專利名稱：微藻類細胞壁破壁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微藻類細胞壁破壁的方法，主要是涉及一針對微藻、藻類的生物技術(shù)，藉該技術(shù)以利于萃取該微藻、藻類的內(nèi)容物。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟發(fā)展和人口快速增加，人類對于油脂的需求亦隨之增加，而目前油脂的來源主要仍以植物、動物脂肪為主，但由于需求甚大，目前植物、動物脂肪已無法滿足人類的需求，故漸漸已有技術(shù)針對于藻類中取得油脂。由于多數(shù)藻類的含油量極高，以微藻為例，微藻富含有蛋白質(zhì)、脂肪以及碳水化合物，且某些藻類更富含微量元素和礦物質(zhì)，亦即，微藻具有葉綠素等光合器官，可有效地利用太陽能通過光合作用將Η2ο、ω2和無機鹽轉(zhuǎn)化為有機化合物，因此可藉由微藻吸收ω2來趨緩溫室效應(yīng)，而微藻的繁殖方式是以二分裂式為主，細胞周期較短，也易于進行大規(guī)模培養(yǎng)，但由于微藻的細胞壁相當具抗性并堅硬而耐降解，且細胞壁是由纖維素所組成，而纖維素不利于被人體、動物在體內(nèi)分解，繼而減少微藻內(nèi)所富含的營養(yǎng)內(nèi)容物被吸收的效率，故如何分解、破壞細胞壁來取得微藻內(nèi)的原液便成為相當值得研究的技術(shù)。目前所得知，破碎細胞壁的方法約略可分類有機械法、物理法以及化學與生物化學法，其機械法主要運用機械動作來藉由研磨或切割的方式來破壞細胞壁，此方法較適用在動物組織，不適于針對微生物，且易間接破壞細胞內(nèi)的原液成分；物理法則使用各種物理因素來破壞細胞壁，其約可分類有反復(fù)凍溶法、超聲波處理等方法，反復(fù)凍溶法通過反復(fù)地將細胞冰凍再進入室溫溶解，經(jīng)過反復(fù)數(shù)次來使細胞壁結(jié)構(gòu)破碎，此方法適于運用在組織細胞，對于微生物細胞作用較差，而超聲波處理法則通過一定功率的超聲波來使細胞壁急劇震蕩而破裂，此方法操作簡單，但易使某部分敏感性活性物質(zhì)變性失活；化學與生物化學法則又分有酶溶法、化學滲透法等方法，酶溶法通過各種水解酶將細胞壁分解，此方法容易導(dǎo)致產(chǎn)物抑制作用，進而可能影響細胞內(nèi)物質(zhì)釋放率低，且溶酶成本高，故不適于大規(guī)模利用，而針對不同的菌種則必須選擇不同溶酶，此亦相對限制了該方法的使用范圍，化學滲透法則是使用有機溶劑來改變細胞壁的通透性使內(nèi)容物滲透出來，此方法雖較為溫和，但由于時間長，相對降低了效率，故不管上述或其他方法，目前皆存有相當?shù)母牧蓟蜻M步空間。有鑒于上述缺失弊端，本發(fā)明人認為其有亟待改正的必要，遂以其從事相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計制造的多年經(jīng)驗，及其一貫秉持的優(yōu)良設(shè)計理念，針對以上不良處加以研究，在經(jīng)過不斷的努力后，終乃推出本發(fā)明微藻類細胞壁破壁的方法，以更加優(yōu)良的生物科技提升技術(shù)的功效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，提供一種可有效率地分解藻類細胞壁且不破壞細胞內(nèi)容物的方法。為達到前述的目的，本發(fā)明微藻類細胞壁破壁的方法是藉由纖維素水解酵素來水解細胞壁結(jié)構(gòu)，所述的纖維素水解酵素可來自真菌、細菌或動物中，由于真菌所分泌的纖維素水解酵素種類與產(chǎn)量為最多，故本發(fā)明以真菌為主要實施菌體，而本發(fā)明的方法主要包含菌體培養(yǎng)、添加微藻、釋出水解酵素、水解細胞壁與取出微藻原液等步驟，菌體培養(yǎng)將適量的菌體培養(yǎng)于一預(yù)定空間內(nèi)，繼而將待分解的微藻添加入該培養(yǎng)菌體的空間內(nèi)，且添加的微藻數(shù)量配合菌體的數(shù)量，以令菌體可在有效時限內(nèi)釋出水解酵素來分解微藻的細胞壁，并于添加的微藻總數(shù)皆分解完后，尚留有一定數(shù)量的菌體供菌體可持續(xù)培養(yǎng)并自行繁殖，而添加的微藻總數(shù)皆分解完后，可取出微藻內(nèi)的油脂、蛋白質(zhì)等內(nèi)容物，并同時可持續(xù)再添加適量的微藻來供菌體釋出的纖維素水解酵素來水解細胞壁，以便達到一循環(huán)流程， 此相較舊有的破壁技術(shù)，本發(fā)明的方法不僅可藉由較溫和的方式來水解細胞壁，以使微藻內(nèi)容物不被破壞或流失，進而讓微藻內(nèi)的內(nèi)容物可完全被吸收或是利用，此外，由于運用了可持續(xù)循環(huán)的操作流程，故一方面可省去不斷重置流程的步驟，另一方面更可有效提升細胞壁的分解效率。


