JP2001061466A - Production of astaxanthin - Google Patents

Production of astaxanthin

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JP2001061466A
JP2001061466A JP2000232483A JP2000232483A JP2001061466A JP 2001061466 A JP2001061466 A JP 2001061466A JP 2000232483 A JP2000232483 A JP 2000232483A JP 2000232483 A JP2000232483 A JP 2000232483A JP 2001061466 A JP2001061466 A JP 2001061466A
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JP
Japan
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astaxanthin
culture
haematococcus pluvialis
cells
active oxygen
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000232483A
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Japanese (ja)
Inventor
Makio Furubayashi
万木夫 古林
Hiroshi Ishikawa
石川  浩
Shiyunei Kakizono
俊英 柿薗
Shiro Nagai
史郎 永井
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.)
Higashimaru Shoyu Co Ltd
Original Assignee
Higashimaru Shoyu Co Ltd
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Publication date
Application filed by Higashimaru Shoyu Co Ltd filed Critical Higashimaru Shoyu Co Ltd
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain astaxanthin-contg. algae for producing astaxanthin having potent antioxidative effect and useful as a medicinal active ingredient or the like by adding an active oxygen-forming substance to a cultured product of Haematococcus pluvialis followed by conducting a culture in a bright place. SOLUTION: Astaxanthin-contg. algae capable of efficiently mass-producing astaxanthin useful as a medicinal active ingredient or the like owing to its potent antioxidative effect are obtained by the following steps: Haematococcus pluvialis NIES 144 seeds are inoculated upon a culture medium put into a sterilized flask and subjected to preliminary culture in dark place and bright place, for example, at 20 deg.C for 4 days under an illuminance of 1,500 lux in a 12h- bright/dark cycle, and an active oxygen-forming substance such as iron ion is then added to the resultant cultured product followed by conducting the main culture in a bright lace at 20 deg.C for 8 days.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、緑藻ヘマトコッカ
ス・プルビアリスから大量に効率よくアスタキサンチン
を得る、アスタキサンチンの製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing astaxanthin from a green alga Haematococcus pluvialis in a large amount and efficiently.

【0002】[0002]

【従来の技術】アスタキサンチンは、甲殻類の殻や卵、
サケの肉、キンメダイの表皮など、動物界にきわめて広
く分布している赤色カロチノイドの一種である。ファフ
ィア・ロドチーマのようなアスタキサンチンを含む赤色
酵母の菌体を養殖マスの発色飼料として、近年では、養
殖マダイの発色飼料として、南極オキアミなどに代替さ
せる用途が検討されている。また、アスタキサンチンの
もつ強力な抗酸化作用により、医薬活性成分としての用
途も検討されている。
2. Description of the Related Art Astaxanthin is available in shellfish shells and eggs,
It is a type of red carotenoid that is extremely widely distributed in the animal kingdom, such as salmon meat and skin of the sea bream. Use of red yeast cells containing astaxanthin, such as Phaffia rhodozyma, as a colored feed for cultured trout and, in recent years, as a colored feed for cultured red sea bream has been studied for use as a substitute for Antarctic krill. Also, due to the strong antioxidant action of astaxanthin, its use as a pharmaceutically active ingredient is being studied.

