CN110257458A - 交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法 - Google Patents

交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110257458A
CN110257458A CN201910570076.0A CN201910570076A CN110257458A CN 110257458 A CN110257458 A CN 110257458A CN 201910570076 A CN201910570076 A CN 201910570076A CN 110257458 A CN110257458 A CN 110257458A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lutein
autotrophy
microalgae
culture
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910570076.0A
Other languages
English (en)
Inventor
谢友坪
陈剑锋
马瑞娟
刘乐冕
石新国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuzhou University
Original Assignee
Fuzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuzhou University filed Critical Fuzhou University
Priority to CN201910570076.0A priority Critical patent/CN110257458A/zh
Publication of CN110257458A publication Critical patent/CN110257458A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P23/00—Preparation of compounds containing a cyclohexene ring having an unsaturated side chain containing at least ten carbon atoms bound by conjugated double bonds, e.g. carotenes

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明涉及一种采用兼养‑自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，包括以下步骤：先将藻种接种于种子培养基培养成种子液，再接种于装有发酵培养基的光生物反应器中培养；待发酵培养基中初始氮源浓度降至5~15 mg/L时，开始脉冲流加发酵培养基浓缩液；同时待初始乙酸钠浓度耗尽时，每间隔6‑48 h，向培养液中脉冲流加乙酸钠，使得培养液中的乙酸钠浓度达到0.5‑2 g/L，从而让藻细胞不断处于兼养‑自养交替状态，发酵周期3~9天。采用本发明方法有利于同步提高微藻叶黄素含量和蛋白质含量，且发酵周期短，生产工艺简单，生产成本低，能够显著提高采用微藻同时生产叶黄素和蛋白质的工业化前景。

Description

交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法
技术领域
本发明涉及一种兼养-自养交替培养微藻的发酵工艺，具体涉及一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法。
背景技术
叶黄素是一种含氧的类胡萝卜素，由于具有较强的抗氧化和抗炎作用，被广泛应用于食品、饲料添加剂、医药和保健品等行业，而微藻则被认为是商业叶黄素的新兴来源（Lin, J.H., Lee, D.J., Chang, J.S., 2015. Lutein production from biomass:Marigold flowers versus microalgae. Bioresour. Technol. 184, 421-428）。
目前用于微藻叶黄素生产的培养方式主要有自养、异养和兼养。微藻采用自养模式较为普遍，可将光能和无机养分（如二氧化碳、硝酸盐、磷酸盐等）转化为微藻生物质，进而生产叶黄素（Xie, Y., Ho, S.H., Chen, C.N.N., Chen, C.Y., Ng, I.S., Jing, K.,Chang, J.S., Lu, Y., 2013. Phototrophic cultivation of a thermo-tolerantDesmodesmus sp. for lutein production: Effects of nitrate concentration,light intensity and fed-batch operation. Bioresour. Technol. 144, 435-444）。