硝氮质量浓度和温度在不同培养模式下对雨生红球藻生长的影响

探究了自养和异养条件下,硝氮质量浓度和生长温度对雨生红球藻生长的影响,以及自养胁迫阶段不同胁迫温度(30,35,38℃)对虾青素积累的影响。研究结果表明:雨生红球藻在异养条件下的最高生物量(3.319 g/L)远高于自养条件下最高生物量(0.687 g/L),生物量提高了84%。自养条件下虾青素最高质量分数为2.264%,异养条件下虾青素最高质量分数为3.199%,比自养条件下虾青素最高质量分数提高41.29%。异养生长具有明显的生长优势,此条件下最适碳源为乙酸钠质量浓度1.5 g/L,最适硝氮质量浓度浓度为0.5 g/L,最适生长温度为22℃,最佳胁迫温度为30℃。     

雨生红球藻等离子诱变及高产藻株的筛选

目的通过等离子体诱变筛选获得高产虾青素的雨生红球藻突变株。方法将常压室温等离子体应(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)用于雨生红球藻的诱变育种处理。ARTP在常温下以输入功率100 W、处理距离2mm、气体流速10 L/min处理雨生红球藻40s,雨生红球藻的致死率达90%以上。在此条件下获得诱变株后,以虾青素合成抑制剂作为筛选剂,成功筛选获得一株虾青素高产藻株M45。结果该突变株的生物量和生长速率分别较出发株提高了6.45%和8.57%。突变株M45的虾青素含量达3.1%,较出发株提高了51.96%;虾青素产量为71.92 mg/L,相比于出发株提高了61.73%,且遗传稳定性实验表明,M45生产性能稳定。结论经等离子体诱变获得的突变株M45虾青素含量高,生产性能稳定,具有一定的工业应用前景,等离子体诱变方法适用于雨生红球藻的育种。     

不同温度下雨生红球藻优良藻株筛选

为获得适宜大规模培养的藻株,研究和比较了雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)3个不同品系分别在15、20、25、30℃中的生长和虾青素积累情况。结果表明,温度对雨生红球藻的生长和虾青素积累有显著的影响,并且与藻种品系有关。各培养温度下,雨生红球藻藻株H3的细胞密度、藻细胞干重、虾青素含量和产量具有明显优势。藻株H3的最适生长温度为15℃,其最终细胞密度和细胞干重分别为11.75×10~4 cell/mL和0.337 g/L,但该条件不利于虾青素的积累;虾青素积累在20℃培养时最高,其虾青素含量和产量分别为1.15%、3.41 mg/L;而在30℃时生物量和虾青素产量均最低。因此,优先选择H3作为大规模培养的藻种。     

雨生红球藻新型抗氧化肽的制备纯化、鉴定筛选及其对秀丽线虫抗氧化能力的影响

为深入挖掘藻渣的高附加值,本实验开展雨生红球藻抗氧化肽的制备和活性研究。将雨生红球藻蛋白酶解物作为原料,以2,2’-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS）阳离子自由基清除力为活性跟踪指标,通过超滤、制备型和分析型高效液相色谱,纯化制备抗氧化多肽组分;经高效液相色谱-串联质谱法鉴定氨基酸序列,同时采用分子对接技术筛选并确定雨生红球藻抗氧化肽,并揭示作用机理;基于秀丽隐杆线虫模型,评价藻多肽的体内抗氧化活性。结果表明,雨生红球藻多肽组分的抗氧化能力经分离后提高2.96倍,选择自由基清除力最强的组分i(0.25 mg/mL时ABTS阳离子自由基清除率（96.97±2.00）%)进行结构鉴定,获得10条多肽序列i-1～i-10;分子对接结果显示,i-1与ABTS阳离子自由基的最小结合自由能最低,表明其抗氧化能力最强,确定新型雨生红球藻抗氧化肽（Haematococcus pluvialis antioxidant peptide,HPp）序列为KFTPAP。体内实验表明,H...     