【0003】緑藻ヘマトコッカス・プルビアリスもアス
タキサンチンを含有するが、効率よくアスタキサンチン
含有量を増加させるための詳細な培養条件および細胞か
ら効率よくアスタキサンチンを得る方法についてはよく
知られていない。一般に緑藻類は、光合成によりエネル
ギーを得るため明所で培養しなければ増殖せず、さらに
アスタキサンチン合成もしないと考えられてきた。ヘマ
トコッカス・プルビアリスも従来、炭酸ガスあるいは酢
酸を炭素源として明所下で培養されている。培養時に光
が必要であることから、大量生産が困難であるという欠
点があった。そのため、光効率を高めるために光バイオ
リアクターを用いた培養法も検討されている。また、緑
藻ドナリエラやラン藻スピルリナなどの培養では、太陽
光を利用して屋外池や海洋で実施されているが、緑藻ヘ
マトコッカス・プルビアリスの場合、生育最適温度が低
いため、高温となる屋外での培養ができないという欠点
を有している。
The green alga Haematococcus pluvialis also contains astaxanthin, but it is not well known about detailed culture conditions for efficiently increasing the astaxanthin content and a method for efficiently obtaining astaxanthin from cells. Generally, it has been considered that green algae do not grow unless cultured in a light place to obtain energy by photosynthesis, and further do not synthesize astaxanthin. Haematococcus pluvialis has also been conventionally cultured in a light place using carbon dioxide or acetic acid as a carbon source. Since light is required during culturing, there is a drawback that mass production is difficult. Therefore, a culturing method using a photobioreactor has been studied in order to increase the light efficiency. In addition, the culture of green algae Donariella and cyanobacterium Spirulina is carried out in outdoor ponds and oceans using sunlight.However, in the case of green algae Haematococcus pluvialis, the optimal growth temperature is low, Has the disadvantage that it cannot be cultured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、緑藻ヘマト
コッカス・プルビアリスの培養方法を改善することによ
ってアスタキサンチン含有量を早期に増加させ、効率よ
くアスタキサンチンを製造する方法、特にヘマトコッカ
ス・プルビアリスを暗所で培養することを含むアスタキ
サンチンの製造方法を提供することを目標としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing astaxanthin efficiently by increasing the astaxanthin content by improving the method for cultivating the green alga Hematococcus pluvialis. It is an object of the present invention to provide a method for producing astaxanthin, which comprises culturing in situ.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、緑藻ヘマ
トコッカス・プルビアリスによるアスタキサンチンの生
産方法について検討を重ねた結果、ヘマトコッカス・プ
ルビアリスを暗所でかつ好気的条件下で培養することが
可能であり、このとき細胞分裂を伴う栄養増殖細胞中に
増殖連動でアスタキサンチンが蓄積されることを見いだ
した。さらに、この暗所で培養した培養基に活性酸素生
成物質と炭素源を添加して明所に移すことによりシスト
化が誘発されアスタキサンチン合成が促進されること、
その場合、シスト化誘発の前に上記のように暗所で培養
していても、明所で培養していたのと同等のアスタキサ
ンチン合成が得られることも見いだした。これらの知見
に基づいて本発明を成すに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have repeatedly studied the production method of astaxanthin by the green alga Haematococcus pluvialis, and as a result, cultivated Haematococcus pluvialis in the dark under aerobic conditions. At this time, it was found that astaxanthin was accumulated in a vegetatively proliferating cell with cell division in conjunction with growth. Furthermore, by adding an active oxygen generating substance and a carbon source to the culture medium cultured in this dark place and transferring to a light place, cyst formation is induced and astaxanthin synthesis is promoted,
In that case, it was also found that even if the cells were cultured in the dark as described above before the induction of cyst formation, astaxanthin synthesis equivalent to that in the cells cultured in the light was obtained. The present invention has been accomplished based on these findings.

【0006】本発明は、ヘマトコッカス・プルビアリス
を暗所でかつ好気的条件下で培養することにより、アス
タキサンチンを含有するヘマトコッカス・プルビアリス
を生育させた後、活性酸素生成物質と炭素源を培養基に
添加して明所下で培養し該ヘマトコッカス・プルビアリ
スのシスト化を誘発してアスタキサンチン合成を促進さ
せ、該培養物からアスタキサンチンを採取する工程を包
含する、アスタキサンチンの製造方法を提供する。
[0006] The present invention provides a method for growing Haematococcus pluvialis containing astaxanthin by culturing Haematococcus pluvialis in a dark place and under aerobic conditions, and then culturing an active oxygen-generating substance and a carbon source. And culturing in a light place to induce cyst formation of the Haematococcus pluvialis to promote astaxanthin synthesis, and collecting astaxanthin from the culture.

【0007】本発明はさらに、ヘマトコッカス・プルビ
アリスをプロテアーゼ処理し、かつ細胞壁に浸透圧ショ
ックを加える工程を包含する、アスタキサンチンの製造
方法を提供する。
[0007] The present invention further provides a method for producing astaxanthin, which comprises a step of treating Haematococcus pluvialis with a protease and applying osmotic shock to a cell wall.

