專利名稱：微藻類細(xì)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(xì)胞壁破壁的方法，主要是涉及一針對(duì)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(jì)發(fā)展和人口快速增加，人類對(duì)于油脂的需求亦隨之增加，而目前油脂的來(lái)源主要仍以植物、動(dòng)物脂肪為主，但由于需求甚大，目前植物、動(dòng)物脂肪已無(wú)法滿足人類的需求，故漸漸已有技術(shù)針對(duì)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(yáng)能通過(guò)光合作用將Η2ο、ω2和無(wú)機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為有機(jī)化合物，因此可藉由微藻吸收ω2來(lái)趨緩溫室效應(yīng)，而微藻的繁殖方式是以二分裂式為主，細(xì)胞周期較短，也易于進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)，但由于微藻的細(xì)胞壁相當(dāng)具抗性并堅(jiān)硬而耐降解，且細(xì)胞壁是由纖維素所組成，而纖維素不利于被人體、動(dòng)物在體內(nèi)分解，繼而減少微藻內(nèi)所富含的營(yíng)養(yǎng)內(nèi)容物被吸收的效率，故如何分解、破壞細(xì)胞壁來(lái)取得微藻內(nèi)的原液便成為相當(dāng)值得研究的技術(shù)。目前所得知，破碎細(xì)胞壁的方法約略可分類有機(jī)械法、物理法以及化學(xué)與生物化學(xué)法，其機(jī)械法主要運(yùn)用機(jī)械動(dòng)作來(lái)藉由研磨或切割的方式來(lái)破壞細(xì)胞壁，此方法較適用在動(dòng)物組織，不適于針對(duì)微生物，且易間接破壞細(xì)胞內(nèi)的原液成分；物理法則使用各種物理因素來(lái)破壞細(xì)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(guò)反復(fù)地將細(xì)胞冰凍再進(jìn)入室溫溶解，經(jīng)過(guò)反復(fù)數(shù)次來(lái)使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破碎，此方法適于運(yùn)用在組織細(xì)胞，對(duì)于微生物細(xì)胞作用較差，而超聲波處理法則通過(guò)一定功率的超聲波來(lái)使細(xì)胞壁急劇震蕩而破裂，此方法操作簡(jiǎn)單，但易使某部分敏感性活性物質(zhì)變性失活；化學(xué)與生物化學(xué)法則又分有酶溶法、化學(xué)滲透法等方法，酶溶法通過(guò)各種水解酶將細(xì)胞壁分解，此方法容易導(dǎo)致產(chǎn)物抑制作用，進(jìn)而可能影響細(xì)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(duì)不同的菌種則必須選擇不同溶酶，此亦相對(duì)限制了該方法的使用范圍，化學(xué)滲透法則是使用有機(jī)溶劑來(lái)改變細(xì)胞壁的通透性使內(nèi)容物滲透出來(lái)，此方法雖較為溫和，但由于時(shí)間長(zhǎng)，相對(duì)降低了效率，故不管上述或其他方法，目前皆存有相當(dāng)?shù)母牧蓟蜻M(jìn)步空間。有鑒于上述缺失弊端，本發(fā)明人認(rèn)為其有亟待改正的必要，遂以其從事相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的多年經(jīng)驗(yàn)，及其一貫秉持的優(yōu)良設(shè)計(jì)理念，針對(duì)以上不良處加以研究，在經(jīng)過(guò)不斷的努力后，終乃推出本發(fā)明微藻類細(xì)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(xì)胞壁且不破壞細(xì)胞內(nèi)容物的方法。為達(dá)到前述的目的，本發(fā)明微藻類細(xì)胞壁破壁的方法是藉由纖維素水解酵素來(lái)水解細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，所述的纖維素水解酵素可來(lái)自真菌、細(xì)菌或動(dòng)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(shí)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(xì)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(shí)限內(nèi)釋出水解酵素來(lái)分解微藻的細(xì)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(shí)可持續(xù)再添加適量的微藻來(lái)供菌體釋出的纖維素水解酵素來(lái)水解細(xì)胞壁，以便達(dá)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(lái)水解細(xì)胞壁，以使微藻內(nèi)容物不被破壞或流失，進(jìn)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(yùn)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(xì)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(shí)施例方式本發(fā)明有關(guān)一種微藻類細(xì)胞壁破壁的方法，(請(qǐng)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(xì)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(xì)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(shí)際數(shù)量可將微藻的細(xì)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(xì)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(duì)添加的微藻進(jìn)行水解細(xì)胞壁；水解細(xì)胞壁4，主要通過(guò)菌體所分泌的水解酵素將微藻上的細(xì)胞壁分解轉(zhuǎn)化成糖體，而分解過(guò)程主要在細(xì)胞壁上漸漸分解出孔洞，且隨著時(shí)效增長(zhǎng)，孔洞的孔徑亦漸漸變大，繼之，便可通過(guò)該孔洞取出微藻原液；取出微藻原液5，由于微藻細(xì)胞壁通過(guò)菌體所分泌的水解酵素來(lái)分解轉(zhuǎn)化成糖類， 于分解過(guò)程中，該微藻細(xì)胞壁會(huì)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(shí)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(xì)胞壁完全分解后被取出并分類使用。