一種可調控純裸藻生物質成分的生產方法及系統技術方案

技術編號：43585608 閱讀：16 留言：0更新日期：2024-12-06 17:49

本發明專利技術公開了一種可調控純裸藻生物質成分的生產方法及系統，該方法包括以下步驟：改變水性培養基中的成分；在補料分批培養系統中在至少一種培養條件下使用改良的水性培養基培養裸藻；及在所需的生物質組合物達到理想分量時收獲生物質。

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【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種在各種條件下以高生產率生產裸藻生物質組合物的培養裸藻的方法及系統。

技術介紹

1、水生單細胞植物微生物，稱為微藻，單獨或成群地生活在淡水或鹽水中。它們的生長速度比陸地植物快得多，尤其是在提供足夠的養分、光照和二氧化碳的情況下。因此，微藻非常適合吸收大氣中的二氧化碳、生產生物燃料、凈化廢物以及生成于各種目的的生物分子。

2、目前工業培養的各種微藻用于生產食品補充劑、色素、飼料、ω-3脂肪酸、水產養殖用生物質和廢水處理。培養過程，根據物種和預期的應用，采用不同的技術和體積在盆、罐、光生物反應器和發酵罐中進行。雖然用于工業目的的微藻培養具有一些可觀的前景，但盡管進行了大量的研究和開發工作，某些關鍵因素仍然阻礙其充分的利用。

3、常見的微藻的一個例子是細小裸藻(e.gracilis)，為屬于裸藻屬的單細胞淡水微藻。它是一種多功能的生物體，以易于生長，并以其生產各種化合物，如裸藻淀粉、脂質和蛋白質的能力而聞名。裸藻淀粉是在細小裸藻中發現的一種獨特的碳水化合物，具有儲存化合物的作用。它是一種高度支化的β-1,3-葡聚糖，占藻類干重的70％。裸藻淀粉具有復雜的結構并已知具有多種生物活性，例如抗氧化、免疫刺激和抗腫瘤作用。細小裸藻還以尤其是在應激條件下，積累脂質的能力而聞名。脂質含量可占藻類干重的30％。脂質的脂肪酸組成根據生長條件而變化，但通常富含二十碳五烯酸(epa)和二十二碳六烯酸(dha)等多不飽和脂肪酸(pufas)。這些多不飽和脂肪酸具有多種健康益處，用于生產營養保健品、功能性食品和藥品。</p>

4、除了裸藻淀粉和脂質之外，細小裸藻也是豐富的蛋白質來源。細小裸藻的蛋白質含量可為藻類干重的40％至70％，具體取決于生長條件。其蛋白質的品質優良，氨基酸組成均衡，消化率高。細小裸藻蛋白在食品、飼料和生物科技等各個領域的應用具有潛力。

5、細小裸藻據報告已在不同的營養模式下培養，包括光照下的光合自養(pt)、黑暗環境下的異養(ht)和具體稱為光合異養培養的兼養模式(mt)。在這些報告中，生物質生產率的范圍從自養模式下的<每升1克，到蛋白質含量低(16％干基)的兼養-異養模式下的～每升86克。另一項研究表明，通過調節固定相培養物的ph值，蛋白質含量占干生物質(dbm)的45％，但生產率仍然相對較低(每升8克)。這些不同的研究獨立地表明了，生物質中的蛋白質、裸藻淀粉和脂質隨著培養技術的不同而具有很大的變化，這表明細小裸藻的營養成分組成具有很高的可塑性。

6、美國專利號20200231923a1公開了一種用于微藻的同時異養和兼養的方法、用于微藻的同時異養和兼養的系統以及所述方法和/或系統用于培養微藻的使用。值得注意的是，上述系統允許在異養和兼養條件下培養微藻。雖然其導致高生物質密度和高時間產出量，但是所述方法和系統可能無法在較短的培養周期下以高生產率生產裸藻生物質。該系統可能無法通過受控的生物質成分，例如裸藻淀粉、蛋白質和脂質，有效地監測、保留和確保生物質的高生產率。

7、日本專利申請號6113819a公開了一種培養裸藻的方法，更具體地，其公開了一種培養具有高蛋白質含量的裸藻的方法。據該方法稱，裸藻淀粉在對數生長后期或固定相在裸藻細胞的細胞內積累，并進一步轉化為蛋白質，其中轉化效率取決于特定的培養基ph。通過保持培養基中的氮源使其在對數生長后期至固定相不被耗盡，可以有效地進行裸藻淀粉向蛋白質的轉化。此外，裸藻細胞可以在光照射或黑暗下培養以獲得高蛋白質含量。雖然上述方法能夠獲得高蛋白質含量，但所述方法無法預測蛋白質、裸藻淀粉和脂質的含量。同時，該方法可能無法有效地監測、保留和確保生物質的高生產率。

