[发明专利]光合细菌转化纤维素热解液和内醚糖产类胡萝卜素和单细胞蛋白的方法

说明书

技术领域

本发明涉及以纤维素类生物质的热解液和内醚糖为原料增养光合菌产高附加值产品的方法，具体涉及利用光合细菌发酵纤维素热解液和内醚糖产类胡萝卜素和单细胞菌体蛋白。

背景技术

类胡萝卜素(carotenoids)是一种广泛存在于植物和微生物中的重要天然性色素（罗璇，红酵母产类胡萝卜素提取工艺的优化研究[J].生物技术，2007,17(4):86-89）。类胡萝卜素之所以具有重要的经济价值，是因其不仅具有预防癌症和心血管疾病的功能，可以广泛地用于医药、食品和化妆品等领域(王岁楼.刘凤珠.高建奇.红酵母类胡萝卜素发酵助剂的筛选及应用[J].食品与生物技术，2002,21(1):1-5.)，作为光合作用的辅助色素，类胡萝卜素还参与执行光能传递和物质转化功能，具有抗光敏作用、淬灭自由基等重要的生理生态功能(张坤生.张亮.吕晓玲.陈晓娟.红酵母色素抗氧化性质的研究[J]，食品科学，2004,25(3):61-63)。

因动植物材料生长繁殖受季节、气候、产地等因素的影响，原料不足，从中提取的色素价格昂贵，应用受到局限，而利用微生物资源生产天然色素，克服以动植物为原料生产天然色素的诸多缺点，易于工业化(王君.微生物产天然色素的研究进展[J].微生物学通报，2007,34(3):580-583)。

光合细菌是20亿年前最早出现的利用光能进行光合作用生长繁殖的原核古微生物，能够进行不放氧的光合作用，在自然界C、N、P的循环中起着重要的作用(杨官娥，张肇铭，熊琦.光合细菌的化学成分、生理活性研究及新应用的进展动态.2004年中国药学会学术年会论文，2004)，其个体虽小，但营养成分极丰富，含有大量的优质蛋白，菌体除含有蛋白、脂肪、可溶性糖类外还含有多种生物活性物质，例如类胡萝卜素、泛醌、叶酸、B族维生素、生物素等等。光合细菌不仅可以作为水产养殖的饲料添加剂，还可用于改善土壤质量、防治植物病虫害等(杜近义.光合细菌的开发应用进展[J].生物学通报，1998,33(11):15-17)。通常光合细菌合成培养基成本较高，制约了其大规模的推广应用。因此降低生产成本，寻求廉价的原料是应用中迫切需要解决的问题(杨启银，陈育如.菌肥用光合菌在纤维素水解液中的培养[J].南京师大学报，2001,24(3):82-87)。

本发明提供的方法，利用光合细菌转化经济廉价的纤维素类生物质热解产物产类胡萝卜素，具有营养要求简单，菌体无毒，营养丰富等优点。

纤维素类生物质原料来源广泛，成本低廉。本发明利用光合细菌将廉价的生物质经热解后转化为高值类胡萝卜素和单细胞蛋白，是将纤维素类生物质变废为宝，提高环境效益和经济效益的有效途径。

发明内容

本发明旨在提供一种利用廉价纤维素生物质高温热解产物培养光合细菌产类胡萝卜素和单细胞蛋白的方法。

本发明利用光合细菌转化从生物质热解得到的内醚糖或热解液产类胡萝卜素和单细胞蛋白菌体，光合菌可用于污水处理、植物病虫害防治和作为饲料添加剂等。

将初始OD660值0.2光合细菌接种到内醚糖或纤维素热解液配置的培养基中，在30℃，1500lx光照，厌氧条件下培养7天，得到菌体，将菌体用盐酸破壁2h后，丙酮萃取可得到类胡萝卜素。

本发明公开了一种制备类胡萝卜素的方法，是将光合细菌接种到含内醚糖的培养液中，培养后得到菌体，菌体中含类胡萝卜素。

还公开了一种获得光合菌单细胞蛋白的方法，是将光合细菌接种到含内醚糖的培养液中，培养后得到的菌体作为单细胞蛋白使用。

上述含内醚糖的培养液配方为：0.2-20%内醚糖、1%硫酸铵、0.1%KH₂PO₄、0.5%MgSO₄、0.01%FeSO₄、pH为2.0-7.0.内醚糖浓度最好1-5%，pH最好为4.0-5.0。

另一种利用光合细菌制备类胡萝卜素和单细胞蛋白的方法，是用光全细菌对纤维素热解液进行转化，具体是将光合细菌接种到以纤维素热解液配置好的培养液中，培养后得到类胡萝卜素和单细胞蛋白；所述培养液的配方为：0.2-20%热解液、1%硫酸铵、0.1%KH₂PO₄、0.5%MgSO₄、0.01%FeSO₄、pH为2.0-7.0。

所述纤维素是木材纤维素、竹材纤维素或秸秆纤维素。