本发明专利技术涉及一种适合在高温条件下促进雨生红球藻生产虾青素的方法，属于生物技术领域。本发明专利技术提供了一种适合在高温条件下促进雨生红球藻生产虾青素的方法。在夏季高温气候条件下，首先采用低接种密度、低光强和高温的诱导方案，可以有效刺激绿色游动细胞转变为厚壁红色细胞，克服绿色细胞易漂白死亡的难题，提高藻细胞的耐受高温和高光的能力。而后采用高光控温诱导短时内提高虾青素的含量。本发明专利技术操作简单、成本低，可以显著提高雨生红球藻在夏季高温气候条件下虾青素的产量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物
，特别提供了一种适合在高温条件下促进雨生红球藻生产虾青素的方法。
技术介绍
虾青素(Astaxanthin)，化学名称为3,3’-二羟基-4,4’-二酮基-β,β’-胡萝卜素，分子式为C40H52O4，相对分子质量为596.86，又名虾黄质、虾黄素或龙虾壳色素，是类胡萝卜素的一种，也是类胡萝素合成的最高级别产物。天然虾青素是迄今为止人类发现的自然界中最强的抗氧化剂，被誉为“超级氧化剂”。虾青素具有广泛的应用价值，不仅可以用作水产养殖的饲料添加剂和人类食品添加剂，在药品、化妆品和营养保健品等领域也具有很大的应用潜力。雨生红球藻是天然虾青素含量最高的生物，含量达到干细胞的2%～4%，是获得天然虾青素的主要来源。目前利用雨生红球藻生产虾青素的模式，一般采取两步法培养。第一步为绿色扩培，在环境适宜、营养丰富的条件下，雨生红球藻以绿色的营养细胞形态存在，在这个过程中藻细胞分裂繁殖，产生大量带鞭毛的游动细胞，此时细胞脆弱，对光、温度等环境因素敏感。第二步为胁迫诱导，在诸如高光照、高盐、营养饥饿等不利环境条件下，细胞失去鞭毛，以不动的厚壁孢子形态存在，这时细胞内会积累大量的虾青素以对抗不利的环境条件。由于绿色细胞对环境耐受能力差，因此在诱导阶段培养条件的控制至关重要，尤其是温度对雨生红球藻的生长和虾青素的积累影响最大。文章《温度对雨生红球藻叶绿素荧光特性及虾青素含量的影响》中报道了20~30℃是雨生红球藻虾青素诱导培养阶段的最适温度，35℃会严重影响藻细胞的光合作用，导致细胞的死亡。专利201580004953.8公开了一种利用接种成熟的雨生红球藻红色孢子进行扩培，获得红色的游动细胞，再通过添加铁离子进行诱导培养，可以在28~33℃和光照强度为150μE/m2/s条件下正常生长，虽然实验过程中红色游动细胞可以耐受36℃的高温条件，但虾青素的产率已显著降低。在实际规模化养殖中，藻液温度会超过40℃，室外自然光强高达1000~2000μE/m2/s，在高温和高光共同作用下，该方法第一阶段获得的红色游动细胞也难以正常生长。另外，作为种子的红色孢子培养周期长，生产成本高。雨生红球藻虾青素诱导阶段由于需要高光照的刺激，因此通常在室外光径很小的光生物反应器中进行。在夏季高温季节，室外温度较高，而反应器光径小，藻液相对吸收更多阳光，导致反应器内藻液温度达到30~45℃。尤其是在诱导培养初期绿色藻细胞较为脆弱，暴露在高光和高温的极端条件下，极易导致细胞漂白死亡。因此，在规模化养殖过程中，需要采用冷却水对反应器进行喷淋或循环冷却降温，而冷凝水的降温和循环导致生产成本过高。综上所述，需要开发一种简单、低成本的方法，以解决雨生红球藻在高温气候条件下难以诱导生产虾青素的技术难题。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供一种适合在高温条件下促进雨生红球藻生产虾青素的方法，该方法操作简单、成本低廉，有效解决雨生红球藻在高温气候条件下难以诱导生产虾青素的技术问题。本专利技术提供一种适合在高温条件下促进雨生红球藻生产虾青素的方法，包括以下步骤：（a）绿色细胞营养培养：以全营养培养基对雨生红球藻进行绿色扩培，温度22~24℃，光照50~100μE/m2/s，通入含有0.5~1.5%CO2的混合空气，培养7~10天后去除培养液，获得浓缩的绿色藻液；（b）低光高温诱导：用诱导培养基将上述藻液稀释至0.1~0.2g/L，接种至室外光生物反应器中，采用遮光的方法将光照强度控制在50~200μE/m2/s，藻液温度30~40℃，通入含有1%~5%CO2的混合空气控制pH于7.0~8.0，诱导培养4~6天；（c）高光控温诱导：待绿色藻细胞全部转变为不动厚壁孢子后，去掉遮光，利用太阳光的高光照强度进行诱导培养，并利用喷淋的方法将温度控制在20~25℃，诱导培养1~3天后进行采收，测定虾青素含量。优选的，步骤（b）所述的诱导培养基为营养缺失培养基或者高盐培养基。优选的，步骤（b）所述的光生物反应器为塑料薄膜光生物反应器、平板式光生物反应器、管道式光生物反应器、柱式光生物反应、跑道池或圆池光生物反应器、带光源的发酵罐。本专利技术公开了一种适合在高温条件下促进雨生红球藻生产虾青素的方法，该方法操作简单、成本低廉，有效解决雨生红球藻在高温气候条件下难以诱导生产虾青素的技术问题。在雨生红球藻虾青素诱导阶段，首先采用低光照和高温诱导方案，可以有效克服绿色细胞在诱导培养初期由于耐受不利环境的能力差，容易漂白死亡的缺点。