本發明專利技術涉及光合細菌及其應用。利用纖維素熱解液和內醚糖培養光合細菌，所得光合細菌可以產類胡蘿卜素和單細胞蛋白，也可作為水質改進劑用于水產養殖和處理污水或作為葉面肥等。將內醚糖或纖維素熱解液，制成培養液，在一定裝液量，轉化溫度條件下，培養一定時間得到富含類胡蘿卜素的光合菌菌體，提取類胡蘿卜素后的菌體可作為單細胞蛋白飼料使用。本發明專利技術利用光合細菌有效利用纖維素類生物質的高溫熱解產物和內醚糖制備類胡蘿卜素和光合菌單細胞蛋白，是對纖維素生物質的有效利用，可將來源豐富的生物質轉化為具更高附加值的產物，變廢為寶，具有良好的經濟和環境應用潛力和社會效益。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及以纖維素類生物質的熱解液和內醚糖為原料增養光合菌產高附加值產品的方法，具體涉及利用光合細菌發酵纖維素熱解液和內醚糖產類胡蘿卜素和單細胞菌體蛋白。
技術介紹
類胡蘿卜素(carotenoids)是一種廣泛存在于植物和微生物中的重要天然性色素(羅璇，紅酵母產類胡蘿卜素提取工藝的優化研究[J].生物技術，2007，17(4) :86-89)。類胡蘿卜素之所以具有重要的經濟價值，是因其不僅具有預防癌癥和心血管疾病的功能， 可以廣泛地用于醫藥、食品和化妝品等領域(王歲樓.劉鳳珠.高建奇.紅酵母類胡蘿卜素發酵助劑的篩選及應用[J].食品與生物技術，2002，21(1):1-5.)，作為光合作用的輔助色素，類胡蘿卜素還參與執行光能傳遞和物質轉化功能，具有抗光敏作用、淬滅自由基等重要的生理生態功能(張坤生.張亮.呂曉玲.陳曉娟.紅酵母色素抗氧化性質的研究[J]，食品科學，2004，25(3) :61-63)。因動植物材料生長繁殖受季節、氣候、產地等因素的影響，原料不足，從中提取的色素價格昂貴，應用受到局限，而利用微生物資源生產天然色素，克服以動植物為原料生產天然色素的諸多缺點，易于工業化(王君.微生物產天然色素的研究進展[J].微生物學通報，2007，34(3) :580-583)。光合細菌是20億年前最早出現的利用光能進行光合作用生長繁殖的原核古微生物，能夠進行不放氧的光合作用，在自然界C、N、P的循環中起著重要的作用(楊官娥，張肇銘，熊琦.光合細菌的化學成分、生理活性研究及新應用的進展動態.2004年中國藥學會學術年會論文，2004)，其個體雖小，但營養成分極豐富，含有大量的優質蛋白，菌體除含有蛋白、脂肪、可溶性糖類外還含有多種生物活性物質，例如類胡蘿卜素、泛醌、葉酸、B族維生素、生物素等等。光合細菌不僅可以作為水產養殖的飼料添加劑，還可用于改善土壤質量、防治植物病蟲害等(杜近義.光合細菌的開發應用進展[J].生物學通報，1998，33(11) :15-17)。通常光合細菌合成培養基成本較高，制約了其大規模的推廣應用。因此降低生產成本，尋求廉價的原料是應用中迫切需要解決的問題(楊啟銀，陳育如.菌肥用光合菌在纖維素水解液中的培養[J].南京師大學報，2001，24(3) :82-87)。本專利技術提供的方法，利用光合細菌轉化經濟廉價的纖維素類生物質熱解產物產類胡蘿卜素，具有營養要求簡單，菌體無毒，營養豐富等優點。纖維素類生物質原料來源廣泛，成本低廉。本專利技術利用光合細菌將廉價的生物質經熱解后轉化為高值類胡蘿卜素和單細胞蛋白，是將纖維素類生物質變廢為寶，提高環境效益和經濟效益的有效途徑
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種利用廉價纖維素生物質高溫熱解產物培養光合細菌產類胡蘿卜素和單細胞蛋白的方法。本專利技術利用光合細菌轉化從生物質熱解得到的內醚糖或熱解液產類胡蘿卜素和單細胞蛋白菌體，光合菌可用于污水處理、植物病蟲害防治和作為飼料添加劑等。將初始0D660值O. 2光合細菌接種到內醚糖或纖維素熱解液配置的培養基中，在300C，15001x光照，厭氧條件下培養7天，得到菌體，將菌體用鹽酸破壁2h后，丙酮萃取可得到類胡蘿卜素。本專利技術公開了一種制備類胡蘿卜素的方法，是將光合細菌接種到含內醚糖的培養液中，培養后得到菌體，菌體中含類胡蘿卜素。還公開了一種獲得光合菌單細胞蛋白的方法，是將光合細菌接種到含內醚糖的培養液中，培養后得到的菌體作為單細胞蛋白使用。 上述含內醚糖的培養液配方為0. 2-20%內醚糖、1%硫酸銨、O. 1%KH2P04、O. 5%MgS04、0. 01%FeS04、pH 為 2. 0-7. 0.內醚糖濃度最好 1-5%, pH 最好為 4. 0-5. O。另一種利用光合細菌制備類胡蘿卜素和單細胞蛋白的方法，是用光全細菌對纖維素熱解液進行轉化，具體是將光合細菌接種到以纖維素熱解液配置好的培養液中，培養后得到類胡蘿卜素和單細胞蛋白；所述培養液的配方為0. 