圖1 本發(fā)明破壁方法的流程示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明有關(guān)一種微藻類細胞壁破壁的方法，(請參閱圖1)其方法主要包含菌體培養(yǎng)1、添加微藻2、釋出水解酵素3、水解細胞壁4與取出微藻原液5所構(gòu)成；其中菌體培養(yǎng)1，菌體的種類是以可分泌纖維素水解酵素的微生物為主，例如真菌、 細菌、放射線菌等，此階段將一預(yù)定數(shù)量的菌體藉由培養(yǎng)液培養(yǎng)于預(yù)定空間內(nèi)，使菌體可不斷于該空間內(nèi)衍生繁殖，而配合菌體的數(shù)量繼而在培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻；添加微藻2，主要將待分解的微藻添加入培養(yǎng)菌體的空間中，而所添加的微藻數(shù)量的多寡是配合菌體，使菌體的實際數(shù)量可將微藻的細胞壁完全分解的范圍內(nèi)所決定，故微藻添加的數(shù)量是菌體總數(shù)可將微藻的細胞壁完全分解數(shù)值內(nèi)，而在添加微藻后，菌體便可釋出水解酵素；釋出水解酵素3，在菌體培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻后，原本存在該空間內(nèi)的菌體便自行釋出水解酵素，所述水解酵素是一纖維素分解酵素，此纖維素分解酵素則可對添加的微藻進行水解細胞壁；水解細胞壁4，主要通過菌體所分泌的水解酵素將微藻上的細胞壁分解轉(zhuǎn)化成糖體，而分解過程主要在細胞壁上漸漸分解出孔洞，且隨著時效增長，孔洞的孔徑亦漸漸變大，繼之，便可通過該孔洞取出微藻原液；取出微藻原液5，由于微藻細胞壁通過菌體所分泌的水解酵素來分解轉(zhuǎn)化成糖類， 于分解過程中，該微藻細胞壁會因分解而漸漸形成孔洞，而微藻內(nèi)的油脂則可在孔洞的孔徑大于油脂體積時浮出至菌體培養(yǎng)的培養(yǎng)液上，剩余在微藻內(nèi)的原液則可在細胞壁完全分解后被取出并分類使用。使用微藻類細胞壁破壁的方法實施時，請參閱圖1，首先必須于一預(yù)定空間置入菌體的培養(yǎng)液，并控制適當?shù)纳L環(huán)境以進行菌體培養(yǎng)1，假設(shè)所使用的菌體為真菌，真菌在該培養(yǎng)空間中可不斷地進行衍生繁殖來增加數(shù)量，當真菌達到該培養(yǎng)空間內(nèi)所可容納真菌
4數(shù)量的一預(yù)定值時，便可于該空間中添加微藻(步驟幻，且添加的數(shù)量可讓真菌在完全將微藻分解后尚可維持在真菌數(shù)量的預(yù)定值，由于真菌在接觸外來物會釋出水解酵素(步驟 3)，而所述的水解酵素為纖維素水解酵素，故可將添加的微藻的細胞壁進行分解，當微藻被酵素水解細胞壁時(步驟4)，于細胞壁上會漸漸因分解的程度而出現(xiàn)有孔徑不一的孔洞， 經(jīng)此，由于微藻內(nèi)的油脂比重較小，故可在孔洞的孔徑大于油脂體積時，油脂會先浮出至培養(yǎng)液，繼而通過培養(yǎng)液內(nèi)的顏色觀察，可了解微藻的細胞壁是否完全被分解，當微藻的細胞壁被完全分解后，微藻內(nèi)的原液以及細胞壁經(jīng)水解酵素分解后所轉(zhuǎn)化成的糖類可于該空間中過濾后取出，由于添加微藻的微藻數(shù)量是讓真菌在完全將微藻分解后尚維持在真菌數(shù)量的預(yù)定值，故在取出微藻原液(步驟幻后可持續(xù)再添加微藻以達一完整的循環(huán)流程。