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0008】本発明に用いる緑藻ヘマトコッカス・プル
ビアリスは、単細胞で細胞の大きさは20〜25μmで
あり、淡水に生息するプランクトンであって、容易に採
取することができる。例えばHaematococcus pluvialis
ASIB BS2, CALU 9, CALU 333, CAUP G1002, CCAO, IBAS
U 38, IPPAS H-23, MUR 01, 02, 62, 63, 64, 65, 66,
67, 68, 69, 71, 72, 75, 76, 77, NIES 144, NIVA CHL
9, SMBAがある。Haematococcus lacustrisの中にはヘ
マトコッカス・プルビアリスと同一のものもあり、この
ような同一のものとしてATCC 30402, SAG 34-1a, 1b, 1
c, 1d, 1e, 1f,1h, 1k, 1l, 1m, 1n, UTEX 16がある。
本発明に好適に用いられるヘマトコッカス・プルビアリ
スは国立環境研(NIES)に寄託番号NIES144
として寄託されている。
[0008] The green alga Haematococcus pluvialis used in the present invention is a single cell having a cell size of 20 to 25 µm, and is plankton that inhabits fresh water and can be easily collected. For example, Haematococcus pluvialis
ASIB BS2, CALU 9, CALU 333, CAUP G1002, CCAO, IBAS
U 38, IPPAS H-23, MUR 01, 02, 62, 63, 64, 65, 66,
67, 68, 69, 71, 72, 75, 76, 77, NIES 144, NIVA CHL
9, There is SMBA. Some Haematococcus lacustris are identical to Haematococcus pluvialis, such as ATCC 30402, SAG 34-1a, 1b, 1
There are c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1k, 1l, 1m, 1n, and UTEX 16.
Haematococcus pluvialis preferably used in the present invention was deposited with the National Institute for Environmental Studies (NIES) under the deposit number NIES144.
Has been deposited as

【0009】緑藻ヘマトコッカス・プルビアリスの栄養
細胞(Vegetative cell)は、通常、2本の鞭毛をもつ
浮遊細胞として存在し、緑藻クラミドモナスと同様に親
細胞の壁内で分裂して増殖する。栄養細胞の周りには、
ゼラチン状の細胞壁をもつ。栄養細胞は、窒素源が欠乏
した培養基に移すことによりゼラチン質の内側に厚い強
固な細胞壁を発達させ、やがて細胞は遊泳を停止して、
無性的あるいは有性的に、硬い細胞壁を有しアスタキサ
ンチンを大量に含有するシスト(cyst、別名;aplanosp
ore、akinete)を形成する。
[0009] Vegetative cells of the green alga Haematococcus pluvialis usually exist as floating cells having two flagella and, like the green alga Chlamydomonas, divide and proliferate in the wall of the parent cell. Around the vegetative cells,
It has a gelatinous cell wall. The vegetative cells develop a thick solid cell wall inside the gelatinous material by transferring to a medium lacking a nitrogen source, and eventually the cells stop swimming,
Asexually or sexually, a cyst (cyst, also known as aplanosp) with a hard cell wall and high astaxanthin content
ore, akinet).

