导培养基中进行诱导培养，诱导培养过程中给予100-400μmol·m-2·s-1的光照强度，控制培养温度25℃-30℃，诱导2-3天即可使固定化雨生红球藻的虾青素积累量与游离细胞相比增加2-4倍。进一步地，其中步骤4)中，所述诱导培养基的用量为培养阶段所用培养基的1/2-1/3，只需能浸润固定化雨生红球藻即可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用固定化雨生红球藻两步法生产虾青素的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)雨生红球藻营养细胞的培养；/n2)木醋杆菌的培养；/n3)雨生红球藻-木醋杆菌共培养体系的原位固定化；/n4)细菌纤维素固定化雨生红球藻营养细胞对虾青素的诱导积累。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用固定化雨生红球藻两步法生产虾青素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)雨生红球藻营养细胞的培养；
2)木醋杆菌的培养；
3)雨生红球藻-木醋杆菌共培养体系的原位固定化；
4)细菌纤维素固定化雨生红球藻营养细胞对虾青素的诱导积累。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述雨生红球藻营养细胞的培养具体包括：将微藻在20～100μmol·m-2·s-1的光照强度，23℃-30℃的温度条件下扩大培养5-7天后，接种至培养装置培养，直到细胞对数生长期，细胞密度达到104～105个细胞/ml以上为止。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，
所述雨生红球藻营养细胞的培养为自养培养；所述雨生红球藻营养细胞的自养培养具体包括：配制培养基，灭菌并接种5-10％(v/v)的雨生红球藻藻种，控制培养温度为25℃-30℃，光照强度为40-70μmolm-2s-1，搅拌速率为50-150rpm，以50-400ml·L-1·min-1的通气速率通入含1％-10％(v/v)CO2的无菌混合空气，培养雨生红球藻至对数生长期末期细胞密度达到104～105个细胞/ml以上为止，以获得自养的雨生红球藻培养液；
或者，所述雨生红球藻营养细胞的培养为混养培养；所述雨生红球藻营养细胞的混养培养具体包括：配制培养基，灭菌并接种5-10％(v/v)雨生红球藻藻种，在所述培养基基础上添加0.5-1g/L醋酸钠，控制培养温度为25℃-30℃，光强为40-70μmolm-2s-1，搅拌速率为50-150rpm，以50-400ml·L-1·min-1的通气速率通入含1％-10％(v/v)CO2的无菌混合空气，培养雨生红球藻至对数生长期末期细胞密度达到104～105个细胞/ml以上为止，以获得混养的雨生红球藻培养液；
或者，所述雨生红球藻营养细胞的培养为异养培养；所述雨生红球藻营养细胞的异养培养具体包括：配制培养基灭菌并接种5-10％(v/v)雨生红球藻藻种，在所述培养基基础上添加0.5-1g/L醋酸钠，控制培养温度为25℃-30℃，搅拌速率为50-150rpm，以50-400ml·L-1·min-1的通气速率通入无菌混合空气，培养至雨生红球藻对数生长期末期细胞密度达到104～105个细胞/ml以上为止，以获得异养的雨生红球藻培养液。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述混合气体中CO2的体积浓度为1-10％，其余为空气；所述培养基包括BG-11培养基、SE培养基、BBM培养基或TAP培养基中的一种，或其他培养基以及其他任何经过修改的能培...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海英，陈桥红，麻春阳，韩意红，郭小华，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42