[发明专利]一种添加胡萝卜汁诱导雨生红球藻高效积累虾青素的方法

说明书

本发明提供一种添加胡萝卜汁诱导雨生红球藻高效积累虾青素的方法，采用如下步骤：（1）制备藻液：培养雨生红球藻细胞到对数生长期，获得诱导培养的藻液；（2）积累虾青素：先将胡萝卜洗净、消毒，在无菌环境下去皮，加等质量无菌水匀浆，用四层灭菌纱布除去碎渣，10000r/min离心10min，取上清制成母液。将母液添加到已培养好的藻液中至胡萝卜汁最终含量为0.025±0.005L/L藻液；然后将藻液在28±2℃、光强4800±200lx、光暗比为24h/0h及营养盐饥饿的复合胁迫条件下培养18±1d。本发明简单易行、成本低廉、环保安全、能大幅提高虾青素产量，从而显著提高雨生红球藻生产虾青素的效率。

技术领域

本发明提供一种添加胡萝卜汁诱导雨生红球藻高效积累虾青素的方法，属于生物技术领域。

背景技术

天然虾青素（3，3'-二羟基-4，4'-二酮基-β，β'-胡萝卜素，C₄₀H₅₂O₄）是一种具有极强着色和抗氧化作用的红色类胡萝卜素，它在医药、化妆品、食品及养殖工业中有广泛应用（Guerin M et al, 2003）。与其它类胡萝卜素一样，它有一个很长的共轭双键，但该双键末端还含有不饱和的α-羟基酮，这种结构使得虾青素比普通类胡萝卜素具有一些特殊的生理功能（Kamath et al, 2008）。主要体现在两个方面：首先，具有超强的抗氧化活性。有研究显示虾青素抗氧化活性显著高于β-胡萝卜素（10倍以上）、玉米黄素、角黄质、维生素C和维生素E（550倍）等常见抗氧化物质；其次，大量研究表明，虾青素能大幅提高人和动物的免疫力，还能防治癌症，有被开发成为抗肿瘤药物的潜能（Hussein et al, 2005）。对天然虾青素生物学功能和药理药效研究表明它是安全健康的天然色素，在日本、美国、欧盟、加拿大已被批准为安全的人类食品添加剂，用于食品的着色、保鲜、营养补充及用作珍贵鱼类和甲壳类动物和家禽的饲料添加剂（Hussein et al, 2006）。

雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）在多种胁迫条件下，如强光、高温、营养盐（氮、磷）饥饿、高盐等，能够迅速合成并大量积累虾青素，其积累量最高可达藻细胞干重的4.0%，远远高于从水产品废弃物（虾蟹等甲壳）提取和利用红发夫酵母（Phaffia rhodoxyma）发酵生产虾青素的产量（0.15%—0.4%），因此被公认是目前自然界中生产天然虾青素最理想的工具（Boussiba, 2000）。

过去关于刺激雨生红球藻积累虾青素的诱导因子研究大多集中在物理因子和化学因子。添加含有虾青素前体的天然生物质诱导雨生红球藻高效合成虾青素的应用还未见报道，同上述诱导因子相比较，含有虾青素前体的天然生物质具有制备简单、效益高、无毒无激素类物质残留等优势。胡萝卜（Daucus carrot），又称甘荀，是伞形科胡萝卜，属二年生草本植物，以肉质根作蔬菜食用。胡萝卜中含有大量由4个异戊二烯双键首尾相连而成的β-胡萝卜素（C₄₀H₅₆），属四萜类化合物，在分子的两端各有1 个β-紫萝酮环，中心断裂可产生2个维生素A 分子，有多个双键且双键之间共轭。它是自然界中最普遍存在也是最稳定的天然色素，也是形成天然虾青素的前体物质。这个过程可由两条路径产生：一条是β-胡萝卜素经羟基化反应在 C-3，3'位形成β-隐黄质和玉米黄素两种中间产物，C-4再氧化形成3-二羟基-2-酮-β-胡萝卜素，进一步氧化形成虾青素；另一条路径是β-胡萝卜素在 C-4,4'位经过氧化反应生成海胆酮和角黄质，以两种物质为中间产物，经过羟基化，形成4-二酮-3-羟基-β-胡萝卜素，进一步在C-3羟基化位形成虾青素（Margalith et al, 1999）。