【0010】ヘマトコッカス・プルビアリスの暗所でか
つ好気的条件下での培養は、以下の条件下で行う。緑藻
ヘマトコッカス・プルビアリスは、自然界においては、
炭酸ガスと光エネルギーで生育する光合成生物であるた
め、暗所でかつ好気的条件下で培養させるためには、炭
酸ガスに代替し得る炭素源を従属栄養として充分な量含
む培地を用いる必要がある。炭素源としては、例えば、
従来から知られている酢酸のほか、ピルビン酸、エタノ
ール、およびTCA関連有機酸等がある。TCA関連有
機酸としては、例えばクエン酸、αケトグルタル酸、コ
ハク酸、フマル酸、リンゴ酸等がある。上記の各々の炭
素源と、アスパラギン、グリシン、グルタミン等のアミ
ノ酸のような窒素源とを含む群の中から選ばれる1種ま
たは2種以上に、更に酵母エキスを組み合わせた培地が
用いられる。酵母エキスは必須であるが、グリシン、グ
ルタミン等のアミノ酸を用いた場合は、酵母エキスを省
いても、酵母エキスを加えたときと同程度のヘマトコッ
カス・プルビアリスの生育が見られる。好ましい培地
は、例えば酵母エキス2.0g/l、酢酸ナトリウム
1.2g/l、L−アスパラギン0.4g/l、MgC
2・7H2O 985μM、FeSO4・7H2O 36
μM、CaCl2・2H2O 136μM、pH6.8で
ある。培養条件としては、暗所でかつ好気的条件下、温
度は15〜25℃であり、好ましくは20℃前後であ
る。
The culture of Haematococcus pluvialis in the dark and under aerobic conditions is performed under the following conditions. The green alga Haematococcus pluvialis, in nature,
Because it is a photosynthetic organism that grows on carbon dioxide and light energy, it is necessary to use a medium containing a sufficient amount of carbon source that can substitute for carbon dioxide as a heterotrophic nutrient in order to culture it in the dark and under aerobic conditions. There is. As a carbon source, for example,
In addition to conventionally known acetic acid, there are pyruvic acid, ethanol, and TCA-related organic acids. Examples of TCA-related organic acids include citric acid, α-ketoglutaric acid, succinic acid, fumaric acid, malic acid and the like. A medium is used in which one or more selected from the group containing each of the above carbon sources and a nitrogen source such as an amino acid such as asparagine, glycine, and glutamine is further combined with a yeast extract. Yeast extract is essential, but when amino acids such as glycine and glutamine are used, the growth of Haematococcus pluvialis can be observed at the same level as when the yeast extract is added, even when the yeast extract is omitted. Preferred media are, for example, yeast extract 2.0 g / l, sodium acetate 1.2 g / l, L-asparagine 0.4 g / l, MgC
l 2 · 7H 2 O 985μM, FeSO 4 · 7H 2 O 36
μM, 136 μM of CaCl 2 .2H 2 O, pH 6.8. The culture conditions are 15 to 25 ° C, preferably about 20 ° C, in a dark place and under aerobic conditions.

【0011】このようにして培養したヘマトコッカス・
プルビアリスは、暗所であるにもかかわらず、細胞分裂
を伴う栄養細胞内に、増殖期の早い時期からアスタキサ
ンチンの蓄積が見られる。細胞当りのアスタキサンチン
含有量は、同一条件下での明所での培養と変わらない。
The Haematococcus cultivated in this manner is
Despite the darkness of Pluvialis, accumulation of astaxanthin is observed in vegetative cells with cell division from the early growth phase. The astaxanthin content per cell is not different from that in a light culture under the same conditions.

【0012】この栄養細胞中のアスタキサンチンを採取
することも可能であるが、人為的に培養基中の成分組成
を適当に調節することにより、栄養細胞からシストへの
形態変化を誘導して、アスタキサンチン生産機能を最大
限に引き出すのが有利である。それには、活性酸素生成
物質と炭素源を、培養途中で比較的高濃度に添加して、
形態変化を誘導する。活性酸素生成物質と炭素源を添加
したら、暗所から明所に移行して培養を行う。用いられ
る活性酸素生成物質には、例えば、鉄イオンを生じ得る
物質、メチレンブルー、メチルビオロゲン、過酸化水素
(H22)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパ
ン)ジヒドロクロリドがある。特に鉄イオンを生じ得る
化合物が好ましい。形成される鉄イオンは、二価または
三価であり、このような鉄イオンを形成し得る化合物と
しては、例えばFeSO4・7H2O、FeSO4(N
42SO4・6H2O、FeNH4(SO42・12H2
Oが挙げられる。活性酸素生成物質の添加量は、その物
質の種類により異なるが、例えば培養基中の鉄イオンの
濃度は、シスト化誘導前の培養基に用いられる量の数倍
以上、最大600μMまで、好ましくは450μMとな
るように添加される。上記のように、鉄イオンは活性酸
素を生成するためにアスタキサンチン合成を促進すると
考えられる。様々な酸化的ストレスから細胞を防御する
ために、ヘマトコッカス・プルビアリスの細胞内におい
て強力な抗酸化作用を有するアスタキサンチンを合成す
ると考えられる。
Although it is possible to collect astaxanthin in the vegetative cells, it is possible to induce a morphological change from vegetative cells to cysts by artificially adjusting the composition of the components in the culture medium to artificially produce astaxanthin. It is advantageous to maximize the function. To do so, add the active oxygen-generating substance and the carbon source at relatively high concentrations during the culture,
Induce morphological changes. After adding the active oxygen-generating substance and the carbon source, the culture is transferred from a dark place to a bright place. Examples of the active oxygen generating substance used include substances capable of generating iron ions, methylene blue, methyl viologen, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride. In particular, compounds capable of generating iron ions are preferred. Iron ions formed is a divalent or trivalent, as the compound capable of forming such an iron ion, for example FeSO 4 · 7H 2 O, FeSO 4 (N
H 4 ) 2 SO 4 .6H 2 O, FeNH 4 (SO 4 ) 2 .12H 2
O. The amount of the active oxygen-generating substance added varies depending on the type of the substance.For example, the concentration of iron ions in the culture medium is several times or more the amount used in the culture medium before cyst formation induction, up to 600 μM, preferably 450 μM. Is added. As described above, iron ions are thought to promote astaxanthin synthesis to generate active oxygen. In order to protect cells from various oxidative stresses, it is considered that astaxanthin having a strong antioxidant action is synthesized in cells of Haematococcus pluvialis.

