[发明专利]培养雨生红球藻的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及微生物领域，具体的，本发明涉及雨生红球藻、其培养方法及应用，更具 体的，本发明涉及一种培养雨生红球藻的方法、一种提高雨生红球藻生物量的方法、一种 生产虾青素的方法和一种净化生活污水的方法。

背景技术

类胡萝卜素因具有抗单态氧及自由基清除能力而表现出明显的抗氧化能力，在延缓和 预防动脉粥样硬化、癌症、老化和眼部疾病等均表现出了显著的效果。虾青素是一种橘红 色的类胡萝卜素，具有更加强有力的抗氧化能力及经济价值而得到广泛的关注。它存在于 自然界中很多水生生物体内，如虾、蟹以及鲑鱼等的体内都有发现。

虾青素的抗氧化能力比玉米黄质、叶黄素、角黄素等其他类胡萝卜素强10倍，特别是 在自由基清除能力方面，它比β-胡萝卜素强38倍，比维生素E强500倍。因此，虾青素能 够显著降低与年龄相关的退行性疾病和局部缺血性疾病的发病风险，同时也可以增强免疫 系统预防癌症发生率；在抗衰老、抗紫外线、增强免疫力、穿越血脑屏障抗氧化抗炎等方 面也有着显著成效。目前，虾青素已广泛应用于营养保健品、化妆品和食品及饲料行业。

虾青素的获得主要有四种不同的来源：(1)人工合成；(2)甲壳类动物提取；(3)法 夫酵母生产；以及(4)雨生红球藻生产。其中化学合成得到的虾青素占据了主要的市场份 额，价格达到每公斤2500美元，每年全世界的市场份额估计超过2亿美元。然而由于化学 合成的虾青素中存在非天然构象成分，从而导致其具有较低的生物利用率和安全性。因此， 尽管化学合成的虾青素占据着全世界的市场份额，但仍然被美国食品药品监督管理局(FDA) 禁止进入保健品市场。所以，自然界中提取天然虾青素成为市场重要的发展方向。

作为一种强有力的虾青素的生产者，雨生红球藻可以积累很高含量的虾青素，每克干 细胞能够生产约50毫克虾青素。与此同时，雨生红球藻已通过评估，被美国食品药品监督 管理局(FDA)批准进入市场，并被膳食补充剂健康与教育法(DSHEA)认可成为一种新 的膳食成分。因此，雨生红球藻是大规模生产天然虾青素最主要的来源之一。

目前，以雨生红球藻进行虾青素生产的研究主要集中在以下两个方面：获得高密度的 生物量以及诱导虾青素的高效表达。为了获得高密度生物量，大量研究尝试了多种培养基 的优化，包括营养元素含量及组成等；但是性价比仍然没有达到最优，在产量与成本间存 在一对矛盾。因此，为了缓解成本压力，开发产量与成本的有效耦合技术成为当下急需。

随着我国城市化进程加剧，城市人口不断膨胀，导致城市污水排放量的急剧增多。生 活污水以城市居民日常生活的用水为主，不含工业污染。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种商业选择。

依据本发明的一方面，本发明提供一种培养雨生红球藻的方法，所述方法利用生活污 水作为培养基。

雨生红球藻是一种淡水单细胞绿藻，属于植物界(Plantae)，绿藻门(Chlorophyta)，绿 藻纲(Chloro-phyceae)，团藻目(Volvocales)，红球藻科(Haematococcaceae)，红球藻属，雨生 种。由于它具有累积橘红色色素虾青素及其他相关类胡萝卜素及内酯的能力而得到广泛关 注。其生命周期的孢子时期开始积累虾青素。

所称的生活污水是人类生活过程中产生的污水，主要是粪便和洗涤污水，如城市生活 中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，另外生活污水中的含 氮、磷、硫多，致病细菌多。城市每人每日排出的生活污水量为150-400L。需要说明的是， 本发明的这一方法不需额外配置或添加无机或有机成分，只需以一般污水处理厂中的生活 污水作为培养原料。虽然不同区域或者不同季节时间的生活污水包含的有机盐、无机盐种 类、以及浓度等均有差异，但依据发明人从不同时间、地点的污水处理厂获得多批生活污 水的试验结果，利用本发明的这一方法，均能实现高密度培养雨生红球菌。

本发明的这一方法至少具有如下优点：1)以生活污水作为培养原料，来源广泛，使生 产微藻类的成本低廉；2)以生活污水作为培养原料得到的雨生红球藻的生物量相比传统方 法具有显著的提高；3)不仅可以创造额外经济效益和生态效益，而且可以显著降低生活污 水的氮和磷等主要污染指标，发展出可再生能源生产和减排的双效模式，具有极好的发展 前景。