由于叶黄素在光合作用过程中起到重要作用，叶黄素的积累与光照条件密切相关（Vaquero,I., Mogedas, B., Ruiz-Dominguez, M.C., Vega, J.M., Vilchez, C., 2014. Light-mediated lutein enrichment of an acid environment microalga. Algal Res. 6,70-77），因此自养培养可获得较高的叶黄素含量。然而，在这种培养模式下微藻的生长速度相对较慢，在一定程度上限制了其商业化开发。另一方面，一些微藻可利用有机碳源在无光照的情况下进行异养生长，从而获得较快的细胞生长速度及更高的生物量（Perez-Garcia,O., Escalante, F.M., de-Bashan, L.E., Bashan, Y., 2011. Heterotrophiccultures of microalgae: metabolism and potential products. Water Res. 45(1),11-36），但无光条件也会导致叶黄素含量普遍较低。而微藻在兼养培养过程中，既需要有机碳源，又需要无机碳源和光照条件，可同时进行好氧呼吸和光合作用，兼具自养和异养的优点。目前兼养培养模式已有相关报道应用于小球藻叶黄素的生产（Chen, J.H., Chen,C.Y., Chang, J.S., 2017. Lutein production with wild-type and mutant strainsof Chlorella sorokiniana MB-1 under mixotrophic growth. J. Taiwan Inst. Chem.Eng. 79, 66-73）。乙酸盐、葡萄糖和甘油是微藻生长最常见的有机碳源。其中，采用乙酸盐兼养培养微藻具有碳利用效率高等特点，同时还可缓解户外培养中的杂菌污染问题（Boyle, N.R., Morgan, J.A., 2009. Flux balance analysis of primary metabolismin Chlamydomonas reinhardtii. BMC Syst. Biol. 3, 4）。适量的乙酸盐可促进微藻生长，但过量添加乙酸盐，藻细胞生长将受到抑制（Chen, C.Y., Ho, S.H., Liu, C.C.,Chang, J.S., 2017. Enhancing lutein production with Chlorella sorokiniana Mb-1 by optimizing acetate and nitrate concentrations under mixotrophic growth.J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 79, 88-96）。乙酸盐的加入还可通过抑制CO2固定、相关酶活性和相关基因转录而导致光合效率下降（Heifetz, P.B., Forster, B., Osmond,C.B., Giles, L.J., Boynton, J.E., 2000. Effects of acetate on facultativeautotrophy in Chlamydomonas reinhardtii assessed by photosyntheticmeasurements and stable isotope analyses. Plant Physiol. 122(4), 1439-1445），进而使得叶黄素含量降低（Jahns, P., Holzwarth, A.R., 2012. The role of thexanthophyll cycle and of lutein in photoprotection of photosystem II. BBA-Bioenergetics 1817(1), 182-193）。因此，当微藻利用乙酸盐作为有机碳源生产叶黄素时，应考虑如何同时保证藻细胞的快速生长和叶黄素的高效积累。
此外，为减少微藻源产品的开发利用成本，利用微藻耦合生产多种产物，已是微藻生物技术的发展趋势（Markou G., Nerantzis E., 2013. Microalgae for high-valuecompounds and biofuels production: A review with focus on cultivation understress conditions. Biotechnol. Adv., 31(8): 1532-1542）。目前已有一些相关报道利用微藻同步生产多种产物。例如，Araya等（Araya B., Gouveia L., Nobre B., Reis A.,Chamy R., Poirrier P., 2014. Evaluation of the simultaneous production oflutein and lipids using a vertical alveolar panel bioreactor for threeChlorella species [J]. Algal Res., 6: 218-222）利用自养小球藻耦合生产叶黄素和油脂。如CN106399111A名称为“一种同步提高自养微藻的叶黄素和碳水化合物产量的方法”的发明专利，利用自养小球藻同步生产叶黄素和碳水化合物。然而截至目前，尚没有一种成熟的培养方法可以同步提高微藻的叶黄素和蛋白质产量，以及同时解决微藻叶黄素积累与细胞生长相悖的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种兼养-自养交替培养微藻的发酵工艺，通过该工艺可同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量。采用该发酵工艺，有利于提高微藻叶黄素含量和蛋白质含量，能够在较短培养周期内同步实现微藻叶黄素和蛋白质的高产量积累，以及解决微藻叶黄素积累与细胞生长相悖的技术问题，从而降低生产成本，可为微藻叶黄素和蛋白质的耦合生产提供一种新方法。
