[发明专利]从发酵微生物中回收细胞内组分的方法

说明书

本发明涉及一种在发酵/培养之后，回收生物来源材料例如酵母、藻类、细菌和/或霉菌的细胞内组分的方法，其包括经由雾化的热溶解处理，并且使用雾化溶剂，该溶剂能够在雾化完成时萃取所述细胞内组分。

本发明涉及一种回收生物来源材料例如酵母、藻类、细菌和/或霉菌的细胞内组分的方法。

本领域已知细胞微生物的悬浮液可以通过扰动和破坏细胞膜例如通过改变渗透压力来溶解。例如，简单的降低液体环境的离子力，或者加入表面活性剂并且适度搅拌悬浮液，会使得细胞溶胀和使得它们溶解。另一方面，在其他情况中，需要强力搅拌该悬浮液，同时施加强的热、机械或声波作用来破坏细胞膜，这伴随着细胞溶解成本的增加。例如，细菌、酵母和藻类的细胞是明显更耐受的，并且将它们溶解来回收细胞内组分是困难的，因此必须诉诸于比渗透更有效的方法来获得它们。

在“Disruption of microbial cells for intracellular products”，EnzimMicrob Tech.，1986，第8卷中，提出了破坏细胞壁的主要方法，其是：

a)机械方法：

-依靠细胞和固体材料之间的摩擦力，例如使用珠磨机或者X-压碎器或者Hughes压碎器；

-依靠在细胞悬浮液中的摩擦力，例如用超声波或者用高压均化器或者用所谓的费氏压碎器。

b)非机械方法：

-依靠酶、化学溶解(使用清洁剂、溶剂或者抗生素)或者物理溶解(渗透性冲击或者压力)。

在工业方法中(其在发酵结束时提供了微生物的收集和它们的细胞破坏或者溶解来释放细胞内产物)，油性和含水酶相经常伴随着细胞的残留物。

工业上从种子中萃取油的一种方案是使用这样的处理装置(揉捏法)，其具有通过螺旋桨搅拌的足够的体积，该螺旋桨以20-30rpm的速率旋转，并且确保了用于释放油性液泡的破碎方法的充足停留时间(1-2或更多小时)。该方法在低温(20-30℃)在空气中进行。

工业设施通常可以包括串联(在这种情况中，经常叠加来限制阻碍空间)或者并联布置的更多个捏合机，依靠水力系统机械装入离开碾碎机的油糊剂。该方法产生了温和的热溶解(其与该糊剂缓慢的再混合有关)，允许释放油相，其然后通过浮选法来分离。该技术对于尺寸大于几十微米的微生物是有效的，但是它对于耐受性微生物例如一些但不仅是油脂酵母(Lypomyces)、红酵母(Rhodotorula)和隐球酵母(Cryptococcus)种类是无效的。用于指示该方法的技术参数是操作的温度和持续时间。温度对于随后的萃取中的产率是基本的，并且与细胞内容物的释放阶段严格相关。时间参数与运行模式相关联。

对于需要剧烈的温度和压力条件的细胞溶解的情况来说，另一类型的能够进行该方法的工业机器是由固定的或者旋转的汽缸组成的机器，其装备有能够混合、破坏和伴随待溶解的细胞的内叶片或者混合器。该机器在食品工业中用于热水解，并且有时用于硫酸的酸性环境(参见例如Anco-Eaglin Inc的机器)。

美国专利申请US2010/0006515A1描述了一种用于热机械细胞溶解的机器，其充当了螺杆压碎器，用于大于5巴的压力和高于120℃的温度。在说明书中，它显示了该机器还能够在用于细胞产品的热溶解方法过程中，用特征为强的热/机械破坏强度的膜来进行细胞液体的分离。

使用玻璃或者陶瓷珠磨机允许强力摇动和破坏该糊中待溶解的细胞。该方法已经使用了多年，并且被认为可用于酵母和真菌、微细菌、孢子和微藻类的生物族。最近已经用于土壤样品以及植物和动物组织的小样品。

虽然两种方法(基于磨机和基于螺旋转鼓的那些)对于某些类型的细胞是有效的，但是它们的特征在于高的操作成本以及装置成本。后者来源于进行溶解作用所必需的时间，以及有时候，归因于伴随着细胞微生物的生长环境的化学品侵蚀，如在藻类的情况中，其中氯的存在需要使用高耐受性材料例如主要基于镍和铬的合金。