[發(fā)明專利]一種利用生物發(fā)酵對雨生紅球藻進(jìn)行破壁的方法及其應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310366317.6
• 申請日: 2023-04-03
• 公開（公告）號: CN116574612A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王立巖;張鵬;徐穎;胡章立
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: C12N1/06
• 分類號: C12N1/06;A23L2/38;A23L33/00;C07C403/24;C12R1/89
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 張均瑩

本發(fā)明屬于微生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用生物發(fā)酵對雨生紅球藻進(jìn)行破壁的方法及其應(yīng)用。本發(fā)明提供的利用生物發(fā)酵對雨生紅球藻進(jìn)行破壁的方法，包括：將麩曲添加至高溫滅菌預(yù)處理的雨生紅球藻(Haematococcus?Pluvialis)或未經(jīng)預(yù)處理的雨生紅球藻(Haematococcus?Pluvialis)中進(jìn)行密封發(fā)酵處理，發(fā)酵結(jié)束后獲得破壁雨生紅球藻發(fā)酵液。本發(fā)明利用生物發(fā)酵對雨生紅球藻進(jìn)行破壁的方法可以有效破除雨生紅球藻的細(xì)胞壁，在后一種情況下發(fā)酵幾乎不影響蝦青素等類胡蘿卜素成分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微生物處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用生物發(fā)酵對雨生紅球藻進(jìn)行破壁的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

蝦青素是一種紅橙色的酮類胡蘿卜素，是迄今為止世界上發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)大的天然抗氧化劑。雨生紅球藻(Haematococcus?pluvialis)是天然蝦青素的主要微藻來源之一。雨生紅球藻的養(yǎng)殖已經(jīng)發(fā)展了成熟的生物技術(shù)，并在世界各地建立了大規(guī)模的生產(chǎn)設(shè)施。商業(yè)上從雨生紅球藻中規(guī)模化提取蝦青素的細(xì)胞破壞步驟涉及到機(jī)械過程，例如壓榨和球磨，提取步驟通常通過乙醇提取或超臨界CO₂提取方式進(jìn)行，最終產(chǎn)品以軟凝膠、膠囊、奶油、能量飲料、油、提取物、片劑糖等形式存在。然而，這種成熟的生產(chǎn)系統(tǒng)提供的蝦青素仍然很昂貴，這主要是因為培養(yǎng)和精制過程復(fù)雜，而細(xì)胞壁破裂是精制步驟中的主要障礙。

科學(xué)界對于雨生紅球藻的生命周期和非運動階段不動孢子形成的剛性三層細(xì)胞壁已有足夠的認(rèn)識。成熟的囊腫細(xì)胞發(fā)育形成三個不同的壁層，分別由外三層鞘(TLS)、次級壁和間隙組成。不同的層主要由藻膠生物聚合物和類纖維素多糖、甘露糖和纖維素的無定形結(jié)構(gòu)以及甘露糖與纖維素的無定形排列組成。這種三層厚壁的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)對一般物理、化學(xué)和酶處理表現(xiàn)出高度抗性。

傳統(tǒng)廣泛使用的方法包括機(jī)械破碎、超聲破碎、高壓均質(zhì)化和微波輔助提取等，能夠破壞所有類型的微生物細(xì)胞，但不夠經(jīng)濟(jì)和有效。研究人員遵循了兩個基本思路來解決這一問題：第一個是開發(fā)新的設(shè)備和提取溶劑進(jìn)行破壁提取，例如超臨界(亞臨界)流體提取、加速溶劑、納米乳液和離子液體提取，這些技術(shù)依賴型的方法對于大規(guī)模應(yīng)用來說仍然很昂貴；第二種是受到自然式的啟發(fā)，例如萌發(fā)破壁、多酶降解、干擾厚細(xì)胞壁的形成通路等方法，這些方法節(jié)能、具有潛在的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保特性，值得進(jìn)一步努力改進(jìn)以滿足綠色工業(yè)需求。在后一種自然啟發(fā)式策略中，多酶聯(lián)合處理方法已被證實對雨生紅球藻細(xì)胞壁降解有效。然而，因為反應(yīng)速度慢、酶的大規(guī)模生產(chǎn)成本以及穩(wěn)定性和重復(fù)使用問題，多種酶調(diào)配裂解細(xì)胞工藝的規(guī)模化實施仍然具有挑戰(zhàn)性。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種利用生物發(fā)酵對雨生紅球藻進(jìn)行破壁的方法及其應(yīng)用。在該方法中雨生紅球藻中的目標(biāo)蝦青素(Ast)和蝦青素酯(Ast-E)沒有或幾乎沒有受到影響。同時，雨生紅球藻細(xì)胞壁中碳水化合物和蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為生物發(fā)酵產(chǎn)品，而不是作為提取完色素的廢棄物或用作動物飼料或經(jīng)再發(fā)酵產(chǎn)生生物乙醇。

本發(fā)明提供一種利用生物發(fā)酵對雨生紅球藻進(jìn)行破壁的方法，包括以下步驟；

將麩曲添加至高溫滅菌預(yù)處理的雨生紅球藻(Haematococcus?Pluvialis)或未經(jīng)預(yù)處理的的雨生紅球藻(Haematococcus?Pluvialis)進(jìn)行密封發(fā)酵處理，發(fā)酵結(jié)束后獲得破壁雨生紅球藻發(fā)酵液。

可選的，當(dāng)雨生紅球藻未進(jìn)行高溫滅菌時，包括如下步驟：

1)將麩曲接種至碳源水溶液中進(jìn)行預(yù)活化；

2)向步驟1)中預(yù)活化的麩曲溶液中添加未經(jīng)預(yù)處理的雨生紅球藻(Haematococcus?pluvialis)進(jìn)行有氧共存培養(yǎng)；

3)步驟2)中有氧共存培養(yǎng)后進(jìn)行密封發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后獲得破壁雨生紅球藻發(fā)酵液。

可選的，所述高溫滅菌是指雨生紅球藻經(jīng)過80℃-160℃條件下進(jìn)行滅菌＞0，≤120min；