一种提高硅藻中岩藻黄素产量的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种提高硅藻中岩藻黄素产量的方法及其应用。该方法包括如下步骤：S1：将硅藻接种至培养基中，在培养光光照条件下培养至对数生长期；其中，培养光为红蓝混合光，其红光与蓝光的比例为100～0:0～100(不包括0)；S2：将步骤S1中获得的对数生长期的硅藻细胞，在诱导光光照条件下、同时在培养基中补充氮源继续培养，以提高岩藻黄素产量；其中，诱导光为在步骤S1中的培养光的基础上添加纯蓝光获得的光质，该培养光与纯蓝光的光强比为1～4:1～2。采用本发明专利技术的方法可以促进细胞生长以及提高岩藻黄素的产量，可以运用于培养硅藻或生产岩藻黄素方面。

【技术实现步骤摘要】
一种提高硅藻中岩藻黄素产量的方法及其应用
本专利技术属于工业生物
，特别涉及一种提高硅藻中岩藻黄素产量的方法及其应用。
技术介绍
岩藻黄素(fucoxanthin)，分子式为C42H58O6，含有1个多烯烃骨架，属于丙二烯型类胡萝卜素，区别于其他常见类胡萝卜素，它含有一个单环氧基和共轭双键，具有更强的抗氧化性。研究发现，岩藻黄素在抗肥胖、抗肿瘤、抗糖尿病、抗氧化及抗阿兹海默症方面具有显著疗效，是食品、保健品、化妆品及药品的良好原料。目前岩藻黄素的主要是从海带、裙带菜等大型褐藻中提取获得。大型褐藻生长周期长且受季节限制，含量一般在0.1～1mg·g-1之间。由于大型褐藻多糖含量高，导致岩藻黄素提取效率低、产物纯度低，因此目前褐藻来源的岩藻黄素藻油价格高昂、含量低，纯品供应能力难以满足市场需求。海洋硅藻中岩藻黄素含量是大型褐藻的几十倍甚至上百倍，其中三角褐指藻作为海洋硅藻的模式种，岩藻黄素含量可高达10～30mg·g-1甚至更高。岩藻黄素在三角褐指藻细胞内并不以游离分子单独存在，而是与叶绿素和蛋白质形成岩藻黄素-叶绿素-蛋白复合体(FCP)。FCP中主要结合了7个叶绿素a、2个叶绿素c、7个岩藻黄素和1个硅甲藻黄素，不含叶绿素b。其特殊结构表明它能在深水中采集蓝光和绿光，为蓝绿光在工业光诱导系统中的应用提供了科学依据。中国专利申请201810623831.2证明蓝白混合光照(1:1)处理异养培养平滑菱形藻(Nitzschialaevis)发酵液，可以诱导岩藻黄素的积累，最高含量为11.90mgg-1。但该专利申请仅研究了白光与蓝光组合光照对平滑菱形藻的影响，未进行红蓝光组合的优化。中国专利申请CN201910258487.6证明红光(620-660nm)可以促进三角褐指藻细胞分裂，紫光(400-420nm)可以促进岩藻黄素积累及相关基因(八氢番茄红素合成酶PSY、番茄红素β-环化酶LCYB、胡萝卜素异构酶基因CRTISO、ζ-胡萝卜素脱氢酶ZDS)表达。但该专利申请是针对自养条件下的培养，且岩藻黄素在紫光诱导下最大含量仍不足2.5mg·g-1，远远未达到三角褐指藻中岩藻黄素含量的平均水平，存在显著缺陷。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种提高硅藻中岩藻黄素产量的方法。该方法获得的硅藻(尤其是三角褐指藻)藻粉干重高、岩藻黄素产量及产率高，且人工光源克服了自然光的昼夜交替并易于控制，降低了生产成本。本专利技术的另一目的在于提供所述提高硅藻中岩藻黄素产量的方法的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种提高硅藻中岩藻黄素产量的方法，包括如下步骤：S1：将硅藻接种至培养基中，在培养光光照条件下培养至对数生长期；其中，培养光为红蓝混合光，其红光与蓝光的比例为100～0:0～100(不包括0)；S2：将步骤S1中获得的对数生长期的硅藻细胞，在诱导光(改变LED红蓝光的比例)光照条件下、同时在培养基中补充氮源继续培养，以提高岩藻黄素产量；其中，诱导光为在步骤S1中的培养光的基础上添加纯蓝光(单色光)获得的光质，该培养光与纯蓝光的光强比为1～4:1～2。步骤S1中所述的硅藻优选为三角褐指藻。步骤S1中所述的硅藻的接种密度为1×106～2×107cells·mL-1；优选为4×106～1×107cells·mL-1；更优选为1×107cells·mL-1。步骤S1中所述的培养基为f/2培养基；优选为含有有机氮源和有机碳源的f/2培养基；更优选为含有0.025～0.2molL-1甘油和含氮量0.005～0.02mol·L-1的f/2培养基；最优选为含有0.1molL-1甘油和含氮量0.02mol·L-1的f/2培养基。所述的f/2培养基中的有机氮源为胰蛋白胨和尿素中的至少一种；优选为胰蛋白胨和尿素；更优选为胰蛋白胨和尿素按氮元素摩尔比1～2:1～2混合得到的有机氮源。所述的f/2培养基含有如下组分：海盐2×104mgL-1；NaNO375mgL-1；NaH2PO4·H2O10mgL-1；Na2SiO3·9H2O30mgL-1；Na2EDTA·2H2O4.36×10-3mgL-1；CuSO4·5H2O9.8×10-6mgL-1；Na2MoO4·2H2O6.3×10-6mgL-1；ZnSO4·7H2O22.0×10-6mgL-1；CoCl2·6H2O10.0×10-6mgL-1；MnCl2·4H2O180.0×10-6mgL-1；FeCl3·6H2O3.15×10-3mgL-1；pH8.0。步骤S1中所述的培养光的光照强度10～200μmol·m-2·s-1；优选为10～30μmol·m-2·s-1；更优选为20μmolm-2s-1。步骤S1中所述的培养光的光谱组成为R:G:B＝0～85:6～15:0～94(均不为0)。步骤S1中所述的培养光中红光和蓝光的比例优选为75:25，即光谱组成为R:G:B＝75:12:13。步骤S1中所述的培养时间为4～6天；优选为6天。步骤S1和S2中所述的培养为在光照恒温摇床上进行的培养，其转速为100～160rpm，优选为160rpm。步骤S1和S2中所述的培养的温度优选为20±1℃。步骤S2中所述的诱导光的光照强度10～200μmol·m-2·s-1；优选为10～30μmol·m-2·s-1；更优选为25μmolm-2s-1。步骤S2中所述的诱导光的光谱组成为R:G:B＝43～68:13～17:15～44。步骤S2中所述的诱导光中培养光与蓝光的光强比优选为4:1，即光谱组成为R:G:B＝68:17:15。步骤S2中所述的继续培养的时间为6～8天；优选为6天。步骤S2中所述的氮源为胰蛋白胨和尿素中的至少一种；优选为胰蛋白胨。步骤S2中所述的补充氮源为使体系中的总氮含量为0.005～0.02mol·L-1；优选为0.02mol·L-1。所述的提高硅藻中岩藻黄素产量的方法在培养硅藻和/或生产岩藻黄素中的应用。所述的硅藻优选为三角褐指藻。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术在混养条件下通过两步法，采用不同比例LED红蓝光分别促进细胞生长及岩藻黄素产量提高，即先利用红蓝组合光促进细胞生长，待三角褐指藻细胞生长至对数生长期，改变LED红蓝组合光的光谱比例并补充氮源，以提高岩藻黄素的产量。本专利技术中岩藻黄素产量比持续白光培养时显著提高了27.86％，比红蓝光一步法(未改变红蓝光配比的培养)时显著提高了31.90％，岩藻黄素产率达到7.02mg·L-1·d-1，是目前已知报道的最高值。附图说明图1为本专利技术所述的三角褐指藻(P.tricornutum)使用的不同比例LED红蓝组合光的光谱图；其中，A为不同红蓝光比例的培养光绝对光谱图；B为不同诱导光的绝对光谱图。图2为本专利技术所述的三角褐指藻(P.tricornutum)在不同初始细胞密度下生物量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高硅藻中岩藻黄素产量的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：将硅藻接种至培养基中，在培养光光照条件下培养至对数生长期；其中，培养光为红蓝混合光，其红光与蓝光的比例为100～0:0～100，不包括0；/nS2：将步骤S1中获得的对数生长期的硅藻细胞，在诱导光光照条件下、同时在培养基中补充氮源继续培养，以提高岩藻黄素产量；其中，诱导光为在步骤S1中的培养光的基础上添加纯蓝光获得的光质，该培养光与纯蓝光的光强比为1～4:1～2。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高硅藻中岩藻黄素产量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将硅藻接种至培养基中，在培养光光照条件下培养至对数生长期；其中，培养光为红蓝混合光，其红光与蓝光的比例为100～0:0～100，不包括0；
S2：将步骤S1中获得的对数生长期的硅藻细胞，在诱导光光照条件下、同时在培养基中补充氮源继续培养，以提高岩藻黄素产量；其中，诱导光为在步骤S1中的培养光的基础上添加纯蓝光获得的光质，该培养光与纯蓝光的光强比为1～4:1～2。