为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，包括以下步骤：
1）种子培养：从固体平板上刮取藻种接种于装有种子培养基的光生物反应器中培养。
2）发酵培养：将步骤1）的种子接入装有发酵培养基的光生物反应器中进行发酵培养，待发酵培养基中初始氮源浓度降至一定浓度时，开始脉冲流加发酵培养基浓缩液；同时通过总有机碳分析仪测定，待培养液中初始有机碳源浓度耗尽时，向培养液中脉冲流加有机碳源，从而让藻细胞不断处于兼养-自养交替状态。
在步骤1）中，种子培养基组成为硝酸钠0.5~1.5 g/L，乙酸钠0-3 g/L，磷酸氢二钾0.015~0.06 g/L，七水硫酸镁0.035~0.15 g/L，柠檬酸0.003-0.018 g/L，碳酸钠0.01-0.06g/L，二水氯化钙0.02~0.09 g/L，柠檬酸铁铵0.003~0.015 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.001-0.005 g/L，硼酸1.5-6 mg/L，四水氯化锰1-5 mg/L，七水硫酸锌0.1-0.5 mg/L，二水钼酸钠0.2-0.8 mg/L，无水硫酸铜0.04-0.16 mg/L，六水硝酸钴0.02-0.10 mg/L。
在步骤1）中，培养条件为：控制反应器中藻细胞初始浓度为50~150 mg/L，培养过程中，温度控制在25~38℃，光照强度控制在100~500μmol/m2/s，在所通气体中二氧化碳浓度保持在1%~5%，通气量控制在0.1~0.5 VVM，培养2~4天。
在步骤2）中，发酵培养基组成为包括初始氮源，控制氮浓度100~250 mg/L，乙酸钠1-3 g/L，磷酸氢二钾0.015~0.06 g/L，七水硫酸镁0.035~0.15 g/L，柠檬酸0.003-0.018g/L，碳酸钠0.01-0.06 g/L，二水氯化钙0.02~0.09 g/L，柠檬酸铁铵0.003~0.015 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.001-0.005 g/L，硼酸1.5-6 mg/L，四水氯化锰1-5 mg/L，七水硫酸锌0.1-0.5 mg/L，二水钼酸钠0.2-0.8 mg/L，无水硫酸铜0.04-0.16 mg/L，六水硝酸钴0.02-0.10 mg/L。
在步骤2）中，培养条件为：以1~10% (v/v)的接种量接入装有发酵培养基的光生物反应器中，温度控制在25~38℃，在所通气体中二氧化碳浓度保持在1%~5%，通气量控制在0.1~0.5 VVM，光照强度控制在100~900μmol/m2/s。
在步骤2）中，待发酵培养基中初始氮源浓度降至5~15 mg/L时，开始脉冲流加发酵培养基浓缩液。
在步骤2）中，有机碳源为乙酸钠。
在步骤2）中，待初始有机碳源乙酸钠浓度耗尽时，每间隔6-48 h，向培养液中脉冲流加乙酸钠溶液，使得培养液中的乙酸钠浓度达到0.5-2 g/L，从而让藻细胞不断处于兼养-自养交替状态。
在步骤2）中，发酵培养基中的初始氮源种类为硝酸钠、硝酸钾、氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、尿素中的一种。
在步骤2）中，发酵周期为3~9天，生物量浓度可达4~10 g/L，叶黄素产量30~100mg/L，蛋白质产量2~5 g/L，蛋白质中的必需氨基酸含量可占50-70wt%。
上述一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法中，所述光生物反应器为封闭式的平板式光生物反应器、柱式光生物反应器或管道式光生物反应器。
上述一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法中，所述藻种为小球藻属微藻。
本发明的显著优点在于：本发明充分利用了微藻叶黄素和蛋白质生物合成的特点，通过脉冲流加乙酸钠和发酵培养基浓缩液的培养方式，使得藻细胞不断处于兼养-自养交替状态，可解决微藻叶黄素积累与细胞生长相悖的技术问题，以及可同步实现微藻叶黄素和蛋白质的高产量积累，且发酵周期短，生产成本低，生产工艺简单。同时该方法还适用于对各种小球藻进行叶黄素或蛋白质生产方法的改进，能够显著提高利用小球藻同时生产叶黄素和营养蛋白的工业化前景，可为后续开发低成本的微藻生物精炼技术提供一条新途径。
附图说明
图1为实施例1中管道式光生物反应器中小球藻生物量浓度、叶黄素产量和蛋白质产量的变化趋势图。
图2为实施例1中小球藻类胡萝卜素组成的HPLC图谱。
图3为实施例1中小球藻蛋白质中的氨基酸组成情况。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实验，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明具体实施方式中采用的微藻均为小球藻。
