[发明专利]用于通过顺序、自动提供葡萄糖分批补料发酵所供养的小球藻属物种的方法

说明书

本发明涉及一种用于通过分批补料发酵生产小球藻属微藻的新方 法。

现有技术的呈现

在历史上，藻类“只需水和阳光”来生长，因此藻类长期被认为 是食物的来源。

存在若干可用在食品中的藻类物种，大部分是“大型藻类”，例 如海带、海白菜(石莼(Ulvalactuca))和紫菜属(在日本种植的) 或红皮藻(帕尔玛利亚掌叶(Palmariapalmata))型红藻。

然而，除了这些大型藻类外，还存在由“微藻”代表的藻类的其 他来源，也就是说经种植用于在生物燃料或食品中应用的海产或非海 产光合作用类或非光合作用单细胞微藻。

例如，螺旋藻(钝顶螺旋藻(Arthrospiraplatensis))是在开放泄 湖中培养的(在光养条件下)，用作食品补充剂，或少量地掺于糖果 或饮品中(一般不到0.5重量/重量％)。

其他富含脂质的微藻，包括属于小球藻属的某些物种，在亚洲国 家作为食品增补剂也非常受欢迎。

使用可以被用于碳和能量代谢的葡萄糖或其他基于碳的底物，微 藻的若干物种能够变光合自养生长(凭借光，该光提供能量用于转化 CO₂为基于碳的链)为异养生长(不需要光)。

当今工业上使用三种用于生产微藻的方法：

-在异养反应器中(完全封闭的)；

-在露天池中；

-在玻璃管中。

由这些培养方法生产具有变量属性和组合物的小球藻属物种。这 些组合物将根据它们是否在光照中产生和是否在露天中产生而不同。

小球藻属型的微藻粉的生产和用途，例如，描述于文件WO 2010/120923和WO2010/045368中。

微藻粉的油部分可基本上由单不饱和油构成，与常见于常规食品 中的饱和、氢化和多不饱和油相比，可提供营养及健康优势。

当期望从其生物质工业生产微藻粉粉末时，主要困难仍然不仅来 自所生产组合物的技术观点，而且来自所生产组合物的感觉属性的观 点。

这是因为，当藻类粉末，例如用在露天池中或通过光生物反应器 光合培养的藻类所制造的藻类粉末，是可商购的时，它们具有深绿的 颜色(与叶绿素有关)和强烈令人不快的味道。

因此事实上，普遍接受的是在异养培养条件下并且在黑暗中抑制 叶绿体的形成和生长。

因此在这些异养条件下，微藻并不使用光合作用反应而是通过消 耗培养基的糖来生长。

该生产系统的优势为：

-按体积计极大地增加了的生产率，相对于开放系统的100倍， 并且相对于生物反应器的10倍，

-非常高浓度的干物质(数百克/升)，

-低生产成本，

-所获得的产物质量非常高，

-有限培养基并且因此无污染，

-不受地点约束，

-工业上非常容易操作，

-通过不同工业，例如化学工业和食品加工业，在工业规模上关 于酵母菌和细菌的技术已经完全掌握了几十年，

-不存在叶绿素并且因此味道更中性。

两种形式的异养培养常规描述于文献(例如，里士满的H.岩本 (Iwamoto)，A.编辑，2004，微藻培养手册(HandbookofMicroalgal Culture)，布莱克威尔，牛津，255-263)中。

H.岩本(Iwamoto)写到，当以批次处理方式(在发酵起始时一次 供应所有的葡萄糖)控制异养培养阶段时，指数生长的初始阶段后是 成熟期，以便获得富含有利化合物的细胞。

在初始阶段期间，伴随着葡萄糖的消耗，生物质增加，并且在零 葡萄糖时停止。

随后利用第二“成熟”阶段，以便促进其他有利分子(色素、脂 质、以及类似物)的产生。

通常在葡萄糖限制的条件下进行分批补料方式的培养(逐步用葡 萄糖补料)。

如由H.岩本(Iwamoto)所描述的，方法核心的原则涉及响应于 由生长小球藻属物种的葡萄糖的消耗来提供葡萄糖。

连续并自动分析培养基中葡萄糖的浓度，并且保持在1.5％。

当到达所希望的细胞密度时，停止葡萄糖补料。然后将培养保持 在该状态持续约10小时，以便促进细胞成熟。