CN107365826A - 一种调控虾青素积累的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调控虾青素积累的方法，在培养雨生红球藻藻株的过程中采用二氧化碳驯化，并在藻液中添加茉莉酸母液、诱导剂、植物激素和铁离子，进行振荡发酵养培养，培养条件为温度20‑30℃，光强0‑200μmol·m‑2·s‑1，转速100‑200rpm，光暗比为12‑24h/12‑24h。本发明采用碘盐作为诱导剂能够有效的促进雨生红球藻的营养细胞向厚壁孢子转化，在虾青素合成阶段，烟气高浓度二氧化碳为油脂合成提供了充足的碳源，为虾青素酯化和存储提供了有利条件，明显加快了雨生红球藻中虾青素的积累，降低了虾青素的生产成本，具有简单易行、廉价高效的特点，方法简单，适用于大规模推广应用。

Description

一种调控虾青素积累的方法
技术领域
本发明涉及微藻生物技术领域，具体是一种调控虾青素积累的方法。
背景技术
虾青素是一种鲜红色脂溶性色素，属于酮式类胡萝卜素。大量实验表明，虾青素最显著的活性包括其抗氧化特性和抗炎特性，能提高免疫力，预防肿瘤等慢性疾病的发生和发展以及有延缓衰老的生理和生物学功效，在食品添加剂、化妆品、保健品和医药工业上具有广阔的应用前景，几十年来利用各种途径生产天然虾青素一直是国内外普遍关注的热点问题。虾青素在水产及家禽养殖、食品、化妆品、医药等领域具有广阔的应用前景，因此几十年来利用各种途径生产虾青素一直是国内外普遍关注的热点问题。
目前虾青素的规模化生产主要依靠化学手段人工合成，或是从甲壳类动物及其加工后的废物、红法夫酵母及雨生红球藻中提取生物合成的天然虾青素。由于生产技术难度高及菌种和藻种本身的限制，虾青素的产量有限，远远不能满足市场需求，这也在一定程度上制约了天然虾青素的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单易行、适用于大规模推广应用的调控虾青素积累的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种调控虾青素积累的方法，具体步骤如下：
(1)按15-25％的接种量将雨生红球藻液体接种到500ml液体培养基中，然后将接种后的培养基置于光合反应器中，再向光合反应器中通入体积浓度为8％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为50-70ml/min、光照强度为3000-3500Lux、温度25-30℃的条件下，培养4-6d；
(2)将上述以体积浓度为8％的二氧化碳培养后的藻株，以15-25％的接种量转接入新的液体培养基中，然后通入体积浓度为12％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为60-80ml/min、光照强度为3000-3500Lux、温度25-30℃的条件下，培养4-6天得到目标藻液；
(3)先用2倍体积的无水乙醇溶解茉莉酸，再用超纯水配制成20mg/L的茉莉酸母液；
(4)称取碘盐，用蒸馏水溶解至浓度为60g/L的诱导剂；
(5)取步骤(2)中生长到处于指数生长期的藻液，向藻液中添加茉莉酸母液、诱导剂、植物激素和铁离子，同时补充碳源和氮源进行振荡发酵养培养，培养条件为温度20-30℃，光强0-200μmol·m-2·s-1，转速100-200rpm，光暗比为12-24h/12-24h；直至藻体细胞内虾青素的积累量最高时培养结束，收集菌株细胞破壁提取虾青素。
作为本发明进一步的方案：所述液体培养基的组成为：尿素1.0g-2.0g；硝酸钾0.1-1.0g；碳酸钠0.10g-0.25g；硫酸镁0.30g-0.55g；磷酸二氢钾0.25g-0.50g；柠檬酸铁铵0.020g-0.050g；柠檬酸0.010g-0.030g；乙二胺四乙酸二钠0.010g-0.030g；硫酸锌0.000500g-0.001000g；硼酸0.000500g-0.001000g氯化锰0.000100g-0.001000g；硝酸钴0.001000g-0.003000g；钼酸钠0.005000g-0.007000g；硫酸铜0.000900g-0.002000g；生物素0.025g-0.050g；维生素B12-5ml；维生素B125-10ml；水800-1000ml。。
