不同培養基對小球藻 Chlorella zofingiensis生長(cháng)和蝦青素產(chǎn)

摘要：研究了小球藻Chlorella zofingiensis在3種不同培養基CZ-M1，Kuhl和KM1中培養時(shí)生物量和蝦青素的產(chǎn)量。結果表明，Kuhl 最利于小球藻的生長(cháng)，比生長(cháng)速率、最大細胞干重和得率最高，蝦青素含量最低；KM1培養基最利于蝦青素的積累。采用優(yōu)化后的培養基KM1，添加葡萄糖誘導培養小球藻，可以獲得8．99 g．L^-1 的藻細胞干重，蝦青素產(chǎn)量和含量分別達到20．1 mg·L ^-1 和 2．24 mg·g ^-1 

關(guān)鍵詞：小球藻：蝦青素；培養基

中圖分類(lèi)號：P735  文獻標識碼：A   文章編號：1009-5470 (2010) 03—0061—04 

 

蝦青素（fastaxanthin)是一種紫紅色酮式類(lèi)胡蘿卜素，其化學(xué)名為 3,3-二羥基- 4，4’- 二酮基．β一類(lèi)胡蘿卜素，具有超強的著(zhù)色和抗氧化功能，除了傳統上用做水產(chǎn)養殖中三文魚(yú)等的飼料添加劑外，近年來(lái)也在食品、醫藥、化妝品等領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用^［1-2］。

  人工合成的蝦青素價(jià)格昂貴，安全性低，因此利用生物合成生產(chǎn)天然蝦青素具有重要意義。小球藻Chlorella zofingiensis屬單細胞綠藻，它生長(cháng)快速并能高效積累蝦青素，具有大規模生產(chǎn)蝦青素的潛力，成為繼雨生紅球藻、紅發(fā)夫酵母之后又一備受關(guān)注的天然蝦青素生產(chǎn)來(lái)源^［3］。

有研究表明小球藻細胞生物量和蝦青素累積量與培養基、培養條件密切相關(guān)；不同氮源、碳源對小球藻生產(chǎn)蝦青素影響顯著(zhù)^［3-4］。本研究通過(guò)比較小球藻在不同培養基、不同培養條件下生長(cháng)和積累蝦青素的差異，進(jìn)一步優(yōu)化培養條件，為規模培養小球藻生產(chǎn)蝦青素提供實(shí)驗基礎。

 

l 材料與方法

1．1 材料

實(shí)驗藻種：小球藻Chlorella zofingiensis ( ATCC 30412 )由香港大學(xué)植物學(xué)系陳峰教授提供。      

培養基：實(shí)驗采用3種不同的培養基培養小球藻，3種培養基的組成見(jiàn)表1，改良的K M1培養基見(jiàn)表2。 

表1   3種不同培養基 KM1、Kuhl和CZ．M1的組分Tab．1 Compositions of three di fferent media，KM1，Kuhl and CZ- M1 

 

 

表3  小球藻在不同培養基中培養14 d后最大干重和蝦青素積累量

注：表中數據位平均值±標準偏差（n=3）

 

2．2 優(yōu)化后的KM1培養基對生長(cháng)和蝦青素合成的影響

根據 2．1節中的結果，在KM1培養基中小球藻蝦青素含量最高，但比生長(cháng)速率較低( 0．038h )導致最終生物量不理想，這可能是KM1中氮源一天冬氨酸( L- Asparagine ) 不能被很好地利用所致。因此以下實(shí)驗對KM1培養基進(jìn)行不同濃度的氮源優(yōu)化處理，如表2所示。

2．2．1   優(yōu)化后的 K Ml培養基對小球藻生長(cháng)的影響

培養基中NaNO₃和KNO ₃ 初始濃度越高，比長(cháng)速率越高，獲得 的藻細胞干重越大： Na NO₃ 處理組比生長(cháng)速率明顯高于KNO₃ 處理組；當NaNO₃始濃度為50 mM時(shí)，得到最大細胞干重4．39 g·L^-1

2．2．2 優(yōu)化后的 KM1培養基對小球藻產(chǎn)蝦青素的影響

在小球藻對數生長(cháng)末期添加到B3、B4、C3和C4處理中誘導合成蝦青素，分別表示為 B3+、B4+、C3+ 和C4+。所有處理中，藻保持持續快速生長(cháng)，干重不斷增加，蝦青素產(chǎn)量也在不斷增加；NaNO₃ 初始濃度為50 mM的處理組，在對數期末期添加40g·L 的葡萄糖得到最大干重8．99 g·L^-1蝦青素產(chǎn)量和含量分別高達20．1mg· L^-1and 2．24 mg·g^-1。 這一結果表明在KM1培養基中NaNO₃ 作為氮源不僅比L - Asparagine和KNO₃利于小球藻的生長(cháng)，也有利于蝦青素的積累；NaNO ₃ 初始濃度越高生長(cháng)越快，經(jīng)葡萄糖誘導后蝦青素積累越多。

3 結論

小球藻Chlorella zofingiensis 細胞生物量和蝦青素累積量與培養基、培養條件密切相關(guān)。不同培養基培養小球藻時(shí)其生物量和蝦青素積累量明顯不同。采用優(yōu)化的KM1培養基、添加葡萄糖誘導培養小球藻，可以顯著(zhù)提高小球藻的生物量和蝦青素的積累量。在KM1培養基中NaNO₃作為氮源比L - Asparagine和KNO ₃利于小球藻的生長(cháng)和蝦青素的積累，這可能與硝酸鹽氮源和氨基酸氮源具有不同的同化途徑以及藻細胞對Na和K的滲透能力存在差異有關(guān)。本文中小球藻蝦青素產(chǎn)量和含量分別高達20．1mg·L^-1和2．24 m g·g^-1是目前所見(jiàn)報道中最高的^［3,4］K M1培養基組分簡(jiǎn)單，易于操作，因此可以進(jìn)一步優(yōu)化KM1培養基和培養條件，如碳源、碳氮比、微量元素以及光照強度等，以獲得更高的藻細胞生物量和蝦青素積累量，為將來(lái)大規模培養小球藻生產(chǎn)蝦青素提供實(shí)驗基礎。