[发明专利]一种利用类波氏真眼点藻生产β-胡萝卜素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微藻领域，确切地说是指一种利用类波氏真眼点藻生产β-胡萝卜素的方法。

背景技术

β-胡萝卜素是由碳、氢两种元素组成的萜类化合物，它是类胡萝卜素的一种，广泛存在于植物细胞中，参与光能的捕获和传递，同时保护植物细胞免受强光辐射损伤，动物细胞不能合成β-胡萝卜素，只能从外界环境摄入。β-胡萝卜素是一种极具营养和药用价值的生物活性物质，其生理功能主要有：1)维生素A合成的前体物质；2)光保护作用；3)预防肿瘤发生和抗癌功效；4)对白内障及心血管疾病有一定的防治作用。

人们最初是由天然物中提取获得β-胡萝卜素，所使用的原料主要是胡萝卜，这一生产方式收率低且提取工艺复杂，制约了β-胡萝卜素的应用。于是人们将注意力转向有机合成法生产β-胡萝卜素，如利用β-紫罗兰酮合成β-胡萝卜素，但有机合成β-胡萝卜素工艺更加复杂，而且合成色素的毒性问题，限制了其在食品、药品、化妆品等范围内的应用。近些年，科研工作者再次将研究方向转向由天然物中提取β-胡萝卜素：1)研究发现一些真菌及酵母菌可以合成β-胡萝卜素，如改良的三胞布拉霉菌(Blakeslea tripora)，它的最高β-胡萝卜素产量可达3.0-3.5g/L，许多嗜盐海洋细菌也含有较高含量的β-胡萝卜素；2)采用植物细胞培养法生产β-胡萝卜素，但植物细胞培养条件苛刻、反应器要求高，与工业化生产尚有一定差距；3)培养单细胞藻类生产β-胡萝卜素，如Dunaliella.bardwill和Dunaliella.Salinade的β-胡萝卜素含量可占细胞干重的13％，并且微藻具有细胞结构简单、光合效率高、生长速率快、可进行户外养殖等优势，因而受到科学家和企业家的广泛关注。

目前，培养微藻生产β-胡萝卜素的研究主要集中在杜氏藻(Dunaliela)，杜氏藻属于绿藻门、绿藻纲、团藻目、杜氏藻科、杜氏藻属，其细胞微小，通常情况下，藻体细胞长约7-22μm、宽约3-14μm，杜氏藻细胞的形态多样，有卵圆形、球形、梨形、长颈形等，杜氏藻是目前已知的最耐盐的生物之一。目前已经实现产业化生产的杜氏藻有两个种：Dunaliela.salina(盐藻)、Dunaliela.bardawill(巴氏藻)，它们的β-胡萝卜素含量均超过干重的10％。国际上已经实现利用杜氏藻生产β-胡萝卜素的公司有：澳大利亚的贝它亭公司(Betatene Ltd.)和西部生物工程公司(Western Biotechnology Ltd.)、美国的微生物资源公司(Microbio Resources Inc.)、以色列的库尔食品公司(Koor Foods Ltd.)以及日本的天然β技术公司(Natural Beta-Biotechology Ltd.)等。

国内已公开β-胡萝卜素相关发明专利较多，主要包括：β-胡萝卜素新商品的开发、β-胡萝卜素的提取方法、β-胡萝卜素的化学合成方法、富含β-胡萝卜素的生物材料的保护等。专利中提到的富含β-胡萝卜素的天然物主要有三类：1)高等植物，如一种从绿茶中制备高纯度β-胡萝卜素的方法(200710164487.7)，一种从胡萝卜中提取天然β-胡萝卜素的方法(200610094872.4)，一种从沙棘果皮中提取β-胡萝卜素的方法(200910263590.6)，从枸杞皮渣中提取β-胡萝卜素、玉米黄素的方法(201010573774.5)等；2)厌氧微生物，一种粗壮脉纹胞菌发酵生产β-胡萝卜素的方法(200910115555.X)，从三孢布拉霉菌发酵液中制备β-胡萝卜素的方法(200910135676.0)，一种生产β-胡萝卜素的粘性红圆酵母、β-胡萝卜素及其生产方法(200610008485.4)，一种好食脉菌固态发酵生产β-胡萝卜素的方法(200710071831.8)等；3)目前专利中仅有杜氏盐藻一个微藻种类，可用于β-胡萝卜素的生产，一种从杜氏盐藻中提取类胡萝卜素和食用甘油的方法(200710120704.2)，从杜氏盐藻中提取类胡萝卜素和液化制生物燃油的方法(200910238784.0)，基于杜氏盐藻代谢途径的β-胡萝卜素工程菌及构建方法(201110008946.9)，养殖盐藻生产β-胡萝卜素模式的建立(93106062.1)，盐藻的收集与β-胡萝卜素的提取方法(92107782.3)等。