一种胁迫产生虾青素的方法与流程

本发明属于通过胁迫培养雨生红球藻生产虾青素的，具体涉及一种胁迫产生虾青素的方法。

背景技术：

1、虾青素是一种强氧化剂，能够广泛的应用于医药，食品，保健及水产养殖等领域中。雨生红球藻经过特殊的条件处理可积累大量的虾青素，是天然虾青素的最好生物来源。大规模的培养雨生红球藻，从雨生红球藻中提取纯化虾青素，已成为生产天然虾青素的重要途径。雨生红球藻在特定的条件下可积累本身干重的1%以上的虾青素，是天然虾青素“浓缩品”和最好的生物来源。雨生红球藻是一种淡水单细胞微藻，属绿藻门、绿藻纲、团藻目、红球藻科、红球藻属。其具有特殊的生物学性质，即在弱光及营养丰富的条件下，以游动的绿色营养细胞存在，而在不利于其生长的条件下，以不动厚壁孢子存在，同时在体内积累大量的虾青素。鉴于雨生红球藻此生长特点，目前国际上成功的生产模式都采用了两阶段生产方式，即先采用封闭式光生物反应器培养系统实现细胞的高密度营养生长、克服污染问题，再采用流行的开放池系统在胁迫条件下使细胞积累虾青素。

2、虾青素的积累阶段虾青素的积累阶段需要建特殊的收集池。收集池面积大至和三级培养池相同，约100～200m2，池底要铺表面光滑的瓷砖，并要有一定的坡度，以便冲洗收集。待三级培养的雨生红球藻到达一定的浓度，将上层活力较好的藻细胞液转移到收集池。三级培养池底层的藻液含有较多的死细胞和杂质，将其丢弃。转移至收集池的雨生红球藻，光照强度控制在10000lx以上，利用搅拌车进行搅拌并加入一定浓度的氯化钠，进行其虾青素的积累过程。待到藻细胞完全变为孢子，上层水体已基本无颜色，便可进行下一步生产程序。

3、经过虾青素的积累阶段之后，藻细胞已完全转化为红色孢子，沉入池底，上层藻液已无藻细胞，水色变清。此时将上层清水排至污水处理厂，之后通过较大的水容器连接收集池的排水口和高速连续离心机，进行雨生红尘球藻的收集。收集过程中，用水泵将收集池底的雨生红球藻冲至排水口的水容器，同时利用高速连续离心机对冲出的含雨生红球藻的水体进行离心，完成雨生红球藻的收集过程。

4、本发明主要解决胁迫条件下使细胞积累虾青素相关技术。现有技术中中国专利专利号：zl200610154678以及专利号zl200910099708.6均公开了相关胁迫雨生红球藻获取虾青素的技术方案，但是不难发现所有的现有技术中均存在要么是露天环境、要么是实验室环境中进行的，并且无论是露天还是实验室的胁迫环境中只要雨生红球藻积累了少量虾青素就会增厚细胞壁形成孢子沉淀下来，一旦沉淀下来光照减少基本上胁迫环境就会减弱，雨生红球藻停止积累虾青素导致积累量减少，如何提高胁迫环境下雨生红球藻的虾青素积累量是本领域技术人员要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种虾青素提取纯度高、单位累积量多、胁迫过程高效可控，可以大规模工厂化生产的胁迫产生虾青素的方法。

2、一种胁迫产生虾青素的方法,将雨生红球藻细胞密度达到6万～12万个/毫升的雨生红球藻藻液加入氯化钠后通过透明玻璃管形成的胁迫装置产生虾青素；所述的雨生红球藻藻液在胁迫装置内积累虾青素后形成雨生红球藻孢子，雨生红球藻孢子不发生沉淀、不粘附胁迫装置的管壁，且处于紫外线照射强度为150～180毫瓦/平方米，雨生红球藻藻液温度为28～32度状态下持续胁迫5～7天。该种方法产生的虾青素其雨生红球藻藻液干藻中重量百分比含量达到2～5%，相对传统的胁迫积累方式大幅提高了纯净度以及单位虾青素含量。雨生红球藻藻液加入氯化钠，其氯化钠加入量采用传统计量，一般在雨生红球藻藻液内加入氯化钠0.15～0.18mol/l。

3、所述的雨生红球藻藻液通过藻液进口，在隔膜泵的作用下通过第一控制管输送到雨生红球藻防粘附管壁装置的第一控制箱处，其中球罩此时位于第一控制箱内，浮力球随着雨生红球藻藻液流出到达第一玻璃管形成的第一排胁迫管道，而后经过弯头达到第二玻璃管形成的第二排胁迫管道，经过整个胁迫管路系统循环后，在补光灯和或紫外线灯的照射下生产胁迫环境，促使雨生红球藻藻液积累虾青素，而后雨生红球藻藻液回流到第二控制箱处，此时球罩在升降电机控制下位于第二控制箱内，浮力球也随着雨生红球藻藻液达到球罩，而后在升降电机控制下复位回到第一控制箱处，由此往复循环，雨生红球藻藻液透过球罩的栅栏后到达温控装置，将已经降低温度或者升高温度的雨生红球藻藻液调节到设置温度28～32度状态，驱使雨生红球藻藻液持续在胁迫环境中积累虾青素，而后由隔膜泵产生动力下循环胁迫持续积累虾青素。