【0013】使用される炭素源としては、上記のものが
何れも用いられ、好ましくは酢酸を使用する。酢酸濃度
が最大60mMまで、好ましくは45mMとなるように
培養基に添加する。上記を越える濃度での使用は、逆に
アスタキサンチン生産を抑制し好ましくない。炭素源の
みでもシスト化が誘導され、アスタキサンチン生産が増
大するが、鉄イオンを炭素源と同時に添加するとアスタ
キサンチン生産はさらに増大する。
As the carbon source used, any of the above-mentioned ones is used, and acetic acid is preferably used. The acetic acid concentration is added to the culture medium to a maximum of 60 mM, preferably 45 mM. Use at a concentration exceeding the above is unfavorable because it conversely suppresses astaxanthin production. Cyst formation is induced by only the carbon source, and astaxanthin production is increased. However, when iron ions are added simultaneously with the carbon source, astaxanthin production is further increased.

【0014】上記2段階の培養方法は、アスタキサンチ
ン合成の期間を速く短くして、初期から作らせることが
できる。増殖期に暗所でよいので、増殖による光の当り
具合いの変化を考慮する事なく、通常の発酵槽で大量に
培養することが可能になるので培養が容易である。
[0014] The above two-stage culturing method allows the period of astaxanthin synthesis to be shortened quickly so that it can be produced from the beginning. Since it is sufficient to be in a dark place during the growth period, it is possible to culture in a large amount in a normal fermenter without considering the change in light exposure due to the growth, so that the culture is easy.

