CN104988066B - 一种微拟球藻高密度培养方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微拟球藻高密度培养方法,其首先在封闭的光生物反应器内配制培养基,然后将生长至指数生长期的微拟球藻藻种接种到培养基中;采用人工LED光源培养,分为两个阶段进行培养,第一阶段内培养温度为22‑25℃,采用白光照射3‑5天,白光光照强度为500~2000lx;第二阶段内培养温度为22‑25℃,采用白光和红光共同照射6‑11天,控制光照强度为1000~3000lx,通气比0.2~1:1v/vm,二氧化碳含量占0.05~1%。由于微拟球藻的繁殖适宜在弱光下进行,本发明通过人工LED光源照射,较好的控制了微拟球藻繁殖所需的温度,另外,本发明还节省了控温的能耗,经分析检测,合理控制白光以及白光和红光的混合光照时间,培养得到的微拟球藻细胞浓度可达30.4万/mL。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种微拟球藻高密度培养方法。
背景技术
虾青素具有良好的着色功能和超强的抗氧化、抗肿瘤和增强免疫力等许多重要的生理和生物学功能,具有清除氧自由基的强大能力,其抗氧化活性是维生素E的550倍、类胡萝卜素的10倍,被誉为“超级抗氧化剂”。虾青素具有广泛的应用价值,对人体绝对安全,目前主要作为人类的高级保健食品、药品、化妆品,以及水产养殖动物和家禽、家畜的饲料添加剂,市场前景非常广阔。
目前,虾青素的生产工艺主要有化学合成和生物提取两种。化学合成的虾青素在结构、功能及安全性等方面都不及天然的虾青素,动物和人体试验结果表明,天然虾青素没有任何致病效应或毒副作用,对人体安全无害。微拟球藻细胞内天然虾青素的含量相对较高,在特定条件下,微拟球藻可以积累占其干重1%以上的虾青素,且所含虾青素的结构与养殖对象所需一致,被公认为天然虾青素的最好生物来源,通过培养微拟球藻来提取虾青素具有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微拟球藻高密度培养方法,通过在光生物反应器内制备培养基,严格控制接种温度和光照培养等条件,使得微拟球藻生长速率提高,繁殖速度加快,提高了培养效率。
其技术解决方案包括:
一种微拟球藻高密度培养方法,包括以下步骤:
a、接种步骤,在封闭的光生物反应器内配制培养基,然后将生长至指数生长期的微拟球藻藻种接种到所述培养基中,所述微拟球藻藻种的接种量为5-15%;
b、培养步骤,采用人工LED光源培养,该培养步骤依次分为两个阶段,第一阶段内培养温度为22-25℃,采用白光照射3-5天,白光光照强度为500~2000lx;第二阶段内培养温度为22-25℃,采用白光和红光共同照射6-11天,控制光照强度为1000~3000lx,通气比0.2~1:1v/vm,二氧化碳含量占0.05~1%。
作为本发明的一个优选方案,步骤a中,每升培养基中含有NaAc 0.5~3g,KNO30.3~0.6g,KH2PO4 0.02~0.1g,MgSO4 0.05~0.2g,CaCl2 0.03~0.1g,Fe-EDTA母液1ml,微量元素母液1ml和维生素母液1ml,所述培养基的pH值为7~8。
作为本发明的另一个优选方案,步骤b中,采用白光照射4天,采用白光和红光共同照射8天。
优选的,每升Fe-EDTA母液中含有0.1~0.5g的EDTA和0.1~0.5g的FeSO4。
优选的,每升微量元素母液中含有5~15mg的H3BO3、5~13mg的MnSO4、5~12mg的ZnSO4、2~8mg的CuSO4、0.1~1mg的Na2MoO4和0.1~0.8mg的CoCl2。