实施例1
1）种子培养：从固体平板上刮取藻种，接种于柱状光生物反应器中，控制反应器中藻细胞初始浓度为100 mg/L，培养过程中，温度控制在33℃，光照强度控制在150μmol/m2/s，在所通气体中二氧化碳浓度保持在2.5%，通气量控制在0.15 VVM，培养3天。种子培养基组成为硝酸钠1.5 g/L，乙酸钠0 g/L，磷酸氢二钾0.03 g/L，七水硫酸镁0.075 g/L，柠檬酸0.006 g/L，碳酸钠0.02 g/L，二水氯化钙0.036 g/L，柠檬酸铁铵0.006 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.001 g/L，硼酸2.86 mg/L，四水氯化锰1.81 mg/L，七水硫酸锌0.222 mg/L，二水钼酸钠0.39 mg/L，无水硫酸铜0.079 mg/L，六水硝酸钴0.049 mg/L。
2）发酵培养：将步骤1）的种子，以5% (v/v)的接种量接入管道式光生物反应器中，温度控制在33℃，在所通气体中二氧化碳浓度保持在2.5%，通气量控制在0.15 VVM，光照强度控制在750μmol/m2/s。待发酵培养基中初始氮源浓度降至10 mg/L时，开始脉冲流加发酵培养基浓缩液；同时通过总有机碳分析仪测定，待培养液中初始乙酸钠浓度耗尽时，每间隔12 h，向培养液中脉冲流加乙酸钠溶液，使得培养液中的乙酸钠浓度达到1 g/L，从而让藻细胞不断处于兼养-自养交替状态。发酵培养基组成为硝酸钠1 g/L（氮浓度165 mg/L），乙酸钠1 g/L，磷酸氢二钾0.03 g/L，七水硫酸镁0.075 g/L，柠檬酸0.006 g/L，碳酸钠0.02g/L，二水氯化钙0.036 g/L，柠檬酸铁铵0.006 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.001 g/L，硼酸2.86 mg/L，四水氯化锰1.81 mg/L，七水硫酸锌0.222 mg/L，二水钼酸钠0.39 mg/L，无水硫酸铜0.079 mg/L，六水硝酸钴0.049 mg/L。
在整个发酵培养过程中，每隔一定时间取样测定生物量浓度、叶黄素含量和蛋白质含量。生物量浓度采用细胞干重法测定，叶黄素含量和类胡萝卜素组成通过HPLC测定，蛋白质含量及其组成通过全自动氨基酸分析仪测定。由图1的发酵过程曲线可知，通过发酵培养8天，生物量浓度10 g/L，叶黄素产量100 mg/L，蛋白质产量5 g/L，其中蛋白质中的必需氨基酸含量可占70%。
藻体胡萝卜素组成的HPLC图谱见图2，通过与相应标准品的HPLC保留时间进行比较，可确定类胡萝卜素组成主要为紫黄素、新黄素、叶黄素、α-胡萝卜素和β-胡萝卜素，其中叶黄素含量可占总类胡萝卜素含量约70%。
藻体蛋白质组成见图3，必需氨基酸主要为精氨酸、赖氨酸、苏氨酸、颉氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、组氨酸和苯丙氨酸，可占总蛋白约70%。
实施例2
1）种子培养：从固体平板上刮取藻种，接种于柱状光生物反应器中，控制反应器中藻细胞初始浓度为50 mg/L，培养过程中，温度控制在25℃，光照强度控制在100μmol/m2/s，在所通气体中二氧化碳浓度保持在1%，通气量控制在0.1 VVM，培养4天。种子培养基组成为硝酸钠0.5 g/L，乙酸钠3 g/L，磷酸氢二钾0.015 g/L，七水硫酸镁0.035 g/L，柠檬酸0.003 g/L，碳酸钠0.01 g/L，二水氯化钙0.02 g/L，柠檬酸铁铵0.003 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.005g/L，硼酸1.5 mg/L，四水氯化锰1 mg/L，七水硫酸锌0.1 mg/L，二水钼酸钠0.2 mg/L，无水硫酸铜0.04 mg/L，六水硝酸钴0.02 mg/L。
2）发酵培养：将步骤1）的种子，以10% (v/v)的接种量接入平板式光生物反应器中，温度控制在25℃，在所通气体中二氧化碳浓度保持在1%，通气量控制在0.1 VVM，光照强度控制在150μmol/m2/s。待发酵培养基中初始氮源浓度降至15 mg/L时，开始脉冲流加发酵培养基浓缩液；同时通过总有机碳分析仪测定，待培养液中初始乙酸钠浓度耗尽时，每间隔6 h，向培养液中脉冲流加乙酸钠溶液，使得培养液中的乙酸钠浓度达到0.5 g/L，从而让藻细胞不断处于兼养-自养交替状态。发酵培养基组成为硝酸钾1 g/L（氮浓度138 mg/L），乙酸钠3 g/L，磷酸氢二钾0.015 g/L，七水硫酸镁0.035 g/L，柠檬酸0.003 g/L，碳酸钠0.01g/L，二水氯化钙0.02 g/L，柠檬酸铁铵0.003 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.005 g/L，硼酸1.5mg/L，四水氯化锰1 mg/L，七水硫酸锌0.1 mg/L，二水钼酸钠0.2 mg/L，无水硫酸铜0.04mg/L，六水硝酸钴0.02 mg/L。
检测方法同实施例1。发酵培养3天，微藻生物量浓度可达4.0 g/L，叶黄素产量为30 mg/L，蛋白质产量2 g/L，其中蛋白质中的必需氨基酸含量可占50%。
实施例3
