一种利用三角褐指藻生产多不饱和脂肪酸和岩藻黄质的兼养培养方法技术

本发明专利技术涉及一种利用三角褐指藻生产多不饱和脂肪酸和岩藻黄质的兼养培养方法。本发明专利技术包括甘露醇在兼养培养硅藻生产多不饱和脂肪酸和岩藻黄质中的应用，以及茶多酚或茶多酚活性成分在兼养培养硅藻生产多不饱和脂肪酸和岩藻黄质中的应用。本发明专利技术首次采用甘露醇做为兼养碳源，通过实验发现，甘露醇较其他碳源能够有效提高三角褐指藻的生长速度和产量，并且兼养培养在光合系统色素合成水平上较异养培养有更好的合成效率；此外，本发明专利技术首次使用茶多酚作为生物活性物质培养硅藻，茶多酚能够有效的促进碳源的吸收和利用，经实际检测，对三角褐指藻生物量可以提高108%，岩藻黄质含量提高96%，EPA含量提高122%。

A concurrent culture method for producing polyunsaturated fatty acids and fucoidan by using brown algae

The invention relates to a concurrent culture method for producing polyunsaturated fatty acids and fucoidan by means of fucoidan. The invention includes the application of mannitol in the production of polyunsaturated fatty acids and fucoidic yellowing in concurrently cultured diatoms, as well as the application of tea polyphenols or tea polyphenols in the production of polyunsaturated fatty acids and fucoidic yellowish by concurrently cultured diatoms. For the first time, mannitol was used as a carbon source, and it was found that mannitol could effectively increase the growth rate and yield of brown finger algae compared with other carbon sources, and also have better synthesis efficiency in the photosynthetic system pigment synthesis level than that of heterotrophic culture. In addition, the invention of tea polyphenols is the first time to use tea polyphenols. The bioactive substances can promote the absorption and utilization of carbon source effectively. By actual detection, the biomass can be increased by 108%, the content of the alga yellow substance is increased by 96%, and the content of EPA is raised by 122%.

【技术实现步骤摘要】
一种利用三角褐指藻生产多不饱和脂肪酸和岩藻黄质的兼养培养方法
本专利技术涉及一种利用三角褐指藻生产多不饱和脂肪酸和岩藻黄质的兼养培养方法，属生物工程