作为本发明进一步的方案：所述液体培养基的组成为：尿素0.5g-1.0g；硝酸钾0.1-1.0g；碳酸钠0.20g-0.50g；硫酸镁0.30g-0.55g；磷酸二氢钾0.50g-1.50g；柠檬酸铁铵0.020g-0.050g；柠檬酸0.010g-0.030g；乙二胺四乙酸二钠0.010g-0.030g；硫酸锌0.000500g-0.001000g；硼酸0.000500g-0.001000g氯化锰0.000100g-0.001000g；硝酸钴0.001000g-0.003000g；钼酸钠0.005000g-0.007000g；硫酸铜0.000900g-0.002000g；生物素0.025g-0.050g；维生素B12-5ml；维生素B125-10ml；水800-1000ml。
作为本发明进一步的方案：所述液体培养基的组成为：尿素0.5g；硝酸钾0.1g；碳酸钠0.20g；硫酸镁0.30g；磷酸二氢钾0.50g；柠檬酸铁铵0.020g；柠檬酸0.010g；乙二胺四乙酸二钠0.010g；硫酸锌0.000500g；硼酸0.000500g氯化锰0.000100g；硝酸钴0.001000g；钼酸钠0.005000g；硫酸铜0.000900g；生物素0.025g；维生素B12ml；维生素B125ml；水1000ml。
作为本发明进一步的方案：所述液体培养基的pH值为6.5-7.0。
作为本发明进一步的方案：所述植物激素为茉莉酸甲酯、茉莉酸、油菜素内酯中的一种或几种。
作为本发明进一步的方案：所述碳源为二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐、葡萄糖、蔗糖、果糖、甘油、乙醇、醋酸盐中的一种或两种以上的混合物。
作为本发明再进一步的方案：所述氮源为硝酸盐、铵盐、氨水、尿素、酵母粉、蛋白胨中的一种或两种以上的混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用碘盐作为诱导剂能够有效的促进雨生红球藻的营养细胞向厚壁孢子转化，在虾青素合成阶段，烟气高浓度二氧化碳为油脂合成提供了充足的碳源，为虾青素酯化和存储提供了有利条件，明显加快了雨生红球藻中虾青素的积累，降低了虾青素的生产成本，具有简单易行、廉价高效的特点，方法简单，适用于大规模推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种调控虾青素积累的方法，具体步骤如下：
(1)按15％的接种量将雨生红球藻液体接种到500ml液体培养基中，然后将接种后的培养基置于光合反应器中，再向光合反应器中通入体积浓度为8％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为50ml/min、光照强度为3000Lux、温度25℃的条件下，培养4d；
(2)将上述以体积浓度为8％的二氧化碳培养后的藻株，以15％的接种量转接入新的液体培养基中，然后通入体积浓度为12％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为60ml/min、光照强度为3000Lux、温度25℃的条件下，培养4天得到目标藻液；所述液体培养基的组成为：尿素0.5g；硝酸钾0.1g；碳酸钠0.20g；硫酸镁0.30g；磷酸二氢钾0.50g；柠檬酸铁铵0.020g；柠檬酸0.010g；乙二胺四乙酸二钠0.010g；硫酸锌0.000500g；硼酸0.000500g氯化锰0.000100g；硝酸钴0.001000g；钼酸钠0.005000g；硫酸铜0.000900g；生物素0.025g；维生素B12ml；维生素B125ml；水1000ml；
(3)先用2倍体积的无水乙醇溶解茉莉酸，再用超纯水配制成20mg/L的茉莉酸母液；
(4)称取碘盐，用蒸馏水溶解至浓度为60g/L的诱导剂；
(5)取步骤(2)中生长到处于指数生长期的藻液，向藻液中添加茉莉酸母液、诱导剂、植物激素和铁离子，同时补充碳源和氮源进行振荡发酵养培养，培养条件为温度25℃，光强200μmol·m-2·s-1，转速100rpm，光暗比为12h/12-h；直至藻体细胞内虾青素的积累量最高时培养结束，收集菌株细胞破壁提取虾青素。。
