黄腐酸对Haematococcus pluvialis LUGU虾青素积累和lcy基因表达量的影响

雨生红球藻是虾青素的主要来源,为探明黄腐酸(FA)对雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU的影响,将不同质量浓度的FA添加至对数生长期的藻液中置于胁迫条件下培养,并分别对细胞生物量浓度、虾青素积累质量浓度以及番茄红素β-环化酶(lcy)基因表达量进行了测定。结果表明,黄腐酸质量浓度为10 mg/L,藻细胞的生物量产率达到最大80.28 mg/(L·d),比对照组提高5.44%;而虾青素最大质量浓度为20.82 mg/L,是在FA质量浓度为5 mg/L时测得,比对照组提高了86.89%。RT-PCR分析显示,虾青素合成的关键基因lcy的表达受FA的影响,当添加5 mg/L和10 mg/L的黄腐酸时lcy基因最大的表达量分别为对照的1.2倍和0.7倍。实验证明FA诱导下的雨生红球藻虾青素的积累含量和lcy基因表达量呈正相关。     

茴香醚对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis LUGU)虾青素积累的影响

利用不同诱导条件促进雨生红球藻Haematococcus pluvialis积累虾青素已成为虾青素生产和研究的热点。实验研究了不同质量浓度的茴香醚(BHA)对胁迫培养条件下雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU生长和虾青素积累的影响。结果表明,2 mg/L的BHA能够显著提高虾青素的含量,最大含量可达29.03 mg/g,比对照组(14.30 mg/g)提高到2.03倍。而在相同的茴香醚诱导条件下,初始藻细胞的不同生长状态对细胞的生长及虾青素的合成也有很大的影响:处于对数生长期后期(14 d)的细胞更有利于虾青素的积累,其最大虾青素含量达到29.3 mg/g,分别比前期、中期和稳定期提高到2.9、1.01和1.72倍。实验表明茴香醚是虾青素诱导的有效诱导子,本研究也可为两阶段法诱导生产虾青素提供依据。     

乙醇对法夫酵母发酵合成虾青素的影响

利用摇瓶培养法夫酵母JMU-MVP14菌株,通过乙醇传感器检测乙醇含量,研究乙醇对法夫酵母细胞生长及虾青素合成的影响。结果表明,在10 g/L和20 g/L葡萄糖初始培养基中分别添加1～2 g/L乙醇时,均可提高虾青素的产量;而添加高浓度乙醇,则会抑制细胞生长和虾青素的合成。以10 g/L葡萄糖为初始培养基,控制发酵中恒定乙醇浓度为2 g/L,虾青素质量浓度可达到50.1 mg/L,比只添加2 g/L乙醇提高了20.3%,且虾青素细胞产率达到13.1 mg/g,葡萄糖的利用率能达到77.2%以上,说明恒定乙醇控制策略更有利于法夫酵母虾青素的合成。在10 g/L初始葡萄糖浓度,恒定乙醇浓度2 g/L,并每24 h补加5 g/L葡萄糖的优化条件下,虾青素产量最大值达到55.3 mg/L,虾青素细胞产率为19.7 mg/g,比对照组(14.1 mg/g)提高了39.7%。     

叔丁基对羟基茴香醚对雨生红球藻虾青素积累和psy基因表达量的影响

研究胁迫培养条件下,在对数生长期的雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU藻液中添加不同质量浓度叔丁基对羟基茴香醚(butyl hydroxyanisole,BHA)对其影响,并分别对细胞生物量、虾青素积累量以及八番茄红素合成酶psy基因表达量进行了测定。结果表明,BHA质量浓度为2 mg/L时,虾青素积累量显著提高,最大含量可达29.03 mg/g,是对照组(14.30 mg/g)的2.03倍。而在相同的BHA诱导条件下,初始藻细胞的不同生长状态对细胞生长及虾青素合成也有很大影响:处于对数后期(14 d)的细胞其最大虾青素含量可达29.3 mg/g,分别是对数前期、中期和稳定期的2.93、1.01倍和1.73倍。实时荧光定量聚合酶链式反应分析显示,虾青素合成关键基因psy的表达受BHA的影响,当对数后期(14 d)添加2 mg/L BHA时,psy基因相对表达水平为对照9.2倍。结果表明,适当质量浓度BHA不仅能够显著提高虾青素合成关键酶基因psy的表达水平,并且明显促进了微藻细胞内虾青素积累量,为虾青素产业化提供了一种有效的策略。     

