[发明专利]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

说明书

本发明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），例如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[Li,Y等人,2008Biotechnol.Prog.,24:815-820]。

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[Yang C.等人,(2000)Biochemical Engineering Journal6:87-102]。

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[Dubinsky等人,2010,Hydrobiologia,639:153-171]。

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[Ceron Garcia M.C.等人,2000,Journal of Applied Phycology,13:239-248]，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[Lee Y.K.等人,2001,Journal of Applied Phycology,13:307-315]，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[Liang Y.等人,2009,Biotechnol.Lett.,31:1043-1049；Chojnacka,K.等人,2004,Enzyme and Microbial Technology,34:461-465；Bouarab L.等人,2004,Water Research,38:2706-2712；Jeon Y.C.等人,2006,Enzymeand Microbial Technology,39:490-495]。

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。