1）种子培养：从固体平板上刮取藻种，接种于柱状光生物反应器中，控制反应器中藻细胞初始浓度为150 mg/L，培养过程中，温度控制在38℃，光照强度控制在500μmol/m2/s，在所通气体中二氧化碳浓度保持在5%，通气量控制在0.5 VVM，培养2天。种子培养基组成为硝酸钠1 g/L，乙酸钠1 g/L，磷酸氢二钾0.06 g/L，七水硫酸镁0.15 g/L，柠檬酸0.018 g/L，碳酸钠0.06 g/L，二水氯化钙0.09 g/L，柠檬酸铁铵0.015 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.003g/L，硼酸6 mg/L，四水氯化锰5 mg/L，七水硫酸锌0.5 mg/L，二水钼酸钠0.8 mg/L，无水硫酸铜0.16 mg/L，六水硝酸钴0.10 mg/L。
2）发酵培养：将步骤1）的种子，以1% (v/v)的接种量接入柱式光生物反应器中，温度控制在38℃，在所通气体中二氧化碳浓度保持在5%，通气量控制在0.5 VVM，光照强度控制在900μmol/m2/s。待发酵培养基中初始氮源浓度降至5 mg/L时，开始脉冲流加发酵培养基浓缩液；同时通过总有机碳分析仪测定，待培养液中初始乙酸钠浓度耗尽时，每间隔48h，向培养液中脉冲流加乙酸钠溶液，使得培养液中的乙酸钠浓度达到2 g/L，从而让藻细胞不断处于兼养-自养交替状态。发酵培养基组成为尿素0.5 g/L（氮浓度233 mg/L），乙酸钠2g/L，磷酸氢二钾0.06 g/L，七水硫酸镁0.15 g/L，柠檬酸0.018 g/L，碳酸钠0.06 g/L，二水氯化钙0.09 g/L，柠檬酸铁铵0.015 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.003 g/L，硼酸6 mg/L，四水氯化锰5 mg/L，七水硫酸锌0.5 mg/L，二水钼酸钠0.8 mg/L，无水硫酸铜0.16 mg/L，六水硝酸钴0.10 mg/L。
检测方法同实施例1。发酵培养9天，微藻生物量浓度可达10 g/L，叶黄素产量为90mg/L，蛋白质产量5 g/L，其中蛋白质中的必需氨基酸含量可占60%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）种子培养：从固体平板上刮取藻种接种于装有种子培养基的光生物反应器中，控制一定培养条件进行种子培养。
2）发酵培养：将步骤1）的种子接入装有发酵培养基的光生物反应器中进行发酵培养，待发酵培养基中初始氮源浓度降至一定浓度时，开始脉冲流加发酵培养基浓缩液；同时通过总有机碳分析仪测定，待培养液中初始有机碳源浓度耗尽时，向培养液中脉冲流加有机碳源，从而让藻细胞不断处于兼养-自养交替状态。
2.如权利要求1所述的一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：步骤1）中，种子培养基组成为：硝酸钠0.5~1.5 g/L，乙酸钠0-3g/L，磷酸氢二钾0.015~0.06 g/L，七水硫酸镁0.035~0.15 g/L，柠檬酸0.003-0.018 g/L，碳酸钠0.01-0.06 g/L，二水氯化钙0.02~0.09 g/L，柠檬酸铁铵0.003~0.015 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.001-0.005 g/L，硼酸1.5-6 mg/L，四水氯化锰1-5 mg/L，七水硫酸锌0.1-0.5mg/L，二水钼酸钠0.2-0.8 mg/L，无水硫酸铜0.04-0.16 mg/L，六水硝酸钴0.02-0.10 mg/L。
3.如权利要求1所述的一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：步骤1）中，培养条件为：控制反应器中藻细胞初始浓度为50~150 mg/L，培养过程中，温度控制在25~38℃，光照强度控制在100~500μmol/m2/s，在所通气体中二氧化碳浓度保持在1%~5%，通气量控制在0.1~0.5 VVM，培养2~4天。
4.如权利要求1所述的一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：步骤2）中，发酵培养基组成为：包括初始氮源，控制氮浓度100~250 mg/L，乙酸钠1-3 g/L，磷酸氢二钾0.015~0.06 g/L，七水硫酸镁0.035~0.15 g/L，柠檬酸0.003-0.018 g/L，碳酸钠0.01-0.06 g/L，二水氯化钙0.02~0.09 g/L，柠檬酸铁铵0.003~0.015 g/L，乙二胺四乙酸二钠0.001-0.005 g/L，硼酸1.5-6 mg/L，四水氯化锰1-5 mg/L，七水硫酸锌0.1-0.5 mg/L，二水钼酸钠0.2-0.8 mg/L，无水硫酸铜0.04-0.16 mg/L，六水硝酸钴0.02-0.10 mg/L。
5.如权利要求1所述的一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：在步骤2）中，培养条件为：以1~10% (v/v)的接种量接入装有发酵培养基的光生物反应器中，温度控制在25~38℃，在所通气体中二氧化碳浓度保持在1%~5%，通气量控制在0.1~0.5 VVM，光照强度控制在100~900μmol/m2/s。
6.如权利要求1所述的一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：在步骤2）中，待发酵培养基中初始氮源浓度降至5~15 mg/L时，开始脉冲流加发酵培养基浓缩液。
