[发明专利]利用色素合成酶辅助因子诱导小球藻合成虾青素的方法

说明书

技术领域

本发明属于微藻生物技术领域，特别涉及一种利用色素合成酶辅助因子诱导小球藻合成虾青素的方法。

背景技术

虾青素(Astaxanthin)是一种鲜红色脂溶性色素，属于酮式类胡萝卜素。大量实验表明，虾青素不但具有独特的着色功能，而且还表现出超强的抗氧化特性和多种生物活性。由于突出的生理功能，虾青素在水产及家禽养殖、食品、化妆品、医药等领域具有广阔的应用前景，因此几十年来利用各种途径生产虾青素一直是国内外普遍关注的热点问题。

目前虾青素的规模化生产主要依靠化学手段人工合成，或是从甲壳类动物及其加工后的废物、红法夫酵母(Xanthophyllomyces dendrorhous，即以前的Phaffia rhodozyma)及雨生红球藻(Haema tococcus pluvialis)中提取生物合成的天然虾青素。由于生产技术难度高及菌种和藻种本身的限制，虾青素的产量有限，远远不能满足市场需求，这也在一定程度上制约了天然虾青素的广泛应用。

小球藻Chlorella zofingiensis合成虾青素的能力自二十世纪90年代报道后引起了广泛关注，被认为有可能成为新的天然虾青素工业来源。1994年，Rise等首次报道了C.zofingiensis在高光和氮缺乏的协同作用下，能够在胞内大量合成并积累虾青素，用以抵御光氧化损伤。随后，C.zofingiensis的虾青素合成模式、合成途径、及其合成途径上关键基因的表达调控机制陆续被报道出来。2005年，Ip和Chen首次发现了光照不是诱导C.zofingiensis虾青素积累的必要条件，在黑暗条件下C.zofingiensis仍然能以较快的速度合成虾青素，提出了暗异养培养C.zofingiensis生产虾青素的概念，并申请了美国专利(US2005214897-A1)。上述研究进展暗示，虽然小球藻C.zofingiensis和雨生红球藻H.pluvialis一样同属单细胞绿藻，但二者的细胞生理生化特性和虾青素合成机制截然不同。因此，C.zofingiensis源虾青素的生产工艺不能照搬照抄现有的H.pluvialis源虾青素的生产模式和调控技术，必须专门针对C.zofingiensis细胞特性及其虾青素代谢调控机制建立一套新的工艺流程和设备，这是C.zofingiensis源虾青素产业化生产前必须首先完成的任务。

发明内容

本发明目的在于提供一种利用色素合成酶辅助因子诱导小球藻合成虾青素的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

(1)活化培养：将小球藻(Chlorella zofingiensis)在液体培养基中活化培养，获得同步化生长的藻液，待用；

(2)诱导培养：取步骤(1)中生长到处于指数生长期的藻液，并向藻液中添加色素合成酶辅助因子，同时补充碳源和氮源进行培养，直至藻体细胞内虾青素的积累量最高时培养结束，采收细胞破壁提取虾青素。

所述活化培养是将小球藻(C.zofingiensis)培养于液体培养基中振荡发酵养，培养条件为温度20-30℃，光强0-200μmol m^-2s^-1，转速100-200rpm，光暗比为12-24h/12-24h。

所述液体培养基为Kuhl、BG-11、BBM、Basa1、CZ-M1、KM1中的一种。

所述Kuhl培养基为：10g/L葡萄糖、1g/L硝酸钾、89mg/L十二水磷酸氢二钠、621mg/L二水磷酸二氢钠、246mg/L七水硫酸镁、9.3mg/LEDTA、6.9mg/L七水硫酸亚铁、14.7mg/L二水氯化钙、0.29mg/L七水硫酸锌、0.17mg/L一水硫酸锰、0.06mg/L硼酸、0.002mg/L五水硫酸铜、0.012mg/L四水钼酸铵、1000ml水，pH 6.5。

所述诱导培养为取步骤(1)中生长到处于指数生长期的藻液，并向藻液中添加色素合成酶辅助因子，同时补充碳源和氮源进行振荡发酵养培养，培养条件为温度20-30℃，光强0-200μmol m^-2s^-1，转速100-200rpm，光暗比为12-24h/12-24h；直至藻体细胞内虾青素的积累量最高时培养结束，采收细胞破壁提取虾青素。

所述色素合成酶辅助因子为Mg、Zn、Cu、Fe、Mn中的一种或几种；并且其一次性添加或流加，流加量控制在0.02-20mM。