实施例2
一种调控虾青素积累的方法，具体步骤如下：
(1)按18％的接种量将小球藻液体接种到500ml液体培养基中，然后将接种后的培养基置于光合反应器中，再向光合反应器中通入体积浓度为8％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为55ml/min、光照强度为3100Lux、温度26℃的条件下，培养4.5d；
(2)将上述以体积浓度为8％的二氧化碳培养后的藻株，以18％的接种量转接入新的液体培养基中，然后通入体积浓度为12％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为65ml/min、光照强度为3100Lux、温度26℃的条件下，培养4.5天得到目标藻液；所述液体培养基的组成为：所述液体培养基的组成为：尿素0.7g；硝酸钾0.3g；碳酸钠0.05g；硫酸镁0.20g；磷酸二氢钾0.25g；柠檬酸铁铵0.020g；柠檬酸0.010g；乙二胺四乙酸二钠0.010g；硫酸锌0.000500g；硼酸0.000500g氯化锰0.000100g；硝酸钴0.001000g；钼酸钠0.005000g；硫酸铜0.000900g；生物素0.025g；维生素B12ml；维生素B125ml；水1000ml；
(3)先用2倍体积的无水乙醇溶解茉莉酸，再用超纯水配制成20mg/L的茉莉酸母液；
(4)称取碘盐，用蒸馏水溶解至浓度为60g/L的诱导剂；
(5)取步骤(2)中生长到处于指数生长期的藻液，向藻液中添加茉莉酸母液、诱导剂、植物激素和铁离子，同时补充碳源和氮源进行振荡发酵养培养，培养条件为温度22℃，光强50μmol·m·s，转速120rpm，光暗比为14h/14h；直至藻体细胞内虾青素的积累量最高时培养结束，收集菌株细胞破壁提取虾青素。
实施例3
一种调控虾青素积累的方法，具体步骤如下：
(1)按20％的接种量将小球藻液体接种到500ml液体培养基中，然后将接种后的培养基置于光合反应器中，再向光合反应器中通入体积浓度为8％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为60ml/min、光照强度为3200Lux、温度28℃的条件下，培养5d；
(2)将上述以体积浓度为8％的二氧化碳培养后的藻株，以20％的接种量转接入新的液体培养基中，然后通入体积浓度为12％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为70ml/min、光照强度为3200Lux、温度28℃的条件下，培养5天得到目标藻液；所述液体培养基的组成为：所述液体培养基的组成为：尿素1.0g；硝酸钾0.05g；碳酸钠0.05g；硫酸镁0.55g；磷酸二氢钾1.50g；柠檬酸铁铵0.050g；柠檬酸0.030g；乙二胺四乙酸二钠0.030g；硫酸锌0.001000g；硼酸0.001000g氯化锰0.001000g；硝酸钴0.003000g；钼酸钠0.007000g；硫酸铜0.002000g；生物素0.050g；维生素B15ml；维生素B1210ml；水1000ml；
(3)先用2倍体积的无水乙醇溶解茉莉酸，再用超纯水配制成20mg/L的茉莉酸母液；
(4)称取碘盐，用蒸馏水溶解至浓度为60g/L的诱导剂；
(5)取步骤(2)中生长到处于指数生长期的藻液，向藻液中添加茉莉酸母液、诱导剂、植物激素和铁离子，同时补充碳源和氮源进行振荡发酵养培养，培养条件为温度25℃，光强100μmol·m-2·s-1，转速150rpm，光暗比为18h/18h；直至藻体细胞内虾青素的积累量最高时培养结束，收集菌株细胞破壁提取虾青素。
实施例4
一种调控虾青素积累的方法，具体步骤如下：
(1)按22％的接种量将小球藻液体接种到500ml液体培养基中，然后将接种后的培养基置于光合反应器中，再向光合反应器中通入体积浓度为8％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为65ml/min、光照强度为3400Lux、温度29℃的条件下，培养5.5d；