在较低的初始细胞密度条件，以弱光高温方式可以有效刺激绿色游动细胞转变为厚壁红色细胞，提高藻细胞的耐受高温和高光的能力，而后采用高光控温诱导短时内提高虾青素的含量，相比于传统的全程控温诱导，降低了降温成本，极大地提高了虾青素的产量。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。其他任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、结合、简化，均为等效形式，同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1（a）绿色细胞营养培养：以BG-11全营养培养基对雨生红球藻进行绿色扩培，温度22~24℃，光照50~100μmol/m2·s，通入含有0.5~1.5%CO2的混合空气，培养7~10天后，沉降去除上清培养液，获得浓缩的绿色细胞藻液。（b）低光高温诱导：用BG-11缺氮培养基将上述浓缩藻液稀释至0.19g/L，接种至室外立柱式薄膜光生物反应器中，反应器光径为5cm，高度为150cm，通入含有1%~5%CO2的混合空气控制pH于7.0~8.0。培养地点位于山东潍坊，季节为夏季。采用遮光的方法将光照强度控制在50~200μE/m2/s。在培养期间，藻液温度为30~40℃。通过显微镜观察，藻细胞在低光高温的条件下，绿色细胞失去鞭毛，转变为不动细胞，并且逐渐变红，未出现细胞漂白死亡现象。（c）高光控温诱导：培养5天后，绿色藻细胞全部转变为红色厚壁细胞，虾青素含量为2.23%。去掉遮光，白天最高光照强度为1000~2000μE/m2/s，此时细胞密度不高，仅为0.54g/L，可以充分接受光照刺激。通入含有1%~5%CO2的混合空气控制pH于7.0~8.0，并利用喷淋的方法将温度控制在20~25℃，诱导培养2天后进行采收，测定虾青素含量。结果显示，诱导结束时实施例1的细胞密度达到0.68g/L，虾青素含量为3.86%。实施例2实施例2为对照实验组，绿色营养细胞培养同实施例1。低光高温诱导：初始藻细胞接种浓度为0.15g/L，其它培养条件同实施例1。高光高温诱导：培养3天后，绿色藻细胞全部转变为红色厚壁细胞，虾青素含量为1.51%。去掉遮光后，不采用控温措施，藻液在培养过程中温度最高达到45℃，诱导培养2天后进行采收，测定虾青素含量。结果显示，诱导结束时实施例2的细胞密度达到0.43g/L，虾青素含量为2.54%。实施例3实施例3为对照实验组，绿色营养细胞培养同实施例1。高光控温诱导：初始藻细胞接种浓度为0.16g/L，不采用低光高温的第一阶段诱导，全过程不遮光，并利用喷淋的方法将温度控制在20~25℃。诱导培养7天后进行采收，测定虾青素含量。结果显示，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适合在高温条件下促进雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于包括以下步骤：（a）绿色细胞营养培养：以全营养培养基对雨生红球藻进行绿色扩培，温度22~24℃，光照50~100 μE/m2/s，通入含有0.5~1.5% CO2的混合空气，培养7~10天后去除培养液，获得浓缩的绿色藻液；（b）低光高温诱导：用诱导培养基将上述藻液稀释至0.1~0.2 g/L，接种至室外光生物反应器中，采用遮光的方法将光照强度控制在50~200 μE/m2/s，藻液温度30~40℃，通入含有1%~5% CO2的混合空气控制pH于7.0~8.0，诱导培养4~6天；（c）高光控温诱导：待绿色藻细胞全部转变为不动厚壁孢子后，去掉遮光，利用太阳光的高光照强度进行诱导培养，并利用喷淋的方法将温度控制在20~25℃，诱导培养1~3天后进行采收，测定虾青素含量。
【技术特征摘要】
1.一种适合在高温条件下促进雨生红球藻生产虾青素的方法，其特征在于包括以下步骤：（a）绿色细胞营养培养：以全营养培养基对雨生红球藻进行绿色扩培，温度22~24℃，光照50~100μE/m2/s，通入含有0.5~1.5%CO2的混合空气，培养7~10天后去除培养液，获得浓缩的绿色藻液；（b）低光高温诱导：用诱导培养基将上述藻液稀释至0.1~0.2g/L，接种至室外光生物反应器中，采用遮光的方法将光照强度控制在50~200μE/m2/s，藻液温度30~40℃，通入含有1%~5%CO2的混合空气控制pH于7.0~8.0，诱导培养4~6天；（c）高光控...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑玉彬，曹培鑫，郑玉瑞，代云法，王华，赵坤，
申请(专利权)人：山东金晶生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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