不同培養基對小球藻 Chlorella zofingiensis生長和蝦青素產

摘要：研究了小球藻Chlorella zofingiensis在3種不同培養基CZ-M1，Kuhl和KM1中培養時生物量和蝦青素的產量。結果表明，Kuhl 最利於小球藻的生長，比生長速率、最大細胞幹重和得率最高，蝦青素含量最低；KM1培養基最利於蝦青素的積累。采用優化後的培養基KM1，添加葡萄糖誘導培養小球藻，可以獲得8．99 g．L^-1 的藻細胞幹重，蝦青素產量和含量分別達到20．1 mg·L ^-1 和 2．24 mg·g ^-1 

關鍵詞：小球藻：蝦青素；培養基

中圖分類號：P735  文獻標識碼：A   文章編號：1009-5470 (2010) 03—0061—04 

 

蝦青素（fastaxanthin)是一種紫紅色酮式類胡蘿卜素，其化學名為 3,3-二羥基- 4，4’- 二酮基．β一類胡蘿卜素，具有超強的著色和抗氧化功能，除了傳統上用做水產養殖中三文魚等的飼料添加劑外，近年來也在食品、醫藥、化妝品等領域有著廣泛的應用^［1-2］。

  人工合成的蝦青素價格昂貴，安全性低，因此利用生物合成生產天然蝦青素具有重要意義。小球藻Chlorella zofingiensis屬單細胞綠藻，它生長快速並能高效積累蝦青素，具有大規模生產蝦青素的潛力，成為繼雨生紅球藻、紅發夫酵母之後又一備受關注的天然蝦青素生產來源^［3］。

有研究表明小球藻細胞生物量和蝦青素累積量與培養基、培養條件密切相關；不同氮源、碳源對小球藻生產蝦青素影響顯著^［3-4］。本研究通過比較小球藻在不同培養基、不同培養條件下生長和積累蝦青素的差異，進一步優化培養條件，為規模培養小球藻生產蝦青素提供實驗基礎。

 

l 材料與方法

1．1 材料

實驗藻種：小球藻Chlorella zofingiensis ( ATCC 30412 )由香港大學植物學係陳峰教授提供。      

培養基：實驗采用3種不同的培養基培養小球藻，3種培養基的組成見表1，改良的K M1培養基見表2。 

表1   3種不同培養基 KM1、Kuhl和CZ．M1的組分Tab．1 Compositions of three di fferent media，KM1，Kuhl and CZ- M1 

 

 

表3  小球藻在不同培養基中培養14 d後最大幹重和蝦青素積累量

注：表中數據位平均值±標準偏差（n=3）

 

2．2 優化後的KM1培養基對生長和蝦青素合成的影響

根據 2．1節中的結果，在KM1培養基中小球藻蝦青素含量最高，但比生長速率較低( 0．038h )導致最終生物量不理想，這可能是KM1中氮源一天冬氨酸( L- Asparagine ) 不能被很好地利用所致。因此以下實驗對KM1培養基進行不同濃度的氮源優化處理，如表2所示。

2．2．1   優化後的 K Ml培養基對小球藻生長的影響

培養基中NaNO₃和KNO ₃ 初始濃度越高，比長速率越高，獲得 的藻細胞幹重越大： Na NO₃ 處理組比生長速率明顯高於KNO₃ 處理組；當NaNO₃始濃度為50 mM時，得到最大細胞幹重4．39 g·L^-1

2．2．2 優化後的 KM1培養基對小球藻產蝦青素的影響

在小球藻對數生長末期添加到B3、B4、C3和C4處理中誘導合成蝦青素，分別表示為 B3+、B4+、C3+ 和C4+。所有處理中，藻保持持續快速生長，幹重不斷增加，蝦青素產量也在不斷增加；NaNO₃ 初始濃度為50 mM的處理組，在對數期末期添加40g·L 的葡萄糖得到最大幹重8．99 g·L^-1蝦青素產量和含量分別高達20．1mg· L^-1and 2．24 mg·g^-1。 這一結果表明在KM1培養基中NaNO₃ 作為氮源不僅比L - Asparagine和KNO₃利於小球藻的生長，也有利於蝦青素的積累；NaNO ₃ 初始濃度越高生長越快，經葡萄糖誘導後蝦青素積累越多。

3 結論

小球藻Chlorella zofingiensis 細胞生物量和蝦青素累積量與培養基、培養條件密切相關。不同培養基培養小球藻時其生物量和蝦青素積累量明顯不同。采用優化的KM1培養基、添加葡萄糖誘導培養小球藻，可以顯著提高小球藻的生物量和蝦青素的積累量。在KM1培養基中NaNO₃作為氮源比L - Asparagine和KNO ₃利於小球藻的生長和蝦青素的積累，這可能與硝酸鹽氮源和氨基酸氮源具有不同的同化途徑以及藻細胞對Na和K的滲透能力存在差異有關。本文中小球藻蝦青素產量和含量分別高達20．1mg·L^-1和2．24 m g·g^-1是目前所見報道中最高的^［3,4］K M1培養基組分簡單，易於操作，因此可以進一步優化KM1培養基和培養條件，如碳源、碳氮比、微量元素以及光照強度等，以獲得更高的藻細胞生物量和蝦青素積累量，為將來大規模培養小球藻生產蝦青素提供實驗基礎。