雨生红球藻生产虾青素的研究进展

虾青素是一种红色的类胡萝卜素衍生物,具有广泛的用途.文中综述了近年来增强雨生红球藻中虾青素积累的方法如胁迫培养方法、诱变育种方法、植物激素协助方法和基因工程方法的进展,以及一步式和两步式规模化培养雨生红球藻生产虾青素的现状和特点,为虾青素的进一步开发利用提供依据.     

利用雨生红球藻生产虾青素的研究进展及其产业化现状

本文综述了国内外雨生红球藻培养及虾青素积累的研究进展,介绍了利用雨生红球藻生产虾青素的产业化现状,并对国内虾青素的产业化前景进行了展望,以期推动国内雨生红球藻生产虾青素的产业化进程。     

硝酸钠浓度对雨生红球藻生长及虾青素积累的影响

研究了0.15、0.30、0.75、1.50 g/L 4种不同硝酸钠营养浓度条件对雨生红球藻生长状况的影响,同时探究了该试验条件对雨生红球藻中虾青素起始积累期和后期积累量的影响,以寻找既能使雨生红球藻在氮源用尽后细胞密度达到或接近最大,同时又能最快直接进入虾青素积累阶段的硝酸钠营养添加浓度。试验结果表明,硝酸钠浓度为0.15 g/L时雨生红球藻细胞生长状况最好,细胞浓度最高可以达到5.19×105个/ml。此条件下细胞尚未停止生长即已有细胞开始积累虾青素,变红(培养的第23天)。使用有机溶剂萃取法以丙酮提取虾青素,硝酸钠浓度为0.15 g/L时,最终虾青素浓度达到19.136 mg/L,是其他硝酸钠浓度下的虾青素含量最大值。     

碳源和乙醇调控雨生红球藻生长与虾青素积累

[目的]雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)生长速率和虾青素积累量决定着雨生红球藻商业化生产的经济效益。本文旨在建立提高雨生红球藻生长和虾青素积累的新方法。[方法]以BG-11为基础培养基,分别以乙酸钠和二氧化碳为碳源,添加少量乙醇,探讨乙醇和碳源对雨生红球藻生长及虾青素积累的效应。[结果]添加乙醇显著提高了雨生红球藻生长及虾青素积累。(BG-11+乙酸钠)+乙醇培养的雨生红球藻生长迅速,在第4天细胞密度上升到1.587×106 cells·mL~(-1),而对照组(BG-11+乙酸钠)在第8天细胞密度才上升到1.187×106 cells·mL~(-1)。(BG-11+乙酸钠)+乙醇培养的雨生红球藻在第14天生物量和虾青素含量分别达2.74g·L-1和3.51%(干重),分别是对照组的2.98倍和1.71倍,显著高于对照组。同样,(BG-11+CO2)+乙醇培养的雨生红球藻在第6天细胞密度上升到1.236×106cells·mL~(-1),在第14天生物量和虾青素含量分别达2.59g·L-1和3.1%(干重),均高于对照组(BG-11+CO2)的生物量(0.7g·L-1)和虾青素含量(1.43%,干重)。[结论]研究结果为建立基于添加乙醇提高雨生红球藻生长速率和虾青素积累量的简单易行规模化技术体系提供了科学参考。     

Fe2+,醋酸盐和双氧水对雨生红球藻积累虾青素的影响

研究了亚铁离子、醋酸盐和双氧水三种化学因子对雨生红球藻积累虾青素的交叉影响和虾青素积累过程中藻体总可溶性蛋白的变化.结果表明,在营养盐缺乏的前提下,添加45 mM醋酸盐和450 μM亚铁离子,25 ℃,24 h连续光照,6 000 lx光强下进行逆境胁迫诱导,能够大大缩短雨生红球藻虾青素积累周期,比空白对照提前一个月使藻细胞完全变红（显微观察）.但诱导过程中会造成部分藻细胞白化,自溶或破壁死亡,虾青素产量比空白对照下降了7.4%;在雨生红球藻虾青素积累过程中,藻体总可溶性蛋白含量逐渐降低,说明雨生红球藻中虾青素的积累可能以蛋白质的消耗为基础.     

雨生红球藻中虾青素的提取工艺优化

[目的]探索大规模工业生产适用的虾青素提取方法。[方法]从原料的状态入手,采用常规的有机溶剂——丙酮作提取剂,对新鲜雨生红球藻膏和干藻粉中虾青素的提取率进行比较。[结果]使用目前采用的提取条件,从干藻粉中得到的虾青素提取率为新鲜藻膏的2倍多。[结论]烘干后的雨生红球藻在虾青素的提取中具有更大的优势。     

Fe2+,醋酸盐和双氧水对雨生红球藻积累虾青素的影响

研究了亚铁离子、醋酸盐和双氧水三种化学因子对雨生红球藻积累虾青素的交叉影响和虾青素积累过程中藻体总可溶性蛋白的变化.结果表明,在营养盐缺乏的前提下,添加45 mM醋酸盐和450 μM亚铁离子,25 ℃,24 h连续光照,6 000 lx光强下进行逆境胁迫诱导,能够大大缩短雨生红球藻虾青素积累周期,比空白对照提前一个月使藻细胞完全变红（显微观察）.但诱导过程中会造成部分藻细胞白化,自溶或破壁死亡,虾青素产量比空白对照下降了7.4%;在雨生红球藻虾青素积累过程中,藻体总可溶性蛋白含量逐渐降低,说明雨生红球藻中虾青素的积累可能以蛋白质的消耗为基础.     

