[发明专利]微流控芯片及其制备方法、应用和虾青素的生产方法

说明书

本发明涉及一种微流控芯片及其制备方法、应用和虾青素的生产方法。该微流控芯片包括筛选部分和培养部分，筛选部分的筛选腔室的腔内高度和宽度均大于或等于细胞样品中的最大细胞的直径，筛选组件设置在筛选腔室内，并将筛选腔室分隔成间隔的进样腔部和出样腔部，筛选组件的每个筛选孔连通进样腔部和出样腔部，筛选孔能够使目标筛选细胞通过；培养部分包括培养单元，培养单元包括培养腔室，培养腔室的腔内高度等于目标筛选细胞的平均直径，培养腔室的腔内宽度大于目标筛选细胞中的最大细胞的直径，培养腔室与出样腔部连通。上述微流控芯片能够提高虾青素的含量。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种为微流控芯片及其制备方法、应用和虾青素的生产方法。

背景技术

微藻(microalgae)是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养生物，细胞代谢产生的色素、蛋白质、多糖等，使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有非常重要的地位。藻类个体大小悬殊，只有在显微镜下才能分辨其形态的微小藻类类群，被人们称为微藻。

微藻种类繁多，其胞内含有：蛋白质、脂类、藻多糖、β-胡萝卜素、多种无机元素(如Cu、Fe、Se、Mn、Zn等)等高价值的营养成分和化工原料。其中，虾青素(3,3′二羟基-β,β′-胡萝卜素-4,4′-二酮)作为一种藻类生产的高价值纯天然抗氧化物质，广泛存在于大多数甲壳类动物和鲑科鱼类体内，植物的叶、花、果，以及火烈鸟的羽毛中等。据报道，虾青素可以用于药理作用的研究如抗氧化、消炎、免疫调节、抗癌以及抗糖尿病，其抗氧化能力是β-胡萝卜素和维他命E的38倍及500倍。且美国食品药品监督管理局(Food and DrugAdministration,FDA)已经证明，含有雨生红球藻产生的虾青素的膳食补充剂是安全的，人类每日建议摄取量为2mg～12mg。但是，天然的虾青素产量低及市场需求量大的矛盾仍旧导致其市场价格超高。2013年，虾青素的市场价格已达到了每千克5800美金。

微藻是高纯度虾青素的主要天然来源，目前用于满足人类日常类的应用，如膳食补充剂、化妆品、食品和饮料中。雨生红球藻(H.pluvialis)是一种单细胞双鞭类微藻，由于其对于虾青素的高产性(产量可达细胞干重的1％～5％)，现已在工业上被认为是天然虾青素的丰富来源之一。雨生红球藻细胞的繁殖和虾青素的累积明显分为两个不同的生长阶段。在营养增长期(绿色)，细胞大小约为15μm～20μm，孢体呈水滴状并依赖双鞭毛运动。在足够的营养和舒适的养殖环境下，细胞不会累积虾青素并持续分裂增殖。当通过外部环境进行胁迫(磷酸盐饥饿、控制pH、高温和高光照)诱导时，不利的生长环境会促使雨生红球藻细胞内发生应激反应，使其从营养增长期转化至孢囊形成期，形成囊状细胞(20μm～30μm)，从而开始逐渐累积虾青素(未成熟孢囊/褐色)。持续的环境胁迫会使细胞继续进入至孢囊成熟期(30μm～40μm孢囊/红色)和细胞萌发期(40μm～50μm孢囊/深红色)以进一步累积虾青素。因此，在工业中，常采用快速生长的营养期细胞于室外培养系统或封闭的室内光生物反应器中大批量生产虾青素，然而其产量仍然降低，不能满足市场的需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高虾青素的产量的微流控芯片。

此外，还提供一种微流控芯片的制备方法、微流控芯片的应用、以及一种虾青素的生产方法。

一种微流控芯片，包括：

筛选部分，包括筛选腔室和筛选组件，所述筛选腔室的腔内高度和宽度均大于或等于细胞样品中的最大细胞的直径，所述筛选组件设置在所述筛选腔室内，并将所述筛选腔室分隔成间隔的进样腔部和出样腔部，所述筛选组件具有多个间隔设置的筛选孔，每个所述筛选孔连通所述进样腔部和所述出样腔部，所述筛选孔能够使目标筛选细胞及小于所述目标筛选细胞的平均直径的细胞通过，其中，所述进样腔部具有进样口；及