[发明专利]一种自组装硅质体静电纺丝纤维膜固定化细胞生产虾青素的方法

说明书

本发明公开了一种自组装硅质体静电纺丝纤维膜固定化细胞生产虾青素的方法，包括利用静电自组装法将红发夫酵母红发夫酵母原生质体包裹在有机‑无机复合脂质形成的稳定硅质体中；将壳聚糖、聚乙烯醇和聚氧化乙烯完全溶解于乙酸溶液，加入甘油，再加入硅质体，通过静电纺丝制得纳米纤维膜，将其成卷装入层析柱中；配制葡萄糖、酵母膏、玉米浆、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钙和硫酸镁的混合溶液，经过滤除菌后，以一定流速流经层析柱，同时层析柱下部通气，经检测流出液中含有虾青素虾青素。本发明固定化细胞的方法具有高效、抗染菌、产率高、产物浓度高的特点，便于后续产物分离和纯化。

技术领域

本发明涉及一种自组装硅质体静电纺丝纤维膜固定化细胞生产虾青素的方法，属于生物化工领域。

背景技术

虾青素是一种生理功能极强的脂溶性天然类胡萝卜素，也是自然界中分布最广泛的一种叶黄素，具有独特的抗氧化功能和着色功能，能抗肿瘤、增强免疫力，且安全无毒、环境友好、生物效价高，因此它的制备及其应用受到人们的青睐。天然虾青素一般有如下来源：从水产品加工废弃物中提取虾青素、利用藻类如雨生红球藻等生产虾青素、利用细菌如乳酸分支杆菌生产虾青素、利用法夫酵母发酵生产虾青素等。红法夫酵母作为一种重要的天然虾青素来源,其生物合成是进行虾青素商业生产开发的一条重要途径。

硅质体是一种类脂质体，是由一个分子连接两个疏水性的碳链和一个亲水性的有机硅烷分子组成的新型脂质分子，这种分子在水中通过自组装过程形成囊泡，囊泡表面覆盖有纳米级厚度的无机硅酸盐壳层，用稳定的Si-C键将无机层和有机层二分子体连接在一起。硅质体与传统的脂质体囊泡相比，是一种非常稳定的囊泡结构，是有机-无机的杂化材料。与传统的常规脂质体相比，硅质体表面的硅氧烷网络显著增加了脂质体及固定化细胞的稳定性，对表面活性剂、酸碱都有很好的耐受性。硅质体作为固定化细胞的载体，与其他常规载体相比，可以一个硅质体就装载一个细胞，细胞被束缚在硅质体内，获得极大的机械强度，极大的比表面积和抗污染能力。

静电纺丝纳米纤维膜比常规的固定化载体，具有孔隙率高，比表面积大，孔洞连通性好的特点，能够降低底物的扩散阻力，有利于提高固定化细胞的反应活性。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种具有高效、抗染菌、产率高、产物浓度高的固定化细胞方法生产虾青素，并便于后续产物分离和纯化。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种自组装硅质体静电纺丝纤维膜固定化细胞生产虾青素的方法，包括如下步骤：

步骤一：制备红发夫酵母原生质体硅质体：称取质量比为0.1～0.2:1～3的有机-无机复合脂质与红发夫酵母原生质体，优选0.15:2；将有机-无机复合脂质溶于三氯甲烷中，蒸发除去三氯甲烷得到类脂质薄膜；红发夫酵母原生质体悬浮于甘露醇水溶液中，然后加入到所得类脂质薄膜中，搅拌混匀并迅速加热到45～50℃，优选48℃，热激10～30s同时水浴超声，冷却至4℃后静置，经脂质体挤出器挤出，得到粒径均一的红发夫酵母原生质体硅质体悬液；

步骤二：制备纳米纤维膜：取壳聚糖、聚乙烯醇和聚氧化乙烯溶解于乙酸水溶液中，加入甘油，再加入步骤一制得的红发夫酵母原生质体硅质体悬液，搅拌混匀，通过静电纺丝制得纳米纤维膜，将其成卷填入层析柱中，层析柱中心留空，用于无菌空气通过；

步骤三：配制配制葡萄糖、酵母膏、玉米浆、硫酸铵、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钙和硫酸镁的混合溶液，经过滤除菌后，流经步骤二制备的层析柱，收集流出液，即得。

步骤一中，所述红发夫酵母原生质体通过如下步骤获得：

步骤a：取红发夫酵母菌体用无菌水充分洗涤，离心取沉淀；