不同培养基对小球藻Chlorella zofingiensis生长和虾青素产量的影响

不同培养基对小球藻Chlorellazofingiensis生长和虾青素产量的影响彭娟;王艳;向文洲;陈峰【摘要】研究了小球藻Chlorellazofingiensis在3种不同培养基CZ-M1,Kuhl和KM1中培养时生物量和虾青素的产量.结果表明，Kuhl最利于小球藻的生长比生长速率、最大细胞干重和得率最高，虾青素含量最低;KM1培养基最利于虾青素的积累.采用优化后的培养基KM1,添加葡萄糖诱导培养小球藻，可以获得8.99g-L-1的藻细胞干重，虾青素产量和含量分别达到20.1mg・L-1和2.24mg・g-1.【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷)，期】2010(029)003【总页数】4页(P61-64)【关键词】小球藻;虾青素;培养基【作者】彭娟;王艳;向文洲;陈峰【作者单位】中国科学院南海海洋研究所广东广州,510301;中山大学海洋学院广东广州,510275;中国科学院南海海洋研究所广东广州,510301;中国科学院南海海洋研究所广东广州,510301;中国科学院南海海洋研究所广东广州,510301;香港大学植物学系，香港【正文语种】中文【中图分类】P735虾青素(astaxanthin)是一种紫红色酮式类胡萝卜素，其化学名为3,3’-二羟基-4,4’-二酮基-P-类胡萝卜素,具有超强的着色和抗氧化功能，除了传统上用做水产养殖中三文鱼等的饲料添加剂外,近年来也在食品、医药、化妆品等领域有着广泛的应用［1-2］。人工合成的虾青素价格昂贵,安全性低，因此利用生物合成生产天然虾青素具有重要意义。小球藻Chlorellazofingiensis属单细胞绿藻，它生长快速并能高效积累虾青素,具有大规模生产虾青素的潜力,成为继雨生红球藻、红发夫酵母之后又一备受关注的天然虾青素生产来源［3］。有研究表明小球藻细胞生物量和虾青素累积量与培养基、培养条件密切相关;不同氮源、碳源对小球藻生产虾青素影响显著［3-4］。本研究通过比较小球藻在不同培养基、不同培养条件下生长和积累虾青素的差异,进一步优化培养条件，为规模培养小球藻生产虾青素提供实验基础。实验藻种:小球藻Chlorellazofingiensis(ATCC30412)由香港大学植物学系陈峰教授提供。培养基:实验采用3种不同的培养基培养小球藻,3种培养基的组成见表1,改良的KM1培养基见表2。培养 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 :所有培养基经12UC高压灭菌15min,调节pH值为6.5。藻种以7%接种量接种到装有100mL培养基的250mL三角瓶中，在25±1C,30pmol光子(m-2・s-1)的连续光照强度下混养培养。三角瓶均用棉塞封口。分析测定方法:细胞干重(DW)的测定参照CHEN等［5］的方法。比生长速率的计算采用CHEN等［6］的方法。葡萄糖浓度的测定使用3,5-二硝基水杨酸比色法［7］。虾青素提取测定方法参照YUAN等［8］的方法。虾青素标样购买于SigmaChemicalCo.(St.Louis,MO)。 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 器使用Waters2996光电二极管阵列检测器，光谱扫描波长范围为210到700nm,使用450nm检测波长积分定量。虾青素产量(S2,mg-L-1）计算公式为:S2=S1*DW,S1表示虾青素的含量（mg・g-1）,DW表示细胞干重©L-1）。在CZ-M1和Kuhl培养基中，细胞经过一天的滞后期进入对数生长期,在第4天达到最大细胞干重,分别为4.52g・L-1和5.24g・L-1,而在KM1培养基中，细胞没有滞后期,直接进入对数期,也在第4天达到最大细胞干重，但低于前2种培养基，仅为3.72g・L-1（图1A）。在3种培养基中初始葡萄糖以不同速度都在第4天消耗完（图1B）。在CZ-M1和Kuhl培养基中培养14d后，细胞仍呈绿色,而在KM1培养基中细胞呈橘红色，虾青素含量和产量都高于前2种培养基,分别达到1.07mg-g-1和4.31mg-L-1（表3）。