本发明涉及一种从螺旋藻属生产干燥的藻类生物量的方 法。
一般地知道螺旋藻属是一种含有有价值的营养物和富含蛋 白质的微藻类。而且，螺旋藻属含有极好的包括β-胡萝卜素 (维生素A元)维生素B1、B2、B6、B12、C、E和H(生物素)。 螺旋藻属还显示出具有γ-亚麻酸和α-亚麻酸，它俩是在抗疾 病中非常主要的物质。
已知螺旋藻属具有各种菌株例如Spirulina maxima、Spirulina platensis、盐泽螺旋藻、纺锤螺旋藻。奇怪地，迄今进行的和在 文献中报导的大部分研究是关于maxima和platensis菌株，对纺 锤螺旋藻进行了或在文献中报道了非常有限的研究。关于 spirulina mnxima的研究在Appl.Microbiol Biotechnol(24，1，47 -50)1986 Coden.已有报道。该研究涉及在海水中大量培养 Spirulina maxima，特别提及氮源对生物量产率的影响。根据该报 道，使用每个具有3米2受照射表面的6个PVC池从1984年9 月至1985年8月室外培养Spirulina maxima菌株4MX。从1985 年7月至8月，还使用表面积10米2的3个水泥池。海水补充 以含有NaHCO3、KNO3或尿素、K2HOP4或H3PO4和Fe EDTA的 营养培养基。与使用标准的碳酸氢盐培养基相比，使用尿素为 氮源的平均年生物量产率非常地少。对于海水和硝酸盐，产率 进一步减少到5.2克/米2/天。日本专利no.61031095公开了一 种从盐泽螺旋藻制备粘稠多糖的方法。这样的方法在于把盐泽 螺旋藻接种到含有NaHCO3、MgSO4、A5溶液、K2HOP4、CaCl2、 NaNO3、FeSO4、NaCl、EDTA的营养培养基上，其中A5溶液由 H3BO3、MnCl2、ZnSO4·7H2O和H2SO4组成。在4000勒的荧光 灯下进行培养。收集藻类并在含有NaCl和Na2CO3的水溶液中 于90℃加热。
已知使用含有硝酸盐和磷酸盐的碱性营养培养基在琼脂斜 面上生长保存菌，次培养时间30-40天。将这样的培养物移至 玻璃坛中使用相同的培养基进一步培养，次培养时间30-40 天。通过分别灭菌培养基成分制备液体保存菌并保持30-40 天。将这样的液体保存菌用于具有相同培养基的接种物发育，并 在8000-10000勒阴暗条件下保存。用于室外池之前，每天摇 动这些坛子多次。在该方法中使用的总时间大约90天。仅能以 间歇式方式利用这样的方法，经过相当长的时间之后生产出最 终产品，即大约90天。
本发明的目的是提供一种避免已知方法缺点的从螺旋藻属 生产干燥的藻类生物量的改进的方法。
本发明的另一个目的是提供出一种生产具有所需质量、产 率大约85％的干燥的藻类生物量的方法，且生产时间被大量地 减少至例如40天。
根据本发明，提供了一种从螺旋藻属生产干燥的藻类生物 量的方法，该方法包括：在第一步中，在含有营养物的第一反 应器中培养螺旋藻属，该营养物含有在水介质中的碳酸氢钠，硝 酸钠，磷酸氢二钾(dipotassium phosphate)、微量元素例如锌和 钒，并接收1500-2000勒范围内的光子，来生产在420纳米 (namometers)测量的光密度在0.8-1.2范围内的接种物，通过 将接种物引进第二反应器使接种物经受第二步培养，该反应器 比第一反应器大并暴露在阳光中接收4000-6000勒范围内的 光子，所说的第二反应器含有营养物和天然水，培养物的初始 光密度在420纳米测量是在0.1-0.8范围内，光密度1-1.2 时收获培养物，过滤、洗涤和干燥培养物得到所需的藻类生物 量。
奇怪地，现已发现当在两个分开的反应器中培养螺旋藻菌 株时，得到了提高的收率和较短的生产周期，其中，第一反应 器接收1500-2000勒范围内的光子来生产在420纳米测量的 光密度在0.3-1.2范围内的培养物。在第二反应器中，培养物 的初始光密度是在0.1-0.5范围内。在光密度1-1.2时收获 培养物。过滤培养物，滤液和洗涤水回流至第二反应器。
在本发明的方法中有用的螺旋藻菌种是Spirulina maxima、 Spirulina platensis和纺锤螺旋藻。在池中制备培养物、收获培养 物、从生长培养基分离和洗涤生物量、干燥或使生物量经受脱 水是在现有技术中一般公知的步骤。然而，在两个分开的步骤 中制备培养物的步骤、参数和完成每步的方法在现有技术中不 是公知的。
