[發明專利]一種藻細胞破壁處理的方法

在審

• 申請號: 201710990421.7
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107502550A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 孫晶
• 申請（專利權）人: 寧波大紅鷹學院
• 主分類號: C12N1/06
• 分類號: C12N1/06;C12R1/89
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司33214
• 代理人: 柯奇君

技術領域

本發明屬于微藻生物技術領域，具體涉及一種提高藻細胞破壁處理效率的方法。

背景技術

微藻是在顯微鏡下才能辨別其形態的微小藻群，已發現有幾萬種。它們組成了世界上最大的初級生產者群體，占全球總光合作用的32％以上。微藻種質資源豐富，含有較高的蛋白質、油脂和可溶性多糖等成分，沒有葉、莖、根，不產生木質纖維素類難降解生物質，不與傳統農業爭地，不因收獲而破壞生態系統。由于微藻轉化太陽能為生物質能的量子效率高達2-10％(而陸生植物的量子效率都小于1％)，并且微藻生長速率極快(每天生物質的增長量可達到1-3倍)，故利用微藻光合作用效率高能夠生產大量的高品質生物質(藻油、藻蛋白和藻多糖)來制取生物柴油、多不飽和脂肪酸和飼料添加劑具有突出優勢。

同時微藻具有一定的分子機制能夠從水體中分辨出對自身的生長有益或者無用的金屬離子。使用微藻吸附水體中的金屬離子的優勢倍全球的研究者們所認同。首先由于微藻細胞的生長速率很快，所以微藻吸附金屬離子的速率很快，能夠節省時間和能量；微藻細胞生長過程中能夠吸收環境中的CO₂來進行光合作用生產生物質，產物是純綠色的，對生態環境有益，而又對使用者無害。并且微藻生產可以全年進行，操作起來又簡單方便，能夠回收利用，成本低，與高等植物相比具有更快的生長速度，更高的光合作用效率，更大的比表面積，最多能夠吸附占自身生物質量10％的吸附能力，高選擇性，不會產生二次污染，在批式生產和連續生產中均可以使用，對于水中金屬量較高或者較低的條件均可以使用。

微藻細胞能夠吸附水體中大部分的金屬離子，例如K，Mg，Ca，Fe，Sr，Co，Mn，Ni，V，Zn，As，Cd，Mo，Pb，Se和Al等金屬離子。而能夠用來吸附金屬離子的微藻種類也很繁多，例如小球藻(Chlorella sp.)、小環藻(Cyclotella sp.)、柵藻(Scenedesmus sp.)、螺旋藻(Spirulina sp.)、裂絲藻(Stichococcus sp.)、毛枝藻(Stigeoclonium sp.)、褐指藻(Phaeodactylum sp.)等。不同的藻種對同一種金屬離子的吸附能力各不相同，無論是微藻細胞的種類及培養條件、金屬離子的種類及濃度，以及藻細胞的狀態，都對藻細胞吸附金屬離子的能力有很大的影響。吸附了金屬離子的藻細胞經過光合作用產生多種多樣的新陳代謝產物，例如藻油、藻蛋白和藻多糖等，可以為后續生產高附加值的產品所利用。

但是由于微藻的新陳代謝產物均在細胞內部由細胞壁包裹，在利用微藻生物質制取高品質附加值產品的過程中，如何高效低成本地打破微藻細胞壁，使得胞內物能夠釋放到外部空間來成為這一產業發展的技術瓶頸之一。

發明內容

本發明的所要解決的技術問題是提供一種能夠提高藻細胞破壁處理效率的方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的解決方案是：一種藻細胞破壁的方法，依次包括下述步驟：(1)將微藻細胞置于適合微藻細胞生長的培養基內，在其培養基內加入的金屬離子，在微藻細胞在生長過程中，部分金屬離子會經過物理吸附作用而吸附在微藻細胞壁表面；部分金屬離子會通過與微藻細胞壁表面的帶電電荷發生反應而吸附到細胞壁表面；剩余的部分金屬離子會經由微藻細胞壁表面的轉運蛋白而吸附到細胞壁上；(2)將吸附了金屬離子的微藻細胞培養直至收獲，將微藻細胞固體與培養基液體分離，獲得的藻細胞的含水率為60％-90％；(3)將收獲的藻細胞液用常壓微波進行破壁處理，并且微波處理功率為600-1000W，處理溫度為70-90℃，得到經過破壁處理的微藻細胞。

作為優選，微藻細胞培養直至收獲的時間7-10天。

作為優選，通過過濾或離心的方法將微藻細胞固體與培養基液體分離。

作為優選，破壁處理處理時間為8-12min。

作為優選，步驟(3)中微波對于微藻細胞壁產生熱破壞和機械破壞的雙重作用，由于金屬離子的存在，在微波產生的變化的電磁場作用下，在金屬的表面會感應出電場，感生電場引起表面電流,從而引起焦耳熱，加劇了微波對微藻細胞壁的熱破壞效應。

作為優選，微波的頻率為2450MHZ或者915MHZ。

作為優選，金屬離子是Cd²⁺、Hg²⁺、K、Mg、Ca、Fe、Sr、Co、Mn、Ni、V、Zn、As、Cd、Mo、Pb、Se和Al中的一種或幾種組合；微藻細胞是小球藻、小環藻、柵藻、螺旋藻、裂絲藻、毛枝藻、褐指藻中的一種或幾種組合。