2-20%熱解液、1%硫酸銨、O.1%ΚΗ2Ρ04、0· 5%MgS04、0. 01%FeS04、pH 為 2. 0-7. O。所述纖維素是木材纖維素、竹材纖維素或秸桿纖維素。所述的光合細菌包括紫色光合細菌(Thermochromatium tepidum)、紅螺菌(Rhodospirillum sp.)、紅球菌(Rhodococcus sp.)、紅微菌(Rhodomicrobium sp.)菌株號ACCC00063、紅假單胞菌(Rhodopseudomonsi)等通稱為光合菌的單菌種或菌群。本專利技術所提及的微生物可以市購或從相關的微生物保藏機構獲得。類胡蘿卜素的測量方法將浸提液適當稀釋后用分光光度計在475nm下測定吸光值，按下式計算類胡蘿卜素含量。類胡蘿卜素的含量(ug/g)=AwXDXV/0·16XW式中Αλ_-最大吸收波長475nm下的吸光度，V-提取所用有機溶劑的總體積9(ml), D—浸提液稀釋倍數，W—干酵母菌體重量，O. 16—類胡蘿卜素的消光系數。實驗中所提到的熱解液是由本實驗室制得，具體是將秸桿、竹材、木材等生物質廢料烘干并粉碎，利用管式爐熱解反應器(主要由管式爐熱解器、電加熱器、溫控儀、冷凝和真空系統組成)在高溫條件下進行熱解，收集冷凝得到的組分即為熱解液。附圖說明圖I紫色光合細菌菌量的增長曲線。具體實施例方式本專利技術結合具體的實驗和數據作進一步的說明，舉例是為了說明本專利技術的過程，而非僅限于實施例。實施例I :配制O. 2% (W/W)、pH為5.0，內醚糖為底物的培養基，具體的配方為O. 2%內醚糖、1% 硫酸銨、O. 1%ΚΗ2Ρ04、0· 5%MgS04、0. 01%FeS04。接入紫色光合細菌(Thermochromatiumtepidum), 30°C, 1500x1光照,厭氧靜止培養7天，5000rpm離心收集菌體,3mol/L的鹽酸破壁，丙酮萃取獲得類胡蘿卜素，內醚糖的同化率為79. 4%，類胡蘿卜素的量401.3ug/g，單細胞蛋白產量1.61g/L.實施例2 配制20% (WO、pH為5. O,內醚糖為底物的培養基，具體的配方為20%內醚糖、1% 硫酸銨、O. 1%ΚΗ2Ρ04、0· 5%MgS04、0. Ol%FeS04 接入的紫色光合細菌(Thermochromatiumtepidum), 30°C, 1500x1光照,厭氧靜止培養7天，5000rpm離心收集菌體,3mol/L的鹽酸破壁，丙酮萃取獲得類胡蘿卜素，內醚糖的同化率為70%，類胡蘿卜素的量377. lug/g，單細胞蛋白的量1.34g/L.實施例3:配制2% (W/W)、pH為5.0，內醚糖為底物的培養基，具體的配方為2%內醚糖、1% 硫酸銨、O. 1%ΚΗ2Ρ04、0· 5%MgS04、0. 01%FeS04.接入的紫色光合細菌(Thermochromatiumtepidum), 30°C, 1500x1光照,厭氧靜止培養7天，5000rpm離心收集菌體,3mol/L的鹽酸破壁，丙酮萃取獲得類胡蘿卜素，內醚糖的同化率為79. 2%，類胡蘿卜素的量517. 6ug/g，單細胞蛋白的量1.74g/L.實施例4 配制2% (WO、pH為5. O,內醚糖為底物本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種制備類胡蘿卜素的方法，其特征在于，是將光合細菌接種到含內醚糖的培養液中，培養后得到菌體，菌體中含類胡蘿卜素；培養液的配方為：0.2?20%內醚糖、1%硫酸銨、0.1%KH2PO4、0.5%MgSO4、0.01%FeSO4、pH為2.0?7.0。
【技術特征摘要】
1.一種制備類胡蘿卜素的方法，其特征在于，是將光合細菌接種到含內醚糖的培養液中，培養后得到菌體，菌體中含類胡蘿卜素；培養液的配方為0. 2-20%內醚糖、1%硫酸銨、0.1%KH2P04、0. 5%MgS04、0. 01%FeS04、pH 為 2. 0-7. O。2.一種獲得光合菌單細胞蛋白的方法，是將光合細菌接種到含內醚糖的培養液中，培養后得到的菌體作為單細胞蛋白使用；培養液的配方為0. 2-20%內醚糖、1%硫酸銨、0.1%KH2P04、0. 5%MgS04、0. 01%FeS04、pH 為 2. 0-7. O。3.一種光合細菌對纖維素熱解液的轉化方法，其特征在于，是將光合細菌接種到以纖維素熱解液配置好的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳育如，趙乙萱，孫歡，劉軍利，衛民，
申請(專利權)人：南京師范大學，
類型：發明
國別省市：
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