[发明专利]用于借助极高压匀浆破裂小球藻细胞壁的优化方法

说明书

本发明涉及用于在工业规模上破裂小球藻(Chlorella)属微藻，更具体地是普通小球藻(Chlorella vulgaris)、异养小球藻(Chlorella sorokiniana)或原壳小球藻(Chlorella protothecoides)的细胞壁的优化方法，该方法实施极高压匀浆技术用于加工微藻生物质。

本发明涉及用于在工业规模上破裂小球藻(Chlorella)属微藻，更具体地是普通小球藻(Chlorella vulgaris)、异养小球藻(Chlorella sorokiniana)或原壳小球藻(Chlorella protothecoides)的细胞壁的优化方法。

背景技术

本领域普通技术人员熟知的是，小球藻是食品的潜在来源，因为它们富含蛋白质和其他必需营养素。

具体地，它们包含45％的蛋白质、20％的脂肪、20％的碳水化合物、5％的纤维素和10％的矿物质和维生素。

为了在食品中有效地使用小球藻，通常利用“细胞破裂”，以便促进其可消化性和吸收速率。

通过使用不同技术，在专利性和非专利性文献中很好地描述了微藻的这一“细胞破裂”：

-物理技术(超声、微珠粒、热休克、高压等)

-化学技术(酸、碱、亲水有机溶剂等)

-酶技术(纤维素酶、脂肪酶等)。

然而，不同的机械的、化学的或酶的替代方案一般不能非常成功地外推至工业规模并且实质上是在实验室规模上进行描述的。

此外，如果细胞壁具有特别高的机械强度(具体地是对小球藻属而言)并且如果培养基中的细胞密度高(>100g/l)，则技术的选择会变得非常有限。

当除此之外还有外推的工业问题(高容量、可靠性、运营成本、投资成本等)时，现实的机械替代方案还实质上受限于使用微珠粒进行研磨以及受限于高压技术。

通过常规高压匀浆的细胞破裂技术，本发明解决的领域，例如描述于专利申请或专利CN 102433015(用于从单细胞蓝藻中提取花菁)、CN 101817738(用于从产DHA微生物中提取DHA)、US 5 885 564(用于获得包含磷脂和氟烷的载氧组合物)或者CN 101352249(用于从微藻生物质提取脂质和蛋白质组分)中。

高压匀浆(在本披露的其余部分中称为“HPH”)，也称为动态高压匀浆，已经通过新一代匀浆器的开发而提出，能够达到高于常规机器10-15倍的压力。

已知待“破裂”的细胞材料的性质，HPH导致产生乳液，这些乳液实质上由细胞碎片、细胞内的水性液体以及油的混合物构成。

在20世纪80年代初期，已经提出新技术，用于借助能够在液体中产生并且管理极高压(大于100MPa并且高达300-500MPa的压力)的机器的可用性，以及还借助匀浆室的新设计，来产生乳液。

因此高压匀浆器的不同制造商提出了原型或工业规模的设备，例如Microfluidics公司、Stansted Fluid Power公司、AVP公司、Avestin公司或Niro Soavi公司。

从概念上讲，基本匀浆器是由高压发生器，例如偶联至压力放大器上的正排量泵制成，该泵迫使流体穿过一系列专门设计的匀浆阀。

加工流体的迅速增压(高达350MPa)引起约3℃/100MP的升温，同时在匀浆阀中发生的瞬时压力下降诱导更大热增加(15℃至20℃/100MPa)。

可以将次级阀(在那里发生远远更小的压力下降)放置在主阀的旁边，以便破裂第一步骤中可能形成的聚结物。

鉴于最终温度会很高，取决于输入温度并且取决于操作压力水平，加工流体的迅速冷却代表了用于保存加工的产物的不耐热组分的良好实践。