技术介绍
岩藻黄质（Fucoxanthin），又名岩藻黄素或褐藻黄素，属于类胡萝卜素的含氧衍生物，常见于褐藻和硅藻中。岩藻黄质在藻类细胞中主要行使光合系统中捕捉光能的作用。岩藻黄质与叶绿素a和叶绿素c组成岩藻黄质-叶绿素蛋白复合体（Fucoxanthin-ChlorophyllProtein，FCP）。在近年的研究中，岩藻黄质已被证明是一种安全有效的膳食补充剂，它可以促进新陈代谢并且不对神经系统造成影响，具有抗肥胖、抗糖尿病、抗氧化，抗炎、抗肿瘤等多种生理活性[1]。大量实验研究表明，岩藻黄质的减肥机理是由于它可以激活对脂肪分解有促进作用的UCP1线粒体解偶联蛋白的表达，达到分解脂肪细胞，防止脂肪堆积的作用[2]。岩藻黄质具有抗氧化的活性。抗氧化作用是类胡萝卜素的重要特征之一，其许多生物效应都涉及到清除活性氧的能力，这是其具有疾病预防作用的因素之一。最近研究发现岩藻黄质还可以通过调节Na+/K+-ATP酶的活性防止细胞膜过氧化。该试验还证实了由于岩藻黄质的作用，给缺乏视黄醇的老鼠喂养岩藻黄质可以逐渐提高过氧化氢酶和谷胱甘肽转移酶的活性，从而达到抗氧化的作用[3]。二十碳五烯酸（Eicosapentaenoicacid，EPA，C20H30O2）是含五个双键的多不饱和脂肪酸（Polyunsaturatedfattyacid，PUFA），属于ω-3脂肪酸。该脂肪酸家族主要包括α-亚麻酸（α-Linolenicacid，ALA）、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（Docosahexaenoicacid，DHA）。EPA对婴儿大脑发育及成人心血管系统疾病的防治具有很好的效果，同时还具有防止血栓、防止血小板凝结，舒张血管、降低胆固醇和血压等作用[4]。目前用于食品和保健品的天然EPA主要从海洋鱼油中提取，EPA占鱼油的比例可达到20%~30%。然而，鱼油中EPA的产量受到捕鱼种类、捕鱼季节和地点的影响；另外，鱼油中高含量的胆固醇及异味严重影响着鱼油的质量。海洋微藻在海洋生态系统中具有重要的作用，作为初级生产者，它们是海洋生物的重要食物来源。海洋微藻细胞内含有大量的长链不饱和脂肪酸，其中EPA含量丰富。微藻油脂中的PUFAs组成简单、胆固醇低。因此，利用微藻生产EPA等不饱和脂肪酸具有广阔的市场前景。在海洋微藻中，三角褐指藻（Phaeodactylumtricornutum）、微拟球藻（Nannochloropsisoceanica）、等鞭金藻（Isochrysisgalbana）和新月菱形藻（Nitzschiaclosterium）等含有较高的EPA，能达到油脂含量的20%以上[5]。并且海洋微藻中还富含色素特别是岩藻黄质。其中三角褐指藻由于其生长速率快，油脂含量高等特点被人们所关注。其生长速率可达到0.38g/L/d，收获后油脂含量能达到48%以上，EPA产率可达到36mg/L/d，近年来作为新的EPA生产来源。同时，作为典型的硅藻，三角褐指藻中富含FCP复合体，岩藻黄质含量在15.42-16.51mg/g之间。微藻的营养方式具有多样性，大多数微藻采用光合自养（Phetoautotrophy）方式，许多微藻具有利用有机碳进行兼养（Mixotrophy）和异养（Heterotrophy）生长的能力。自养的光限制因素严重制约了微藻生物量，兼养和异养能够部分或全部消除光限制[6]，成为提高微藻产量和胞内活性物质含量的有效途径，因此微藻的兼养和异养研究成为近年来国内外藻类生物学关注的热点问题。兼养是利用CO2和有机碳，同时进行光合作用和呼吸作用，因此在光限制条件下，大多数微藻的兼养比生长速率约等于自养和异养比生长速率之和[7]，如：卡德藻（Tetraselmissp.）、雨生红球藻（Haematococcuspluvialis）和小球藻（Chlorellavulgaris）等。兼养为微藻高密度培养提供了一条有效途径，兼养和异养有利于胞内活性物质的积累，对于开发微藻生产胞内活性物质提供了很好的途径。但选择一种适合兼养微生物利用的碳源，是决定兼养生长速度和经济性高于其他培养方式的最关键因素。《三角褐指藻的自养、兼养和异养特性研究》（刘晓娟等，暨南大学，2008.）公开了硅藻门经济微藻三角褐指藻能够利用多种有机碳源进行兼养培养，但是在兼养过程中仍然存在易污染，兼养效果不显著等不足，限制了大规模培养技术的发展。甘露醇是山梨糖醇的同分异构体，两种醇类物质的二号碳原子上羟基朝向不同，分子式是C6H14O6，分子量为182.17。易溶于水，为白色透明的固体，有类似蔗糖的甜味。目前，利用甘露醇为碳源进行微生物培养的文献已有报道，但更多的集中于异养方式培养异养微生物。如日本专利文献JP2004024121A（申请号JP2002185745）公开了一种短周期的桦褐孔菌菌丝体培养方法，该方法利用液体培养基进行桦褐孔菌菌丝体的培养，液体培养基中涉及的碳源为一种非还原二糖，如海藻糖或蔗糖或糖醇（如甘露醇，山梨糖醇或麦芽糖醇），液体培养基的初始pH值为3.5-6.5。但并未对甘露醇是否适合做为兼养微生物的碳源以及如何利用甘露醇使其达到大幅提高兼养微生物生长速度目的的报道。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种利用三角褐指藻生产多不饱和脂肪酸和岩藻黄质的兼养培养方法。本专利技术通过使用新的兼养碳源达到提高生物量的目的，同时添加使用生物活性物质促进兼养碳源的利用和提高三角褐指藻在生长过程中的抗逆性，达到提高三角褐指藻生产产率的目的。本专利技术其中的一个技术方案如下：甘露醇在兼养培养硅藻生产多不饱和脂肪酸和/或岩藻黄质中的应用。根据本专利技术优选的，上述甘露醇作为碳源配制成培养基，兼养培养硅藻生产多不饱和脂肪酸和岩藻黄质；进一步优选的，所述甘露醇的添加量为每升培养基添加1～20g；最优的，所述甘露醇的添加量为每升培养基添加2g；进一步优选的，所述培养基，每升组份如下：1～20g甘露醇，0.1～10gNaNO3，10～40g海水盐，2～10mgNa2EDTA，1～9mgFeCl3•6H2O，2～12mgNaH2PO4•12H2O，10～60mgNa2SiO3•7H2O，0.001～0.1mgCuSO4•5H2O，0.002～0.2mgMgSO4•7H2O，0.001～0.1mgCoCl2•6H2O，0.02～2mgMnCl2•4H2O，0.001～0.01mgNa2MoO4•2H2O，0.0001～0.01mg生物素（Biotin）；更优的，所述培养基，每升组份如下：2g甘露醇，1gNaNO3，30g海水盐，4.37mgNa2EDTA，3.65mgFeCl3•6H2O，6.7mgNaH2PO4•12H2O，30mgNa2SiO3•7H2O，0.01mgCuSO4•5H2O，0.022mgMgSO4•7H2O，0.01mgCoCl2•6H2O，0.18mgMnCl2•4H2O，0.006mgNa2MoO4•2H2O，0.0005mg生物素（Biotin）。根据本专利技术优选的，所述培养基还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.甘露醇在兼养培养硅藻生产多不饱和脂肪酸和/或岩藻黄质中的应用。

