专利名称：雨生红球藻的培养生产方法
技术领域：
本发明涉及エ业规模培养雨生红球藻的方法。所述的雨生红球藻属于淡水藻类。
背景技术：
雨生红球藻又叫做湖生红球藻或湖生血球藻，属于团藻目，红球藻科。在1899年发现这种藻经常以ー种血红色外壳的形式附着在水坛或靠海的周期性有水的浅水湾边上，这种藻的生命历程是经过ー个红色的休眠阶段，之后是ー个绿色的游动阶段，再之后又是ー个红色的休眠阶段。1934年，Elliot从细胞形态学的角度补充了这种藻类的生长史的细节。在整个生命周期中出现四种典型的细胞形态小虫体、长有鞭毛的大虫体、没有运动能力的胶鞘体、
带有坚硬细胞壁的红色大细胞-红孢囊(Haematocysts)。在有充足营养的清洁环境中，
大虫体占主导地位；一旦环境恶化就会转化为叫胶鞘体，之后转化为具有抵抗力的红孢囊，并开始积累虾青素。随后，当周围的环境又变得营养充足适宜的时候，红孢囊变成可运动的小虫体，这些小虫体长成胶鞘体或者大虫体。雨生红球藻中虾青素含量为I. 5% 3. 0%，被看作是天然虾青素的“浓缩品”。雨生红球藻对虾青素的积累速率和生产总量较其它緑藻高，而且雨生红球藻所含虾青素及其酯类的配比(约70%的单酷，25%的双酯及5%的单体)与水产养殖动物自身配比极为相似，这是通过化学合成和利用红发夫酵母等提取的虾青素所不具备的。此外，雨生红球藻中虾青素的结构以3S-3’S型为主，与鲑鱼等水产生物体内虾青素结构基本一致；而红发夫酵母中虾青素结构则为3R — 3’R型。当前，雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素的最好生物，因此，利用这种微藻提取虾青素无疑具有广阔的发展前景，已成为近年来国际上天然虾青素生产的研究热点。在与红球藻相关的文献中没有任何有毒性的报道。雨生红球藻于在2010年11月11日“中华人民共和国卫生部第17号公告”中获得“准生证”。从此在抗氧化剂行业，天然虾青素的生产及其研发将进入快车道，天然虾青素将对氧化应激类疾病，如糖尿病、痛风、高血压等的防治产生革命性的改变。与螺旋藻、小球藻等人类常用保健的微藻相比，雨生红球藻有着更加令人惊异的抗氧化作用，同时也有着更加高难度的养殖与保存技术。雨生红球藻这种淡水藻类不同于海藻，后者主要含有叶绿素a和叶绿素b，雨生红球藻细胞中含有的光合作用色素主要是叶绿素a和虾青素。雨生红球藻这种淡水藻类不同于海藻和其它淡水藻类的特征之ー是其生活史由绿色和红色两个阶段组成。雨生红球藻这种淡水藻类不同于海藻和其它淡水藻类的另ー个特征是在绿色阶段细胞内虾青素含量低，繁殖速度快，需光弱，不耐28°C以上的高温；而在红色阶段虾青素含量高，繁殖慢，生长快，喜高光照，耐28°C至36°C的相对高温。因此，雨生红球藻的培养比较困难，对温度和光照等培养条件要求十分苛刻。目前的科研和生产中大多采用的自然光照方法，很难做到精确控温。特别是在夏季和冬季，大量的能源被浪费于夏季的降温和冬季的加热升温。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种雨生红球藻的培养生产方法，在有效节约能源的前提下，通过严格控制温度和光照等培养条件，使得雨生红球藻繁殖较快，以进一步提高生产效率，并得到更高的细胞浓度。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下
雨生红球藻的培养生产方法，其特征在于培养容器为密封罐体；在接种与培养阶段，将雨生红球藻绿色游动细胞接种到培养基中，采用人工LED光源培养；所用的LED光源发出的单色光的波长范围在450nm带宽30nm和640nm带宽30nm，并按照红光与蓝光光强2:1 5:1的比例同时使用两种上述不同波长的 光源，总光照强度为SOy E/m2, s 1500 u E/m2, s ;培养过程温度保持在15 28 °C，通过添加二氧化碳控制培养环境的pH8. 0±1. O。其中LED单色光的波长分别优选为蓝光475nm，红光663nm。总光照强度优选为1500 u E/m2. S。培养温度优选为25 °C。LED光源光照时间为12 24 h /天。罐体材料为玻璃钢增强塑料或者不锈钢，或者搪瓷。培养液混合方式是泵流搅拌。红光与蓝光光强优选比例为3: I。本发明的积极效果如下。第一、雨生红球藻的繁殖时期适宜生长在弱光下。因此本发明采用LED作光源，一方面可以连续24小时使细胞进行光合作用，积累营养物质，加速生长繁殖；另一方面避免了采用自然太阳光源带来的温控困难，节省了夏冬两季控温所消耗的大量能源，降低了生产成本和对环境的污染。