4、胁迫装置包括机架，机架侧边通过支架安装有胁迫雨生红球藻藻液的第一玻璃管，所述的机架安装有管道连接形成循环管道系统的温控装置、雨生红球藻防粘附管壁装置、隔膜泵；所述的第一玻璃管侧边安装有补光灯和或紫外线灯。本发明胁迫装置通过第一玻璃管大量连接形成雨生红球藻藻液积累虾青素的胁迫环境，也就是循环管道系统。温控装置将雨生红球藻藻液的生长环境控制在30-33度左右，结合补光灯和或紫外线灯补充自然光照射不足，也就是避免胁迫环境不足而影响虾青素的积累量，提供工业化可控的胁迫环境。由于本发明中雨生红球藻防粘附管壁装置的存在结合隔膜泵使得即使积累了大量虾青素的雨生红球藻细胞孢子状态也不会出现沉淀和吸附管壁的问题，也就是说大量的雨生红球藻会长时间的始终处于紫外线光照下持续积累虾青素，始终处于流动状态，而不会因为静止避光或者胁迫环境变化而停止积累虾青素，大大提高了虾青素的积累量。本发明的雨生红球藻藻液直接从培养生长阶段进入胁迫环境诱导变异进入积累虾青素的过程。

5、所述的循环管道系统包括管道连接的胁迫管路系统和控制管路系统，所述胁迫管路系统包括两个以上相互连接的第一玻璃管形成的第一排胁迫管道，第一排胁迫管道侧边设有两个以上相互连接的第二玻璃管形成的第二排胁迫管道，第一排胁迫管道和第二排胁迫管道之间通过弯管连接；所述控制管路系统包括藻液进液管路控制系统和藻液回流管路控制系统，藻液进液管路控制系统包括隔膜泵连接的藻液进口以及第一控制管，第一控制管连接雨生红球藻防粘附管壁装置，雨生红球藻防粘附管壁装置通过第二控制管连接胁迫管路系统；所述的藻液回流管路控制系统包括连接胁迫管路系统的第三控制管，第三控制管连接温控装置，温控装置连通隔膜泵，第三控制管安装有ph值传感器和温度传感器有效控制胁迫环境，并且长时间保持稳定可控的胁迫积累虾青素的过程，提高雨生红球藻的虾青素含量以及纯净度；所述的第三控制管设有连通大气的透气管，一方面在循环管道系统形成相对的缺氧环境，又避免无氧环境导致雨生红球藻死亡。

6、所述的第一玻璃管、第二玻璃管外周均套有抱箍，抱箍通过螺杆连接支架；所述的第一排胁迫管道与第二排胁迫管道分别位于支架两侧，并且第一排胁迫管道与第二排胁迫管道相互交错倾斜设置，在支架一侧排列两条以上的第一排胁迫管道，支架另一侧排列两条以上的第二排胁迫管道形成一个墙面形状。墙面形状的胁迫管路系统不仅大量增加了雨生红球藻胁迫生产虾青素的培养量，而且墙面形状的胁迫管路系统其光照量更加充分，随着雨生红球藻在胁迫管路系统循环流动大大延长了胁迫的时间、环境的稳定性，最终提高了雨生红球藻胁迫生产虾青素含量。

7、所述的两个以上相互连接的第一玻璃管以及两个以上相互连接的第二玻璃管均通过法兰盘密闭连接，避免环境泄露。

8、所述的温控装置为管状结构，管体内安装有换热管，提高温控效果。

9、所述雨生红球藻防粘附管壁装置包括连接藻液进液管路控制系统的第一控制箱和连接藻液回流管路控制系统的第二控制箱，第一控制箱与第二控制箱之间设有受控于升降电机上下运动的球罩，球罩内安装有浮力球；所述的球罩一侧设有容纳浮力球进出的缺口，球罩另一侧设有带空隙的栅栏，球罩内部在浮力球上下两侧分别设有第一限位杆和第二限位杆。所述的第二控制箱与第一控制箱通过连接架连接，连接架包括上下连接第二控制箱的第一连接板和第二连接板以及上下连接第一控制箱的第三连接板和第二连接板;所述的第二控制箱与第一控制箱上下层叠并且均设有同轴的中心孔，中心孔配合球罩，实现球罩上下运动。本发明雨生红球藻防粘附管壁装置通过浮力球结构摩擦循环管道系统的管壁避免雨生红球藻防粘附管壁影响外界光照对于雨生红球藻的胁迫积累虾青素。第一控制箱和第二控制箱结构实现了浮力球位置在升降电机控制下的位置切换。浮力球的材质采用海绵球结构。

10、所述的第一控制箱与第二控制箱侧边均设有安装槽，安装槽配合螺杆实现第一控制箱与第二控制箱上下紧固连接性能，第一控制箱与第二控制箱之间的第二连接板中间设有通孔配合中心孔用于球罩上下运动，提高雨生红球藻防粘附管壁装置的结构稳定性。

11、所述的球罩顶部连接有提拉杆，提拉杆端部设有第一连接头，第一连接头通过连杆连接第二连接头，第二连接头连接升降电机，通过提拉杆上下控制球罩位置。

12、所述的第一控制箱设有第一通孔连接藻液进液管路控制系统；所述的第二控制箱设有第二通孔连接藻液回流管路控制系统，实现循环管道系统循环运行性能。

13、本发明提供一种胁迫产生虾青素的方法的有益效果在于：积累大量虾青素的雨生红球藻细胞孢子通过胁迫装置不沉淀和不吸附管壁长时间始终处于紫外线光照下持续积累虾青素提高了雨生红球藻藻液的虾青素含量。采用隔膜泵作为动力源驱动玻璃管内的雨生红球藻藻液循环流动，在补光灯和紫外线灯的作用下通过温控装置使得雨生红球藻细胞在逆境中生长胁迫产生虾青素，并且通过雨生红球藻防粘附管壁装置防止雨生红球藻孢子沉淀吸附玻璃管壁，由此形成长期、稳定的胁迫环境提高雨生红球藻胁迫产生虾青素的含量。