7.如权利要求1所述的一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：在步骤2）中，有机碳源为乙酸钠；待初始乙酸钠浓度耗尽时，每间隔6-48 h，向培养液中脉冲流加乙酸钠溶液，使得培养液中的乙酸钠浓度达到0.5-2 g/L，从而让藻细胞不断处于兼养-自养交替状态。
8.如权利要求1所述的一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：在步骤2）中，发酵培养基中的初始氮源种类为硝酸钠、硝酸钾、氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、尿素中的一种。
9.如权利要求1所述的一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：在步骤2）中，发酵周期为3~9天，生物量浓度可达4~10 g/L，叶黄素产量30~100 mg/L，蛋白质产量2~5 g/L，蛋白质中的必需氨基酸含量可占50-70%。
10.如权利要求1所述的一种采用兼养-自养交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法，其特征在于：所述光生物反应器为封闭式的平板式光生物反应器、柱式光生物反应器或管道式光生物反应器中的任意一种；其中所述微藻为小球藻属藻种。
CN201910570076.0A 2019-06-27 2019-06-27 交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法 Pending CN110257458A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910570076.0A CN110257458A (zh) 2019-06-27 2019-06-27 交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910570076.0A CN110257458A (zh) 2019-06-27 2019-06-27 交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110257458A true CN110257458A (zh) 2019-09-20

Family

ID=67922513

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910570076.0A Pending CN110257458A (zh) 2019-06-27 2019-06-27 交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110257458A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111500464A (zh) * 2020-05-21 2020-08-07 福州大学 一种先兼养-后自养微藻生产叶黄素的方法
WO2022144783A1 (en) * 2020-12-31 2022-07-07 Sophie’S Bionutrients Pte. Ltd. Production of functional protein using micro algae in mixotropohic and/or heterotrophic cultivation
CN116042761A (zh) * 2022-09-13 2023-05-02 福州大学 一种超高密度异养微藻联产蛋白质和叶黄素的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHUN-YEN CHEN等: "Optimization of lutein production with a two-stage mixotrophic cultivation system with Chlorella sorokiniana MB-1", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 *
JAMES C. OGBONNA等: "CYCLIC AUTOTROPHIC/HETEROTROPHIC CULTIVATION OF PHOTOSYNTHETIC CELLS: A METHOD OF ACHIEVING CONTINUOUS CELL GROWTH UNDER LIGHT/DARK CYCLES", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111500464A (zh) * 2020-05-21 2020-08-07 福州大学 一种先兼养-后自养微藻生产叶黄素的方法
WO2022144783A1 (en) * 2020-12-31 2022-07-07 Sophie’S Bionutrients Pte. Ltd. Production of functional protein using micro algae in mixotropohic and/or heterotrophic cultivation
