CN113512575A - 一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法，将雨生红球藻细胞培养达到平台期后，将雨生红球藻细胞离心后接至新的培养基中，形成雨生红球藻藻液，在进行光诱导时，向雨生红球藻藻液中添加延胡索酸钠，促进虾青素的积累。本发明所公开的方法可显著加快雨生红球藻细胞内积累虾青素、提高藻内虾青素含量，有利于增加规模化培养雨生红球藻生产虾青素的产量，提升综合经济效益。

Description

一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法

技术领域

本发明属于微藻生物技术领域，特别涉及一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法。

背景技术

虾青素，是一种红色脂溶性类胡萝卜素，因其具有极强的着色力和抗氧化活性，在水产养殖、化妆品、食品和医药保健品等领域都具有广阔的市场应用前景。虾青素具有3种旋光异构体：左旋型3S,3′S、右旋型3R,3′R和消旋型3S,3′R,其中左旋型虾青素较其他两种构型的虾青素具有更强的抗氧化活性和生物学功能。雨生红球藻是自然界中已知虾青素含量最高的生物，约占细胞干重的1-5％，且所产虾青素均为左旋型，故被视作天然虾青素的优质来源。随着天然虾青素的市场需求量增加，大规模培养雨生红球藻并有效提高其虾青素产量备受国内外研究学者的关注，目前已成为虾青素生产的研究热点。

雨生红球藻在培养过程中易受到多种环境因子的影响，虾青素的积累一般发生在不利于其生长的胁迫条件下，而有利于其生长的培养条件通常不利于虾青素的积累，因此，平衡好生物量和虾青素的积累是利用雨生红球藻高效生产虾青素的关键。但目前仍存在着生产成本高、产量及效率低等问题。因此，寻求经济、高效的措施来提高雨生红球藻中虾青素的产量对大规模商业化培养雨生红球藻具有十分重要的意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法，以达到提高虾青素的积累量，提高生产效率的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法，将雨生红球藻细胞培养达到平台期后，将雨生红球藻细胞离心后接至新的培养基中，形成雨生红球藻藻液，在进行光诱导时，向雨生红球藻藻液中添加延胡索酸钠，促进虾青素的积累。

上述方案中，每升雨生红球藻藻液中添加1-20mM的延胡索酸钠。

上述方案中，所述新的培养基为正常的MCM培养基或缺氮的MCM培养基。

上述方案中，所述光诱导的光照强度为50μmol/m²/s以上。

优选地，所述光诱导的光照强度为100μmol/m²/s。

优选地，所述光诱导时的温度为25℃。

通过上述技术方案，本发明提供的一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法具有如下有益效果：

本发明方法在获得雨生红球藻内虾青素过程中外源添加延胡索酸钠，其在正常培养及缺氮培养条件下均可明显提高雨生红球藻内虾青素的含量；添加物用量少，诱导时间短，成本低，有利于提升大规模商业化利用雨生红球藻生产虾青素的经济效益。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例中用到的正常的和缺氮的MCM培养基配方如下：

表1正常的MCM培养基配方

成分	浓度(mg/L)	成分	浓度(μg/L)
				KNO<sub>3</sub>	200	ZnCl<sub>2</sub>	4.1
KH<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>	20	H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub>	61
				MgSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O	100	CoCl<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O	5.1
CaCl<sub>2</sub>	40.5	CuSO<sub>4</sub>·5H<sub>2</sub>O	6.0
				Na<sub>2</sub>EDTA·2H<sub>2</sub>O	3.36	MnCl<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O	4.1
FeCl<sub>3</sub>·6H<sub>2</sub>O	2.44	(NH<sub>4</sub>)<sub>6</sub>Mo<sub>7</sub>O<sub>4</sub>·4H<sub>2</sub>O	38

