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一种缓解雨生红球藻光抑制的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于微藻生物技术领域，具体涉及一种缓解雨生红球藻光抑制的方法。雨生红球藻细胞培养达到平台期，转至强光进行光诱导时，向培养体系中添加小分子有机物丙三醇或醋酸钠，进而减轻藻细胞光抑制，促进培养过程中虾青素的积累。本发明通过在培养阶段转换时一次或多次添加小分子有机物(丙三醇或醋酸钠)的方式，增强雨生红球藻抵抗强光的能力，充分克服了雨生红球藻强光下发生光抑制导致细胞密度下降的问题，进而提高雨生红球藻虾青素的生产效率。

Description

一种缓解雨生红球藻光抑制的方法
技术领域
本发明属于微藻生物技术领域，具体涉及一种缓解雨生红球藻光抑制的方法。
背景技术
天然虾青素，是一种安全高效的着色剂和强抗氧化剂，在水产、饲料、药品、食品及高级保健品等领域具有非常大的应用潜力和广阔的市场前景。雨生红球藻是自然界中虾青素含量最高的生物，约占细胞干重的1-5％，因此被看作为天然虾青素的“浓缩品”和最佳生物来源。雨生红球藻虾青素以其高品质和高的生物活性受到国内外学者的关注，成为国际上天然虾青素生产的研究热点。培养雨生红球藻已成为获取天然虾青素的最佳途径，得到虾青素行业的大力推进。
大规模培养雨生红球藻生产虾青素主要采用两阶段法。第一阶段(生长阶段)：提供最适生长条件，如弱光、充足的营养等，使红球藻快速生长，尽可能提高藻细胞繁殖速率和密度；第二阶段(虾青素积累阶段)，通过强光、紫外线、营养缺乏等胁迫手段，诱导红球藻大量积累虾青素。两个阶段的目的不同，为藻细胞提供的营养及环境条件差别很大。因此，从第一阶段转到第二阶段时，已经适应温和条件的红球藻细胞很难快速适应苛刻的胁迫条件，易发生损伤甚至死亡。其中，第一阶段弱光环境(约200μmol/m2/s)培养的藻细胞转到第二阶段时，其光合系统极易受到强光(晴天户外日最高光强约2500μmol/m2/s)的破坏，引发光抑制，导致藻细胞损伤死亡、密度降低，引起虾青素生产效率下降。
因此，在培养阶段转换过程中避免或减轻雨生红球藻光抑制的发生以保证较高的细胞密度是生产上亟需解决的问题。目前生产上除了采用遮阴调整以防止光抑制的发生外尚无有效解决方法，亟待另辟新径予以解决。
发明内容
本发明的目的是提供保证较高的藻细胞密度，以提高虾青素生产效率的一种缓解雨生红球藻光抑制的方法。
为实现上述目的，本发明采用技术方案为：
一种缓解雨生红球藻光抑制的方法，雨生红球藻细胞培养达到平台期，转至强光进行光诱导时，向培养体系中添加小分子有机物丙三醇或醋酸钠，进而减轻藻细胞光抑制，促进培养过程中虾青素的积累。
所述小分子有机物丙三醇或醋酸钠分一次或多次的方式添加至进行光诱导时的培养体系中。
所述将雨生红球藻细胞置于光下诱导虾青素积累时的光强是200—3800μmol/m2/s。
所述小分子有机物丙三醇或醋酸钠按一次性添加至进行光诱导时的培养体系中时，丙三醇的添加量为每升雨生红球藻藻液中终浓度为0.005—0.1mol；醋酸钠的添加量为每升雨生红球藻藻液中终浓度为0.01—0.04mol；
或，按多次的方式添加至进行光诱导时的培养体系中，丙三醇的添加量为每升雨生红球藻藻液中终浓度为0.001—0.03mol；醋酸钠的添加量为每升雨生红球藻藻液中终浓度为0.005—0.02mol，待雨生红球藻细胞在光诱导培养下变为褐色后，再追加投每升雨生红球藻藻液中丙三醇0.01—0.1mol或醋酸钠0.01—0.04mol。
本发明所具有优点：
本发明方法缓解了雨生红球藻培养阶段转换过程中的光抑制问题从而保证了较高的细胞密度；所用的小分子有机物(丙三醇或醋酸钠)价格低廉，用量少，而且添加手段多样，可根据实际情况，选择最便利的方式。
附图说明
图1为本发明实施例提的0.01mol/L醋酸钠(藻液中终浓度)对雨生红球藻光抑制的影响图；其中，对照为未添加醋酸钠的雨生红球藻；于培养第1天凌晨(6:00)施加醋酸钠；与凌晨(6:00)时分相比，中午(12:00)Fv/Fm的下降程度代表光抑制的发生程度；6:00时的光强为0μmol/m2/s，12:00时的光强为2800μmol/m2/s。
图2为本发明实施例提的0.01mol/L丙三醇(藻液中终浓度)对雨生红球藻光抑制的影响图；其中，对照为未添加丙三醇的雨生红球藻；于培养第1天凌晨(6:00)施加丙三醇，此图为培养第2天的数据；与凌晨(6:00)时分相比，中午(12:00)Fv/Fm的下降程度代表光抑制的发生程度；6:00时的光强为0μmol/m2/s，12:00时的光强为2000μmol/m2/s。
