[发明专利]烟气CO2驯化促进雨生红球藻生长和虾青素积累的方法

说明书

本发明涉及生物活性保健品开发技术，旨在提供烟气CO₂驯化促进雨生红球藻生长和虾青素积累的方法。该烟气CO₂驯化促进雨生红球藻生长和虾青素积累的方法包括步骤：将雨生红球藻液体依次用体积浓度为6％的高浓度CO₂气体、体积浓度为10％的高浓度CO₂气体驯化培养；然后再用燃煤电厂烟气迭代驯化培养，获得目标藻株；将目标藻株用燃煤电厂烟气，依次在3000～3500Lux的低光照强度、7500～10000Lux的高光照强度下培养后，将藻液离心和冷冻干燥得到雨生红球藻干藻粉。本发明显著提高了生长速率和虾青素产量，其生长速率比空气条件下提高了47％，虾青素含量提高了25％。

技术领域

本发明是关于生物活性保健品开发技术领域，特别涉及烟气CO₂驯化促进雨生红球藻生长和虾青素积累的方法。

背景技术

虾青素是目前已知的自然界最强的抗氧化剂，其抗氧化性是维生素C的6000倍，维生素E的1000倍，茶多酚的200倍，葡萄籽提取物的50倍。虾青素可以增强机体的抗衰老、消炎、抗紫外线和免疫功能，因此，被用于保健品、化妆品、食品和饲料添加剂等多种功能产品中。自然虾青素来源中，雨生红球藻的虾青素含量最高，约占其干重的1-5％(Minxi Wana，2014)，并且，其所含虾青素的结构与生物体所需虾青素结构一致，这是合成虾青素和其他天然虾青素所不能比拟的，被公认为天然虾青素最好的生物来源，是目前投入虾青素商业化应用的唯一藻类。然而，雨生红球藻生长缓慢，比生长速率约为0.15/d-0.64/d(Orosa,2005；Kaewpintong,2006；Imamoglu,2010)。缓慢的生长速率带来其它藻类入侵、原生动物污染等多种问题，是雨生红球藻大规模生产中存在的主要难题。

由于空气中低浓度CO₂在水中的传质速率较低，微藻养殖40％的能耗用于空气泵持续提供空气维持微藻生长，而利用烟气高浓度CO₂养殖微藻，不仅可以将微藻养殖的能源投入降低70％(Lam et al,2012)，还可以促进微藻生长和虾青素积累。借助平板反应器、连续管式反应器等，雨生红球藻对2％-5％高浓度CO₂的固碳效率可达到13.55％to 49.15％，生物质和虾青素产量显著提高(Kang，2010；Lee，2015；Giannelli，2015； Kwak,HS，2015)。以5％CO₂为碳源培养雨生红球藻可将虾青素的产量提高至175.7mg/l，是以醋酸盐为碳源的异养培养的2.7倍(Kang等，2005)。此外，高浓度的CO₂可以代替缺氮培养基和醋酸盐培养基诱导虾青素的合成和积累，降低成本。向蒸馏水中间歇性通入纯二氧化碳可促使虾青素积累，其含量与缺氮培养基中虾青素含量相近 (Imamoglu，2009)。但是，在燃煤电厂烟气的高浓度(12～15％)CO₂条件下，雨生红球藻生长会受到抑制。Cheng等人(2016)利用高浓度CO₂培养雨生红球藻核诱变突变藻株发现，当CO₂浓度由空气提高至6％，生物生产力提高了82％。但是，当CO₂浓度提高至10％以上时，雨生红球藻的生长受到抑制。Yin等人(2015)将20％CO₂通入生物膜反应器中培养雨生红球藻发现其生物量比1.5％CO₂降低了15％，虾青素含量降低了40％，将直接导致工业生产时间的延长和生产效益的降低，所以，如何利用燃煤电厂烟气CO₂提高雨生红球藻的生长速率和虾青素产量仍是一个技术难题，如果能有所突破将对提高虾青素生产效率和降低生产成本具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种利用燃煤电厂烟气CO₂驯化提高雨生红球藻生长速率和虾青素含量的方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：