[发明专利]一株高产虾青素的小球藻Chlorella zofingiensis突变体及其应用

说明书

本发明涉及一种高产虾青素的小球藻Chlorella zofingiensis突变体，命名为12C10，其保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏号为CGMCC No.23830，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院。该突变株在硝酸钾为氮源的Endo培养基中培养，细胞中虾青素含量比野生型高74％，在缺氮缺糖培养至培养，细胞中虾青素含量比野生型高25％。将12C10突变体在硝酸钾为氮源的Endo培养基中培养一年后细胞中虾青素含量仍比野生型高出80％以上。由此说明该突变株生理生化特征稳定，具有稳定遗传的特性，能够作为高产虾青素的优质藻种，有利于推进虾青素的高效规模化生产。

技术领域

本发明属于微藻生物技术领域，尤其涉及一种高产虾青素的小球藻 Chlorellazofingiensis突变体及其应用。

背景技术

虾青素是一种重要的类胡萝卜素，化学名称为3,3′-二羟基-4,4′-二酮基-β,β′-胡萝卜素，它有顺式和反式异构体，反式异构体在热力学上比顺式更稳定，主要存在于自然界中。由于虾青素两端环结构的C-3和C-3′是两个手性碳原子，因而具有三种构型，分别为3S，3’S(左旋)、3R， 3’R(右旋)和3R，3’S(消旋)。这三种异构体中只有3S，3’S(左旋) 构型有较强的抗氧化活性，另外两种构型主要用在非食用动物和物资的着色上。根据来源可分为合成虾青素和天然虾青素，合成虾青素为3种异构体的混合物，天然虾青素来源有：水产品加工业的废弃物，生产的虾青素构型为3S，3’S；微生物中代表性的物种是红发夫酵母，生产的虾青素构型为3R，3’R；微藻中代表性的物种是雨生红球藻，生产的虾青素构型为3S，3’S(左旋)；高等植物因为缺乏-胡萝卜素酮醇酶无法合成虾青素，不过在一种金盏花植物花瓣中有微量的虾青素。

来源于微藻的天然虾青素90％以上以酯化形式存在，合成虾青素以游离态存在，与合成虾青素相比，天然虾青素更稳定，保质期更长，有更强的着色能力。由于天然虾青素具有超强的抗氧化能力，抗氧化能力是维生素E的1000倍，是维生素C的6000倍，其在化妆品行业也有较好的市场前景。虾青素还具有自由基捕获、抗癌、抗紫外线辐射、增强免疫力等作用，正是因为这些作用，它被用于治疗心血管、糖尿病、慢性炎症、不同类型的癌症以及一些免疫系统疾病和眼部疾病。根据产品纯度的不同，虾青素的估计市场价值在2500美元到15000美元/公斤之间。目前人工合成的虾青素占了主要成分占全球市场的95％，但预计到2024 年底，这一比例将降至55％左右，表明未来几年对天然虾青素的需求将大幅增长。尽管目前的虾青素市场是由合成产品主导的，但消费者对天然食品日益增长的需求，已促使从微藻来源生产虾青素。

藻源的虾青素活性最强，其中以雨生红球藻积累虾青素的含量最高，现在商业生产上主要用管道培养雨生红球藻生产虾青素，但因雨生红球藻生长相对缓慢，生物量产量低，易受其他快速生长生物体的污染。此外，虾青素在该藻中的诱导和积累需要极高的光照，阻碍了其商业应用。相比之下，小球藻(Chlorella zofingiensis)隶属于绿藻门Chlorophata、绿藻纲Chlorophyceae、团藻目Volvocales、绿球藻科Chromochloridaceae、小球藻属Chlorella，是不活动的单细胞和球形形式，细胞的大小约 2-15μm。小球藻可通过自体孢子非能动亲本细胞无性繁殖形成子细胞。小球藻具有丰富的类胡萝卜素前体，生长速度快，可自养、异养和混养，异养发酵培养条件下的生物量可达98.4g/L，是同等条件培养下雨生红球藻生物量的十多倍。基于上述原因，小球藻近年来被认为是大量生产虾青素的潜在替代宿主。相比雨生红球藻，虽然小球藻由于其较快的生长速度能达到高的生物量而具有一定的优势，但是小球藻的细胞内虾青素含量只占干重的0.075％、含量极低，还达不到大规模生产虾青素的要求。为了实现利用小球藻规模化生产虾青素，获得可高产虾青素的小球藻优良藻种是一种非常重要的手段。

发明内容

(一)要解决的技术问题