表2缺氮的MCM培养基配方

成分	浓度(mg/L)	成分	浓度(μg/L)
				KCl	147.48	ZnCl<sub>2</sub>	4.1
KH<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>	20	H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub>	61
				MgSO<sub>4</sub>·7H<sub>2</sub>O	100	CoCl<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O	5.1
CaCl<sub>2</sub>	40.5	CuSO<sub>4</sub>·5H<sub>2</sub>O	6.0
				Na<sub>2</sub>EDTA·2H<sub>2</sub>O	3.36	MnCl<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O	4.1
FeCl<sub>3</sub>·6H<sub>2</sub>O	2.44	(NH<sub>4</sub>)<sub>6</sub>Mo<sub>7</sub>O<sub>4</sub>·4H<sub>2</sub>O	38

实施例1

在温度为25℃、光强为20μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下用MCM培养基(见表1)培养雨生红球藻细胞达到平台期。然后将此雨生红球藻细胞离心后接至新的正常的MCM培养基中(见表1)，形成雨生红球藻藻液，此时细胞密度为7.3万个细胞/mL。然后添加延胡索酸钠至每升雨生红球藻藻液中延胡索酸钠的含量为10mM时为止，在温度为25℃、光强为100μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下诱导虾青素积累。

培养至第12天时，添加了延胡索酸钠的雨生红球藻细胞中虾青素含量为31.77pg/细胞，相较于未添加延胡索酸钠的对照组增加了29.1％，表明延胡索酸钠可以明显促进正常培养条件下雨生红球藻虾青素的积累。

实施例2

在温度为25℃、光强为20μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下用MCM培养基(见表1)培养雨生红球藻细胞达到平台期。然后将此雨生红球藻细胞离心后接至新的正常的MCM培养基中(见表1)，形成雨生红球藻藻液，此时细胞密度为7.3万个细胞/mL。然后添加延胡索酸钠至每升雨生红球藻藻液中延胡索酸钠的含量为20mM时为止，在温度为25℃、光强为100μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下诱导虾青素积累。

培养至第12天时，添加了延胡索酸钠的藻细胞虾青素含量为62.34pg/细胞，相较于未添加延胡索酸钠的对照组增加了153.3％，表明延胡索酸钠可以明显促进正常培养条件下雨生红球藻虾青素的积累。

实施例3

在温度为25℃、光强为20μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下用MCM培养基(见表1)培养雨生红球藻细胞达到平台期。然后将此雨生红球藻细胞离心后接至新的缺氮的MCM培养基(见表2)中，形成雨生红球藻藻液，此时细胞密度为7.5万个细胞/mL。然后添加延胡索酸钠至每升雨生红球藻藻液中延胡索酸钠的含量为1mM时为止，在温度为25℃、光强为100μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下诱导虾青素积累。

培养至第12天时，添加了延胡索酸钠的藻细胞虾青素含量为34.43pg/细胞，相较于未添加延胡索酸钠的对照组增加了56.8％，表明延胡索酸钠可以明显促进缺氮条件下雨生红球藻虾青素的积累。

实施例4

在温度为25℃、光强为20μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下用MCM培养基(见表1)培养雨生红球藻细胞达到平台期。然后将此雨生红球藻细胞离心后接至新的缺氮的MCM培养基(见表2)中，形成雨生红球藻藻液，此时细胞密度为7.5万个细胞/mL。然后添加延胡索酸钠至每升雨生红球藻藻液中延胡索酸钠的含量为10mM时为止，在温度为25℃、光强为100μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下诱导虾青素积累。

培养至第12天时，添加了延胡索酸钠的藻细胞虾青素含量为54.28pg/细胞，相较于未添加延胡索酸钠的对照组增加了147.2％，表明延胡索酸钠可以显著促进缺氮条件下雨生红球藻虾青素的积累。

实施例5

在温度为25℃、光强为20μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下用MCM培养基(见表1)培养雨生红球藻细胞达到平台期。然后将此雨生红球藻细胞离心后接至新的缺氮的MCM培养基(见表2)中，形成雨生红球藻藻液，此时细胞密度为7.5万个细胞/mL。然后添加延胡索酸钠至每升雨生红球藻藻液中延胡索酸钠的含量为20mM时为止，在温度为25℃、光强为100μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下诱导虾青素积累。

培养至第12天时，添加了延胡索酸钠的藻细胞虾青素含量为49.07pg/细胞，相较于未添加延胡索酸钠的对照组增加了123.5％，表明延胡索酸钠可以显著促进缺氮条件下雨生红球藻虾青素的积累。