CN116042761A (zh) * 2022-09-13 2023-05-02 福州大学 一种超高密度异养微藻联产蛋白质和叶黄素的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kaewpintong et al. Photoautotrophic high-density cultivation of vegetative cells of Haematococcus pluvialis in airlift bioreactor
Suh et al. Photobioreactor engineering: design and performance
Jacob-Lopes et al. Effect of light cycles (night/day) on CO2 fixation and biomass production by microalgae in photobioreactors
Barghbani et al. Investigating the effects of several parameters on the growth of Chlorella vulgaris using Taguchi's experimental approach
US8518690B2 (en) Production of bio-based materials using photobioreactors with binary cultures
CN106399111B (zh) 一种同步提高自养微藻的叶黄素和碳水化合物产量的方法
Dong et al. In situ carbon dioxide fixation in the process of natural astaxanthin production by a mixed culture of Haematococcus pluvialis and Phaffia rhodozyma
CN104357330A (zh) 一种自养与异养混合培养小球藻的方法
RU2003131993A (ru) Бактерия, принадлежащая к роду escherichia - продуцент l-цистеина, и способ получения l-цистеина
CN102994363A (zh) 一种串联通气培养异养-光合自养型微生物的装置
CN110257458A (zh) 交替培养模式同步提高微藻叶黄素和蛋白质产量的方法
CN110184193A (zh) 一种应用于雨生红球藻高效扩繁的连续梯度补料方法及装置
CN111500464A (zh) 一种先兼养-后自养微藻生产叶黄素的方法
Scherhag et al. Removal of sugars in wastewater from food production through heterotrophic growth of Galdieria sulphuraria
Lu et al. Responses of Arthrospira ZJU9000 to high bicarbonate concentration (HCO3−: 171.2 mM): How do biomass productivity and lipid content simultaneously increase?
Shastik et al. New methods for hydrogen production by marine microalga Chlorella pyrenoidosa in natural seawater
AU2020101953A4 (en) A method of cultivating microalgae with high oil content
Fernández et al. Cost-effective production of 13C, 15N stable isotope-labelled biomass from phototrophic microalgae for various biotechnological applications
CN107189946B (zh) 一种避免微藻光抑制以提高虾青素产量的方法
CN103911289A (zh) 间歇通气的封闭式微藻培养方法
CN106635768B (zh) 生物微藻光合反应器及其使用方法
Imamoglu et al. Semi-continuous cultivation of Haematococcus pluvialis for commercial production
CN114058514A (zh) 一种利用海洋绿藻青岛大扁藻积累淀粉的方法
CN108179112B (zh) 蛋白核小球藻联合菌类产氢的方法
US2776926A (en) Preparation of alpha-ketoglutaric acid by serratia marcescens

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190920

RJ01 Rejection of invention patent application after publication