雨生红球藻虾青素的亚甲基蓝促积累诱导及定性分析

在BBM培养基的基础上对雨生红球藻培养基进行了改良,采用亚甲基蓝对雨生红球藻虾青素进行了促积累诱导.结果表明,亚甲基蓝能有效促进雨生红球藻生长后期虾青素的积累.对皂化后的虾青素提取液进行薄层色谱分析和高效液相色谱分析表明,皂化液含有游离虾青素和虾青素单酯.     

雨生红球藻培养基筛选及诱导条件优化

[目的]筛选出利于实验室来源的雨生红球藻营养生长的培养基,优化雨生红球藻内虾青素的积累条件。[方法]选用7种培养基对4株雨生红球藻分别进行培养,筛选出最适于4种藻株营养生长的培养基。探究雨生红球藻在光胁迫、高盐、缺氮3种条件下诱导虾青素积累情况。[结果]4个不同雨生红球藻藻株在配方A培养基中的生物量比其他6种试验培养基的生物量高1.65~7.30倍;在优势培养基配方A中,HP3的生物量最大,可达7.13×106个/m L; HP3在缺氮的胁迫条件下,虾青素产量最高,可达21.05 mg/L,比光诱导获得的最佳虾青素产量高1.07倍,比高盐获得的最佳虾青素产量高1.64倍。[结论]该研究中最适于试验藻株营养生长的培养基是配方A,当胁迫条件为缺氮10%时虾青素积累量最大。     

“培养雨生红球藻生产天然虾青素”研究

该项目是我校农业部饲料工业中心李德发教授等主持的国家“十五”科技攻关项目 ,近日通过了教育部的成果鉴定 ,这一成果使我国生产天然虾青素技术取得重要突破。天然虾青素是一种优质、高效、安全的着色剂和天然抗氧化剂 ,能提高动物的免疫力和存活率 ,增加动物产品的营养价值和外观色泽。国外已有天然虾青素的工业化生产 ,但我国天然虾青素尚未形成生产规模。课题组选择了已知的自然界中虾青素含量最高的雨生红球藻来生产虾青素 ,运用微藻生物学、微生物学和动物营养学的研究技术 ,研究了整个技术环节 ,建立了准确、快速的虾青素含量高效液…     

MS-222对锦鲤的麻醉效果研究

在水温为17～18℃条件下研究了麻醉剂MS-222对锦鲤(Cryprinus carpiod)的麻醉效果.结果表明,MS-222对锦鲤的麻醉是一个渐变的过程,经历从轻度麻醉、中度麻醉到深度麻醉的行为变化;随着MS-222浓度的逐渐升高,锦鲤表现出达到麻醉状态所需时间逐渐减少、苏醒时间逐渐增加的趋势.MS-222浓度为40 mg/L时,锦鲤进入轻度麻醉、中度麻醉和深度麻醉所需时间分别为259、901和1011s,苏醒时间为82 s,对锦鲤的麻醉效果较好.建议在锦鲤麻醉实践操作中,采用浓度为40 mg/L的MS-222进行麻醉,麻醉时间为901 s.     

探究乙醇-丙酮不同比例对雨生红球藻中虾青素提取速率的影响

[目的]探究了用不同配比的有机溶剂浸提法提取雨生红球藻中虾青素的效果。[方法]在乙醇和丙酮的不同比例下(1∶0、1∶1、1∶2、2∶1、0∶1,V/V),比较雨生红球藻提取得到虾青素的含量,并且用分光度计法检测OD值,计算出虾青素的含量。[结果]在试验条件下,乙醇/丙酮为1∶2(V/V)时虾青素的的提取率为15.59 mg/g,丙酮的提取率为15.06 mg/g,乙醇/丙酮为1∶1(V/V)时提取率为12.72mg/g,乙醇/丙酮为2∶1(V/V)时提取率为12.47 mg/g,乙醇的提取率为10.11 mg/g。[结论]乙醇/丙酮为1∶2(V/V)时提取率最高,其次是丙酮。     

