用于在存在以闪光形式不连续地提供光的情况下培养兼养单细胞藻类的方法技术

本发明专利技术涉及用于培养兼养单细胞藻类的新方法，其使得能够富集这些藻类的脂质内容物，所述富集通过可变地或不连续地（尤其是以闪光形式）提供光来诱导。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于在兼养条件下培养单细胞藻类(微观藻类)的新方法，其使得能够尤其是富集这些藻类的脂质内容物。该方法基于随时间在培养基中可变地或不连续地提供光，所述提供引起所述藻类的培养产率和脂质含量的增高。序言鉴于其作为食品补充剂的直接用途或者作为用于绿色化学的原材料的间接用途，单细胞藻类目前是许多工业计划的目标。特别地研究了来源于这些微观藻类的脂质，因为它们具有极好的营养品质。特别地，它们含有必需的长链多不饱和脂肪酸(PUFA)Jf^n EPA和DHA，其尤其被用于母乳代用品的配制中。在水产养殖业中，微观藻类充当鱼油和鱼粉的代用品。由于在有利的条件下，微观藻类能够积累高达其干重的80%的脂肪酸，因而它们为栽培陆生油料植物以生产生物燃料提供了可靠的备选方案。单细胞藻类表现为具有自养特征的光合微生物，即它们具有通过光合作用自主地生长的能力。大多数在淡水或海洋中遇到的单细胞藻类物种是严格自养的，即它们只能通过光合作用生长。对于它们，在其环境中含碳底物或有机物质的存在对其并不是有利的，甚至倾向于抑制其生长。然而，一些非常不同的科`和起源的单细胞藻类物种经证实不是严格自养的。它们中的称为异养生物的一些物种能够在完全不存在光的情况下通过发酵(即通过利用有机物质)进行成长。其他藻类物种(对于它们来说，光合作用对其成长仍是必不可少的)能够同时利用光合作用和在其环境中存在的有机物质。这些称为兼养生物的中间物种可以同时在光和有机物质存在下进行培养。称为“兼养生物”的藻类的该特性看起来与其代谢有关，所述代谢允许它们能同时进行光合作用和发酵。这两种代谢类型共存，其中对于藻类的生长具有正的总体效应。目前，藻类的分类仍广泛地基于形态学标准和它们所包含的光合色素的性质。该分类很少提供关于自养、异养或兼养特征的情况，而后者涵盖非常多种多样的物种和形态。因此，如果通过实验可以证明一个藻株具有在其中添加了含碳底物(例如葡萄糖、乙酸盐或甘油)的无机环境之中通过光合作用进行生长的能力，那么它就被认为是兼养的。如果含碳底物的该补充在光照期期间不导致生长抑制，那么可以认为该藻株是兼养的。如果对于一些藻类物种，能够在兼养条件下生长的事实使得能够在理论上在培养物中达到在细胞生物量和脂质生产方面更好的产率,那么这样的产率水平仅是很少达到的。这是因为，用于获得最佳产率的“光的量/待引入培养基中的含碳底物的量”比例的管理仍是难以确定的，尤其是关于产生可利用的量的脂质。因此，继续存在需要来改善目前的用于培养兼养微观藻类的方法以获得确保大生物量和高脂质浓度的生产条件。从在不同的微观藻类物种上所进行的工作之中，已确定，光强度对于在兼养方式下实施的培养物的数量和质量产率具有直接影响。因此，与在自养方式下所施行的那种相等的光强度对于实施在兼养方式下的藻类培养来说通常是过强的。由于该光抑制现象，减少光强度以获得更好的产率常常是恰当的。由于工业规模的藻类培养常常在露天下(即用天然光照)来进行，因此为了决定在兼养方式下的培养的最佳条件而进行的实验通常以连续光照期来进行。在一些情况下，每天光照期与黑暗期交替( 光周期)，从而重现白天和夜晚。然而，在现有技术中并没有考虑到提供给培养物的光强度随时间的重复交替或显著变化。关于使自养(光照的)方式和异养(黑暗的)方式的培养期(各数小时)交替的培养的先前实验，由于藻类必需适应培养条件的变换，因而在培养的优化方面显得令人失望。已观察到与所谓的光活化现象有关的在每个周期开始时的潜伏期，其参与培养产率的下降。毫无疑问，这正是为什么关于优化在兼养方式下的藻类培养的不同工作的作者没有认为光照期和黑暗期的交替可以对于培养产率具有有利效应的原因。