(2)将上述以体积浓度为8％的二氧化碳培养后的藻株，以22％的接种量转接入新的液体培养基中，然后通入体积浓度为12％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为75ml/min、光照强度为3400Lux、温度29℃的条件下，培养5.5天得到目标藻液；所述液体培养基的组成为：所述液体培养基的组成为：尿素0.75g；硝酸钾0.5g；碳酸钠0.25g；硫酸镁0.45g；磷酸二氢钾1.0g；柠檬酸铁铵0.04g；柠檬酸0.02g；乙二胺四乙酸二钠0.02g；硫酸锌0.00075g；硼酸0.000800g；氯化锰0.000600g；硝酸钴0.001500g；钼酸钠0.006000g；硫酸铜0.001500g；生物素0.025g；维生素B12ml；维生素B125ml；水900ml；
(3)先用2倍体积的无水乙醇溶解茉莉酸，再用超纯水配制成20mg/L的茉莉酸母液；
(4)称取碘盐，用蒸馏水溶解至浓度为60g/L的诱导剂；
(5)取步骤(2)中生长到处于指数生长期的藻液，向藻液中添加茉莉酸母液、诱导剂、植物激素和铁离子，同时补充碳源和氮源进行振荡发酵养培养，培养条件为温度28℃，光强150μmol·m-2·s-1，转速180rpm，光暗比为22h/22h；直至藻体细胞内虾青素的积累量最高时培养结束，收集菌株细胞破壁提取虾青素。
实施例5
一种调控虾青素积累的方法，具体步骤如下：
(1)按25％的接种量将小球藻液体接种到500ml液体培养基中，然后将接种后的培养基置于光合反应器中，再向光合反应器中通入体积浓度为8％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为70ml/min、光照强度为3500Lux、温度30℃的条件下，培养6d；
(2)将上述以体积浓度为8％的二氧化碳培养后的藻株，以25％的接种量转接入新的液体培养基中，然后通入体积浓度为12％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为80ml/min、光照强度为3500Lux、温度30℃的条件下，培养6天得到目标藻液；所述液体培养基的组成为：尿素0.8g；硝酸钾1.0g；碳酸钠0.250g；硫酸镁0.35g；磷酸二氢钾0.550g；柠檬酸铁铵0.0250g；柠檬酸0.0130g；乙二胺四乙酸二钠0.0130g；硫酸锌0.000500g；硼酸0.000500g氯化锰0.000100g；硝酸钴0.001000g；钼酸钠0.007000g；硫酸铜0.002000g；生物素0.050g；维生素B15ml；维生素B1210ml；水1000ml；
(3)先用2倍体积的无水乙醇溶解茉莉酸，再用超纯水配制成20mg/L的茉莉酸母液；
(4)称取碘盐，用蒸馏水溶解至浓度为60g/L的诱导剂；
(5)取步骤(2)中生长到处于指数生长期的藻液，向藻液中添加茉莉酸母液、诱导剂、植物激素和铁离子，同时补充碳源和氮源进行振荡发酵养培养，培养条件为温度30℃，光强200μmol·m-2·s-1，转速200rpm，光暗比为24h/24h；直至藻体细胞内虾青素的积累量最高时培养结束，收集菌株细胞破壁提取虾青素。
所述液体培养基的pH值为6.5；所述植物激素为茉莉酸甲酯、茉莉酸、油菜素内酯中的一种或几种；所述碳源为二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐、葡萄糖、蔗糖、果糖、甘油、乙醇、醋酸盐中的一种或两种以上的混合物；所述氮源为硝酸盐、铵盐、氨水、尿素、酵母粉、蛋白胨中的一种或两种以上的混合物。
本发明采用碘盐作为诱导剂能够有效的促进小球藻的营养细胞向厚壁孢子转化，在虾青素合成阶段，烟气高浓度二氧化碳为油脂合成提供了充足的碳源，为虾青素酯化和存储提供了有利条件，明显加快了雨生红球藻中虾青素的积累，降低了虾青素的生产成本，具有简单易行、廉价高效的特点，方法简单，适用于大规模推广应用。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种调控虾青素积累的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)按15-25％的接种量将雨生红球藻液体接种到500ml液体培养基中，然后将接种后的培养基置于光合反应器中，再向光合反应器中通入体积浓度为8％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为50-70ml/min、光照强度为3000-3500Lux、温度25-30℃的条件下，培养4-6d；