培养物生长的第一步在于把螺旋藻属的接种物引入含有营 养培养基的第一反应器中。优选地，营养培养基和接种物的比 是3∶1至4∶1。在培养物生长的第一步中采用的营养培养基 包括在含水介质中，如蒸馏水中的碳酸氢钠、硝酸钠、磷酸氢 二钾和微量元素例如锌和钒。而且，在25-35℃的温度，培养 物接收1500-2000勒范围内的光子。继续这样的处理直至接种 物的光密度在420纳米测量为0.8-1.2。然而，第一反应器中 的光吸收则选择在波长450-870纳米。正常地，在15-20天 的时间内达到这样的光密度。
培养物生长的第二步在于将第一步的接种物注入生产池中 或注入除含天然水，例如海水之外的类似于第一反应器的含营 养培养基的第二反应器。这样设计反应器或池以便帮助培养物 在浅的同心通道中流动。20-30厘米的培养物深度有利于持续 生产。较大的深度没有显著的帮助，因为在培养物中的光渗透 受到限制。根据测量的光密度的大小，例如通过分光光度汁监 控螺旋藻属的生长。
第二反应器中的培养物接受4000-6000勒范围内的光子 的处理。平整地面后可放置第二反应器，第二反应器可长60米、 宽15米、深30厘米，并把它仔细地调整坡度以便保证平稳的 流动。大量培养步骤需要每天监测在培养物中N.P.O的量和光 密度的大小使能够正确控制用以使培养物生长的营养物。例如 以每天为基准，40毫克/升至500毫克/升的硝酸盐氮波动对好 的生长是不利的，然而，40-80毫克/升的波动则不会有此不 利。类似地，通过重新溶解到培养物中和重新吸收进培养物中 可减少硝酸盐氮的量，可通过搅拌接种物达到该量。从包含在 营养培养基中的硝酸钠释放的氮的浓度40毫克/升至500毫克 /升用于第二反应器中。通过程序化方法的营养物的一次量送料 或通过正弦曲线送料等等把营养物送入反应器中也保证了所需 的条件。在第二反应器中的培养步骤的培养基可含有500- 3000毫克/升的藻类生物量。
营养培养基中的碳酸氢钠的量通过实施例大约是10克/ 升。
光合作用时间内搅拌培养物帮助促进生物量生长。用在池 中达到的流速表示搅拌的程度。一般地，为此目的，认为20- 40厘米/秒的流速是适宜的。优选地，以5-25厘米/秒的速度 完成第二反应器中的搅拌。恒定的搅拌减少氧气过饱和的程度 和细胞周围的营养梯度。当光渗透受限制时，由搅拌形成的涡 流造成在稠密的培养物中对细胞生长有利的辐射分布。螺旋藻 属需要用以合成碳水化合物的碳，主要以碳酸氢钠的方式提供 碳，螺旋藻属使生长培养基变为碱性，由此排除了在培养基中 其他形式的微生物的生长。正常地在池中，总碱度保持在8-10 克/升之间。
通过任何适合的手段过滤藻类培养物，含有营养物的滤液 循环进入第二反应器或池中。通过实施例，通过一系列筛目大 小范围从50-400目的洗涤过滤器完成洗涤。通过水喷雾洗涤 滤饼，由此，降低藻类的PH至接近中性并浓缩浆状物以进行随 后的干燥步骤。在110-210℃的温度可通过喷雾干燥完成干 燥。
通过本发明方法制备的用于人类消费的干燥的生物量具有 下列特征：
蛋白质(凯氏定氮数6.25)60-70％
C-藻青素8.5-11％
碳水化合物14-16％
亚麻酸3.9和28％类脂
类脂6-7％，维生素B 20-60微克
水分6-8％，维生素E，7-8国际单位
总类胡萝卜素200-250毫克/100克
钙600毫克/100克
维生素B2毫克/100克
Phosphrocus 00毫克/100克
维生素B5 1-2毫克/100克
锌5-7毫克/100克
铁40毫克/100克
本发明允许使用天然水在自然光下室外培养藻类。与使用 更多步骤的现有技术相比，反应器系列为两步，由此可进行经 济的操作。
通过实施例以及不包含对其的任何限制，在第二反应器或 池中保持的营养物的浓度如下：
氮：400-425毫克/升
钾：660-680毫克/升
磷(Phosphours)：80-100毫克/升
钙和镁：以碳酸钙计70-90毫克/升
硫：160-190毫克/升
氯化物：550-650毫克/升
钠：5000-6500毫克/升