【0015】収穫された緑藻ヘマトコッカス・プルビア
リスは、浸透圧調節剤のない反応液中でプロテアーゼ処
理することにより、細胞を完全に破壊することができ
る。従来高等植物や多くの藻類の細胞プロトプラスト調
製のために用いられている細胞壁分解酵素には、大別す
ると、セルロース成分を分解する酵素類(セルラーゼ、
ヘミセルラーゼ)と、ペクチン質(ペクチナーゼ)を分
解するものがある。ヘマトコッカスの細胞壁について
も、上記2つの成分を合わせ持つ細胞壁溶解酵素(ドリ
ラーゼ)を用いた報告があるが、充分に破砕された藻体
破砕物が得られない。ヘマトコッカスの細胞壁は、構成
成分としてセルロース、ヘミセルロース、ペクチン、リ
グニンを欠き、糖タンパク質のみからなる点で、高等植
物や他の藻類と大きく異なる。このため、糖タンパク質
の糖ではなくタンパク質に注目してプロテアーゼを細胞
壁の破壊に使用することにより、効果的に細胞壁を溶解
することができる。ヘマトコッカス・プルビアリスに、
浸透圧調節剤存在下でプロテアーゼを作用させるとプロ
トプラスト細胞を得、浸透圧調節剤の無い反応液中でプ
ロテアーゼ処理することにより浸透圧ショックを加える
と、細胞は完全に破壊される。プロテアーゼは、由来の
異なる各種プロテアーゼ、プロナーゼE、プロテイナー
ゼKが使用可能であり、反応条件はpH中性付近で、室
温(20−40℃)、好ましくは35℃前後、酵素濃度
は0.1%で、30分から2時間反応させる。
[0015] The harvested green alga Haematococcus pluvialis can be completely destroyed by protease treatment in a reaction solution without an osmotic pressure regulator. Cell wall degrading enzymes conventionally used for preparing cell protoplasts of higher plants and many algae are roughly classified into enzymes that degrade cellulose components (cellulase,
Hemicellulase) and those that degrade pectin substance (pectinase). As for the cell wall of Haematococcus, there is a report using a cell wall lysing enzyme (drylase) having the above two components, but a sufficiently crushed alga body cannot be obtained. The cell wall of Haematococcus differs greatly from higher plants and other algae in that it lacks cellulose, hemicellulose, pectin and lignin as constituent components and consists only of glycoproteins. Therefore, the cell wall can be effectively lysed by using the protease for destruction of the cell wall by focusing on the protein instead of the sugar of the glycoprotein. Hematococcus pluvialis,
Protoplast cells are obtained by the action of protease in the presence of an osmotic agent, and when osmotic shock is applied by protease treatment in a reaction solution without osmotic agent, the cells are completely destroyed. As the protease, various proteases having different origins, pronase E and proteinase K can be used. The reaction conditions are near neutral pH, room temperature (20-40 ° C), preferably around 35 ° C, and the enzyme concentration is 0.1%. And react for 30 minutes to 2 hours.

【0016】ヘマトコッカス・プルビアリス細胞の破砕
には、他のガラスビーズを加えグラインディングにより
破砕する方法あるいはフレンチプレスを用いる方法、さ
らには超音波破砕法などの既知の物理的方法を適用し、
メタノールあるいはアセトンなどの極性の大きい溶媒で
抽出することにより回収することができる。また、細胞
をバルクのままあるいは破砕処理した細胞を魚の色揚げ
等に使用することもできる。アスタキサンチンの精製
は、既知の分離精製手段を適宜利用することによって所
望の純度のアスタキサンチンを得ることができる。
For the crushing of Haematococcus pluvialis cells, a method of crushing by adding other glass beads and grinding, or a method using a French press, or a known physical method such as an ultrasonic crushing method is applied.
It can be recovered by extraction with a highly polar solvent such as methanol or acetone. In addition, cells obtained by treating cells in bulk or by crushing can be used for deep-coloring of fish. In the purification of astaxanthin, astaxanthin having a desired purity can be obtained by appropriately utilizing a known separation and purification means.

【0017】上記プロテアーゼを用いる細胞の破壊方法
は、ヘマトコッカス・プルビアリスからのアスタキサン
チンの採取に使用されるのみならず、糖タンパク質を細
胞壁成分として含有する様々な微細藻類の細胞の細胞壁
の破壊にも好適に利用され得る。
The method for disrupting cells using the above protease is used not only for collecting astaxanthin from Haematococcus pluvialis, but also for destroying the cell walls of various microalgal cells containing glycoproteins as cell wall components. It can be suitably used.

【0018】[0018]

【実施例】次に酢酸を炭素源とした実施例によって本発
明をさらに詳細に説明する。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples using acetic acid as a carbon source.

【0019】(実施例1)表1に示す培養基100ml
を200ml容のフラスコに入れ、121℃で、15分
間滅菌した。維持用の培養基に別に培養したヘマトコッ
カス・プルビアリス(Haematococcus pluvialis NIES 1
44)のシードを接種し、暗所下および明所下、たとえば
1500ルクスの光照度下、12時間明暗周期で20℃
で4日間培養し、予備培養を行った。
(Example 1) 100 ml of a culture medium shown in Table 1
Was placed in a 200 ml flask and sterilized at 121 ° C. for 15 minutes. Haematococcus pluvialis NIES 1 separately cultured in a culture medium for maintenance
44) and inoculated in a dark place and a light place, for example, under a light intensity of 1500 lux, at a light-dark cycle of 12 hours at 20 ° C.
For 4 days, and precultured.