2.根据权利要求1所述的提高硅藻中岩藻黄素产量的方法，其特征在于：
步骤S1中所述的培养光的光照强度10～200μmol·m-2·s-1；
步骤S2中所述的诱导光的光照强度10～200μmol·m-2·s-1；
步骤S1中所述的培养的时间为4～6天；
步骤S2中所述的继续培养的时间为6～8天。


3.根据权利要求2所述的提高硅藻中岩藻黄素产量的方法，其特征在于：
步骤S1中所述的培养光的光照强度为10～30μmol·m-2·s-1；
步骤S2中所述的诱导光的光照强度为10～30μmol·m-2·s-1；
步骤S1中所述的培养的时间为6天；
步骤S2中所述的继续培养的时间为6天。


4.根据权利要求3所述的提高硅藻中岩藻黄素产量的方法，其特征在于：
步骤S1中所述的培养光的光照强度为20μmol·m-2·s-1；
步骤S2中所述的诱导光的光照强度为25μmol·m-2·s-1。


5.根据权利要求1所述的提高硅藻中岩藻黄素产量的方法，其特征在于：
步骤S1中所述的培养光中红光和蓝光的比例为75:25；
步骤S2中所述的诱导光中培养光与蓝光的光强比为4:1。


6.根据权利要求1所述的提高硅藻中岩藻黄素产量的方法，其特征在于：
步骤S1中所述的硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏东，杨润青，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44