【技术特征摘要】
1.甘露醇在兼养培养硅藻生产多不饱和脂肪酸和/或岩藻黄质中的应用。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述甘露醇作为碳源配制成培养基，兼养培养硅藻生产多不饱和脂肪酸和岩藻黄质；进一步优选的，所述甘露醇的添加量为每升培养基添加1～20g；最优的，所述甘露醇的添加量为每升培养基添加2g。3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述培养基，每升组份如下：1～20g甘露醇，0.1～10gNaNO3，10～40g海水盐，2～10mgNa2EDTA，1～9mgFeCl3•6H2O，2～12mgNaH2PO4•12H2O，10～60mgNa2SiO3•7H2O，0.001～0.1mgCuSO4•5H2O，0.002～0.2mgMgSO4•7H2O，0.001～0.1mgCoCl2•6H2O，0.02～2mgMnCl2•4H2O，0.001～0.01mgNa2MoO4•2H2O，0.0001～0.01mg生物素；更优的，所述培养基，每升组份如下：2g甘露醇，1gNaNO3，30g海水盐，4.37mgNa2EDTA，3.65mgFeCl3•6H2O，6.7mgNaH2PO4•12H2O，30mgNa2SiO3•7H2O，0.01mgCuSO4•5H2O，0.022mgMgSO4•7H2O，0.01mgCoCl2•6H2O，0.18mgMnCl2•4H2O，0.006mgNa2MoO4•2H2O，0.0005mg生物素。4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述培养基还包括茶多酚或茶多酚活性成分，浓度0.05～2g/L；进一步优选的，茶多酚或茶多酚活性成分浓度为0.2g/L；根据本发明优选的，所述硅藻选自小环藻属（Cyclotella）、菱形藻属（Nitzschia）、舟形藻属（Navicula）、筒柱藻属（Cylindrotheca）或褐指藻属（Phaeodactylum）；进一步优选的，所述褐指藻属（Phaeodactylum）为三角褐指藻，小环藻属（Cyclotella）为小环藻。5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤如下：（1）将硅藻培养至对数生长期，制得种子液；（2）将步骤（1）制得的种子液按5～50%的体积比接种至上述培养基中，在温度20～30℃、50～300μmolphotons·m−2·s−1光照条件下培养3～5天，然后维持培养体系中甘露醇浓度为1～20g/L，继续培养4～8天，制得含有多不饱和脂肪酸和岩藻黄质的发酵液；进一步优选的，所述步骤（2）中，培养条件为：温度23～25℃、光照条件80μmolphotons·m−2·s−1；更优的，光照条件的光周期为16h光照、8h黑暗；进一步优选的，所述步骤（2）中，维持甘露醇浓度为2g/L；进一步优选的，所述步骤（2）中，维持NaNO3浓度为0.1～10g/L；更优的，所述步骤（2）中，维持NaNO3浓度为1g/L。6.茶多酚或茶多酚活性成分在兼养培养硅藻生产多不饱和脂肪酸和/或岩藻黄质中的应用。7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的茶多酚中儿茶素类化合物质量百分比含量为65%～85%；优选的，所述茶多酚活性成分选自儿茶素类、黄酮及黄酮醇类、花青素类、酚酸及缩酚酸类和/或聚合酚...

【专利技术属性】
技术研发人员：范勇，李福利，胡光荣，王丽娟，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37