[发明专利]通过控制氧利用率从不具有“异常特征”的富脂质微藻生物质工业生产粉的方法

说明书

本发明涉及用于以工业规模生产具有可接受的感官品质的小球藻 属的富脂质微藻的生物质的新颖方法。

本发明特别适合控制伴随富含单不饱和脂肪酸(具体地是油酸) 的微藻生物质随时间推移的不稳定性的氧化酸败。

背景技术

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。

存在若干可用于食品中的藻类物种，大部分为“大型藻类”，例 如海带、海白菜(石莼(Ulvalactuca))和紫菜属(Porphyra)(培养 于日本)或“红皮藻(dulse)”(帕尔玛利亚掌叶(Palmariapalmata)) 型红藻。

然而，除这些大型藻类外，还存在其他由“微藻”代表的藻类来 源，也就是海洋或非海洋起源的光合作用或非光合作用单细胞微型藻 类，其经培养应用于生物燃料或食品中。

举例来说，在开放的泻湖中(在光养条件下)培养螺旋藻(钝顶 螺旋藻(Arthrospiraplatensis))以用作食品补充剂或以少量掺入糖果 产品或饮料中(通常小于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(凭借光生长，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可变特性和组合物的小球藻属物种。它 们的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。

例如在文件WO2010/120923和WO2010/045368中描述了小球藻 型微藻粉的生产和用途，该生产经由异养途径并且是在不存在促进它 们的生长速度的光的条件下进行的。

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

然而，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官特 征的观点。

实际上，尽管例如使用以光合作用方式培养于室外池塘中或通过 光生物反应器制造的藻类粉末是可商购的，但其具有深绿色(与叶绿 素有关)和强烈的难闻味道。

即使配制于食物产品中或作为营养补充剂，这些藻类粉末也总是 赋予食物产品或营养补充剂这种在视觉上无吸引力的绿色且具有难闻 腥味或海洋藻类的气味。

至于小球藻，本领域中通常所接受的描述语为“绿茶”味道，其 略微类似于其他绿色植物粉末(例如粉末状绿色大麦或粉末状绿色小 麦)，该味道是源于其高叶绿素含量。

它们的气味通常仅在它们与具有强烈气味的植物或柑橘类果汁混 合时才被遮蔽。

此外，对于富脂质小球藻，会发生难闻的气味(异常特征)，这 些难闻的气味具体地关联脂质尤其是单不饱和脂肪酸的氧化降解产 物。

因此，例如，油酸(C18:1)是对氧化敏感的，并且它的氧化降解 导致：

-具有酸败气味的氢过氧化物和挥发性有机化合物的过氧化物的 形成，以及

-不饱和脂肪酸的营养价值的损失。

不饱和脂肪酸的氧化降解(酶解或通过自动氧化)的产物主要是 赋予非常特异性气味的由5至9个碳组成的羰基化合物和醇。

因此，包括9个碳的化合物，例如(E,Z)-2,6-壬二烯醛具有黄瓜和 甜瓜的气味。包括8个碳的化合物(1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮、1,5- 辛二烯-3-醇)构成了植物的气味或构成了金属气味，即使单独地这些 化合物具有蘑菇或天竺葵的气味。包括6个碳的化合物(己醇、己醛、 (E)-2-己烯醛和(Z)-3-己烯-1-醇)参与了青香气味并且参与了藻类的气 味。就其本身而言，(E,E)-2,4-庚二烯醛具有黄瓜的青香气味。

为了在实验室规模上控制脂肪酸的氧化降解，通过监测溶解氧压 力(pO₂)来控制为了满足微藻的氧需求的生物质的曝气度。

然后发酵方案包括借助以下进行的pO₂的调节：