(2)将上述以体积浓度为8％的二氧化碳培养后的藻株，以15-25％的接种量转接入新的液体培养基中，然后通入体积浓度为12％的高浓度二氧化碳气体，在气体流量为60-80ml/min、光照强度为3000-3500Lux、温度25-30℃的条件下，培养4-6天得到目标藻液；
(3)先用2倍体积的无水乙醇溶解茉莉酸，再用超纯水配制成20mg/L的茉莉酸母液；
(4)称取碘盐，用蒸馏水溶解至浓度为60g/L的诱导剂；
(5)取步骤(2)中生长到处于指数生长期的藻液，向藻液中添加茉莉酸母液、诱导剂、植物激素和铁离子，同时补充碳源和氮源进行振荡发酵养培养，培养条件为温度20-30℃，光强0-200μmol·m-2·s-1，转速100-200rpm，光暗比为12-24h/12-24h；直至藻体细胞内虾青素的积累量最高时培养结束，收集菌株细胞破壁提取虾青素。
2.根据权利要求1所述的控虾青素积累的方法，其特征在于，所述液体培养基的组成为：尿素1.0g-2.0g；硝酸钾0.1-1.0g；碳酸钠0.10g-0.25g；硫酸镁0.30g-0.55g；磷酸二氢钾0.25g-0.50g；柠檬酸铁铵0.020g-0.050g；柠檬酸0.010g-0.030g；乙二胺四乙酸二钠0.010g-0.030g；硫酸锌0.000500g-0.001000g；硼酸0.000500g-0.001000g氯化锰0.000100g-0.001000g；硝酸钴0.001000g-0.003000g；钼酸钠0.005000g-0.007000g；硫酸铜0.000900g-0.002000g；生物素0.025g-0.050g；维生素B12-5ml；维生素B125-10ml；水800-1000ml。
3.根据权利要求2所述的控虾青素积累的方法，其特征在于，所述液体培养基的组成为：尿素0.5g-1.0g；硝酸钾0.1-1.0g；碳酸钠0.20g-0.50g；硫酸镁0.30g-0.55g；磷酸二氢钾0.50g-1.50g；柠檬酸铁铵0.020g-0.050g；柠檬酸0.010g-0.030g；乙二胺四乙酸二钠0.010g-0.030g；硫酸锌0.000500g-0.001000g；硼酸0.000500g-0.001000g氯化锰0.000100g-0.001000g；硝酸钴0.001000g-0.003000g；钼酸钠0.005000g-0.007000g；硫酸铜0.000900g-0.002000g；生物素0.025g-0.050g；维生素B12-5ml；维生素B125-10ml；水800-1000ml。
4.根据权利要求2所述的控虾青素积累的方法，其特征在于，所述液体培养基的组成为：尿素0.5g；硝酸钾0.1g；碳酸钠0.20g；硫酸镁0.30g；磷酸二氢钾0.50g；柠檬酸铁铵0.020g；柠檬酸0.010g；乙二胺四乙酸二钠0.010g；硫酸锌0.000500g；硼酸0.000500g氯化锰0.000100g；硝酸钴0.001000g；钼酸钠0.005000g；硫酸铜0.000900g；生物素0.025g；维生素B12ml；维生素B125ml；水1000ml。
5.根据权利要求1-4任一所述的控虾青素积累的方法，其特征在于，所述液体培养基的pH值为6.5-7.0。
6.根据权利要求1所述的控虾青素积累的方法，其特征在于，所述植物激素为茉莉酸甲酯、茉莉酸、油菜素内酯中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的控虾青素积累的方法，其特征在于，所所述碳源为二氧化碳、碳酸盐、碳酸氢盐、尿素、葡萄糖、蔗糖、果糖、甘油、乙醇、醋酸盐中的一种或两种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的控虾青素积累的方法，其特征在于，所所述氮源为硝酸盐、铵盐、氨水、尿素、酵母粉、蛋白胨中的一种或两种以上的混合物。
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