淡紫拟青霉TD16促进雨生红球藻生长和油脂合成的研究

为提高雨生红球藻生物量和油脂产率,将浓度分别为1×107个/m L和1. 36×107个/m L的雨生红球藻与淡紫拟青霉TD16以不同比例混合培养,确定5∶1为最佳藻菌接种体积比。雨生红球藻与淡紫拟青霉TD16混合培养与雨生红球藻单独培养相比:生物量(0. 92 g/L)和平均生长速率(62. 30 mg/(L·d))分别提高24. 32%和31. 66%,倍增时间由4. 26 d缩短至3. 24 d;油脂产率(184. 91 mg/L)和平均合成速率(13. 21 mg/(L·d))分别提高45. 59%和45. 64%,脂肪酸组成中C16∶0和C18∶1分别上升20. 56%和19. 27%;最高叶绿素a和虾青素质量浓度达到3. 89 mg/L和4. 37 mg/L,分别提高20. 81%和35. 71%。说明淡紫拟青霉TD16与雨生红球藻混合培养能够促进雨生红球藻的生长,提高油脂产率。     

氨氮质量浓度和温度对雨生红球藻生长特性的影响

研究了不同氨氮(氯化铵)浓度(0.05~0.8 g/L)和生长温度(22、25、28℃)对雨生红球藻生长特性的影响,以及不同胁迫温度(30、35、38℃)对虾青素积累的影响。测定了不同培养条件下雨生红球藻的OD值、干重、叶绿素以及虾青素含量。研究结果表明:以氯化铵为氮源的条件下,雨生红球藻更适宜在低氨氮浓度下生长,适宜的氨氮质量浓度是0.1 g/L,最适生长温度为22℃,以高温胁迫时,最佳胁迫温度为35℃。     

酶解结合物理法对雨生红球藻破壁处理的工艺研究

采用酶解结合物理法对雨生红球藻的破壁工艺进行了研究,以破壁孢子率为评价指标,通过正交试验筛选酶解条件,对比试验进行验证。试验结果表明,雨生红球藻的最佳破壁工艺为:选用复合纤维素酶对雨生红球藻进行酶解处理,酶添加量0.5%,酶解温度45℃,酶解时间5 h,酶解后结合高压均质法进行破壁,均质压力40 MPa,均质2次。在此工艺条件下,雨生红球藻的破壁孢子率较原工艺提高18.07%。酶解结合高压均质法用于雨生红球藻粉破壁具有效率高、成本低的优点,适用于工业化生产。     

利用控pH流加培养法提高雨生红球藻的生物量及虾青素产量

研究了一种新型培养方法——控pH流加培养法,可有效促进雨生红球藻生长并提高虾青素产量。测定雨生红球藻生长期间对营养盐的需求量,依据对数生长期藻液pH与硝酸盐和磷酸盐的含量的线性关系,确定流加液组成及流加方法。流加液的组成为7.88 g/L的KNO3,1.83 g/L的KH_2PO_4和24.0 g/L的CH_3COONa,监测对数生长期藻液pH变化情况,通过添加流加液将藻液的pH值持续控制在7.5~8.0内,雨生红球藻的细胞干重可达(1.42±0.04)g/L,虾青素产量可达(60.23±1.81)mg/L。     

混合光照对雨生红球藻PSII 光化学活性与色素积累的影响

该研究以54 μmol/（m2·s）白光为对照组,在54 μmol/（m2·s）白光的基础上研究不同蓝光光照强度18、36、54 、72 μmol/（m2·s）对雨生红球藻光化学活性和积累色素的影响。通过对雨生红球藻细胞密度、叶绿素、虾青素含量以及叶绿素荧光参数测定,探究雨生红球藻生长情况以及光照胁迫过程中虾青素含量的变化。结果表明,36 μmol/（m2·s）混合蓝光对雨生红球藻的抑制作用最明显。蓝光试验组的雨生红球藻光系统Ⅱ（photosystem Ⅱ,PSII）最大光能转化效率、有效光能转化效率和表观电子传递速率参数普遍高于对照组,说明雨生红球藻光合作用的结构和功能受到光损害,植物产生自我保护机制。54 μmol/（m2·s）照度的蓝光是雨生红球藻积累虾青素最适宜的混合光照强度。     