褪黑素对雨生红球藻虾青素积累和脂肪酸合成的影响

以雨生红球藻H.pluvialis LUGU为对象,研究了不同浓度的褪黑素(MLT)对藻细胞生长、虾青素积累、脂肪酸及脂肪酸合成相关酶活性的影响。结果显示:10μmol/L MLT诱导条件下培养13 d藻细胞中虾青素含量可达26.62 mg/g,是对照组(12.3 mg/g)的2.16倍;培养5 d脂肪酸合成量(15.32%)最大,是对照组的1.24倍,同时提高了虾青素酯含量;MLT诱导条件下,脂肪酸合成关键酶乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)活性升高,而磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)活性降低。研究表明,外源添加适当浓度的MLT不仅可以促进雨生红球藻中虾青素的积累,而且提高了脂肪酸的合成量,改变了脂肪酸组成。     

茴香醚对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis LUGU)虾青素积累和脂肪酸合成的影响

雨生红球藻虾青素积累过程与脂肪酸合成密切相关。实验研究了添加不同质量浓度的茴香醚(butyl hydroxyanisole,BHA)对雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU,生物量浓度、虾青素积累量以及脂肪酸合成的影响。结果显示,在茴香醚质量浓度为2 mg/L,虾青素积累量显著提高,最大含量可达31.56mg/g,比对照组(15.42 mg/g)提高到2.05倍,此时藻细胞内总脂肪酸的含量也达到最大值(12.27%),比同时刻对照组的含量(6.22%)提高到1.97倍,单不饱和脂肪酸成分相比于对照组也产生了较大变化。脂肪酸合成关键基因acp、kas表达量也分别上调16.77、27.53倍。研究表明,适当浓度的BHA不仅能够显著提高虾青素合成,而且影响了脂肪酸总量和组成。     

外源乙烯利对雨生红球藻中虾青素积累的影响

本实验初步研究了一定浓度范围的乙烯利对雨生红球藻积累虾青素的影响。在对数生长期的藻液中分别加入一系列不同浓度的乙烯利溶液,然后转入胁迫培养(25℃,24h5000lux连续光照+营养盐饥饿),诱导细胞内虾青素的合成积累。在诱导过程中显微观察不同浓度乙烯利处理后细胞形态和色素积累的变化,并定期取样进行虾青素含量的测定。结果表明,添加0.05ml/L的乙烯利可以促进雨生红球藻积累虾青素,处理后的藻细胞比对照组的藻细胞提前17d完全变红,虾青素产量比对照提高了92.1%,达18.6mg/L藻液。另外还发现0.1ml/L的乙烯利对雨生红球藻积累虾青素有明显的抑制作用。高浓度的乙烯利(≥0.15ml/L)处理对雨生红球藻细胞存在致死作用。     

硝酸钠和水杨酸对雨生红球藻累积虾青素的影响

为了研究硝酸钠和水杨酸对雨生红球藻累积虾青素的影响,选用FACHB-874为试验藻株,以SE培养基为基础培养基,分别设置了0、0.125g/L、0.25g/L、0.375g/L和0.5 g/L五个硝酸钠浓度梯度以及0、3mg/L、6mg/L、9mg/L和12 mg/L五个水杨酸浓度梯度,静置培养(25℃、3500lux),每隔7天测定一次各个处理组的虾青素含量。结果表明,硝酸钠浓度为0.125g/L的处理组比对照组提前7天进入虾青素的快速累积时期。在一定浓度范围(0.125~0.5g/L)内,虾青素的总产量无明显差异。在水杨酸诱导的试验中,浓度为12mg/L最为明显,在第28天,该样品虾青素含量达到24.73mg/L,比对照组提高了95.65%。因此,在生产环节中,可选用0.125 g/L的硝酸钠或12 mg/L的水杨酸作为胁迫条件。     

