[发明专利]一种能够提高叶黄素产量的小球藻培养方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种小球藻培养方法，特别是一种用于生产叶黄素的小球藻培养方法。

背景技术

叶黄素是目前已经发现的六百多种天然类胡萝卜素中的一种，其本身是一种抗氧化物，还可以吸收蓝光等有害光线。小球藻一般是指属于小球藻属(Chlorella属)的藻种，小球藻作为一种真核单细胞淡水微藻，既能够异养，也能够通过光合作用进行自养培养并合成叶黄素，在小球藻属中有多个藻种可以用于生产叶黄素，如原始小球藻(Chlorella protothecoides)、普通小球藻(Chlorella vulgaris)等，但是在异养条件下小球藻的叶黄素含量很低，光合自养模式下虽然叶黄素含量较高，但当小球藻生长一段时间后，光线就不容易穿过培养液，光合作用效率降低，生长速率降低，造成小球藻的产量较低，相应的叶黄素的产量也就非常低，因此单纯的异养和自养模式都不适合叶黄素工业化大生产，中国专利CN200610025618.9公开了一种异养-稀释-光诱导串联培养技术。将异养培养后的藻细胞再进行光照诱导可以提高藻细胞中叶黄素的含量，但我们发现异养培养结束后，此时小球藻细胞已经进入了稳定期，有些细胞已经开始衰亡，甚至自溶。因此再对这样的细胞进行光合诱导，叶黄素含量的提升幅度以及效率不高。中国专利CN201410632577.4也公开了一种自养与异养混合培养小球藻的方法，同样也只公开了异养-稀释-光诱导串联培养技术，仅对自养过程中的温度和光照强度等参数进行了调整，并采用补料流加培养的形式，同样存在着前述异养之后再进行自养，叶黄素生产效率偏低的问题，且采用补料流加培养虽然能提高藻细胞密度，但也会显著提高培养时间，且培养液稀释后，会造成整个系统耗，因此提供一种更加优化的小球藻培养方法，进一步提高单位时间内叶黄素的产量，成为现有技术中亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种小球藻培养方法，其特征是所述方法包括以下步骤

1)初异养步骤

发酵罐中加入pH为6～8的异养培养液，将小球藻接种于发酵罐中，培养温度27～32℃，控制pH在6～8范围内，通入空气，控制DO值(溶氧量)在20％～40％范围内，培养至藻细胞密度5-50×10⁶/mL；

2)自养-异养循环阶段

将步骤2)获得的初异养培养液转入自养培养，培养温度27～32℃，二氧化碳通气量为0.03-0.05VVM，并控制DO值(溶氧量)也在20％～40％范围。培养至叶黄素含量增加幅度低于1.5-3％/h，转入发酵罐中继续进行异养，异养18-36h后，再转入自养培养阶段，如此自养-异养循环，在藻细胞密度达到500-1000×10⁶/mL的自养培养阶段完成后结束培养。

优选自养-异养循环次数2≤n≤5。

优选自养阶段的光照的光量子通量密度为36-180μmol/(m²·s)。

优选所述小球藻为原始小球藻(Chlorella protothecoides)。

本发明还提供了执行所述小球藻培养方法的设备，所述的设备包括具有搅拌设备的发酵罐、光合反应器，其特征是所述发酵罐底部具有异养出料口，顶部具有循环进料口；光合反应器的底部具有循环出料口和进气口，顶部具有自养进料口和排气孔，

所述发酵罐的异养出料口通过管道与异养循环泵入口相连接，所述异养出料泵出口通过管道与光合反应器的自养进料口相连，位于光合反应器底部的循环出料口与自养循环泵入口相连接，所述自养循环泵出口与位于发酵罐顶部的循环进料口通过管道相连接，所述的设备还包括二氧化碳与空气混合罐，所述二氧化碳与空气混合罐出口通过管道与位于光合反应器底部的进气口相连接。

所述光合反应器具有两端封闭的圆筒状容器和围绕圆筒状容器布置的光源，所述圆筒状容器采用透明材料制作，长径比为3-10。