[发明专利]一种利用海水促进雨生红球藻生产天然虾青素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及雨生红球藻的人工培养技术领域，特别涉及一种利用海水促进雨生红球藻生产天然虾青素的方法。

背景技术

虾青素（Astaxanthin）是一种类胡萝卜素类的色素，化学名为3,3'-二羟基-β-胡萝卜素-4,4'-二酮，天然存在于藻类、虾、蟹及鲑鱼等生物中。天然虾青素是一种具有高抗氧化活性的类胡萝卜素，它具有10倍于β-胡萝卜素抗氧化效果和550倍于维生素E的抑制脂质过氧化反应特性，它不能在动物体内合成，但它是人体和动物生命活动所必须的物质。研究表明，虾青素可增强生物体的免疫力，可辅助心血管疾病、免疫系统、炎症和神经退行性等疾病康复，同时具有抗衰老和修复紫外线损伤的功能，可广泛应用于水产及畜牧养殖、食品与化妆品以及医药产业，具有巨大的市场潜力。

虾青素可用化学法利用胡萝卜素进行人工合成，其产品价格非常昂贵，每公斤高达2500美元。但是，人工合成的虾青素含有非天然的同分异构体以及鉴于化学合成品的副作用，人工合成的虾青素仅被批准用作如三文鱼等海产品的着色剂，因此人们对天然虾青素兴趣更高。目前，天然虾青素主要产自于甲壳类动物、红法夫酵母和微藻中，其中，甲壳类动物的外壳中含有虾青素，但含量低而且不易规模开发；法夫酵母（Phaffia rhodozyma）细胞生产的天然虾青素于2000年被FDA批准用于食品添加剂，但法夫酵母中的虾青素平均含量仅有0.4%，生产效率较低。

产虾青素的微藻中，雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）是一种单细胞真核绿藻，隶属绿藻门，团藻目、红球藻科、红球藻属。由于该藻能大量累积虾青素（Astaxanthin）而呈现红色，故取名红球藻。在特定的环境下能大量累积虾青素，其含量可达细胞干重的1.5-4%，因此，雨生红球藻是公认最好的用于天然虾青素开发的生物资源，已成为国际天然虾青素产业的研究热点。雨生红球藻软胶囊作为营养保健食品通过了美国FDA批准，可有效预防血液中LDL-胆固醇的氧化损伤、保护皮肤抵御紫外辐射损伤以及缓解年龄相关性黄斑变性等。我国已于2010年经卫生部批准雨生红球藻作为新资源食品，因此开发雨生红球藻生产天然虾青素具有巨大的市场潜力。

在雨生红球藻的规模化培养过程中，需要解决的技术问题是如何提高藻细胞的生长速率并在短时间内尽快完成从藻种分裂繁殖到获得最高虾青素含量的厚壁孢子的周期，以期在单位时间内收获尽可能多的虾青素产量。雨生红球藻的细胞周期大致可分为游动细胞和不动细胞两种。在合适的光照、温度、pH值和营养盐环境中，游动细胞能迅速营养生长及裂殖，提高藻细胞的生物量；而环境不适合时，游动细胞或刚释放的游动孢子褪去鞭毛，直接转化为不动细胞阶段，细胞呈圆形，大小变化幅度较大，通常直径在20-30μm。不动细胞初为绿色，逐渐变成中央红色而外周仍为绿色，最终整个细胞变为鲜红至深红色。因而雨生红球藻积累虾青素阶段需要进行胁迫处理以提高其虾青素产量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高雨生红球藻细胞的生长速率并在短时间内尽快完成从藻种分裂繁殖到获得最高虾青素含量的厚壁孢子的周期的方法，以期在单位时间内收获尽可能多的虾青素产量。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用海水促进雨生红球藻生产天然虾青素的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1） 利用海水配制营养生长培养基  

所述培养基的组成包括：NaNO3 0.25g/L，K2HPO4 0.175 g/L，MgSO4。7H2O 0.05 g/L，CaCl2.2H2O 0.025 g/L，EDTA 0.050 g/L, FeSO4.7H2O 0.0049 g/L，ZnSO4 0.00882 g/L，MnCl2·4H2O 0.00144 g/L，MoO3 0.00071 g/L，CuSO4.5H2O 0.00157 g/L，Co(NO3)2.6H2O 0.00049 g/L，Vitamin B12 0.00025 g/L，海水1-5ml/L；所述培养基的pH值为7-8.5； 

（2）雨生红球藻营养生长  

将雨生红球藻游动细胞接种到经过灭菌处理的步骤（1）配制的培养基中，用机械搅拌的方法使藻类和培养基均匀地流动，控制温度在20-28℃，采用自然光照培养，控制培养基的pH值在8.5以下；

（3）利用海水诱导细胞类型转化  

当藻细胞培养到第六天时，提高光照强度至1000-30000Lux，并向每升培养基中加入体积百分比为0.5-1%的海水，诱导红球藻进行细胞类型转化；