一种提高紫球藻多糖产量的培养方法技术

本发明专利技术公开了一种提高紫球藻多糖产量的培养方法(无机盐饥饿法)。该方法通过限制培养基中无机盐和微量元素的含量，同时提供相对充足的二氧化碳和水，以达到提升紫球藻多糖产量的目的。该方法采用改良人工海水培养基ASW规模化培养紫球藻，限制培养基中无机盐和微量元素含量为原培养基30～70％、温度为15～30℃、光照强度为4400～17600lx、通气量为0.5～1.5L/min，培养周期为18天。该方法操作简单，节省原料，具有一定的普适性，可以提升紫球藻胞外多糖产量，并大大减少从上清液中提取多糖工艺流程中透析和冻干步骤消耗的时间和电力，从总体上降低紫球藻多糖的生产成本，具有十分优良的产业应用前景。良的产业应用前景。良的产业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种提高紫球藻多糖产量的培养方法


[0001]本专利技术属于生物工程
，具体地涉及提高紫球藻多糖产量的培养方法， 更具体涉及限制培养基中无机盐浓度并提供相对充足的水分和二氧化碳以促进 紫球藻生产多糖的方法。

技术介绍

[0002]微藻和蓝细菌是单细胞光合微生物，它们将捕获的太阳能转化为生物量，其 效率通常超过陆地植物。全世界的微藻市场可以认为是非常新兴的，用于生产的 主要微藻有小球藻、紫球藻、杜氏盐藻、雨生红球藻和三角褐指藻。它们用于生 产牲畜饲料、有机肥料和高价值提取物，如多不饱和脂肪酸、天然色素、营养制 品和抗氧化剂。许多微藻，如生活在近岸海底环境中的微藻，产生并分泌多糖粘 液以覆盖其细胞，是为了保护其免受环境条件波动或捕食者的影响。
[0003]最近有许多研究关于微藻作为有价值化学品的新来源，这促进了产业化开发 微藻生物质的生产(光生物反应器)和处理(代谢产物的提取加工)技术。因此， 微藻的生物活性提取物的生产成本正在下降，开发出微藻的代谢产物(如油脂、 蛋白和多糖)成为可能。已知有几种真核和原核微藻在其细胞外环境中产生并分 泌大量胞外多糖(C
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dricDelattre,Production,extraction and characterization ofmicroalgal and cyanobacterial exopolysaccharides,Biotechnology Advances,2016, 34,1159
‑
1179)。
[0004]大多数关于红色微藻胞外聚合物的研究都是在紫球藻属上进行的，特别侧重 于淡色紫球藻(Porphyridium purpureum 806)、血色紫球藻(Porphyridiumcruentum) 和铜绿紫球藻(Porphyridiumaerugineum744)。在测定胞外多糖的组成和化学性质 时，发现胞外多糖具有良好的生物医学活性(例如抗病毒、抗菌、抗肿瘤、抗氧 化)和工业应用前景(例如作为抗氧化剂和生物润滑剂)。目前，胞外多糖更多 的是作为色素或脂质等其他活性物质的副产物。例如，众所周知的紫球藻实际上 主要是由于其β
‑
藻红蛋白(BPE)而被开发的，而只有一小部分紫球藻专门用于 化妆品领域的胞外多糖开发。因此，很少有研究优化胞外多糖生产的培养参数和 微生物菌株的选择(RuiXiao,Overview of microalgal extracellular polymericsubstances(EPS)and their applications,Biotechnology Advances,2016,34, 1225
‑
1244)。