图3为本发明实施例提的0.005mol/L丙三醇(藻液中终浓度)对雨生红球藻光抑制的影响图；其中，对照为未添加丙三醇的雨生红球藻；于培养第1天凌晨(6:00)施加丙三醇，此图为培养第2天的数据；与凌晨(6:00)时分相比，中午(12:00)Fv/Fm的下降程度代表光抑制的发生程度；6:00时的光强为0μmol/m2/s，12:00时的光强为2500μmol/m2/s。
图4为本发明实施例提的添加0.002mol/L丙三醇后追加0.01mol/L丙三醇(藻液中终浓度)对雨生红球藻光抑制的影响图；其中，对照为未添加丙三醇的雨生红球藻；于培养第1天凌晨(6:00)施加0.002mol/L丙三醇，于第五天凌晨追加0.01mol/L丙三醇(箭头处)；与凌晨(6:00)时分相比，中午(12:00)Fv/Fm的下降程度代表光抑制的发生程度；6:00时的光强为0μmol/m2/s，12:00时的光强为2200μmol/m2/s。
具体实施方式
以下具体实例用来进一步详细说明本发明的技术方案。但是本发明绝非仅限于此。
雨生红球藻是天然虾青素的最佳来源。培养雨生红球藻生产虾青素通常采用两阶段法，第一阶段通过温和的条件获得高密度细胞，第二阶段通过强光并辅以其他胁迫实现虾青素的累积。但在培养阶段转换时雨生红球藻会发生严重的光抑制从而降低细胞密度，严重影响虾青素的生产效率。本发明通过在培养阶段转换时一次或多次添加小分子有机物(丙三醇或醋酸钠)的方式，增强雨生红球藻抵抗强光的能力，充分克服了雨生红球藻强光下发生光抑制导致细胞密度下降的问题，进而提高雨生红球藻虾青素的生产效率。
实施例1
在光强为200μmol/m2/s、光暗比为14h/10h的条件下培养雨生红球藻细胞达到平台期，此时细胞密度为50.24万个细胞/mL，将雨生红球藻细胞用自来水稀释到19.74万个细胞/mL，添加醋酸钠至终浓度为0.01mol/L，在光强为2800μmol/m2/s、光暗比为14h/10h的条件下诱导虾青素积累。如图1所示，与对照(未加醋酸钠组)相比，一次性添加醋酸钠明显降低了雨生红球藻的光抑制程度(Fv/Fm的下降程度)。
实施例2
在光强为200μmol/m2/s、光暗比为14h/10h的条件下培养雨生红球藻细胞达到平台期，此时细胞密度为51.36万个细胞/mL，将雨生红球藻细胞用自来水稀释到18.47万个细胞/mL，添加丙三醇至终浓度为0.01mol/L，在光强为2000μmol/m2/s、光暗比为14h/10h的条件下诱导虾青素积累。如图2所示，与对照(未加丙三醇组)相比，一次性添加丙三醇明显降低了雨生红球藻的光抑制程度(Fv/Fm的下降程度)。
实施例3
在光强为160μmol/m2/s、光暗比为14h/10h的条件下培养雨生红球藻细胞达到平台期，此时细胞密度为49.71万个细胞/mL，将雨生红球藻细胞用自来水稀释到20.04万个细胞/mL，添加丙三醇至终浓度为0.005mol/L，在光强为2500μmol/m2/s、光暗比为14h/10h的条件下诱导虾青素积累。如图3所示，与对照(未加丙三醇组)相比，一次性添加丙三醇明显降低了雨生红球藻的光抑制程度(Fv/Fm的下降程度)。
实施例4
在光强为180μmol/m2/s、光暗比为14h/10h的条件下培养雨生红球藻细胞达到平台期，此时细胞密度为51.67万个细胞/mL，将雨生红球藻细胞用自来水稀释到19.57万个细胞/mL，添加丙三醇至终浓度为0.002mol/L，在光强为2200μmol/m2/s、光暗比为14h/10h的条件下诱导虾青素积累；同时于培养的第5天追加0.01mol/L丙三醇(藻液中终浓度)。如图4所示，与对照(未加丙三醇组)相比，分两次添加丙三醇明显降低了雨生红球藻的光抑制程度(Fv/Fm的下降程度)。
以上所述实施例，为本发明专利较佳应用案例，但并非对本发明产生任何形式上的限制；例如，雨生红球藻细胞达到平台期后稀释与否对本发明技术方案均没有影响，仅是培养过程中细胞密度高将会适当延长培养周期，对最终技术相关并无影响。在实际应用过程中，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例。

Claims (1)

1.一种缓解雨生红球藻光抑制的方法，其特征在于：雨生红球藻细胞培养达到平台期，转至强光进行光诱导时，向培养体系中添加小分子有机物丙三醇，进而减轻藻细胞光抑制，促进培养过程中虾青素的积累；
所述小分子有机物丙三醇分一次或多次的方式添加至进行光诱导时的培养体系中；
所述将雨生红球藻细胞置于光下诱导虾青素积累时的光强是2000—2500 μmol/m2/s；光暗比为14h/10h；
所述小分子有机物丙三醇按一次性添加至进行光诱导时的培养体系中时，丙三醇的添加量为每升雨生红球藻藻液中终浓度为0.005—0.01 mol；
或，按多次的方式添加至进行光诱导时的培养体系中，丙三醇的添加量为每升雨生红球藻藻液中终浓度为0.002mol，待雨生红球藻细胞在光诱导培养下变为褐色后，再追加投每升雨生红球藻藻液中丙三醇0.01mol。
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