[发明专利]一种培养用于制造虾青素的红球藻属生物的方法

说明书

一种培养红球藻属(Haematococcus)生物用于制造虾青素的方法，包括以下步骤：‑准备一基材‑将红球藻属生物排列在基材表面‑从培养过程的开始，将排列在基材上的红球藻属生物暴露于高光照强度下，和避免红球藻属生物的两步培养过程，这种两步法的第一步初始培养是将红球藻属生物暴露于低光能下培养，接着第二步继续培养红球藻属生物，将红球藻属生物暴露于相对于前一步骤中更强的光能下，从而诱导虾青素的合成，并且任选地；‑收获培养的红球藻属生物；和/或‑分离虾青素。

本发明涉及一种改进的培养制造虾青素所用的红球藻属(Haematococcus)生物的方法。

微藻，雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)因为它的次级代谢化合物虾青素而被熟知，虾青素具有高染色和抗氧化性能。它的着色作用主要被运用在水产养殖业，以增强三文鱼和虾肉的粉红色(Lorenz和Cysewski 2000)。作为抗氧化剂，虾青素已经投入市场作为人类健康补品(例如AstaReal，Algatechnologies公司，赛安诺科技公司，纽力克斯夏威夷公司，富士健康科学公司)。目前，虾青素主要的来源是化学合成(例如CARDAX和BASF，只能用于饲养动物)。

然而，天然来源的虾青素引起了人们越来越多的关注，并且有着很高的价值，这是因为一些研究发现天然的或者“生物学”的虾青素产物具有更好的生物利用率和抗氧化性，并且普遍能得到消费者们更多的青睐(Nguyen 2013)。

但是，从雨生红球藻产生虾青素仍是一昂贵的并且富有挑战性的技术。在一定程度上，这是由于只有在细胞停止分裂时雨生红球藻中才能产生虾青素的事实。因为虾青素的产生只有在一定的压力因素下被诱导，例如高光强度(大于200μmol光子m^-2s^-2)、盐胁迫和营养素缺乏(Aflalo等，2007)。

基于此，现有技术包括两个阶段：(i)“绿相”，此阶段中的培养参数对于产生高细胞密度以提供足够的生物量是最佳的(光强度：50-200μmol光子m^-2s^-1；温度：20-25℃；pH6.5-8)；(ii)“红相”，此阶段中应用压力增强虾青素的产量和累积，同时伴有细胞分裂的显著减少或停止。于是，对产物虾青素监测可发现，此已经建立的技术方案中，约占用了50％生产周期的绿相没有任何的虾青素产出(Suh等.2006；Aflalo等.2007)。并且，由于要求两个独立的生物反应系统，包含两步骤的方法有更高的技术要求：为提供弱光强度，绿相通常需要在室内进行，用人造光源进行照射来避免光化学应激；而红相则需要在室外光生物反应器中发现的高太阳能辐照度。

两步法除了这些显而易见的缺陷之外，此现有技术培养技术还是基于管式反应器和开放池中的悬浮生长(Lorenz和Cysewski，2000)。然而，熟知这些系统的建立、运行和维护需要很高的成本(Ozkan等，2012)。生物反应器设计的最新进展表明，基于生物膜的生物反应器可能克服悬浮型生物反应器的一些缺点(例如Berner等，2014)。具体来说，在低光强下，利用多孔基材生物反应器，雨生红球藻能够在生物膜中成功地生长(Wan等，2014；Yin等，2015；Zhang等，2014)。在溶胶-凝胶固定的活微藻中也能检测到虾青素的形成(Fiedler等，2007)。

本发明的目的是在一步过程中利用生物膜(固定的)培养红球藻来改进虾青素生产方法，该方法利用高光强度以提高生物产量，从而诱导和增加虾青素的产量。本发明的另一个目的是避免现有技术的两步过程的缺点。

发明概述

本发明的目的通过培养用于制造虾青素的红球藻属生物的方法得以解决，所述方法包括以下步骤：

-提供基材，

-将红球藻属生物排列在基材的表面上，

-从培养过程的开始，将排列在基材上的红球藻属生物暴露于高光照强度下，和