[发明专利]利用异养培养平滑菱形藻生产岩藻黄素的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物的培养，特别是指一种利用异养培养平滑菱形藻生产岩藻黄素的方法。

背景技术

岩藻黄素(Fucoxanthin)，又称岩藻黄质、褐藻素，主要来自大藻、硅藻及金藻等大型海藻和微藻，是一种天然的类胡萝卜素，参与光合作用中光系统II的反应。因其具有独特的丙二烯结构，岩藻黄素是一种具有强抗氧化性的活性分子。近年来研究发现，岩藻黄素在细胞、动物以及人体都证实具有多种功能活性，包括抗氧化、抗炎症、抗癌、抗肥胖、抗糖尿病、抗血管生成和抗疟等生理活性，且对肝脏、脑部血管、骨骼、皮肤和眼睛等器官具有保护作用。综合以上功能，岩藻黄素是一种具有广阔保健食品和药物开发前景的天然产物，岩藻黄素的市场容量500吨，10％含量的岩藻黄素浸膏价格即高达40000元/公斤，因此具有巨大的市场价值。

岩藻黄素的功效中减肥方面的显著作用使其受到越来越多的关注，它可以通过抑制脂肪细胞的生成和加速脂肪分解代谢两条途径达到减肥的效果。目前市场上岩藻黄素主要是通过裙带菜(Undariapinnatifida)、海带(Laminaria japonica)等大型海藻中提取获得。但是上述方法存在着大型海藻在细胞壁厚、多糖类物质含量高、纯化困难和海洋污染等问题，且大型海藻中岩藻黄素含量极低(仅为干重的0.01％-0.07％)，综上所述，岩藻黄素的产品质量在一定程度上难以保证，并且下游分离纯化的难度加大，因其对提取分离纯化有更高的技术要求，从而导致高纯岩藻黄素价格昂贵，进一步限制了岩藻黄素的应用。

相对大型海藻而言，海洋微藻是岩藻黄素更好的替代来源。目前市场上大型海藻中提取的浓缩岩藻黄素的含量普遍低于1％，而一些海洋微藻细胞中岩藻黄素含量即高达0.6％，是大型海藻的近100倍。硅藻为分布广泛的海洋微藻，在海洋、淡水及潮湿的表面上均广泛存在，一般依靠光能合成自身所需的养分。平滑菱形藻(Nitzchia laevis)为一种单细胞藻类，属于硅藻门(Bacillariophyta)。

研究发现舟形藻属、小环藻属、筒柱藻属等硅藻可异养培养生长，本申请中的设计人发现其生物量浓度极低，较难应用于高密度异养发酵(Guo,et al.,2016)。平滑菱形藻(Nitzchia laevis)是一种单细胞藻类，属于硅藻门(Bacillariophyta)，羽纹硅藻纲(Pennaeae)，双菱藻目(Surirellales)，菱形藻属(Nitzschia)，具有异养发酵培养的潜力。利用平滑菱形藻生产岩藻黄素的研究较少。申请人经检索发现申请号为201310329269.X的专利文献中公开了一种提高硅藻中岩藻黄素产率的培养方法，该专利过优化培养基，添加番茄提取物在一定程度上促进合成了岩藻黄素，后期采用光照处理最终使得小环藻达到7.77mg/(L·d)的岩藻黄素产率，其中提出平滑菱形藻可用于光照培养生产岩藻黄素，但是该文献仅公开了利用小环藻制备岩藻黄素的方法、步骤及工艺条件。并未公布采用其他菌种可进行岩藻黄素的生产，同时其中也并未相关的培养条件、光照强度、培养基组成、生物量浓度等培养结果以及岩藻黄素含量和产率等一系列关键技术信息。本申请的设计人等利用异养手段培养平滑菱形藻，岩藻黄素含量仅为0.4％左右，岩藻黄素产率仅为0.1mg/(L·d)。然而平滑菱形藻(Nitzschia laevis)UTEX 2047在光照自养条件下生产岩藻黄素，其含量(占细胞干重)高达0.7％，但生物量浓度<0.2g/L，产率仅为0.06mg/(L·d)，而此论文中并未对其进行培养条件的优化(Guo,et al.,2016)。因此有必要通过优化培养基组成及培养条件等技术手段，提高异养条件下平滑菱形藻的生物量浓度和岩藻黄素产率，同时进一步提高岩藻黄素含量。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用异养培养平滑菱形藻生产岩藻黄素的方法，通过优化培养条件能够实现高产制备岩藻黄素。

本发明的整体技术构思是：

利用异养培养平滑菱形藻生产岩藻黄素的方法，包括如下步骤：

A、种子液的制备

将活化好的平滑菱形藻置于无菌种子培养基中异养培养3-11天制成种子液，使平滑菱形藻细胞处于对数生长期；

B、发酵培养

将步骤A中的种子液按照体积比为3％-20％的接种量转接入无菌发酵培养基中进行摇床培养制备发酵液，培养温度20℃-30℃，培养周期3-11天；

所述的种子培养基及发酵培养基包括如下含量范围的原料：