同时根据光合作用色素对不同光质的需求特点，采用最有效的单色二极管光源，提高了能量利用率、生产效率、细胞浓度以及虾青素产率。第二、与传统的培养方法相比较，本培养方法明显节省了控温的能耗，培养周期较传统方法缩短了 50%以上；经生化分析，所得到的绿色藻液中雨生红球藻细胞浓度达到120万/ml，是传统方法的2-5倍。第三、本发明的培养容器为密封罐体，与现有技术的开放池或者管道反应器相比较，具有占地少，不容易被其它生物污染的优点。罐体材料具有耐腐蚀、价格低的优势。第四、本发明培养液混合方式采用泵流搅拌，形成自循环系统。与现有技术的气升方式相比较，具有能耗少，培养液不易被空气中生物污染的优点。
具体实施例方式下面结合实施例进一步说明本发明。本发明的方法如下
一、培养环境
培养容器为容积10立方米的密封罐体，罐体材料为玻璃钢增强塑料(FRP或者GRP)或者不锈钢，或者搪瓷。选择培养基采用GBll培养基。培养生产过程采用排管或者夹套方式实现保温。反应器灭菌化学或蒸汽法对反应器进行灭菌处理。
培养基灭菌对培养基进行次氯酸化学灭菌或高温灭菌。化学灭菌后将培养基进行中和至PH6. 0-8. 5，灭菌后培养基温度调节至28°C以下。二、接种与培养
将雨生红球藻绿色游动细胞接种到培养基中。接种密度6万/ml。采用人工LED光源进行培养。所述人工LED光源由高亮度发光二极管提供，该LED光源发出的单色光的波长范围在450nm带宽30nm和640nm带宽30nm,优选的单色光的波长是475nm和663nm。同时使用两种上述不同波长的光源，其中红光与蓝光的光强比例为2:1 5:1，优选3:1，总光照强度为80 V- E/m2, s 1500 u E/m2. S。优选的总光照强度是1500 u E/m2. S。通过泵流使细胞在培养液中保持悬浮，温度保持在15 28°C，优选的温度是25°C。通过自动化添加二氧化碳控制pH8. 0±1. 0，优选p H 8. O。培养液混合方式是泵流搅拌。以下是本发明的实验效果实例。表I是本发明在培养温度25°C下，红、蓝光不同比例的实验效果。由表I可知，相同条件下，红光与蓝光的光强比例为2:1 5:1时具有较短的培养周期并获得较高的细胞浓度，尤其是红光与蓝光的光强比例为3: I时效果最佳。表I
权利要求
1.雨生红球藻的培养生产方法，其特征在于培养容器为密封罐体；在接种与培养阶段， 将雨生红球藻绿色游动细胞接种到培养基中，采用人工LED光源培养；所用的LED光源发出的单色光的波长范围在450nm带宽30nm和640nm带宽30nm，并按照红光与蓝光光强2:1 5:1的比例同时使用两种上述不同波长的光源，总光照强度为80 μ E/m2, s 1500 μ E/m2, s ;培养过程温度保持在15 28 °C，通过添加二氧化碳控制培养环境的ρΗ8· 0±1· O。
2.如权利要求I所述的雨生红球藻的培养生产方法，其特征在于LED单色光的波长 分别是蓝光475nm，红光663nm。
3.如权利要求I所述的雨生红球藻的培养生产方法，其特征在于总光照强度是1500 μ E/m2. S。
4.如权利要求I所述的雨生红球藻的培养生产方法，其特征在于培养温度25°C。
5.如权利要求I所述的雨生红球藻的培养生产方法，其特征在于LED光源光照时间12 24 h / 天。
6.如权利要求I所述的雨生红球藻的培养生产方法，其特征在于罐体材料为玻璃钢增 强塑料或者不锈钢，或者搪瓷。
7.如权利要求I所述的雨生红球藻的培养生产方法，其特征在于培养液混合方式是泵流搅拌。
8.如权利要求I所述的雨生红球藻的培养生产方法，其特征在于红光与蓝光光强比例为3:1。
全文摘要
本发明是一种雨生红球藻的培养生产方法，在密封罐体中，将雨生红球藻绿色游动细胞接种到培养基中，采用人工LED光源照光培养；所用的LED光源发出的单色光的波长范围在450nm带宽30nm和640nm带宽30nm，并按照红光与蓝光光强2∶1～5∶1的比例同时使用两种上述不同波长的光源，总光照强度为80μE/m2.s～1500μE/m2.s；培养过程温度保持在15～28℃，通过添加二氧化碳控制培养环境的pH8.0±1.0。明显节省了控温的能耗，培养周期较传统方法缩短了50%以上；所得到的绿色藻液中雨生红球藻细胞浓度是传统方法的2-5倍。
文档编号C12R1/89GK102766578SQ20121029560
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月20日 优先权日2011年10月20日
发明者邹宁, 陈勇 申请人:烟台华融生物科技有限公司