异养-光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法技术

本发明专利技术公开了异养

【技术实现步骤摘要】
异养
‑
光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法


[0001]本专利技术属于微藻生物
，具体涉及异养
‑
光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法。

技术介绍

[0002]小球藻(Chlorella)为绿藻门小球藻属单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类，因其富含蛋白、色素、多糖、多不饱和脂肪酸、维生素和矿物质等营养成分，在食品保健、饲料和医药等多个领域具有广泛的应用价值。
[0003]微藻内蛋白质含量可达40％
–
70％，是重要的单细胞蛋白来源。叶黄素是一种类胡萝卜素，具有眼部保护活性和抗氧化性，能对抗神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病视网膜病变和呼吸疾病等，此外，叶黄素还被用作人类食用的着色剂和食品添加剂(欧盟称为E161b着色剂)，也被用作加深蛋黄颜色的饲料添加剂。微藻是叶黄素的潜在来源，藻细胞叶黄素含量高，生长不受季节变化的影响，对土地和水资源需求较低，同时藻细胞培养过程还能产生其他高附加值产品。如何提高小球藻培养密度并获得高附加值产物是当前小球藻大规模培养的关键技术问题，现有的利用有机碳源异养培养小球藻可以提高生物量产率，但是异养条件不利于积累蛋白质、叶黄素等需要光诱导条件的高附加值产物。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供异养
‑
光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法，利用异养
‑
光诱导两阶段培养获得高密度微藻生物量的同时提高叶黄素和蛋白质含量，解决微藻自养培养过程中活性物质产率低的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]本专利技术提供的异养
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光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法，包括以下步骤：
[0007](1)异养培养阶段：将微藻按照接种量为1％
–
30％接种于发酵罐内的异养培养基中，在pH为6.5、温度为27.5
–
28.5℃和黑暗避光的条件下进行异养培养，待微藻培养至对数生长中期时，先以流加补料的方式向发酵罐中补充碳源和氮源得到高密度微藻生物量后，再以半连续补料的方式向发酵罐中补充碳源和氮源促进叶黄素积累；
[0008](2)光诱导培养阶段：步骤(1)中微藻异养培养结束后，将微藻藻液稀释并转移至与所述发酵罐串联的光反应器中，在其内的光诱导培养基中进行光诱导培养，诱导微藻细胞快速合成蛋白质，光照强度为60
–
100μmol/m2/s，光暗比为14：10(h/h)。
[0009]优选地，所述微藻为蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)。
[0010]优选地，所述异养培养基为改良的BG11培养基，按照终浓度(mg/L)计组成为：葡萄糖7500，KNO3：500，NaNO3：150，Na2CO3：20，K2HPO4：40，MgSO4·
7H2O：75，CaCl2·
2H2O：36，柠檬酸：6，Na2MoO4·
2H2O：0.71，Na2EDTA：1，柠檬酸铁铵：6，ZnSO4·
7H2O：8.82，MnCl4·
4H2O：1.44，CuSO4·
5H2O：1.57，Co(NO3)2·
2H2O：0.49；
[0011]所述光诱导培养基为BG11培养基，其按照终浓度(mg/L)计组成为：Na2CO3：20，K2HPO4：40，MgSO4·
7H2O：75，CaCl2·
2H2O：36，柠檬酸：6，Na2MoO4·
2H2O：0.71，Na2EDTA：1，柠檬酸铁铵：6，ZnSO4·
7H2O：8.82，MnCl4·
4H2O：1.44，CuSO4·
5H2O：1.57，Co(NO3)2·
2H2O：0.49。
[0012]优选地，步骤(1)中，通过搅拌或振荡的方式保持异养培养过程中微藻处于均匀混合状态。
[0013]优选地，所述发酵罐包括罐体、搅拌浆和排气阀，所述光反应器包括主体容器、外部光照装置和通气装置，所述发酵罐和所述光反应器通过管道串联连接，且均设有补料瓶经蠕动泵输送营养液/培养基。
[0014]优选地，步骤(1)中，待微藻细胞达到最大比生长速率或所述培养基中碳源消耗至初始浓度的80％
–
85％时开始进行补料，所述流加补料和半连续补料均分多次进行。根据微藻细胞对营养盐的消耗程度确定补料量，补料后的营养盐浓度为微藻细胞进入对数生长中期时即达到最大比生长速率时培养基中营养盐浓度。
[0015]优选地，步骤(1)中，所述半连续补料时每次收获和补加的培养基体积为初始培养基体积的二分之一。