【0020】この培養液10mlずつを上と同組成の培
養基100mlに接種し、それぞれ暗所下または明所下
で、20℃で8日間本培養した。
Each 10 ml of this culture solution was inoculated into 100 ml of a culture medium having the same composition as the above, and main-cultured at 20 ° C. for 8 days in a dark place or a light place, respectively.

【0021】本培養時における暗所下または明所下で
の、ヘマトコッカス・プルビアリスの栄養細胞の増殖お
よび生産されるカロチノイドの量の変化を図1に示す。
カロチノイド量は480nmでの吸光度から測定した
後、抽出し、その約90%がアスタキサンチンであるこ
とを確認した。
FIG. 1 shows the growth of vegetative cells of Haematococcus pluvialis and the change in the amount of carotenoid produced in the dark or light place during the main culture.
After measuring the amount of carotenoids from the absorbance at 480 nm, extraction was performed, and it was confirmed that about 90% of the carotenoids was astaxanthin.

【0022】ヘマトコッカス・プルビアリスは暗所下
で、酢酸を炭素源として確実に増殖した。また、表1に
示す培養基から、酵母エキスを除くとヘマトコッカス・
プルビアリスの生育は悪くなるが、グリシン、グルタミ
ン等のアミノ酸を加えることにより生育は同程度まで回
復し、酵母エキスの代替をし得ることができた。炭素源
濃度としては、45mMまでが至適範囲である。暗所下
で得られたヘマトコッカス・プルビアリスは細胞当り明
所下の場合と同程度、色素であるクロロフィルおよびカ
ロチノイドを含有していた。色素は増殖と共に細胞内に
蓄積され、含有量はクロロフィル10〜20mg/g乾
燥重量、カロチノイド10mg/g乾燥重量であった。
Hematococcus pluvialis grew reliably in the dark using acetic acid as a carbon source. In addition, when the yeast extract was removed from the culture medium shown in Table 1, Haematococcus
Although growth of Pluvialis deteriorated, the growth was restored to the same level by adding amino acids such as glycine and glutamine, and the yeast extract could be replaced. The optimum range of the carbon source concentration is up to 45 mM. Haematococcus pluvialis obtained in the dark contained the pigments chlorophyll and carotenoids per cell as well as in the light. The pigment was accumulated in the cells with growth, and the content was 10 to 20 mg / g dry weight of chlorophyll and 10 mg / g dry weight of carotenoid.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】(実施例2)実施例1と同様にして、4日
間培養後、炭素源として酢酸濃度が45mM、鉄イオン
濃度(FeSO4・7H2O)が450μMとなるように
添加し、9000ルクスの24時間連続光照射下、20
℃で更に4日間培養した。鉄イオンは三価を用いてもよ
い。アスタキサンチン量は実施例1と同様にして測定し
た。ヘマトコッカス・プルビアリスの栄養細胞は、炭素
源である酢酸と鉄イオンを添加後、シストの形成を開始
し、細胞内にアスタキサンチンを大量に蓄積した(図
2)。同時に、生成していたクロロフィルの急激な分解
も起こっている。
[0024] In the same manner as Example 2 Example 1, after 4 days of culture, the concentration of acetic acid 45mM as a carbon source, iron ion concentration (FeSO 4 · 7H 2 O) is added to a 450MyuM, 9000 Lux under continuous light irradiation for 24 hours, 20
Cultivation was continued at 4 ° C for 4 days. Iron ions may be trivalent. The amount of astaxanthin was measured in the same manner as in Example 1. The vegetative cells of Haematococcus pluvialis started to form cysts after adding acetic acid and iron ions as carbon sources, and accumulated a large amount of astaxanthin in the cells (FIG. 2). At the same time, the chlorophyll that has been produced has undergone rapid decomposition.

【0025】このように、暗所下または明所下で4日間
培養したヘマトコッカス・プルビアリスの栄養細胞に、
炭素源として酢酸と鉄イオンを添加することにより、ア
スタキサンチンを大量に細胞内に蓄積させることができ
た。8日間の培養で、20mg/lを越える高濃度のカ
ロチノイド(そのうちアスタキサンチン含有量は約90
%)を得ることができた。
Thus, the vegetative cells of Haematococcus pluvialis cultured for 4 days in the dark or in the light are:
By adding acetic acid and iron ions as carbon sources, a large amount of astaxanthin could be accumulated in cells. After 8 days of culture, carotenoids with a high concentration exceeding 20 mg / l (of which astaxanthin content is about 90%)
%).

