[发明专利]一种利用旋转生物膜反应器贴壁培养雨生红球藻生产虾青素的方法

说明书

本发明公开了一种利用旋转生物膜反应器贴壁培养雨生红球藻生产虾青素的方法，包括以下步骤：1、种子液制备；2、贴壁培养；3、生物量积累：达到稳态之后，将旋转生物膜反应器的培养液更换为含2.1 g/L硝酸钠的BG11培养液，进行分批或补料‑分批培养；4、虾青素诱导：采用缺氮胁迫或/和高光强胁的方式诱导雨生红球藻积累虾青素，即将上述培养液更换为不含硝酸钠的BG11培养液或/和将光照强度提高至4500~10500 lx；5、虾青素提取。本方法充分发挥了旋转生物膜反应器中雨生红球藻快速贴壁生长的优势，可以收获较高浓度的生物质，提高了虾青素的生产效率，降低采收成本。

技术领域

本发明属于微藻应用领域，具体涉及一种利用旋转生物膜反应器贴壁培养雨生红球藻生产虾青素的方法。

背景技术

虾青素是一种类胡萝卜素，具有强烈的抗氧化作用，它淬灭单线态氧和捕捉自由基的能力比β-胡萝卜素高10余倍，比维生素E强100多倍(详见参考文献1：Capelli B,Bagchi D,Cysewski G.Synthetic astaxanthin is significantly inferiorto algal-based astaxanthin as an antioxidant and maynot be suitable as a humannutraceutical supplement.Nutrafoods,2013,12:145-152)，且可以增强免疫反应、提高抗癌活性。虾青素常作为食品添加剂广泛应用于食品、保健品行业。虾青素可由藻类合成，目前国内外报道最多的生产藻是雨生红球藻。雨生红球藻生产虾青素的优点是：单细胞生物繁殖快、培养简单、易于提取，且藻粉可直接应用于食品及饲料工业，雨生红球藻已成为国际上天然虾青素生产的研究热点。

传统方法多通过液体悬浮培养体系培养雨生红球藻生产虾青素，这种培养方法存在雨生红球藻生长速度慢，生物质浓度低，占地面积大，资源利用率低，采收困难等问题。旋转生物膜反应器可贴壁培养藻类，可缓解传统液体悬浮培养中资源利用率低、采收成本较高等问题(详见参考文献2：Gross M,Henry W,Michael C,Wen Z.Development of arotating algal biofilm growth system for attached microalgae growth with insitu biomass harvest.Bioresource Technology.2013,150,195-201)。藻细胞固定在材料表面形成生物膜，完全暴露在空气中，可以直接从大气中获得二氧化碳，避免了传统悬浮液体培养中气液交换的限制，大大地提高了藻细胞的光合效率，可以提高藻生物量，获得较高浓度的生物质；反应器可向高空发展，占地面积小，采收容易。然而，旋转生物膜反应器还未用于培养雨生红球藻生产虾青素。本发明利用旋转生物膜反应器贴壁培养雨生红球藻生产虾青素，有望解决雨生红球藻生长缓慢、虾青素产率低的难题，具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用旋转生物膜反应器贴壁培养雨生红球藻生产虾青素的方法，以加快雨生红球藻生长，获得较高浓度的生物质和虾青素，提高虾青素产率，并降低收获成本。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用旋转生物膜反应器贴壁培养雨生红球藻生产虾青素的方法，包括以下步骤：

1)种子液制备：将雨生红球藻藻种接种至含BG11培养液的三角瓶中，在光照强度1000～4000lx、室温下，培养5-7d，制备种子液；其中BG11培养液组成为：硝酸钠1500mg/L，磷酸氢二钾40mg/L，七水硫酸镁75mg/L，二水氯化钙36mg/L，柠檬酸6mg/L，柠檬酸铁铵6mg/L，乙二胺四乙酸二钠1mg/L，碳酸钠20mg/L，硼酸2.86mg/L，四水氯化锰1.86mg/L，七水硫酸锌0.22mg/L，二水钼酸钠0.39mg/L，五水硫酸铜0.08mg/L，六水硝酸钴0.05mg/L；