对比例1

在温度为25℃、光强为20μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下用MCM培养基(见表1)培养雨生红球藻细胞达到平台期。然后将此雨生红球藻细胞离心后接至新的正常的MCM培养基中(见表1)，形成雨生红球藻藻液，此时细胞密度为7.3万个细胞/mL。然后添加延胡索酸钠至每升雨生红球藻藻液中延胡索酸钠的含量为0.1mM时为止，在温度为25℃、光强为100μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下诱导虾青素积累。

培养至第12天时，添加了0.1mM延胡索酸钠的藻细胞内虾青素含量25.35pg/细胞与未添加延胡索酸钠的藻细胞内虾青素含量之间无显著差异。

对比例2

在温度为25℃、光强为20μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下用MCM培养基(见表1)培养雨生红球藻细胞达到平台期。然后将此雨生红球藻细胞离心后接至新的正常的MCM培养基中(见表1)，形成雨生红球藻藻液，此时细胞密度为7.3万个细胞/mL。然后添加延胡索酸钠至每升雨生红球藻藻液中延胡索酸钠的含量为25mM时为止，在温度为25℃、光强为100μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下诱导虾青素积累。

培养至第12天时，添加了25mM延胡索酸钠的藻细胞内虾青素含量约为64.82pg/细胞，与实施例2添加20mM延胡索酸钠的藻细胞内虾青素含量无显著差异，但对细胞生长出现了明显的抑制作用。

对比例3

在温度为25℃、光强为20μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下用MCM培养基(见表1)培养雨生红球藻细胞达到平台期。然后将此雨生红球藻细胞离心后接至新的缺氮的MCM培养基(见表2)中，形成雨生红球藻藻液，此时细胞密度为7.5万个细胞/mL。然后添加延胡索酸钠至每升雨生红球藻藻液中延胡索酸钠的含量为0.1mM时为止，在温度为25℃、光强为100μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下诱导虾青素积累。

培养至第12天时，添加了0.1mM延胡索酸钠的藻细胞内虾青素含量22.75pg/细胞与未添加延胡索酸钠的藻细胞虾青素含量之间无显著差异。

对比例4

在温度为25℃、光强为20μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下用MCM培养基(见表1)培养雨生红球藻细胞达到平台期。然后将此雨生红球藻细胞离心后接至新的缺氮的MCM培养基(见表2)中，形成雨生红球藻藻液，此时细胞密度为7.5万个细胞/mL。然后添加延胡索酸钠至每升雨生红球藻藻液中延胡索酸钠的含量为25mM时为止，在温度为25℃、光强为100μmol/m²/s、光暗比为12h/12h的条件下诱导虾青素积累。

培养至第12天时，添加了25mM延胡索酸钠的藻细胞内虾青素含量约为47.08pg/细胞，与实施例5添加20mM延胡索酸钠的藻细胞内虾青素含量无显著差异，但对细胞生长出现了明显的抑制作用。

由此可以看出，在本发明所限定的1-20mM的浓度范围内，延胡索酸钠可以很好的促进虾青素的积累，在超过20mM浓度后，对虾青素的积累促进效果不再提升，反而会抑制细胞的生长，在低于1mM浓度时，不能很好地促进虾青素的积累。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法，其特征在于，将雨生红球藻细胞培养达到平台期后，将雨生红球藻细胞离心后接至新的培养基中，形成雨生红球藻藻液，在进行光诱导时，向雨生红球藻藻液中添加延胡索酸钠，促进虾青素的积累。

2.根据权利要求1所述的一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法，其特征在于，每升雨生红球藻藻液中添加1-20mM的延胡索酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法，其特征在于，所述新的培养基为正常的MCM培养基或缺氮的MCM培养基。

4.根据权利要求1所述的一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法，其特征在于，所述光诱导的光照强度为50μmol/m²/s以上。

5.根据权利要求4所述的一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法，其特征在于，所述光诱导的光照强度为100μmol/m²/s。

6.根据权利要求1所述的一种促进雨生红球藻内虾青素积累的方法，其特征在于，所述光诱导时的温度为25℃。