高产虾青素的雨生红球藻培养基及培养模式的若干研究

作者:齐安翔

虾青素以其卓越的生理功能,在国际上已被广泛应用于水产养殖、食品及医药业中。雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素的最佳生物来源,因此利用雨生红球藻获取虾青素,无疑具有广阔的发展前景。

本研究建立了一种雨生红球藻中的虾青素酯皂化进行分离测定的反相高效液相色谱方法。虾青素在15min内得到了较好的分离,其中虾青素的检出限为0。049mg/L,在1-15mg/L范围内虾青素的含量与峰面积具有良好的线性关系;该方法的精密度(RSD)为3。27%,回收率为100。7%。研究首次获得HPLC法与Jensen分光光度法的关系式y = 8。496x – 12。237(r=0。9991)。

研究开展了雨生红球藻BBM培养基的优化改良。考察了维生素B1、B12、不同形态铁及醋酸钠等多种微量组分对雨生红球藻生长及虾青素积累的影响。研究结果表明:适量维生素、铁等微量组分的加入,具有促进雨生红球藻生长、提高胁迫条件下的微藻存活率以及促进虾青素积累等作用。在此基础上对BBM培养基进行正交实验改良,无铁的BBM配方基础上添加1g/L NaAc、0.05ppm维生素B12和18μmol/L EDTA-Fe3+,获得新型培养基命名为CBBM。此培养基配方培养雨生红球藻的生长指数可达0.5,虾青素产率为22.58mg/L(20.43mg/g)。

在国内首次开展了雨生红球藻的半连续培养模式与一次培养模式的比较研究,发现雨生红球藻的半连续培养可使培养第一阶段的生物量增加2-3倍,虾青素的总产量至少增加3倍左右,藻粉内的虾青素含量亦增加66%以上。所获藻粉的质量及重量显著提高。此外,藻液内孢子比例大幅下降,普遍低于40%。

在半连续培养模式下,CBBM培养基相对原始BBM培养基具有提高雨生红球藻藻密度、存活率、藻粉和虾青素产量的效果。其中10%更新率组存活率为44%,虾青素产率为30.1mg/L,虾青素含量为25.7mg/g,分别较较传统一次培养模式下采用BBM培养基对照组提高了1.2倍、2倍和1倍;虾青素产率和含量较半连续培养模式下采用BBM培养基对照组提高了1.3倍和60%。

本研究还针对几种胁迫方式开展研究发现:高盐度时,雨生红球藻会积累虾青素,同时藻细胞会大量死亡;氮缺乏条件下,可以促进雨生红球藻积累虾青素,同时降低了其孢子比率;蓝光可以促进雨生红球藻生长和虾青素累积,3 000 lx为蓝光最佳胁迫光强。

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