[0016]优选地，步骤(2)中，所述微藻藻液的稀释倍数为1
–
5倍。
[0017]优选地，步骤(2)中，采用半连续补料的方式补料提高微藻内蛋白质的含量。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过异养
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光诱导两阶段串联培养，先通过异养培养结合流加补料和半连续补料方式提高微藻生物量和叶黄素产量，然后利用光诱导培养提高蛋白质和叶黄素的产量，解决微藻自养培养活性物质产率低的难题，实现微藻高效联产叶黄素和蛋白质的目的，培养方法简便，培养周期短，适用于微藻规模化高密度培养。
附图说明
[0019]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更显著：
[0020]图1是异养
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光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的装置结构示意图；其中，1
–
发酵罐罐体、2
–
搅拌桨、3
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排气阀、4
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带阀门的管道、5
–
光反应器主体容器、6
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通气管道、7
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气体分布器、8
–
照明灯管；
[0021]图2是不同补料方式下异养培养小球藻叶黄素含量对比。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]图1示例性地描述了一种异养
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光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质采用的装置，包括发酵罐和光反应器通过带阀门的管道串联连接，发酵罐和光反应器均设有补料瓶经蠕动泵输送培养基，其中：发酵罐包括罐体1、搅拌浆2和排气阀3，搅拌桨2伸入罐体1底
部、排气阀3位于罐体1顶部；光反应器包括主体容器5、外部光照装置和通气装置，外部光照装置采用照明灯管8，通气装置由通气管道6通入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.异养
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光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)异养培养阶段：将微藻接种于发酵罐内的异养培养基中，接种量为1％
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30％，在pH为6.5、温度为27.5
–
28.5℃和黑暗避光的条件下进行异养培养，待微藻培养至对数生长中期时，先以流加补料的方式向发酵罐中补充碳源和氮源得到高密度微藻生物量后，再以半连续补料的方式向发酵罐中补充碳源和氮源促进叶黄素积累；(2)光诱导培养阶段：步骤(1)中微藻异养培养结束后，将微藻藻液稀释并转移至与所述发酵罐串联的光反应器内，在光诱导培养基中进行光诱导培养，诱导微藻细胞快速合成蛋白质，光照强度为60
–
100μmol/m2/s，光暗比为14：10(h/h)。2.根据权利要求1所述异养
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光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法，其特征在于，所述异养培养基为改良的BG11培养基，按照终浓度(mg/L)计组成为：葡萄糖7500，KNO3：500，NaNO3：150，Na2CO3：20，K2HPO4：40，MgSO4·
7H2O：75，CaCl2·
2H2O：36，柠檬酸：6，Na2MoO4·
2H2O：0.71，Na2EDTA：1，柠檬酸铁铵：6，ZnSO4·
7H2O：8.82，MnCl4·
4H2O：1.44，CuSO4·
5H2O：1.57，Co(NO3)2·
2H2O：0.49；所述光诱导培养基为BG11培养基，按照终浓度(mg/L)计组成为：Na2CO3：20，K2HPO4：40，MgSO4·
7H2O：75，CaCl2·
2H2O：36，柠檬酸：6，Na2MoO4·
2H2O：0.71，Na2EDTA：1，柠檬酸铁铵：6，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长海，何梅琳，崔晓宇，王烨，
申请(专利权)人：广西源藻生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：