使用微藻類細(xì)胞壁破壁的方法實(shí)施時(shí)，請(qǐng)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(dāng)?shù)纳L(zhǎng)環(huán)境以進(jìn)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(jìn)行衍生繁殖來(lái)增加數(shù)量，當(dāng)真菌達(dá)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(shí)，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(lái)物會(huì)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(xì)胞壁進(jìn)行分解，當(dāng)微藻被酵素水解細(xì)胞壁時(shí)(步驟4)，于細(xì)胞壁上會(huì)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(shí)，油脂會(huì)先浮出至培養(yǎng)液，繼而通過(guò)培養(yǎng)液內(nèi)的顏色觀察，可了解微藻的細(xì)胞壁是否完全被分解，當(dāng)微藻的細(xì)胞壁被完全分解后，微藻內(nèi)的原液以及細(xì)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(guò)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(dá)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(xì)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(yùn)用。本發(fā)明微藻類細(xì)胞壁破壁的方法，其優(yōu)點(diǎn)在于，由于微藻的細(xì)胞壁藉由菌體所分泌出的水解酵素來(lái)分解并轉(zhuǎn)化成糖類，故在細(xì)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(shí)不具微藻原本的腥味，且在水解過(guò)程中，該菌類于培養(yǎng)空間尚可同時(shí)衍生繁殖來(lái)增加數(shù)量，故可在添加微藻時(shí)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(xì)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(jìn)而達(dá)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(dá)到相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步功效。以上所述，僅為本發(fā)明的一較佳實(shí)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(xì)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(xì)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(duì)添加的微藻進(jìn)行水解細(xì)胞壁；水解細(xì)胞壁，主要通過(guò)菌體所分泌的水解酵素將微藻上的細(xì)胞壁分解轉(zhuǎn)化成糖體，繼而當(dāng)細(xì)胞壁被分解后，便可取出微藻原液；取出微藻原液，細(xì)胞壁通過(guò)菌體分解過(guò)程中，該微藻細(xì)胞壁會(huì)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(shí)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(xì)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(xì)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(dá)一完整的循環(huán)流程。
3.如權(quán)利要求1所述的微藻類細(xì)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(kāi)了一種微藻類細(xì)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(xì)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(duì)微藻進(jìn)行水解細(xì)胞壁，細(xì)胞壁在酵素的分解后可轉(zhuǎn)化為糖類，且該微藻細(xì)胞壁會(huì)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(shí)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(xì)胞壁完全分解后被取出并分類使用。
文檔編號(hào)C12R1/645GK102286381SQ20101020270
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)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(lái), 褚俊杰, 謝曉惠, 鄭嘉惠 申請(qǐng)人:中美生物資源股份有限公司