[發明專利]通過使細胞增殖與海藻產品生產分離來最優化海藻產品的生產

無效

• 申請號: 200980157094.0
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN102325874A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: W·麥克卡夫雷;R·E·布雷爾;M·S·布雷爾
• 申請（專利權）人: α-J研究有限合伙公司
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳文平

相關申請的引用

本申請根據35U.S.C.§119(e)要求2008年12月19日提交的第61/201,635號美國臨時專利申請的優先權，該申請的全部內容以引用的形式并入本文中。

發明背景

海藻是最多產和分布最廣的地球生物體群之一。目前已知有超過150,000種海藻，并且可能更多的海藻仍有待發現。雖然可能對于在總的生命分類學中如何區別所有不同的海藻種還存在某些未知的事項，但是對于大多數海藻種類，其基本的識別特征和特點是已知的。

海藻(包括許多具有不同大小和顏色的植物樣形式，硅藻以及藍細菌)組成了地球上生物的最重要的種類之一，其是形成我們的大部分環境的原因以及形成許多其他生命形式的食物鏈的基礎。完整的生態體系根據海藻進化或與海藻共生，并且海藻環境包括食物源、食肉動物、病毒和許多其他通常與高等生命形式有關的環境元素。

盡管已知海藻的范圍和重要性，但直接的人類使用是有限的。海藻經生長或收獲，作為食物，尤其在亞洲通常以“海草”的形式。它們也廣泛用于生產多種配料，例如著色劑和食品添加劑。也已經將海藻用于工業生產以濃縮并除去重金屬元素污染，稱為硅藻土的硅藻殘留物用作過濾培養基和用于其他應用。

海藻也產生油、淀粉和氣體，其能被用于生產柴油、醇(例如乙醇)以及氫氣或甲烷氣體。

盡管其他生物材料也能夠產生這些燃料，但海藻的區別是它們的高產率和低理論成本。海藻能夠比其他植物形式生長快10至100倍。在海藻產生期望的油或淀粉時，其也能夠非常多產，在某些情況下在這些形式中其產生它們自身重量的約60％。除了高產率的優勢，將海藻用于生物產品也不與農業競爭耕地，其既不需要農田也不需要新鮮的水。此外，海藻以最基本的輸入達到了所有這些，在大多數情況下當海藻是光合自養生物時，其僅需要陽光、水、空氣、二氧化碳和簡單的營養物質。

盡管海藻有作為燃料源的清晰潛在優勢，但因為許多原因，在過去，實際上實現這種潛力被證明是沮喪的和困難的。例如，最優化的海藻細胞增殖的條件與最優化的油/脂質產生的那些條件不同。常規方法需要兩個步驟同時被最優化，這對于每一步驟的子優化是必須的。

發明概述

本發明提供了用于分別地和獨立地最優化生物產品(例如油)的各類基于海藻的生產的體系和方法，由此改善油、脂質和其他有用產品的總產量。這種方法是有利的，因為它允許在從生物量到油的生產中最優化單個步驟和生長期。這也允許使用用于不同工序步驟的不同給料和生長條件。

因此，本發明的第一方面提供了生長用于生產海藻產品的海藻的方法，其包括：(1)在第一異養或光能異養生長條件下生長海藻以增加海藻細胞分裂的速率和海藻細胞數量；(2)在第二生長條件下生長海藻以生產海藻產品；其中在所述第二生長條件下海藻細胞數量沒有顯著增加。

在某些實施方案中，第一生長條件包括具有最佳的細胞數量增長所需的非限制水平的營養物質和痕量元素的培養基。所述營養物質可以包括一種或多種C、N、P、S和/或O源。

在某些實施方案下，所述培養基可以包含需要時任選用另外的營養物質補充的厭氧生物消化物的液體分離。所述厭氧生物消化物可以產生于動物內臟、牲畜糞便、食物加工廢料、城市廢水、酒糟水(thin?stillage)、酒糟(distiller’s?grain)或其他有機材料的厭氧消化。

在某些實施方案中，所述營養物質的濃度對細胞分裂和/或生長是無毒的。

在某些實施方案中，所述第一生長條件包括用于細胞分裂的最佳溫度，非嗜熱海藻的最佳溫度范圍為約0℃-40℃，或者嗜熱海藻的最佳溫度范圍為約40℃-95℃或60℃-80℃。

在某些實施方案中，所述第一生長條件包括一種或多種生長激素或其模擬物。所述生長激素可以包括選自生長素、細胞分裂素、赤霉素和/或其混合物的至少一種、兩種、三種、四種、五種或多種生長激素。優選地，生長激素包括來自選自生長素、細胞分裂素或赤霉素的每一種類/類別的激素的至少一種或兩種。

例如，所述生長素可以包括吲哚乙酸(IAA)和/或1-萘乙酸(NAA)。其他生長素模擬物可以為2，4-D；2，4，5-T；吲哚-3-丁酸(IBA)；2-甲基-4-氯苯氧基乙酸(MCPA)；2-(2-甲基-4-氯苯氧基)丙酸(甲氯丙酸，MCPP)；2-(2，4-二氯苯氧基)丙酸(2，4-滴丙酸，2，4-DP)；或(2，4-二氯苯氧基)丁酸(2，4-DB)。

在某些實施方案中，所述赤霉素包括GA3。