优选的,每升维生素母液中含有0.2~1g的维生素B1和0.025~0.05g的维生素B12。
本发明所带来的有益技术效果:
(1)培养基在封闭的光生物反应器内配制,有效阻止了空气中杂质和细菌的进入,并且光生物反应器可以更好的控制温度,保证了微拟球藻藻细胞的接种始终在适宜的温度内。
(2)本发明采用人工LED光源进行光照,首先采用白光光照3-5天,再用白光和红光共同照射6-11天,由于微拟球藻的繁殖适宜在弱光下进行,用现有技术中的太阳光一方面温度不好控制,另一方面在不同的季节温度达不到微拟球藻繁殖的适宜温度,通过人工LED光源照射,较好的控制了微拟球藻繁殖所需的温度,另外,与传统的培养方法相比较,本培养方法还节省了控温的能耗,由于温度易控制,因此培养周期也相应缩短了,经过实施例的分析检测,合理控制白光以及白光和红光的混合光照时间,培养得到的微拟球藻细胞浓度可达30.4万/mL,明显高于传统培养方法得到的微拟球藻细胞浓度(120万/mL以下)。
(3)本发明培养基的配方中,NaAc、Fe-EDTA母液、KNO3、MgSO4、CaCl2等有效抑制了微拟球藻细胞内虾青素的积累,有利于微拟球藻细胞的分裂,为后期虾青素的累积总量的增加奠定物质基础;该培养基适宜微拟球藻的快速生长,藻液浓度高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
实施例1:
本发明的培养方法如下:
步骤1、在封闭光生物反应器中配制培养基,将培养至指数生长期的藻种(浓度约为8万/ml)接种到培养基中,接种量5%,反应器中培养基配方为每升培养基中含有:NaAc3g,KNO30.6g,KH2PO4 0.08g,MgSO4 0.15g,CaCl2 0.1g,Fe-EDTA母液1ml,微量元素母液1ml,维生素母液1ml,控制pH为8;EDTA-Fe母液配方为每升含有:EDTA 0.5g,FeSO4 0.4g;微量元素母液配方为每升含有:H3BO3 10mg,MnSO4 8mg,ZnSO4 8mg,CuSO4 4mg,Na2MoO4 0.6mg,CoCl2 0.5mg;维生素母液配方为每升含有:维生素B1 0.2g,维生素B12 0.025g;
步骤2、第一阶段的培养,控制温度22℃;光照时间每天12h,开始3天用白光光照,光照强度1000lx;
步骤3、第二阶段的培养,第一阶段完成后,控制温度不变,改用白光加红光进行光照,光照6天,光照强度2000lx;通气比1:1v/vm,二氧化碳含量占0.05%,得到高密度微拟球藻培养物。
经生化检测,本实施例制备得到的微拟球藻细胞浓度为23.6万/ml。
实施例2:
本发明微拟球藻的培养方法,具体包括:
步骤1、在封闭光生物反应器中配制培养基,将培养至指数生长期的藻种(浓度约为8万/ml)接种到培养基中,接种量10%,反应器中培养基配方为每升培养基中含有:NaAc1.5g,KNO30.5g,KH2PO4 0.06g,MgSO4 0.1g,CaCl2 0.06g,Fe-EDTA母液1ml,微量元素母液1ml,,维生素母液1ml,控制pH为8;EDTA-Fe母液配方为每升含有:EDTA 0.3g,FeSO4 0.2g;微量元素母液配方为每升含有:H3BO3 8mg,MnSO4 8mg,ZnSO4 10mg,CuSO4 5mg,Na2MoO40.6mg,CoCl2 0.4mg;维生素母液配方为每升含有:维生素B1 0.5g,维生素B12 0.04g;
步骤2、第一阶段的培养,控制温度22℃;光照时间每天12h,开始4天用白光光照,光照强度1000lx;
步骤3、第二阶段的培养,第一阶段完成后,控制温度不变,改用白光加红光进行光照,光照8天,光照强度2000lx;通气比1:1v/vm,二氧化碳含量占0.05%,得到高密度微拟球藻培养物。