雨生红球藻破壁孢子粉对Ⅱ型糖尿病大鼠血糖及血脂的干预作用

初步探讨雨生红球藻破壁孢子粉对Ⅱ型糖尿病大鼠的血糖及血脂的干预作用及其机理。方法:将大鼠随机分为正常组、模型组、雨生红球藻破壁孢子粉低、中、高3个剂量组、降糖药物(盐酸二甲双胍)组。除正常组外,其它各组均用高脂高糖饲料喂养4周,腹腔注射链脲佐菌素(STZ)35 mg/kg bw后继续喂养4周进行造模。造模成功后3个剂量组在给予高脂高糖饲料的同时,灌胃给予不同剂量(50,100,200 mg/kg bw)的雨生红球藻破壁孢子粉。降糖药物组灌胃给予二甲双胍(28.5 mg/kg bw)。模型组灌胃给予蒸馏水。4周后处死大鼠取血清测定血糖、胰岛素、HDL-C、LDL-C、TG、SOD、GSH-Px的活性和MDA、IL-1β、TNF-α水平。研究结果表明,雨生红球藻破壁孢子粉可显著减少糖尿病大鼠的摄食量和饮水量,显著降低血糖和胰岛素水平,显著提高血清SOD、GSH-Px活性,降低MDA、IL-1β、TNF-α水平,显著降低糖尿病大鼠LDL和TG含量,提高HDL含量。结论:雨生红球藻破壁孢子粉可显著改善糖尿病大鼠血糖及胰岛素水平,有效调节血糖和血脂紊乱。增强机体的抗氧化能力,降低炎性因子水平可能是雨生红球藻破壁孢子粉干预血糖血脂的途径之一。     

蛋白质高产株小球藻MBFJNU-17的异养培养基优化

通过单因素试验筛选出以尿素作为小球藻MBFJNU-17异养培养基的单一氮源。以尿素作为氮源时,分批培养条件下小球藻的最高生物量达到10.85 g/L,蛋白质含量为44.5%,同时培养过程中藻液的pH相对稳定,更有利于藻细胞的生长。利用Plackett-Burman法选取了小球藻异养培养基中对微藻生长影响最显著3个因素。随后通过响应面法优化了3个因素的最佳质量浓度,分别为：葡萄糖41.53 g/L,尿素4.14 g/L,微量元素母液1.84 mL。优化后小球藻细胞干重从10.85 g/L提升至15.53 g/L,提高了43.1%,同时藻细胞蛋白质含量为52.3%。最后对小球藻蛋白与大豆蛋白在FAO/WHO/UNU模式下比较了必需氨基酸指数(essential amino acids index, EAAI),其中异养小球藻的EAAI为0.724,比大豆蛋白(0.657)更高。综合研究结果显示,通过优化小球藻MBFJNU-17培养基,获得了较高的藻生物量,且细胞蛋白质比大豆蛋白更具营养价值,可开发为动物饲料或人类食品蛋白质的优质原料。     

雨生红球藻源虾青素对糖尿病小鼠的降糖作用及其机制

通过尾静脉注射四氧嘧啶(45~50 mg/kg BW iv)建立小鼠高血糖模型,研究雨生红球藻源虾青素(astaxanthin,ASX)对四氧嘧啶高血糖小鼠血糖的调节作用。分别以雨生红球藻源虾青素粉(虾青素含量为2%)25、100 mg/kg连续灌胃高血糖小鼠14 d,在末次灌胃后摘眼球取血测定血糖、胰岛素、SOD、GSH-Px的活性和MDA水平;肝、肾组织称重并测定SOD、GSH-Px的活性和MDA水平。结果表明,雨生红球藻源虾青素可缓解高血糖模型小鼠体重降低的趋势,减少饮水量和摄食量;雨生红球藻源虾青素可显著降低四氧嘧啶高血糖小鼠的血糖值(p0.05)以及极显著提高血清中胰岛素的含量(p0.01),增强血清中的SOD(p0.05)和GSH-Px(p0.01)的活性,抑制了肾脏和肝脏中的MDA水平。结果表明,提高血清和肝肾组织的抗氧化能力,增加机体内的胰岛素水平可能是雨生红球藻源虾青素降血糖的机制之一。     