令人惊奇地，相反地，专利技术人发现，不连续地提供光无损于在兼养方式下进行的培养的产率。尤其是观察到，通过使光强度发生变化(要么经由黑暗期和光照期(闪光)的间隔很近的交替，要么经由使光强度随时间波动)，可以对于在生物量方面的培养产率，和更特别地对于细胞的脂质含量起正面的作用。在这些观察结果的基础上，专利技术人制定了用于培养兼养藻类的方法，其使得能够一方面达到更高的生物量，和另一方面富集藻类的脂质内容物。该方法建立在随时间可变地或不连续地提供光的基础上。作为本申请目标的该方法看起来能够推广至非常众多的兼养单细胞藻类物种。下面详细说明本专利技术的不同的方面和优点。附图说明图1:该图比较了分别在兼养形式下在根据本专利技术提供闪光形式的光的条件下(A)和在自养方式下(即以连续的光)( )实现的四月藻属(Tetraselmis)培养物的生物量。图2:该图比较了分别在兼养形式下在根据本专利技术提供闪光形式的光的条件下(X )和在自养方式下(□)培养的四月藻属细胞的脂质含量。详细描述因此，本专利技术的目标在于用于培养单细胞藻类的方法，其使得能够增加其生物量和富集其脂质内容物。该方法还使得能够选择出特别适合于在兼养方式下生产脂质的微观藻类的藻株。该方法的特征在于提供给培养中的藻类的光流是随时间可变的或不连续的。与所接受的看法相反，看来培养物(尤其是在兼养方式下)的可变的或不连续的光照对于藻类的成长具有有利的影响，并且使得能够通过这些藻类而增加脂质生产。并不束缚于该理论，专利技术人估计，不连续地或可变地提供光的效应在于在藻类中引起对于脂质合成有利的应激。这是因为，在自然界中，藻类积累脂质储备物以抵抗其环境的限制是常见的。“不连续的光照”应当理解为由黑暗期隔断的光照。黑暗期可以占超过四分之一的在其期间对藻类进行培养的时间，优选地一半的时间或更多。根据本专利技术的一个优选的方面，以闪光的形式，即在短的持续时间时间段内提供不连续的光照。因而，相继的光照期通常在5秒和10分钟之间，优选地在10秒和2分钟之间，更优选地在20秒和I分钟之间。“可变的光照”应当理解为提供其强度随时间周期性或非周期性地故意变化的光。根据本专利技术，光照可以连续地变化，即光强度不是恒定的并且随时间持久地变化((d U mol (光子)/dt 古 0)。根据本专利技术，还可以进行将连续光照期和不连续光照期相联合的光提供。特别地，本专利技术旨在用于培养单细胞藻类的方法，其特征在于，所述藻类在存在随时间不连续地或可变地提供光的黑暗中进行培养，所述光的以光子的微摩尔数表示的强度按照数次/小时，以高于或等于10 U mol.m_2.S-1的幅度变化。这些不连续的或可变的不同光照模式的共同点在于这样的事实:根据本专利技术，提供给培养中的藻类的光强度(其表示为光子的微摩尔数/秒/平方米(U mol.nT2.s—1))在同一个小时内变化数次，遵循通常高于8 ii mol.nT2.s'优选地高于或等于10 iimol.nT2.s'更优选地高于或等于15 ii mol.nT2.s—1的幅度。换言之，每个小时，优选地在该小时内数次地，光强度达到高值和低值，所述高值和低值之差等于或大于上面所指出的。优选地，所述光强度在该小时内相继地达到2 V- mol.nT2.S4和10 V- mol.nT2.S4这些值(即经过这些值),更优选地0 u mol.m 2.s 1和50 u mol.1ii2-S1这些值，更加优选地0和20 u mol.1ii2-S1这些值。应当提醒的是，I U mol.m_2.s—1相应于I y E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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·卡勒加，
申请(专利权)人：费尔曼塔格公司，
类型：
国别省市：