[发明专利]一种富含精氨酸的螺旋藻培养方法

说明书

本发明涉及螺旋藻培养积累精氨酸，具体的说是一种通过控制营养盐的添加培养螺旋藻，使其积累精氨酸。将培养至指数生长期的螺旋藻细胞转入硫限制的培养基，自然光照或人工光照，培养至稳定期收获藻细胞，其精氨酸含量和产量分别达到藻干重的5％～8％和65mg/L～140mg/L，比营养丰富条件下螺旋藻分别提高2～3倍和20％～40％。本发明实现了光合自养固碳快速高效地生产富含精氨酸螺旋藻，所涉及的培养方法具有营养盐消耗少、生产成本低、获得的精氨酸产量和含量高、与碳减排过程相耦合等优点，拥有良好的经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及螺旋藻培养积累精氨酸，具体的说是一种通过控制营养盐的添加，采用合适的接种密度、光照、温度和pH值培养螺旋藻，使其积累精氨酸。可用于富含精氨酸的螺旋藻培养、生产以及以精氨酸为原料的食品、保健品、医药、精细化学品制造等相关领域。

背景技术

精氨酸是一种半必需氨基酸，在人体内具有重要的生理、代谢和营养作用。具体功能表现在：精氨酸是鸟氨酸循环中的一个组成成分，它能够增加肝脏中精氨酸酶的活性，对高氨血症，肝脏机能障碍等有利；精氨酸是精子蛋白的主要成分，有促进精子的质量，提高精子运动能量的作用；精氨酸可有效提高免疫力、对抗癌细胞及预防病毒感染。目前精氨酸广泛应用于食品、保健品、化妆品、医药等行业。精氨酸可以用动物羽毛进行酸水解来生产，这种方法在中国由于原料丰富、成本低等因素而广泛应用，但是这种方法会产生比较严重的环境污染问题。和其他氨基酸一样，精氨酸也可以微生物发酵生产。Corynebacteriumglutamicum是生产精氨酸的工程菌，可以利用它发酵生产精氨酸。但是采用发酵方法生产精氨酸需要添加有机碳源，生产成本高，并且发酵过程释放大量CO₂，同时发酵废液含有高浓度的有机碳/氮化合物，对环境污染严重，因此开发新的环境友好型可持续生产精氨酸的工艺方法是精氨酸产业重要的发展方向。

螺旋藻是一种的多细胞丝状蓝藻(Blue Green Algae)，又称蓝细菌(Cyanobacteria)，属蓝藻门(Cyanophyta)、蓝藻纲(Cyanophyceae)、颤藻目(Oscillatoriales)、颤藻科(Osciallatoriaceae)、节旋藻属(Arthrospira)。螺旋藻是光合自养微藻，可以利用太阳光能吸收无机碳源，进行光合作用，其生长速度快，光合效率高，且耐高盐碱环境，在热带、亚热带地区淡水或盐碱性湖泊中均有分布，生长繁殖能力强，是目前世界上规模最大的商业化生产微藻。螺旋藻含有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸、色素、多糖、维生素和微量元素，被认为是21世纪最理想的保健品。螺旋藻细胞含有精氨酸，然而正常培养条件下螺旋藻精氨酸的含量很少，不到细胞干重的3％，达不到保健的功能，同时也影响了螺旋藻精氨酸的产量，增加了后续加工提取的成本，使其难于产业化生产。因此，利用螺旋藻高效光合固碳的绿色环境友好特性，开发一种积累精氨酸的螺旋藻培养方法，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种富含精氨酸的螺旋藻培养方法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

将培养至指数生长期的螺旋藻细胞转入硫限制性培养基，通过控制营养盐的添加，采用合适的接种密度、光照、温度和pH值培养螺旋藻，使其积累精氨酸。可按如下步骤具体操作：

1)藻种的培养