雨生红球藻高产虾青素的培养条件优化

本研究从5种培养基中筛选出最适于雨生红球藻HP1藻株绿色细胞生长阶段细胞增殖的培养基,并针对筛选出的培养基分别进行有机碳源和无机碳源及其浓度的优化。在此基础上,以光照强度、初始p H值和诱导时间为实验因素,采用单因素试验、中心点复合设计(CCD)响应面法对雨生红球藻虾青素积累阶段的胁迫条件进行优化。结果表明:HP1藻株在配方A及OHM培养基中均能达到较高生物量,有机碳源和无机碳源的最优浓度均为0.5 g/L。HP1虾青素积累的最优胁迫条件为:光照145μmol/m~2·s,初始p H 7.0,诱导时间9 d。在上述条件下,以有机碳源(NaAC)和无机碳源(NaHCO_3)为碳源的培养体系中,虾青素产量最大分别为5.74 mg/L、4.25 mg/L。研究结果将为进一步提高雨生红球藻虾青素产量提供科学依据。     

原壳小球藻对6种常用抗生素的敏感性评价

目的:评价原壳小球藻对6种常用抗生素的敏感性,找到合适的抗生素作为藻株遗传改造的抗性标记。方法:在固体培养基中筛选最适合用于原壳小球藻筛选的抗生素,然后在液体培养基中加入不同浓度的抗生素,分别在第4天,第7天,第14天和第21天测定藻液的OD440值并计算抗生素对藻的生长抑制率(P%)。根据抑制率(P%)与抗生素浓度(C)的关系来评估原壳小球藻对抗生素的敏感性。结果:经过2周的筛选试验,在固体培养基中,潮霉素的致死剂量为20μg/mL,链霉素、卡那霉素、壮观霉素、氯霉素的致死剂量分别超过100、500、100、600μg/mL。而在G418质量浓度为5μg/mL时,原壳小球藻的生长就受到显著的抑制;当质量浓度为10μg/mL时已经完全抑制了原壳小球藻的生长,因此,对于G418而言,10μg/mL是原壳小球藻生长的致死剂量。在液体培养基中,G418的作用剂量与固体培养基中的剂量一致,并且5μg/mL对原壳小球藻生长的抑制率维持在80%以上,10μg/mL对原壳小球藻生长的抑制率维持在95%左右。结论:原壳小球藻对氯霉素不敏感,对卡那霉素、链霉素、壮观霉素较为敏感,对潮霉素表现出高度敏感性,对G418最敏感。与其它5种抗生素相比,G418更适合作为原壳小球藻遗传转化的抗生素抗性选择标记。     

雨生红球藻虾青素对糖尿病大鼠脑损伤的干预作用

目的:研究雨生红球藻虾青素对2型糖尿病大鼠脑组织的影响。方法:72只大鼠随机分为糖尿病模型组、正常组、雨生红球藻虾青素低剂量组【50 mg/(kg·d)】、雨生红球藻虾青素中剂量组【100 mg/(kg·d)】、雨生红球藻虾青素高剂量组【200 mg/(kg·d)】、降糖药物(盐酸二甲双胍)组,每组12只。采用腹腔注射链脲佐菌素(STZ)加高糖高脂饲料制备大鼠2型糖尿病模型。12周后,10%水合氯醛麻醉处死大鼠,4℃下取其脑部,检测GSH-Px活性、SOD活性和MDA含量;HE染色光镜下观察大鼠脑组织形态结构;免疫组化测定大鼠脑组织含IL-1β、TNF-α的细胞数量。结果:与模型组比较,高剂量虾青素可显著提高2型糖尿病大鼠脑组织GSH-Px和SOD的活性,显著降低MDA的含量,显著降低IL-1β、TNF-α的细胞数量,对糖尿病大鼠脑组织结构具有保护作用。结论:雨生红球藻虾青素对2型糖尿病大鼠脑组织具有保护作用,其作用机制可能与改善大鼠脑的氧化应激反应,降低炎性因子有关。     