胺鲜酯提高雨生红球藻(Haematococcus pluvialis LUGU)虾青素含量的作用

探究添加不同浓度的胺鲜酯(diethyl aminoethyl hexanoate,DA-6)在雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU培养过程中对生物量、虾青素含量、活性氧(ROS)水平以及叶绿素浓度的作用。结果表明,0.1 mmol/L DA-6可以略微增加生物量(0.52 g/L),但相对于同一天对照组,可以显著(p0.05)提高虾青素含量,最大含量可达24.94 mg/g,是对照组(16.43 mg/g)的1.52倍,此时藻细胞内ROS水平以及叶绿素浓度相比于对照组均出现了降低。研究表明,DA-6诱导可以促进虾青素含量的提高,这为虾青素产业化生产提供了一种有效的策略。     

营养强化混养条件下提高色绿藻生物量和虾青素产量

本研究在混养条件下,系统地比较了葡萄糖浓度、氮源种类以及不同碳氮比对色绿藻生物量和虾青素产率的作用规律。目的是在短时间内达到最高生物量同时获得较高含量的虾青素,为建立色绿藻高密度快速扩种和诱导积累虾青素应用技术提供科学依据。研究结果表明:在混养条件下,当葡萄糖浓度一定时,硝酸钠是细胞生长所需的最优氮源,6 d可达到最高生物量浓度9.23 g/L,平均比生长速率为0.24/d,虾青素产量为12.38 mg/L,虾青素占总类胡萝卜素的比例高达46.94%。至于不同碳氮比、葡萄糖浓度对色绿藻生物量和虾青素生产的影响,当葡萄糖浓度为30 g/L、C/N比为34为细胞生长的最优条件,生物量浓度最高为11.28 g/L,平均比生长速率高达0.32/d;虾青素含量显著优于其他组(p0.05),虾青素的产量为21.77 mg/L,虾青素占总类胡萝卜素的比例进一步提高到52.71%。本研究结果对于色绿藻高密度快速生长并积累大量虾青素的放大技术开发具有重要的指导意义。     

高产虾青素的雨生红球藻胁迫条件和中试研究

探究雨生红球藻在不同培养条件和规模下积累虾青素的情况,结果表明在缺氮、光强6 000~8 000Lux、装液量100 m L/500 m L三角瓶的条件下虾青素含量可达藻细胞干重的(4.20±0.19)%,质量浓度为(59.23±2.13)mg/L。平板式光照生物反应器中试实验表明,绿色营养阶段在室内和半室外培养时,培养液中的生物量可达到0.88 g/L与1.04 g/L,进入稳定期前生产率分别为0.048 5 g/(L·d)和0.057 1 g/(L·d),红色胁迫阶段在半室外的培养条件下生物量可达到1.17 g/L,藻细胞中虾青素含量为1.49%,单位体积虾青素产量为17.49 mg/L,虾青素生产率为1.05 mg/(L·d)。     

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。     

不同诱导条件强化佐夫色绿藻积累虾青素

佐夫色绿藻具有多种营养生长方式且可以在诱导条件下合成虾青素,是一种藻源天然虾青素生产的新型替代微藻。本研究系统探讨了以醋酸钠为碳源时,醋酸钠浓度、补料方式、p H以及乙醇对色绿藻积累虾青素的影响,并在室外300L管道光生物反应器中对上述优化的诱导条件进行放大验证。结果表明:采用2.5 g/L醋酸钠、每6 d补加2.5 g/L醋酸钠、培养基p H控制在6.5～8.3和添加2%乙醇时,虾青素的含量最高为3.71 mg/g,较优化前的虾青素的含量提高了31.71%,产量为5.37 mg/L。在室外300 L管道光生物反应器中,其最高虾青素含量和产量分别为3.44 mg/g和1.10 mg/L。本研究采用不同诱导条件强化佐夫色绿藻胞内虾青素的积累,验证了佐夫色绿藻在户外光生物反应器规模诱导培养以生产虾青素的可行性。     

两阶段法培养红法夫酵母生产虾青素

在法夫酵母生长过程中,培养基组成是影响细胞生长和虾青素产量的重要因素。文中通过正交设计和响应面优化方法分别对红法夫酵母生长阶段培养基和虾青素合成阶段的培养基进行了优化研究。结果表明,碳源和氟源浓度对红法夫细胞的生长及虾青素的合成有明显影响,浓度为20 g/L的葡萄糖有利于细胞的生长;而50 g/L左右的葡萄糖和高C/N有利于虾青素的合成。在此基础上提出了两阶段发酵方案。经过两阶段发酵,红法夫酵母生物量和虾青素产量达到16.8 g/L和15.015 mg/L,分别比分批培养提高了56.3%和28.7%。     

