Transcript 对雨生红球藻中虾青素CO2超临界提取工艺研究

雨生红球藻生产虾青素产业化的
研究进展总结
一、雨生红球藻产业化关键因素
虾青素产业化：雨生红球藻的生物量、虾青素
积累程度、虾青素的保存及生产过程消耗的时
间。
1、雨生红球藻的生物量
（1）藻种选择：藻细胞生长系数
（2）藻种的生长繁殖：培养基、培养模式、培
养方式
（1）藻种选择
不同品系藻种在生长速率、虾青素积累方面
不同。（不同培养基对雨生红球藻生长和虾青素积累的影响，
吴忠兴等，福建师范大学生物工程学院，2002）
（2）藻种的生长繁殖
培养基：OHM（三倍BBM基效果）、BBM、
HGZ、MAV及CBBM等。
培养模式：分批培养（batch culture）、补
料培养（fed-batch culture）、半连续培养
（semi-continuous culture）、两步培养
（two-stage culture）等。
分批培养：一次性添加营养物质（如有机碳等），
先获得高生物量，然后在胁迫产生虾青素。生
物量2.6 g/L（细胞干重），虾青素含量4%（干
重），耗时8~14天。
补料培养：流加碳源（乙酸钠）获得高生物量的
同时，逐步提高光照强度胁迫产生虾青素的模
式。生物量2.65~2.74 g/L（细胞干重），虾青
素53~64 mg/L。
半连续培养：采用在试管内大量培养藻细胞，每
24h取一部分用于胁迫产生虾青素，试管内继
续添加营养盐培养。虾青素含量49mg/L，耗时
15天。
两步培养法：连续采用异养-光合自养培养，先
连续流加营养盐（碳源：乙酸钠），提高生物
量，再将藻细胞转移至没有乙酸钠的反应器中
进行光合自养，并提高光照胁迫产生虾青素。
生物量7g/L，虾青素含量114 mg/L。虾青素产
率4.4 mg/(L.d)。
国外垄断企业多用两步法进行生产。
培养方式：人为补充营养盐培养：氮源、碳源、
维生素类、铁元素、微量元素等。
2、虾青素的积累程度
藻种：不同藻种，虾青素的积累效率略有差
别。
胁迫条件：光、营养盐等胁迫。
3、虾青素的保存
实验室皂化反应：KOH，10 mg/ml，耗时3h。
产业研究方面多使用：与亲水脂肪酸的酯化
结合、与两亲分子的酯化结合。
微囊化：使用淀粉、明胶微囊化等，但是类
胡萝卜素容易损失且不稳定。目前比较成功的
是壳聚糖微囊化技术。
4、耗时
实验室内：7~10天（微藻培养-虾青素胁迫），
更多为15天左右。
二、雨生红球藻产业化工艺
国外技术垄断：Cynotech 公司、Aqua search公司、
法国的Confidence未来食品研究所、瑞典的
AstaCarotene AB公司等。
国内：荆州市天然虾青素有限公司
Cynotech （西亚诺泰克）公司
Cynotech 雨生红球藻虾青素生产总流程
国内工艺流程图示
无菌实验室
藻种培养车间
气升反应器
养殖池（绿藻阶段）
管道反应
器
藻粉
干燥
成熟阶段
深加工处理，提高产品附加值
2015/4/8
生长积累阶段
雨生红球藻藻生产模式分为两个阶段：管道式
光生物反应器进行营养细胞繁殖（核心技术），
开放跑道式胁迫。
水平放置的气升式管状光生物反应器
环形管式光生物反应器
螺旋盘绕管式光生物反应器
10cm平板式光生物反应器
平行塑料管，管径
18~41 cm。管道动
力系统：桨叶、蠕
动泵和气升管，温
控使用600m下冷海
水，使用富含CO2搅拌，保持pH等，全智能控制。
（图片仅供参考，并非红色胁迫阶段）
荆州xxx有限公司采用的反应器
跑道池：平均水深15cm，叶轮搅拌，池温16（夜）~34°（白），
正午光强2000 umol.photon.m-2.s-1
三、虾青素结构修饰（保存问题）
虾青素遇热、光、酸碱等容易分解，不稳定。目前
国内外上主要采用以下方法：
1、皂化反应
2、添加保护剂
3、酯化化合：HBI公司CardaxTM等。
4、微囊化：淀粉、明胶微囊等。较成功的为壳聚
糖微囊化技术。