经生化检测,本实施例制备得到的微拟球藻细胞浓度为30.4万/ml。
实施例3:
本发明微拟球藻的培养方法,具体包括:
步骤1、在封闭光生物反应器中配制培养基,将培养至指数生长期的藻种(浓度约为8万/ml)接种到培养基中,接种量10%,反应器中培养基配方为每升培养基中含有:NaAc3g,KNO30.6g,KH2PO4 0.08g,MgSO4 0.15g,CaCl2 0.1g,Fe-EDTA母液1ml,微量元素母液1ml,维生素母液1ml,控制pH为8;EDTA-Fe母液配方为每升含有:EDTA 0.5g,FeSO4 0.4g;微量元素母液配方为每升含有:H3BO3 10mg,MnSO4 8mg,ZnSO4 8mg,CuSO4 4mg,Na2MoO4 0.6mg,CoCl2 0.5mg;维生素母液配方为每升含有:维生素B1 0.2g,维生素B12 0.025g;
步骤2、第一阶段的培养,控制温度22℃;光照时间每天12h,开始5天用白光光照,光照强度1000lx;
步骤3、第二阶段的培养,第一阶段完成后,控制温度不变,改用白光加红光进行光照,光照9天,光照强度2000lx;通气比1:1v/vm,二氧化碳含量占0.05%,得到高密度微拟球藻培养物。
经生化检测,本实施例制备得到的微拟球藻细胞浓度为28.4万/ml。
对比例1:
对比例1与实施例1不同之处在于,步骤1中在开放式的反应器内配制培养基,其加热方式为普通光照来控制。
经生化检测,对比例1制备得到的微拟球藻细胞浓度为14.3万/ml。
本发明内容不仅限于实施例所述内容,实施例仅为实验过程具体操作举例,所举实例外的其他数据均在本发明权利范围之内。
Claims (6)
1.一种微拟球藻高密度培养方法,其特征在于:包括以下步骤:
a、接种步骤,在封闭的光生物反应器内配制培养基,然后将生长至指数生长期的微拟球藻藻种接种到所述培养基中,所述微拟球藻藻种的接种量为5-15%;
b、培养步骤,采用人工LED光源培养,该培养步骤依次分为两个阶段,第一阶段内培养温度为22-25℃,采用白光照射3-5天,白光光照强度为500~2000lx;第二阶段内培养温度为22-25℃,采用白光和红光共同照射6-11天,控制光照强度为1000~3000lx,通气比0.2~1:1v/vm,二氧化碳含量占0.05~1%,即得微拟球藻。
2.根据权利要求1所述的微拟球藻高密度培养方法,其特征在于:步骤a中,每升培养基中含有NaAc 0.5~3g、KNO3 0.3~0.6g、KH2PO4 0.02~0.1g、MgSO4 0.05~0.2g、CaCl2 0.03~0.1g、Fe-EDTA母液1mL 、微量元素母液1mL和维生素母液1mL,所述培养基的pH值为7~8。
3.根据权利要求2所述的微拟球藻高密度培养方法,其特征在于:步骤b中,采用白光照射4天,采用白光和红光共同照射8天。
4.根据权利要求3所述的微拟球藻高密度培养方法,其特征在于:每升Fe-EDTA母液中含有0.1~0.5g的EDTA和0.1~0.5g的FeSO4。
5.根据权利要求3所述的微拟球藻高密度培养方法,其特征在于:每升微量元素母液中含有5~15mg的H3BO3、5~13mg的MnSO4、5~12mg的ZnSO4、2~8mg的CuSO4、0.1~1mg的Na2MoO4和0.1~0.8mg的CoCl2。
6.根据权利要求3所述的微拟球藻高密度培养方法,其特征在于:每升维生素母液中含有0.2~1g的维生素B1和0.025~0.05g的维生素B12。
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