[發明專利]培養雨生紅球藻的方法及應用

在審

• 申請號: 201610046699.4
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105483016A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 蔡中華;張懷瑾;周進;張晶晶;晉慧
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12P23/00;C02F9/14;C12R1/89
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 李志東

技術領域

本發明涉及微生物領域，具體的，本發明涉及雨生紅球藻、其培養方法及應用，更具 體的，本發明涉及一種培養雨生紅球藻的方法、一種提高雨生紅球藻生物量的方法、一種 生產蝦青素的方法和一種凈化生活污水的方法。

背景技術

類胡蘿卜素因具有抗單態氧及自由基清除能力而表現出明顯的抗氧化能力，在延緩和 預防動脈粥樣硬化、癌癥、老化和眼部疾病等均表現出了顯著的效果。蝦青素是一種橘紅 色的類胡蘿卜素，具有更加強有力的抗氧化能力及經濟價值而得到廣泛的關注。它存在于 自然界中很多水生生物體內，如蝦、蟹以及鮭魚等的體內都有發現。

蝦青素的抗氧化能力比玉米黃質、葉黃素、角黃素等其他類胡蘿卜素強10倍，特別是 在自由基清除能力方面，它比β-胡蘿卜素強38倍，比維生素E強500倍。因此，蝦青素能 夠顯著降低與年齡相關的退行性疾病和局部缺血性疾病的發病風險，同時也可以增強免疫 系統預防癌癥發生率；在抗衰老、抗紫外線、增強免疫力、穿越血腦屏障抗氧化抗炎等方 面也有著顯著成效。目前，蝦青素已廣泛應用于營養保健品、化妝品和食品及飼料行業。

蝦青素的獲得主要有四種不同的來源：(1)人工合成；(2)甲殼類動物提取；(3)法 夫酵母生產；以及(4)雨生紅球藻生產。其中化學合成得到的蝦青素占據了主要的市場份 額，價格達到每公斤2500美元，每年全世界的市場份額估計超過2億美元。然而由于化學 合成的蝦青素中存在非天然構象成分，從而導致其具有較低的生物利用率和安全性。因此， 盡管化學合成的蝦青素占據著全世界的市場份額，但仍然被美國食品藥品監督管理局(FDA) 禁止進入保健品市場。所以，自然界中提取天然蝦青素成為市場重要的發展方向。

作為一種強有力的蝦青素的生產者，雨生紅球藻可以積累很高含量的蝦青素，每克干 細胞能夠生產約50毫克蝦青素。與此同時，雨生紅球藻已通過評估，被美國食品藥品監督 管理局(FDA)批準進入市場，并被膳食補充劑健康與教育法(DSHEA)認可成為一種新 的膳食成分。因此，雨生紅球藻是大規模生產天然蝦青素最主要的來源之一。

目前，以雨生紅球藻進行蝦青素生產的研究主要集中在以下兩個方面：獲得高密度的 生物量以及誘導蝦青素的高效表達。為了獲得高密度生物量，大量研究嘗試了多種培養基 的優化，包括營養元素含量及組成等；但是性價比仍然沒有達到最優，在產量與成本間存 在一對矛盾。因此，為了緩解成本壓力，開發產量與成本的有效耦合技術成為當下急需。

隨著我國城市化進程加劇，城市人口不斷膨脹，導致城市污水排放量的急劇增多。生 活污水以城市居民日常生活的用水為主，不含工業污染。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一或至少提供一種商業選擇。

依據本發明的一方面，本發明提供一種培養雨生紅球藻的方法，所述方法利用生活污 水作為培養基。

雨生紅球藻是一種淡水單細胞綠藻，屬于植物界(Plantae)，綠藻門(Chlorophyta)，綠 藻綱(Chloro-phyceae)，團藻目(Volvocales)，紅球藻科(Haematococcaceae)，紅球藻屬，雨生 種。由于它具有累積橘紅色色素蝦青素及其他相關類胡蘿卜素及內酯的能力而得到廣泛關 注。其生命周期的孢子時期開始積累蝦青素。

所稱的生活污水是人類生活過程中產生的污水，主要是糞便和洗滌污水，如城市生活 中使用的各種洗滌劑和污水、垃圾、糞便等，多為無毒的無機鹽類，另外生活污水中的含 氮、磷、硫多，致病細菌多。城市每人每日排出的生活污水量為150-400L。需要說明的是， 本發明的這一方法不需額外配置或添加無機或有機成分，只需以一般污水處理廠中的生活 污水作為培養原料。雖然不同區域或者不同季節時間的生活污水包含的有機鹽、無機鹽種 類、以及濃度等均有差異，但依據發明人從不同時間、地點的污水處理廠獲得多批生活污 水的試驗結果，利用本發明的這一方法，均能實現高密度培養雨生紅球菌。

本發明的這一方法至少具有如下優點：1)以生活污水作為培養原料，來源廣泛，使生 產微藻類的成本低廉；2)以生活污水作為培養原料得到的雨生紅球藻的生物量相比傳統方 法具有顯著的提高；3)不僅可以創造額外經濟效益和生態效益，而且可以顯著降低生活污 水的氮和磷等主要污染指標，發展出可再生能源生產和減排的雙效模式，具有極好的發展 前景。