[发明专利]以甜高粱汁为原料培养微藻的方法

说明书

本发明提供了一种以甜高粱汁作为廉价原料培养微藻的方法，包括如下步骤：(1)通过添加蛋白酶、超声处理和离心去除不溶物，得到处理后的甜高粱汁；(2)将适量的复合酶加入到步骤(1)得到的甜高粱汁中，搅拌均匀，在适宜条件下酶解，得到总糖浓度为12％‑16％的高粱汁清液；(3)向酶解后的高粱汁清液中加入适量水，使总糖浓度为0.1％‑4％；然后添加氮源和其他营养盐，灭菌得到培养液；(4)将藻种接入培养液中进行微藻培养，在适宜条件下培养4‑9天。本发明解决了微藻培养过程中的原料成本过高的问题，提升微藻衍生产品的市场竞争力，弥补现有技术的不足。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种以甜高粱汁作为廉价原料培养微藻的方法。

背景技术

微藻，是地球上多样性最丰富、认识最有限的生物群体之一，因其富含多种功能性活性物质，如类萜、多糖、长链烃、长链脂肪醇、微藻蛋白(藻蓝蛋白、饲料蛋白)、长链多不饱和脂肪酸(亚麻酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸)和多种色素(虾青素、类胡萝卜素、叶黄素、叶绿素)，成为制备新型海洋生物制品的良好原料。以微藻为核心的生物制造业，可以开发出包括保健食品、生物饵料、绿色农药和基因工程制品等在内的多元化产品，其中蕴含了巨大的经济价值和积极的社会效益。

目前，微藻的养殖方式有三种：自养(利用CO₂、阳光和无机物作为营养来源)、异养(利用葡萄糖和有机物作为营养来源，不需要阳光)和兼养(自养异养相结合)。其中，绝大多数微藻只能进行自养生长，而只有极少数微藻才能进行异养和兼养生长。而且，异养生长的微藻一般只能利用葡萄糖和果糖等六碳单糖来培养，而无法利用二糖和多糖。因此，目前限制微藻产业发展的关键问题之一是其昂贵的生产成本。为了攻克这一难题，人们不断尝试寻找廉价的原料作为微藻培养的底物。

高粱是世界上第五大种植的谷类作物，在中国西部被大面积种植。每吨甜高粱汁含有的可发酵糖的成本比葡萄糖便宜500-1000元(每吨1500元左右)。然而，甜高粱汁目前的仍然不能长时间储存(最长不能超过半年)。由甜高粱茎压榨产生的甜高粱汁含有很高的非结构糖含量(主要是葡萄糖、果糖和蔗糖)可用来在生产糖浆或可作为微生物的碳源用于生产酒精等高附加值产品。

发明专利申请201610956018.8公开了“一种用于高粱酿制啤酒专用糖浆的制备方法”。该发明利用挤压膨化后的高粱和麦芽分别通过液化、糖化、陈化的工艺制备高粱酿制啤酒专用糖浆的方法，本发明先将高粱挤压膨胀，将β-淀粉转化成α-淀粉，随后将高粱利用耐高温α-淀粉酶进行液化，然后在不同温度下加入不同酶活性的酶进行糖化，过滤，向滤液中加入蜂蜜进行密封陈化，陈化后即可。

发明专利ZL201210404078.0公开了“一种甜高粱制备燃料乙醇的方法”。该方法包括：(1)对甜高粱鲜杆进行压榨，实现汁、渣分离；(2)获得的甜高粱糖汁进行浓缩，制备成糖蜜；(3)获得的甜高粱渣利用稀酸溶液浸泡后捞出晾干；(4)甜高粱渣进行稀酸预处理或稀酸蒸汽爆破预处理；(5)预处理后的甜高粱渣加碱中和后，加入纤维素酶酶解，获得甜高粱渣酶解液；(6)将糖蜜加入到甜高粱渣酶解液中发酵生产燃料乙醇；(7)对发酵产生的乙醇进行分离，获得燃料乙醇产品。

发明专利申请201510113519.5公开了“利用甜高粱秸秆汁发酵制备L-乳酸的方法”。该发明将水浴酶解的甜高粱秸秆汁配制成为适于发酵产生乳酸的培养基，再向甜高粱秸秆汁中接入副干酪乳杆菌，静置厌氧发酵制备得到L-乳酸。该申请制备的产品是L-乳酸，而且使用单一蔗糖酶只针对高粱汁中的蔗糖进行处理，而且酶的使用量较大，总糖转化率低，对高粱汁的营养价值提升有限。

此外，虽然甜高粱汁成本低廉，富含糖，具有作为廉价原料用于微藻的兼养与异养培养的可能性。然而，甜高粱汁中富含的糖是混合糖并含有大量不溶性杂质，对于大多数微生物/微藻来说利用率不高；目前，尚未见以甜高粱汁作为廉价原料培养微藻的相关报道。

发明内容