基于抗生素敏感性构建索罗金小球藻异养无菌体系的研究

为构建索罗金小球藻（Chlorella sorokiniana FZU60）的异养无菌体系,对其共生菌进行分离和鉴定,并考察了8种常见抗生素（头孢噻肟、卡那霉素、新霉素、氨苄青霉素、链霉素、四环素、氯霉素和红霉素）对共生菌和藻株FZU60生长的影响。结果表明：异养体系中主要的共生菌为芽孢杆菌（Bacillus）(78.76%)和甲基杆菌（Methylobacterium）(3.14%),且10 mg/L头孢噻肟、10 mg/L四环素、100 mg/L卡那霉素和100 mg/L红霉素对这两株共生菌均具有较好抑制效果,但对藻株FZU60的生长无明显影响。在此基础上,进一步考察了不同抗生素组合对藻株FZU60异养共生菌的抑制效果,发现采用10 mg/L头孢噻肟、10 mg/L四环素和100 mg/L卡那霉素的抗生素组合可成功构建异养无菌体系,且经3次传代培养后藻株FZU60仍可维持稳定的生长及无菌状态。本实验结果可为索罗金小球藻高密度异养中无菌藻种的制备提供一定的理论参考和实验依据。     

光照强度对雨生红球藻细胞生长和虾青素积累的影响

初步研究了不同光照强度(40~200μmol/m2·s)对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)细胞生长及虾青素积累的影响。结果表明,雨生红球藻在培养初期细胞干物质积累较少,虾青素含量较低;而在整个培养后期细胞干物质积累较多,虾青素含量较高。细胞生长进入对数生长期的时间随光照强度增加而减少。中等光照强度条件(80μmol/m2·s)最适于藻细胞生长,该条件不利于虾青素的积累;而高光强条件(200μmol/m2·s)明显抑制藻细胞生长(P<0.05),但虾青素含量明显提高(P<0.05);继续增加光照强度(240μmol/m2·s),单个细胞中的虾青素含量显著增加。     

一步降解苹果酸葡萄酒酵母的构建及特性研究--葡萄酒酵母与裂殖酵母属间原生质体融合

以葡萄酒酵母和解苹果酸裂殖酵母为亲本,通过正交实验优化了亲本原生质体的制备,再生以及融合的最佳条件,融合率为1.76×10 -6,经筛选获得了一株降解苹果酸能力强且发酵性能优良的融合菌株。融合株的体积较亲株大,为4 7.5 4 89μm3 ,融合子的DNA含量约为二亲株之和,为7.36×10 -8μg/cell,证明确为融合子;连续15次传代,融合子各项性能稳定。     

双歧杆菌和酿酒酵母原生质体融合子筛选方法的探讨

目的:探讨双歧杆菌(Bifidobacterium)和酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)原生质体融合子的筛选方法。方法:将双歧杆菌和酿酒酵母原生质体进行原生质体融合,采用10%乳糖中性红培养基进行融合子的初筛,并分析融合子传代稳定性、生物学特性,采用双歧杆菌属特异性寡核苷酸探针对亲本菌和融合子进行了荧光原位杂交检测比较。结果:结果表明,筛选得到的融合子具有双歧杆菌的特异性序列和亲本菌的生物学特性。结论:双歧杆菌和酿酒酵母原生质体融合,实现了厌氧菌和酵母的跨界融合,为双歧杆菌生物学功能的开发提供新思路、新途径。     

培养条件对蛋白核小球藻生长及油脂合成的影响

以富油蛋白核小球藻为出发藻株,研究自养、异养和混养培养模式对小球藻生物量和油脂含量的影响,以及异养发酵培养基葡萄糖质量浓度、氮源种类及质量浓度对小球藻生长的影响。结果表明,与自养和混养培养模式相比,采用异养发酵方式培养蛋白核小球藻可获得最大的生物量和油脂含量。通过气相色谱法测得异养蛋白核小球藻油主要脂肪酸为棕榈酸(36.07%)、油酸(34.26%)、亚油酸(20.17%)和亚麻酸(6.12%)。经单因素试验优化得到最适蛋白核小球藻生长异养发酵培养基的葡萄糖质量浓度为60 g/L,最适的氮源为酵母粉,质量浓度为4 g/L,在此条件下经192 h发酵,蛋白核小球藻生物量可达12.43 g/L,油脂产量为5.45 g/L。研究结果表明,异养发酵培养获得的蛋白核小球藻油是一种潜在且可再生的新油源。