[发明专利]一种超高密度异养微藻联产蛋白质和叶黄素的方法

说明书

本发明涉及一种超高密度异养微藻联产蛋白质和叶黄素的方法，将藻种培养成平板种子，再培养成摇瓶种子，最后进行发酵罐发酵，当初始葡萄糖浓度耗尽时，开始流加控制培养液中葡萄糖浓度于1‑5 g/L；当培养液中葡萄糖消耗量达30 g/L时，补加其他营养成分的浓缩液以达各自的初始浓度；当藻体生物量浓度达160‑200 g/L时，改脉冲方式流加葡萄糖溶液，使溶氧在10%‑50%之间快速反复波动，以控制培养液中残糖浓度接近于零，从而诱导蛋白质和叶黄素合成。本发明方法不仅实现微藻超高密度异养培养，还可让藻细胞同步积累高含量的蛋白质和叶黄素，发酵周期短，生产工艺简单，能够显著提高微藻联产蛋白质和叶黄素的工业化前景。

技术领域

本发明属于发酵工艺领域，具体涉及一种超高密度异养微藻联产蛋白质和叶黄素的方法。

背景技术

叶黄素是一种含氧的类胡萝卜素，由于具有较强的着色、抗氧化和抗炎作用，被广泛应用于饲料、化妆品、食品、保健品和医药等行业。微藻被认为是商业叶黄素的新兴来源。近年来，研究人员对微藻基叶黄素的生产进行了大量研究，所用藻种大多为绿藻。其中，索罗金小球藻（ Chlorella sorokiniana）由于生长速度快、能适应不同的营养模式和宽广的培养条件，在生产叶黄素等诸多方面展现出了巨大的商业应用潜力。

此外，微藻能够合成所有类型的氨基酸，且大多数微藻的蛋白质含量与传统蛋白源植物相当甚至更高，是理想的战略蛋白源。大量的营养和毒理学评价也表明，微藻适宜作为一种有价值的饲料添加剂或传统蛋白源（如豆粕、鱼粉）的替代品。然而，目前商业生产的微藻主要是通过光自养模式在开放跑道池中培养获得，由于这种培养方式存在生产效率低、生产成本高等问题，极大限制了微藻作为蛋白源的广泛应用。

异养培养作为一种更为经济、高效的工业化生产模式，是降低微藻生产成本、提升产能的潜在途径。但不同来源的索罗金小球藻在异养过程中存在明显的藻种特异性，表现出不同的生长和产物积累特性。通过异养系统培养微藻，我们不仅要考量其所能达到的生物质产量，同时还要考量藻体蛋白质和叶黄素含量，因为这将决定异养微藻作为蛋白源及叶黄素源的最终应用价值和市场价值。

然而，在传统异养工艺下藻细胞密度、蛋白质及叶黄素含量普遍较低，且只限于蛋白质或叶黄素单一成分的生产研究。此外，为减少微藻生物质的开发利用成本，对微藻细胞进行多组分综合利用，以及耦合生产高附加值产品，已是微藻生物质开发的发展趋势。但截至目前，尚没有一种成熟的培养方法既可实现微藻超高密度异养培养，又可让藻细胞同步积累高含量的蛋白质和叶黄素。

发明内容

本发明的目的在于提出一种超高密度异养微藻联产蛋白质和叶黄素的方法，通过该方法实现微藻高效联产蛋白质和叶黄素。以解决在传统异养工艺下藻细胞密度、蛋白质及叶黄素含量普遍较低，且只限于蛋白质或叶黄素单一成分生产研究的问题，可为微藻叶黄素和蛋白质的高效耦合生产提供一种新方法。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种超高密度异养微藻联产蛋白质和叶黄素的方法，包括以下步骤：

（1）藻种及其保藏：所使用的藻种为 Chlorella sorokinianaFZU60，保藏编号为CGMCC NO. 45230，已于2022年08月01日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，使用20%甘油无菌溶液将藻细胞转移至冻存管中，之后放置于-80℃冰箱保藏。

（2）平板培养：取-80℃冰箱冻存的藻液涂布于含有固体培养基的平板上，并置于25-35℃的培养箱中避光培养4-8天。

（3）种子培养：使用接种环从平板中挑取1-4环藻体至装有种子培养基的摇瓶中，置于25-35℃摇床培养箱中，设置转速为50-300 r/min，避光培养3-7天。

（4）发酵培养：