此外， 該微藻內(nèi)的油脂可轉(zhuǎn)換成生物柴油，其他內(nèi)容物以及細胞壁水解轉(zhuǎn)化成的糖類則可做為保健食品或是飼料，剩余的藻類殘物則可做為堆肥使用，藉以將微藻內(nèi)容物完整地運用。本發(fā)明微藻類細胞壁破壁的方法，其優(yōu)點在于，由于微藻的細胞壁藉由菌體所分泌出的水解酵素來分解并轉(zhuǎn)化成糖類，故在細胞壁被分解后，該微藻所制成的保健食品或飼料可利于被吸收，同時不具微藻原本的腥味，且在水解過程中，該菌類于培養(yǎng)空間尚可同時衍生繁殖來增加數(shù)量，故可在添加微藻時的微藻數(shù)量與菌體培養(yǎng)中的菌體數(shù)量二者相互配合的情況下，該微藻細胞壁完全被菌類所分泌的水解酵素分解后，菌類可維持在一預(yù)定值內(nèi)，經(jīng)此，可不斷地于菌體培養(yǎng)1的空間中添加微藻，進而達到一有效率地循環(huán)流程，藉此，一方面可有效穩(wěn)定取出微藻原液的效率，另一方面可省去在菌體于培養(yǎng)空間中數(shù)量不足而必須重新制備的程序，繼以令本發(fā)明的方法達到相當?shù)倪M步功效。以上所述，僅為本發(fā)明的一較佳實施例而已，不能以之限定本發(fā)明的范圍。即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微藻類細胞壁破壁的方法，該方法主要包含菌體培養(yǎng)、添加微藻、釋出水解酵素、水解細胞壁與取出微藻原液步驟；其中菌體培養(yǎng)，菌體是使用可分泌纖維素水解酵素的微生物，此階段將一預(yù)定數(shù)量的菌體培養(yǎng)于預(yù)定空間內(nèi)，以使菌體可不斷于該空間內(nèi)衍生繁殖，而配合菌體的數(shù)量繼而在培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻；添加微藻，主要是將待分解的微藻添加入培養(yǎng)菌體的空間中，而在添加微藻后，菌體便可釋出水解酵素；釋出水解酵素，在菌體培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻后，原本存在該空間內(nèi)的菌體便自行釋出水解酵素，此水解酵素則可對添加的微藻進行水解細胞壁；水解細胞壁，主要通過菌體所分泌的水解酵素將微藻上的細胞壁分解轉(zhuǎn)化成糖體，繼而當細胞壁被分解后，便可取出微藻原液；取出微藻原液，細胞壁通過菌體分解過程中，該微藻細胞壁會因分解而漸漸形成孔洞， 而微藻內(nèi)的油脂則可在孔洞的孔徑大于油脂體積時浮出至菌體培養(yǎng)的培養(yǎng)液上，而剩余在微藻內(nèi)的原液則可在細胞壁完全分解后被取出并分類使用。
2.如權(quán)利要求1所述的微藻類細胞壁破壁的方法，其特征在于，該添加微藻的微藻數(shù)量是可控制在讓真菌完全將微藻分解后尚維持在真菌數(shù)量的預(yù)定值，故在取出微藻原液后可持續(xù)再添加微藻以達一完整的循環(huán)流程。
3.如權(quán)利要求1所述的微藻類細胞壁破壁的方法，其特征在于，菌體培養(yǎng)的菌體種類可使用真菌。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微藻類細胞壁破壁的方法，其方法主要包含菌體培養(yǎng)、添加微藻、釋出水解酵素、水解細胞壁與取出微藻原液；其中菌體培養(yǎng)，是將一預(yù)定數(shù)量的菌體藉由培養(yǎng)液培養(yǎng)于預(yù)定空間內(nèi)，而配合菌體的數(shù)量在培養(yǎng)的空間內(nèi)添加微藻，添加微藻是將待分解的微藻添加入培養(yǎng)菌體的空間中，以令菌體釋出水解酵素，該水解酵素可對微藻進行水解細胞壁，細胞壁在酵素的分解后可轉(zhuǎn)化為糖類，且該微藻細胞壁會因分解而漸漸形成孔洞，而微藻內(nèi)的油脂則可在孔洞的孔徑大于油脂體積時浮出至菌體培養(yǎng)的培養(yǎng)液上，剩余在微藻內(nèi)的原液則可在細胞壁完全分解后被取出并分類使用。
文檔編號C12R1/645GK102286381SQ20101020270
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者李順來, 褚俊杰, 謝曉惠, 鄭嘉惠 申請人:中美生物資源股份有限公司