技术实现思路

[0005]基于以上背景，在本专利技术提出以限制培养基无机盐和微量元素浓度的方式来 促进紫球藻高效生产多糖的方法。此方法为优化紫球藻多糖生产提供了一条简单， 高效，节能，环境友好且适合于规模化的生产方法。
[0006]本专利技术提出了一种提升紫球藻多糖产量的培养方法，其特征在于包括以下步 骤：
[0007]在容量为1L且含500mL改良后ASW培养基的锥形瓶中以10％的接种量 将紫球藻藻种接种至培养基中，并在光照培养箱中进行持续光照培养。培养过程 中控制温度、光照强
度和无菌空气通气速率，培养周期为18天。
[0008]在一个具体实施方案中，所述改良的ASW培养基中的无机盐和微量元素含 量为初始的培养基比例的30～70％，优选为50～60％；所述培养条件温度为15～ 30℃，优选为20～25℃，光照强度为4400～17600lx，优选为13200lx，通气量 为0.5～1.5L/min，优选为1.0～1.2L/min，优选地通入的是无菌空气。
[0009]进一步地，在整个培养周期内，使用苯酚
‑
硫酸法测定紫球藻多糖产量，苯 酚
‑
硫酸法具体如下：取1mL稀释后的样品于50mL试管中，向试管内加入0.5 mL 5％苯酚溶液，摇匀，再加入2.5mL浓硫酸并摇匀。在室温下放置30min等 待冷却，然后在490nm波长下比色测定吸光度，根据标准曲线计算出多糖含量。
[0010]在一个具体实施方案中，所述改良后的培养基在接种紫球藻前均需要经过高 压灭菌来确保无菌环境。并且整个培养周期内紫球藻液的取样和补充水分均在超 净工作台内进行。
[0011]进一步优选地，在超净工作台中，将紫球藻藻种接种至灭菌后的含有50％ 无机盐和微量元素浓度的ASW培养基上，提供相对充足的水分每1
‑
3天在超净 台中补充水分至初始体积，并且因为培养基中无机盐和微量元素浓度较低，所以 对于紫球藻而言水分相对充足)和二氧化碳(无菌空气的通气量为1L/min)， 并在温度为25℃、光照强度为13200lx的光照培养箱中培养18天，使用苯酚
‑ꢀ
硫酸法每2天测定一次藻液中多糖含量。
[0012]实验表明，在一个实施例中培养周期内的藻液和离心后获得的上清液均采用 苯酚
‑
硫酸法测定多糖含量，紫球藻藻液和上清液的多糖产量均提升20％以上。
[0013]本专利技术的无机盐饥饿法，用于提高紫球藻多糖产量，降低了培养基中无机盐 和微量元素的浓度，既有利于减少配制培养基的生产成本，也可以有效降低提取 工艺中透析和冻干步骤所消耗时间和电力，从而符合绿色化学的要求。本专利技术所 述培养方法中需要的原料较少，相同质量的原料可以配制两倍体积的改良培养基， 而同时总产物产率大幅提升，同时下游工艺中单位体积上清液中提取多糖所消耗 的能源大幅降低，具有十分明显的优势。本专利技术方法操作简单，节省原料，多糖 产量提升，具有优良的产业应用前景。相比于传统ASW培养基，本专利技术所需要 的原料少，产物多，节省能源，且不易染菌，具备较高的应用价值。
[0014]附图表说明
[0015]图1为在温度为25℃、光照强度为13200lx、无菌空气的通气量为1L/min， 总培养周期18天时，50％ASW培养基和原ASW培养基中紫球藻藻液多糖含量 变化图。
[0016]图2为在温度为20℃、光照强度为13200lx、无菌空气的通气量为1L/min， 总培养周期18天时，50％ASW培养基和原ASW培养基中紫球藻藻液多糖含量 变化图。
[0017]图3为在温度为25℃、光照强度为13200lx、无菌空气的通气量为1L/min， 总培养周期18天时，30％ASW培养基、50％ASW培养基、70％ASW培养基和 原ASW培养基中紫球藻藻液多糖含量变化图。
[0018]图4为改良50％培养基和传统ASW培养基提取藻粉和上清粉末对比实物图。
具体实施方式
[0019]结合实施实例，进一步阐述本项专利技术。除非特别说明，以下实施例中使用的 试剂
和仪器均为市售可得产品。具体实施案例如下：
[0020]表1人工海水培养基(ASW)和改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升紫球藻多糖产量的培养方法，其特征在于：通过降低了培养基中无机盐和微量元素的浓度的培养基来光照培养紫球藻。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，培养基中无机盐和微量元素的浓度如下：培养基中无机盐NaCl8.1～18.9g/L、MgSO4·
7H2O1.98～4.62g/L、MgCl2·
6H2O1.68～3.92g/L、CaCl2·
2H2O0.45～1.05g/L、KNO30.3～0.7g/L、KH2PO40.021～0.049g/L、NaHCO30.012～0.028g/L、pH7.6的Tris
·
HCl0.3～0.7mL/L、Na2Fe
‑
EDTA0.3～0.7mL/L；微量元素母液ZnCl2120～280mg/L、H3BO31800～4200mg/L、CoCl2·
6H2O45～105mg/L、CuCl2·
2H2O120～280mg/L、MnCl2·
4H2O1200～2800mg/L、(NH4)6Mo7O
24
·
4H2O1110～2590mg/L。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪海，李寅琛，吴升山，李闯，彭志清，甘礼惠，刘健，林鹿，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：