稳定由小球藻属的微藻产生的氧化敏感性代谢物的方法_2

文档序号:9382580阅读:来源:国知局
,推荐添加抗氧化剂以实现此结果。
[0055] 因此,本发明涉及一种稳定或储存选自下组的氧化敏感性代谢物的方法,该组由 以下各项单独地或组合地组成:类胡萝卜素(例如叶黄素)、单不饱和和多不饱和脂肪酸 (例如棕榈油酸、油酸或亚油酸)、叶绿素色素(例如叶绿素A和B)和维生素(例如维生素 B9和B12),更特别地是类胡萝卜素,所述方法包括:
[0056]-在异养条件下使微藻生物质发酵,该异养条件包括缺乏营养因子的培养阶段; 并且
[0057]-储存干燥生物质,在该干燥生物质中这些氧化敏感性代谢物是稳定的。
[0058] "稳定代谢物"意指在储存超过一年的一个时段之后保证所关注代谢物的质量,这 尤其反映为保护这些代谢物免受氧化降解影响。值得注意的是,储存可在室温和非惰性气 氛下实施。该储存步骤持续至少12、18或24个月,优选地在室温下进行。
[0059]由小球藻属的微藻产生的"所关注的氧化敏感性代谢物"意指选自下组的化合物, 该组由以下各项组成:类胡萝卜素(包含叶黄素)、单不饱和和多不饱和脂肪酸(包含棕榈 油酸、油酸和亚油酸)、叶绿素色素(例如叶绿素A和B)和维生素(包含维生素B9和尤其 是维生素B12)、更特别地是类胡萝卜素。
[0060] "缺乏营养因子"的培养阶段意指如下培养阶段:其中微藻的至少一种营养因子是 以不足以允许其正常生长的量供应。应注意,"不足以……的量"不应理解为不供应这种营 养因子。那么这个营养缺乏期会减缓(限制),但并不完全抑制细胞代谢。
[0061]例如,培养是在使得以低于微藻在无限制的情况下可实现的消耗速率的速率将这 些营养因子中的一种供应到培养基中的条件实施。
[0062] 这还反映为在培养基中不存在残余营养因子,这是因为微藻随着这种营养因子的 供应而将其消耗。
[0063] 优选地,该营养因子为含碳源,且更特别地为葡萄糖。
[0064] 因此,本发明尤其适于稳定代谢物(例如类胡萝卜素),这些代谢物对氧化的极端 敏感性为所属领域技术人员所熟知。
[0065] 在本发明的更特定背景中,类胡萝卜素的稳定由此还保证稳定由微藻产生的其他 代谢物,所述代谢物易于通过氧化发生降解。
[0066] 更特别地是,将氧化敏感性代谢物储存于生物质中所含微藻的细胞中。
[0067] 根据本发明的方法使得无需添加用于保存氧化敏感性代谢物的外源性抗氧化剂 或稳定剂。因此,优选地,该方法并不包括向所述干燥生物质中添加外源性抗氧化剂或稳定 剂。
[0068] 因此,本发明提供一种含有保证含量的所关注代谢物(例如色素)的天然生物质。
[0069] 在本文中,微藻生物质意指微藻、更特别地是小球藻属,例如耐热性小球藻。在一 个极特定实施例中,耐热性小球藻的菌株为菌株UTEX1663-美国得克萨斯大学奥斯汀分 校藻类培养物保藏中心(TheCultureCollectionofAlgaeattheUniversityofTexas atAustin-USA)〇
[0070] 更特别地是,待稳定的所关注代谢物(如在本文所给出的实例中)将为总类胡萝 卜素,包含叶黄素、叶绿素和维生素。在一个优选实施例中,待稳定的所关注代谢物为叶黄 素。
[0071] 将维生素B12(其并非在异养中培养时由微藻天然产生)添加到培养基中并且由 后者同化。
[0072] 在根据本发明的方法的一个优选实施例中,发酵是在特定异养培养条件中实施, 所述条件保证关于稳定由微藻产生的所关注氧化降解敏感性代谢物的最优效率。
[0073]因此,该方法包括在异养条件中发酵微藻的生物质,具有使该生物质生长的第一 步骤和在缺乏营养因子的情况下进行培养的第二步骤。
[0074] 因此,生物质的产生包括:
[0075] 〇以分批模式进行发酵的第一步骤,
[0076] 〇以进料-分批模式进行发酵的第二步骤,在含碳源由微藻完全消耗时该第二步 骤涉及以低于微藻在无限制的情况下可实现的消耗速率的速率连续供应所述含碳源。
[0077]申请人推荐在适当产生生物质的步骤之前实施预培养(通过以分批模式进行发 酵)的第一步骤,然后允许产生适当接种生产发酵罐所需量的微藻生物质。