8、美國專利號9758756b2公開了一種在光養、兼養及異養培養條件的組合下培養微生物的方法。微生物的培養物可以在培養物的生命周期中以各種組合在培養條件之間轉換，以連續的方式利用各種條件來優化培養物的生長或產物積累。該專利中使用的技術將無法預測生物質成分，例如碳水化合物、脂質和蛋白質含量。

9、因此，需要一種能夠實現裸藻生物質的高生產率、同時有效地維持碳水化合物、優選為裸藻淀粉、蛋白質和脂質含量的方法及系統。另外，所述方法必須具有靈活性，以便在需要時定制和調整蛋白質、裸藻淀粉及/或脂質的生產，并且所述方法必須具有成本及時間效益。

技術實現思路

1、本專利技術的目的是在受控環境下以高生產率和效率在短時間內生產可調控純裸藻生物質。

2、本專利技術的另一個目的是提供一種具有靈活性和易于修改的方法，以便生產可調控純裸藻生物質時，同時保持高生產率和效率。

3、因此，這些目標可以通過遵循本專利技術的教導來實現，本專利技術涉及一種可調控純裸藻生物質成分的生產方法，包括下列步驟：改變水性培養基中的成分；在補料分批培養系統中在至少一種培養條件下使用改良的水性培養基培養裸藻；以及在所需的生物質組合物達到理想分量時收獲生物質。

4、本專利技術還涉及了一種可調控純裸藻生物質成分的生產系統，該系統包括：裸藻在至少一種培養條件下在改良的水性培養基中生長；其中系統處于反饋循環機制；以及在反饋循環機制期間向在改良水性培養基中生長的培養物提供至少一種營養補料策略以收獲理想的生物質。

本文檔來自技高網...

【技術保護點】

1.一種可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，包括下列步驟：

2.根據權利要求1所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中裸藻屬為細小裸藻。

3.根據權利要求1所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中進一步包括反饋循環機制。

4.根據權利要求3所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中反饋循環機制包括：

5.根據權利要求1或4所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中可調控生物質組合物的理想分量為至少每升65克，且細胞密度為至少每毫升4千萬個。

6.根據權利要求4所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中對水性培養基進行重復修改進一步包括：

7.根據權利要求6所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中營養成分的添加進一步包括但不限于較高的培養基與葡萄糖的比例，其中，所述比例為1X培養基與0.75％-1.5％的葡萄糖。

8.根據權利要求6所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中營養成分的增強

9.根據權利要求1或4所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中所述生物質組合物具有脂質成分，及占有至少50％干生物質含量的蛋白質成分；或占有至少60％干生物質含量的裸藻淀粉成分。

10.根據權利要求9所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中裸藻淀粉組合物為用作預測蛋白質含量的反向指標，并且基于細胞形態或細胞體積預測生物質中的蛋白質和裸藻淀粉的組成。

11.根據權利要求10所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中基于細胞形態預測蛋白質和裸藻淀粉的組成包括：

12.根據權利要求1所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中培養條件包括光合自養、異養、兼養或其任意組合。

13.根據權利要求1所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中裸藻的培養進一步包括：

14.一種可調控純裸藻生物質成分的生產系統，其特征在于，該系統包括：

15.根據權利要求14所述的可調控純裸藻生物質成分的生產系統，其特征在于，其中營養補料策略包括添加、減去和增強培養基的營養成分。

16.根據權利要求14所述的可調控純裸藻生物質成分的生產系統，其特征在于，其中光設置和光譜基于培養條件進行調節，并且培養條件包括光合自養、異養、兼養或其任意組合。

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【技術特征摘要】

1.一種可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，包括下列步驟：

2.根據權利要求1所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中裸藻屬為細小裸藻。

3.根據權利要求1所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中進一步包括反饋循環機制。

4.根據權利要求3所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中反饋循環機制包括：

6.根據權利要求4所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中對水性培養基進行重復修改進一步包括：

7.根據權利要求6所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中營養成分的添加進一步包括但不限于較高的培養基與葡萄糖的比例，其中，所述比例為1x培養基與0.75％-1.5％的葡萄糖。

8.根據權利要求6所述的可調控純裸藻生物質成分的生產方法，其特征在于，其中營養成分的增強進一步包括但不限于用0.1％硫酸銨將微量元素增加五倍以產生富含蛋白質的生物質。

9.根據權利要求1或4所述的可調控純裸藻生物質...

【專利技術屬性】
技術研發人員：顏廷軒，許瑞盈，汪忠暉，
申請(專利權)人：甲茵科技有限公司，
類型：發明
國別省市：

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