[发明专利]异养-光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法

说明书

本发明公开了异养‑光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法，属于微藻生物技术领域。该方法包括微藻接种于发酵罐内在黑暗避光条件下进行异养培养，待微藻培养至对数生长中期时，先后分别以流加补料和半连续补料的方式补充碳源和氮源，待异养培养结束后藻液稀释并转移至与发酵罐串联的光反应器中进行光诱导培养。本发明利用异养‑光诱导两阶段培养获得高密度微藻生物量的同时提高叶黄素和蛋白质含量，解决微藻自养培养过程中活性物质产率低的问题。

技术领域

本发明属于微藻生物技术领域，具体涉及异养-光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法。

背景技术

小球藻(Chlorella)为绿藻门小球藻属单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类，因其富含蛋白、色素、多糖、多不饱和脂肪酸、维生素和矿物质等营养成分，在食品保健、饲料和医药等多个领域具有广泛的应用价值。

微藻内蛋白质含量可达40％–70％，是重要的单细胞蛋白来源。叶黄素是一种类胡萝卜素，具有眼部保护活性和抗氧化性，能对抗神经退行性疾病、心血管疾病、糖尿病视网膜病变和呼吸疾病等，此外，叶黄素还被用作人类食用的着色剂和食品添加剂(欧盟称为E161b着色剂)，也被用作加深蛋黄颜色的饲料添加剂。微藻是叶黄素的潜在来源，藻细胞叶黄素含量高，生长不受季节变化的影响，对土地和水资源需求较低，同时藻细胞培养过程还能产生其他高附加值产品。如何提高小球藻培养密度并获得高附加值产物是当前小球藻大规模培养的关键技术问题，现有的利用有机碳源异养培养小球藻可以提高生物量产率，但是异养条件不利于积累蛋白质、叶黄素等需要光诱导条件的高附加值产物。

发明内容

本发明的目的在于提供异养-光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法，利用异养-光诱导两阶段培养获得高密度微藻生物量的同时提高叶黄素和蛋白质含量，解决微藻自养培养过程中活性物质产率低的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明提供的异养-光诱导串联培养微藻联产叶黄素和蛋白质的方法，包括以下步骤：

(1)异养培养阶段：将微藻按照接种量为1％–30％接种于发酵罐内的异养培养基中，在pH为6.5、温度为27.5–28.5℃和黑暗避光的条件下进行异养培养，待微藻培养至对数生长中期时，先以流加补料的方式向发酵罐中补充碳源和氮源得到高密度微藻生物量后，再以半连续补料的方式向发酵罐中补充碳源和氮源促进叶黄素积累；

(2)光诱导培养阶段：步骤(1)中微藻异养培养结束后，将微藻藻液稀释并转移至与所述发酵罐串联的光反应器中，在其内的光诱导培养基中进行光诱导培养，诱导微藻细胞快速合成蛋白质，光照强度为60–100μmol/m²/s，光暗比为14：10(h/h)。

优选地，所述微藻为蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)。

优选地，所述异养培养基为改良的BG11培养基，按照终浓度(mg/L)计组成为：葡萄糖7500，KNO₃：500，NaNO₃：150，Na₂CO₃：20，K₂HPO₄：40，MgSO₄·7H₂O：75，CaCl₂·2H₂O：36，柠檬酸：6，Na₂MoO₄·2H₂O：0.71，Na₂EDTA：1，柠檬酸铁铵：6，ZnSO₄·7H₂O：8.82，MnCl₄·4H₂O：1.44，CuSO₄·5H₂O：1.57，Co(NO₃)₂·2H₂O：0.49；