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。     

光照、氮素和高盐胁迫对雨生红球藻积累虾青素的影响研究

为摸索雨生红球藻积累虾青素的最优条件,研究光照强度、NaNO_3和NaCl浓度对雨生红球藻光合作用和积累虾青素的影响,结果表明:不同光照强度处理组最大光能转化效率(Fv/Fm)较对照组均显著降低(P 0.05);试验第24天,光照强度为236μmol/m~2/s的试验组微藻积累虾青素达最高值9.01 mg/L;NaCl浓度为10 g/L和12.5 g/L时雨生红球藻Fv/Fm和有效光能转化效率值(Yield)均低于对照组,而NaCl浓度为5 g/L时微藻Fv/Fm和Yield值均高于对照组,NaCl浓度为5、7.5、10 g/L时微藻积累虾青素水平显著高于其他试验组(P 0.05),试验第24天,NaCl浓度为7.5 g/L时,微藻积累虾青素含量达到最高,较对照组提高了34.4%;NaNO_3浓度为0、0.032、0.065 g/L时,雨生红球藻Fv/Fm整体呈先上升后缓慢降低的趋势,较对照组差异显著(P 0.05),在氮胁迫处理条件下雨生红球藻积累虾青素含量逐渐升高,试验第22天后细胞内虾青素水平渐趋稳定,当NaNO_3浓度为0时细胞内虾青素含量显著高于其他试验组(P 0.05)。     

响应面分析法优化雨生红球藻产虾青素培养基

通过单因素试验确定雨生红球藻细胞转化产虾青素培养基中乙酸钠、硝酸钾和磷酸二氢钾的较佳质量浓度范围。研究表明,磷酸二氢钾对雨生红球藻产虾青素的影响不大,而乙酸钠和硝酸钾含量对虾青素产量影响较显著。利用响应面法优化,得到乙酸钠1.460 5 g/L,硝酸钾0.008 4 g/L。优化后虾青素产量从0.977 4 mg/L提高到10.908 mg/L,提高了9.16倍。     

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。     

优化碳源提升法夫酵母虾青素产量和占类胡萝卜素比例

为进一步提升法夫酵母虾青素产量和虾青素占类胡萝卜素比例,考察了大宗碳源及其组合对法夫酵母细胞生长和虾青素生产的影响,并在70 L发酵罐上进行配比确定,在10 m3发酵罐上进行中试放大。结果表明:有利于细胞增殖的碳源为糖蜜、葡萄糖、麦芽糊精和麦芽糖浆,有利于类胡萝卜素合成的为麦芽糊精、麦芽糖浆、淀粉水解液和蔗糖,有利于虾青素合成的为麦芽糊精、淀粉水解液和麦芽糖浆;不同碳源组合中,糖蜜或葡萄糖与麦芽糊精组合时虾青素产量最高,分别达到(58.7±1.2)、(55.1±0.8)μg/m L;在70 L发酵罐中,葡萄糖和麦芽糊精质量比为1∶1时较佳,虾青素产量和干菌体虾青素含量分别为(341.0±7.2)μg/m L和4.08 mg/g(细胞干重);在10 m3发酵罐中进行工艺放大,虾青素产量和虾青素占类胡萝卜素比例分别为(360.3±0.8)μg/m L和42.2%,干菌体虾青素含量为3.88 mg/(g细胞干重),稍低于小试。该研究确定了法夫酵母虾青素生产的碳源种类和混合补加比例,为虾青素商业化生产提供了重要参考。     

雨生红球藻培养及虾青素累积条件探讨

探讨了雨生红球藻(Haematoccuspluvialis)712株的适宜培养条件及藻体诱导累积虾青素的培养基条件。重点研究了温度、pH和光照条件对雨生红球藻营养生长的影响,以及NaNO3、Fe2+盐和乙酸钠浓度对雨生红球藻诱导累积虾青素含量的影响。结果表明:24℃、1000～1500lx连续光照、pH8.0左右的生长条件适合雨生红球藻游动细胞增殖,使平均生长速率达到0.252/d。通过正交试验表明:缺氮培养基对于雨生红球藻细胞累积虾青素最为有利,虾青素含量达到6.72μg/mL,而FeSO4和乙酸钠浓度对虾青素的累积无显著性影响。