【0026】(実施例3)増殖期のヘマトコッカス・プ
ルビアリスの栄養細胞に浸透圧調整剤(ソルビトール/
マンニトール)を含む反応液中で、下記のようにプロテ
アーゼ処理をすると、約1時間でプロトプラスト細胞が
50%得られた。浸透圧調整剤のない反応液中でプロテ
アーゼ処理すると、細胞は完全に破壊した。使用したプ
ロテアーゼは、プロナーゼE(0.15%)およびプロ
テイナーゼK(0.1%);反応液は、ソルビトール/
マンニトール0.2M、トリエタノールアミン緩衝液1
0mM、pH7.5;反応条件は35℃で1時間であっ
た。
(Example 3) An osmotic pressure regulator (sorbitol / sorbitol) was added to vegetative cells of Haematococcus pluvialis in the growth phase.
When protease treatment was performed in the reaction solution containing mannitol) as described below, 50% of protoplast cells were obtained in about 1 hour. Protease treatment in the reaction without osmotic agent completely destroyed the cells. The protease used was pronase E (0.15%) and proteinase K (0.1%); the reaction solution was sorbitol /
Mannitol 0.2M, triethanolamine buffer 1
0 mM, pH 7.5; reaction condition was 35 ° C. for 1 hour.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、藻体中にアスタキサン
チンが早期から蓄積し、さらに人工的なシスト誘導によ
り効率よくアスタキサンチンを合成させることができ
る。アスタキサンチンを大量に効率よく製造する製造方
法が提供される。得られるアスタキサンチンは安全性が
高いので、魚類養殖その他の産業に寄与し得る。
According to the present invention, astaxanthin can be accumulated in an algal body from an early stage, and astaxanthin can be efficiently synthesized by artificial cyst induction. A method for efficiently producing astaxanthin in large quantities is provided. The astaxanthin obtained is highly safe and can contribute to fish farming and other industries.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ヘマトコッカス・プルビアリス栄養細胞の増殖
とカロチノイドの生成を示す。
1 shows the growth of vegetative cells of Haematococcus pluvialis and the production of carotenoids.

【図2】ヘマトコッカス・プルビアリスの増殖とカロチ
ノイド生成に対する鉄イオンおよび酢酸添加の効果を示
す。
FIG. 2 shows the effects of iron ion and acetic acid addition on the growth and carotenoid production of Haematococcus pluvialis.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヘマトコッカス・プルビアリスの培養物
に活性酸素生成物質を添加して明所下で培養することを
特徴とするアスタキサンチン含有藻体の製造方法。
1. A method for producing an astaxanthin-containing algal body, comprising adding an active oxygen-generating substance to a culture of Haematococcus pluvialis and culturing it in a light place.
【請求項2】 ヘマトコッカス・プルビアリスの培養物
に活性酸素生成物質と炭素源を添加して、明所下で培養
することを特徴とするアスタキサンチン含有藻体の製造
方法。
2. A method for producing an astaxanthin-containing algal body, comprising adding an active oxygen-generating substance and a carbon source to a culture of Haematococcus pluvialis and culturing it in a light place.
【請求項3】 前記活性酸素生成物質が鉄イオンであ
る、請求項1または2に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the active oxygen generating substance is an iron ion.
【請求項4】 請求項1から3までのいずれかに記載の
方法によって得られたアスタキサンチン含有藻体から、
アスタキサンチンを採取することを特徴とするアスタキ
サンチンの製造方法。
4. An astaxanthin-containing algal body obtained by the method according to any one of claims 1 to 3,
A method for producing astaxanthin, which comprises collecting astaxanthin.
【請求項5】 前記アスタキサンチンの採取が、前記ア
スタキサンチン含有ヘマトコッカス・プルビアリスをプ
ロテアーゼ処理することを特徴とする、請求項4に記載
のアスタキサンチンの製造方法。
5. The method for producing astaxanthin according to claim 4, wherein collecting the astaxanthin comprises subjecting the astaxanthin-containing Haematococcus pluvialis to a protease treatment.
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