根据2.1节中的结果，在KM1培养基中小球藻虾青素含量最高，但比生长速率较低（0.038h-1）导致最终生物量不理想，这可能是KM1中氮源一天冬氨酸（L-Asparagine）不能被很好地利用所致。因此以下实验对KM1培养基进行不同浓度的氮源优化处理，如表2所示。2.2.1优化后的KM1培养基对小球藻生长的影响培养基中NaNO3和KNO3初始浓度越高,比生长速率越高，获得的藻细胞干重越大;NaNO3处理组比生长速率明显高于KNO3处理组;当NaNO3初始浓度为50mM时得到最大细胞干重4.39g・L-1（表4）。2.2.2优化后的KM1培养基对小球藻产虾青素的影响在小球藻对数生长末期添加到B3、B4、C3和C4处理中诱导合成虾青素,分别表示为日3+、B4+、C3+和C4+。所有处理中，藻保持持续快速生长，干重不断增加,虾青素产量也在不断增加；NaNO3初始浓度为50mM的处理组,在对数期末期添加40g・L-1的葡萄糖得到最大干重8.99g・L-1,虾青素产量和含量分别高达20.1mg・L-1and2.24mg・g-1（图2）。这一结果表明在KM1培养基中NaNO3作为氮源不仅比L-Asparagine和KNO3利于小球藻的生长,也有利于虾青素的积累;NaNO3初始浓度越高生长越快,经葡萄糖诱导后虾青素积累越多。小球藻Chlorellazofingiensis细胞生物量和虾青素累积量与培养基、培养条件密切相关。不同培养基培养小球藻时其生物量和虾青素积累量明显不同。采用优化的KM1培养基、添加葡萄糖诱导培养小球藻，可以显著提高小球藻的生物量和虾青素的积累量。在KM1培养基中NaNO3作为氮源比L-Asparagine和KNO3利于小球藻的生长和虾青素的积累，这可能与硝酸盐氮源和氨基酸氮源具有不同的同化途径以及藻细胞对Na+和K+的渗透能力存在差异有关。本文中小球藻虾青素产量和含量分别高达20.1mg・L-1和2.24mg・g-1,是目前所见报道中最高的[3,4]。由于KM1培养基组分简单，易于操作，因此可以进一步优化KM1培养基和培养条件，如碳源、碳氮比、微量元素以及光照强度等,以获得更高的藻细胞生物量和虾青素积累量，为将来大规模培养小球藻生产虾青素提供实验基础。【相关文献】刘子贻,沈奇桂.虾青素的生物活性及开发应用前景[J].中国海洋,1997,63(3):46.李浩明，高蓝虾青素的结构、功能与应用[J].精细化工,2003,20(1):32-37.IPPF,CHENF.PeroxynitriteandnitrylchlorideenhanceastaxanthinproductionbythegreenmicroalgaChlorellazofingiensisinheterotrophicculture[J].ProcessBiochemistry,2005,40:3595-3599.陈涛,向文洲，何慧，等.不同碳源对小球藻Chlorellazofingiensis异养产虾青素的影响[J].微生物学通报,2007,34(5):856-858.CHENF,ZHANGYM,GUOSY.GrowthandphycocyaninformationofSpirulinaplatenisisinphotoheterotrophicculture[J].BiotechnologyLetters,1996,18(5):603-608.CHENF,JOHNSMR.RelationshipbetweensubstrateinhibitionandmaintenanceenergyofChlamydomonasreinhardtiiinheteterotrophicculture[J].JournalofAppliedPhycology,1996,8(1):15-19.MILLERGL.Useofdinitrosalicylicacidreagentfordeterminationofreducingsugar[J].AnalChem,1959,31:426-427.YUANJP,CHENF.Purificationoftrans-astaxanthinfromahigh-yieldingastaxanthinester-producingstrainofthemicroalgaHaematococcuspluvialis[J].FoodChemistry,2000,68:443-8.