[0078]举例来说,如果决定培养小球藻的一种菌株(例如耐热性小球藻),则在这个预培 养的第一步骤之后获得其值介于50与60之间的细胞密度(通常通过600nm下的光学密度 来测量),如下文给出的实例中所展示。
[0079] 就微藻生物质的产生来说,其因此包括以分批模式进行发酵的第一步骤,其中培 养基(例如)与该预培养步骤中所采用的相同。
[0080]在含碳源由微藻完全消耗时(此时:培养基中之残余葡萄糖=Og/1),以低于由该 微藻消耗的速率的速率连续添加所述含碳源。在一个优选实施例中,缺乏的营养因子为葡 萄糖。
[0081] 因此,申请人推翻了一种技术推测,这是因为通常假设,为优化小球藻的叶黄素产 生(上文所引用的吴等人的论文),如果高葡萄糖浓度抑制生长和叶黄素的产生,那么在通 过蛋白核小球藻(C.pyrenoidosa)产生叶黄素的情形下,推荐优先选择介于5g/l与24g/l 之间的最小葡萄糖浓度。
[0082]因此,本发明所推荐的培养条件与那些通常在现有技术中假设用于优化叶黄素产 生者不相容。
[0083] 在耐热性小球藻的情形下,申请人推荐以高于lg/1/h的速率添加葡萄糖,从而将 残余葡萄糖维持于〇g/l。举例来说,葡萄糖供应速率可介于lg/1/h与5g/l/h之间,更特别 地是介于2g/l/h与4g/l/h之间。这个速率是以使得培养基中的残余葡萄糖为Og/1的方 式来选择。这个速率可基于在不存在限制下葡萄糖的消耗速率来界定。因此,葡萄糖供应 速率可为在不存在限制下葡萄糖的这个消耗速率的90 %、80 %、70 %、60 %或50 %。
[0084] 因此,在进料-分批操作开始时将这个速率设定为约2g/l/h,并且在培养结束时 其可增加到4g/l/h。
[0085] 优选地选择缺乏的营养因子的供应速率以降低或减缓细胞生长速率,同时维持以 非零速率生长。值得注意的是,提出将生长速率相对于无葡萄糖限制的生长速率降低10% 到60%,尤其相对于无葡萄糖限制的生长速率降低10%、15%、20%、25%、30%、35%、 40%、45%、50%或55%。优选地,使生长速率降低15%到55%。
[0086] 举例来说,对于耐热性小球藻的菌株来说,申请人推荐选择使得生长y至少为 0. 04h\例如介于0. 06h1与0. 09h1之间的葡萄糖供应速率。
[0087] 因此,营养因子的供应速率应使得其允许细胞生长y至少为O.CMh1,例如介于 0. 06h1 与 0. 09h1 之间。
[0088] 缺乏营养因子、尤其葡萄糖的培养阶段的持续时间为至少lh、优选地至少10h、更 优选地至少20h并且尤其介于30h与60h之间。
[0089] 在达到生物质的所需量(例如介于30g/l与80g/l之间)时,停止发酵(停止葡 萄糖供应)。
[0090] 出于研究与在光营养条件中产生的一种生物质相比,通过在异养条件中发酵所获 得生物质中的类胡萝卜素(叶黄素)、维生素(B9并且更特别地是B12)和总脂肪酸的含量 进展的目的,实施稳定性研究(14个月和23个月)。
[0091] 如将在实例中所展示,在根据本发明的优选方法在异养条件中制备生物质时,由 小球藻产生的代谢物的稳定性显著更佳。
[0092] 因此,举例来说,在一个光生物反应器中获得的生物质在储存14个月之后实际上 已损失其叶黄素浓度的80%,而在异养条件中制备的生物质的叶黄素浓度不变。
[0093] 本发明还涉及在异养条件(包括缺乏营养因子的培养阶段)中产生的微藻生物质 用于稳定其氧化敏感性代谢物的用途。优选地,这些微藻是选自小球藻属、更特别地是耐热 性小球藻的微藻组。优选地,限制性营养因子为含碳源、特别是葡萄糖。
[0094] 本发明还涉及一种根据本发明的方法获得的小球藻属、更特别地是耐热性小球藻 的微藻的生物质,其特征在于在不向干燥生物质中添加外源性抗氧化剂或稳定剂的情况 下,在室温下储存至少12、18或24个月之后,其含有至少Ig叶黄素/kg所述生物质。
[0095] 从下文所给出的实例将更好地理解本发明,这些实例意为阐释性和非限制性的。
[0096] 实例
[0097] 实例1.根据本发明的优选实施例在异养条件中培养的耐热性小球藻的生物质的 制备
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