[发明专利]培养红藻门单细胞海洋微藻生产生物活性成分的方法

说明书

本发明涉及海洋微藻，尤其是红藻门单细胞海洋微藻的培养，包括用于海洋微藻培养的培养基及其培养方法。本发明的海洋微藻培养基中，碳与氮的摩尔比≥0.05。采用本发明的培养基培养海洋微藻，可促进海洋微藻的生长；且在特定的C/N比范围内，能提高藻细胞内油脂的含量以及ω‑6脂肪酸的占比。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及红藻门单细胞海洋微藻培养生产生物活性成分的方法。

背景技术

紫球藻(Porphyridium purpureum)属于红藻门单细胞海洋微藻，能够天然高效积累藻红蛋白、硫酸酯多糖和多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acids,PUFAs)等多种生物活性成分。紫球藻天然含有丰富的ω-6系列(如亚油酸LA和花生四烯酸ARA)和ω-3系列(如亚麻酸ALA和EPA)多不饱和脂肪酸。正常生长情况下，紫球藻胞内油脂含量约为15-20％，总蛋白含量约40％左右，多糖含量约为25％。多糖和藻红蛋白已有大量文献报道在抗肿瘤、抗衰老、提高免疫力、天然荧光标记等方面具有重要的应用价值。紫球藻具有生长快、繁殖周期短和抗盐能力强等特点，且是具有开发利用前景的生物活性物质的重要来源，因而在医药、食品、水产和畜牧业等领域具有广阔的市场。

目前，已有一些研究和国内外专利报道了利用紫球藻积累或生产多糖、花生四烯酸或藻红蛋白的方法。除了利用不同类型的光反应器来实现高密度培养外，利用环境因子或者改变培养条件来调节紫球藻积累胞内物质是重要的手段。例如，CN201810524456.6公开了一种紫球藻的两步培养法，该方法包括将稳定期的藻细胞通过胁迫(高光或缺氮)和营养盐回收循环利用，同时获取胞外多糖与藻红蛋白，并用于户外规模化生产)。CN201610123810公开了一种用尿液为主要氮源二级培养紫球藻的方法，培养9天的最高细胞密度为每毫升中2.5×10⁶。CN201510408149公开了在培养基中加入植物生长调节因子柠檬酸钛和镥盐等，实施例中最高细胞密度为每毫升中7.3×10⁷个。CN201210349293公开了一种紫球藻培养基配方及塑料薄膜袋半连续培养方法，采用NH₄NO₃作氮源，添加适量的NaHCO₃并补充植物生长刺激素(即赤霉素)，可以使得产量提高78％，最高细胞密度为每毫升中2×10⁶个。

由于环境因子是影响海洋微藻PUFAs含量和组成的重要因素。当外界环境改变时，微藻细胞会做出一系列的变化来适应外界刺激，例如通过改变脂质和脂肪酸的组成及含量来改变生物膜系统的流动性及渗透性。因此，光照强度、培养基组成、盐度和温度等因素均可显著影响微藻胞内脂肪酸的生物合成和积累。实际生产过程中，人们希望某一类特定功能的脂肪酸占比越丰富越好，这样可以显著降低后续的分离提取工艺成本。在调节脂肪酸组成方面，例如CN201410680315.5公开，在紫球藻培养的后期，加大光照强度和温度，胁迫藻细胞积累花生四烯酸，且在培养后期分批补充营养盐，紫球藻中花生四烯酸含量提高120％。US5338673A公开，通过低温胁迫(12℃)和不同稀释比例的处理，调节EPA/ARA的比例介于0.73-3.75。也有研究报道高温处理(30℃)，紫球藻内ARA/EPA比值从0.72升到1.70，而缺氮处理可以达到2.95(The effect of environmental conditions on fatty acidcomposition of the red alga Porphyridium cruentum[M].The Metabolism,Structure,and Function of Plant Lipids.Springer New York,1987.pp 641-643)。