[發(fā)明專利]一種工業(yè)化生產(chǎn)甘油葡萄糖苷的工藝及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811096218.6
• 申請(qǐng)日: 2018-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108949523B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂雪峰;段仰凱;張凱;吳懷之;劉祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島中科藍(lán)智生物科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): C12M1/12
• 分類號(hào): C12M1/12;C12M1/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發(fā)明涉及一種工業(yè)化生產(chǎn)甘油葡萄糖苷的工藝及系統(tǒng)，屬于葡萄糖苷的制備領(lǐng)域。所述工業(yè)化生產(chǎn)甘油葡萄糖苷的系統(tǒng)包括依次相連的培養(yǎng)系統(tǒng)、采收系統(tǒng)、萃取系統(tǒng)、純化系統(tǒng)；本發(fā)明不僅培養(yǎng)出了含有高含量GG的微藻細(xì)胞，同時(shí)利用微藻細(xì)胞代謝響應(yīng)機(jī)理的生態(tài)特征，在保證微藻細(xì)胞活性和生物相對(duì)穩(wěn)定的同時(shí)，從微藻細(xì)胞中萃取代謝產(chǎn)物的混合液，并設(shè)計(jì)了配套的裝置，大幅度提高了微藻細(xì)胞的采收和萃取效率，顯著降低了微藻細(xì)胞中代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)成本；最后，本發(fā)明還開(kāi)發(fā)了一種萃取液中GG的分離與純化工藝，從而提出了一整套甘油葡萄糖苷的工業(yè)化生產(chǎn)工藝及系統(tǒng)，對(duì)于GG的規(guī)模化應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及甘油葡萄糖苷的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種工業(yè)化生產(chǎn)甘油葡萄糖苷的工藝及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微藻是一種在自然環(huán)境中廣泛分布的自養(yǎng)植物，不僅可以通過(guò)光合作用，合成油脂、糖類和蛋白質(zhì)、胡蘿卜素等高附加值的化合物，而且，由于光合效率高、生長(zhǎng)快、單位畝產(chǎn)高等，被國(guó)際糧農(nóng)組織認(rèn)為是可能的人類未來(lái)最重要糧食資源之一。甘油葡萄糖苷(Glucosylglycerol，簡(jiǎn)稱GG)是一類由甘油分子和葡萄糖分子通過(guò)糖苷酶反應(yīng)鏈接而形成的糖苷類化合物,除作為食品的風(fēng)味物質(zhì)外，甘油葡萄糖苷在皮膚保濕、抑制糖代謝和保持蛋白穩(wěn)定性方面，具有特別的功效。利用微藻生產(chǎn)甘油葡萄糖苷(GG)，能夠?qū)崿F(xiàn)從二氧化碳到GG產(chǎn)品在同一細(xì)胞內(nèi)的直接轉(zhuǎn)化，具有高轉(zhuǎn)化效率和低碳排放的特點(diǎn)，被認(rèn)為是非常有前景的GG的生產(chǎn)方式。而GG的規(guī)模化應(yīng)用，尤其用于食品添加，需要較高純度的GG作為原材料，而萃取液中GG的分離與純化工藝目前還未得到開(kāi)發(fā)。

另外，由于藻細(xì)胞體積微小，造成了采收困難和采收成本高，成為制約微藻行業(yè)發(fā)展和規(guī)模化推廣的難點(diǎn)問(wèn)題之一。常用的微藻采收方法主要有絮凝沉降、過(guò)濾或離心分離等，絮凝沉降需要加入絮凝劑，造成養(yǎng)殖廢水回用困難，造成水資源污染和浪費(fèi)，工業(yè)化微藻采收難以采用。離心分離成本高，要求高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能，采收能耗極高，主要是實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模采收分析使用。因此，過(guò)濾成了主要的微藻采收手段，國(guó)內(nèi)外主要的過(guò)濾采收方法是通過(guò)人工控制的篩網(wǎng)器具來(lái)完成的，如螺旋藻采用300-380目的軟濾網(wǎng)制成平篩、兜篩或傾斜篩等無(wú)動(dòng)力篩具，通過(guò)單級(jí)斜面濾床或多級(jí)斜面濾床實(shí)現(xiàn)采收。這種采收裝置，藻液如瀑布一般從斜面濾床流過(guò)，水分透過(guò)濾網(wǎng)而藻泥附著在網(wǎng)面上，需要利用水流的沖刷，這種結(jié)構(gòu)的裝置，不僅采收裝置占地面積很大，建設(shè)成本也較高，而且需要不間斷水流沖刷，防止藻泥堆積影響采收，無(wú)人化管理難度大。另外，這種平篩或傾斜篩平臺(tái)所采收的藻泥需要首先流入一個(gè)采收池，需要利用活塞泵等額外動(dòng)力轉(zhuǎn)輸?shù)皆迥嗝撍畽C(jī)或其他干燥設(shè)備或容器進(jìn)行深加工，工藝流程長(zhǎng)，采收效率低下。

為解決平篩或傾斜篩裝置的采收效率低下和占地面積大的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，中國(guó)專利申請(qǐng)CN102696340A提出了一種傾斜式轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)相串聯(lián)的藻液采收和脫水裝置，其核心就是利用滾筒的驅(qū)動(dòng)裝置，帶動(dòng)多級(jí)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)分離藻液藻泥，讓泵入的藻液在滾筒過(guò)濾機(jī)內(nèi)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。與現(xiàn)有無(wú)動(dòng)力平面篩具相比，需要利用大功率的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)笨重的采收膜平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于采收膜裝置大而笨拙，采收動(dòng)力能耗大幅增加，與目前常用的無(wú)動(dòng)力多級(jí)平篩相比，技術(shù)優(yōu)勢(shì)并不明顯，反而會(huì)因?yàn)樵迥嘣跐L筒過(guò)濾膜表面堆積，造成采收不暢的問(wèn)題。

另外，目前從微生物中提取代謝產(chǎn)物的主要手段是利用95％的乙醇溶液的滲透或破壁萃取手段，乙醇具有很好的細(xì)胞壁滲透性，可以很好的穿過(guò)細(xì)胞壁或溶解細(xì)胞膜，從而使微生物代謝產(chǎn)物溶入乙醇中，并通過(guò)后期的精餾過(guò)程分離代謝產(chǎn)物，但這種萃取分離的技術(shù)，將導(dǎo)致破壞微生物內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)導(dǎo)致死亡，微生物無(wú)法實(shí)現(xiàn)工廠化循環(huán)培養(yǎng)和再提取循環(huán)操作，破壁模式的提起廢棄物也是一種環(huán)境治理負(fù)擔(dān)。

綜上，現(xiàn)有的微藻細(xì)胞的采收、其中GG的萃取、純化等仍然存在采收成本高、效率低，萃取后微藻細(xì)胞無(wú)法回收利用、萃取液中GG的分離與純化工藝目前還未得到開(kāi)發(fā)等問(wèn)題，因此，有必要研究一種新的GG的工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容