虾青素对牛子宫内膜细胞炎症损伤的保护作用

【目的】利用虾青素较强的抗氧化特性,通过探讨黏膜屏障重塑对脂多糖（LPS）诱导的牛子宫内膜细胞炎症的影响,为牛子宫内膜细胞炎的预防和治疗提供理论基础。【方法】培养液中添加1 μg·mL ^-1 LPS,培养子宫内膜细胞6 h,检测培养液中炎症因子TNF-α和IL-6含量,建立细胞的体外炎症模型。在此基础上去掉培养液,重新加入含1×10 ^-6 mol·L ^-1 虾青素的新鲜培养液,继续培养细胞24 h。对照组为不添加LPS或AST,LPS组为仅添加LPS,AST组为添加LPS和AST。采用ELISA法检测培养液中TNF-α和IL-6炎症因子分泌量以及细胞SOD和CAT酶活性,利用流式细胞仪检测细胞内活性氧簇（ROS）水平,利用免疫荧光染色检测细胞紧密连接蛋白Claudin、CDH1、TJP1的分布情况,利用荧光定量RT-PCR法和Western Blot法分别检测Claudin、CDH1、TJP1基因的mRNA表达水平和蛋白表达水平。【结果】利用1 μg·mL ^-1 LPS培养子宫内膜细胞6 h,检测发现培养液中炎症因子IL-6和TNF-α分泌水平显著高于对照组（P小于0.05）,说明LPS诱导子宫内膜细胞产生炎症反应。与对照组相比,细胞内ROS水平显著增加（P小于0.05）,SOD和CAT酶活性都显著降低（P小于0.05）,说明LPS诱导的子宫内膜细胞炎症造成了氧化损伤。加入1×10 ^-6 mol·L ^-1 虾青素培养细胞24 h后,发现培养液中IL-6和TNF-α因子的分泌水平显著低于LPS组（P小于0.05）,同时ROS阳性细胞比率显著下降（P小于0.05）,SOD和CAT酶活性都显著升高（P小于0.05）。LPS组与对照组相比,细胞膜处Claudin、CDH1、TJP1蛋白的荧光信号减弱,这3种紧密连接蛋白的mRNA和蛋白表达水平也都显著降低（P小于0.05）。加入1×10 ^-6 mol·L ^-1虾青素培养24 h后,与LPS组相比,在细胞边缘和细胞核内可以检测到荧光信号很强的Claudin、CDH1、TJP1蛋白,而且这3种紧密连接蛋白的mRNA和蛋白表达水平也都显著升高（P小于0.05）。【结论】虾青素通过降低子宫内膜细胞因炎症反应产生的氧化损伤,减轻炎症导致的子宫内膜细胞紧密连接结构损伤,对子宫内膜的物理免疫屏障起保护作用,为牛子宫内膜炎的预防和治疗提供理论借鉴意义。     

Cu2+、Zn2+、Pb2+对雨生红球藻生长的影响

以MAV为基本培养基,研究了重金属离子Cu2+、Zn2+、Pb2+对雨生红球藻生长的影响,同时用正交实验研究了各金属的交互作用.结果发现与其它藻相比,雨生红球藻对三种重金属离子尤其是Pb2+的忍耐力较大,促进其生长的适宜Cu2+、Zn2+、Pb2+浓度相对较高,分别为10-3～10-5mg·L-1,10-1～10-3mg·L-1,5～10mg·L-1.正交实验结果表明,三种金属的共同作用可降低对藻的毒性,表现在其最优水平组合(A3B2C4)较单因子实验结果有所提高,分别为Cu2+10-4mg·L-1,Zn2+10-1mg·L-1,Pb2+20mg·L-1.     

脐橙色泽与着色率的机器视觉检测技术研究

色泽与着色率是脐橙品质和机器分级的重要指标,但用传统算法很难建立脐橙颜色参数与其之间的关系模型。研究对脐橙图像进行预处理后,分析脐橙表面颜色特征参数,提取脐橙有效像素的H(色调)、S(饱和度)、R(红色分量)、G(绿色分量)、B(蓝色分量)的平均值与标准差作为参数,对着色率与色泽进行定量描述,并通过神经网络算法建立颜色特征参数与色泽和着色率之间的关系模型。结果表明,该分级模型对着色率与色泽的分级与人工标准分级的一致度分别为90%和92%。     

黄河中下游东方蜜蜂种质资源工蜂色型多样性研究

应用形态学标记对蜜蜂进行分类的方法一直被人们广泛应用,色型标记是蜜蜂形态学标记中重要指标.对采自黄河中下游14地区296群东方蜜蜂的4 440只工蜂唇部、小盾片及背板8个色型进行分析,发现东方蜜蜂色型丰富,与西方蜜蜂色型有很大不同,分别绘制出东方蜜蜂第2～4背板、唇基和小盾片Sc区0～9级,上唇0～5级,小盾片K区和B区分别为0～7级和0～6级色型图谱.14采样地区应用唇部、背板以及小盾片色型分别可以聚为2大类,与总聚类结果相似. 8个色型特征在主成分分析中共提出2个特征值大的因子,主因子分类结果显示14采样地区东方蜜蜂分为三大类:黑色东方蜜蜂、棕色东方蜜蜂和黄色东方蜜蜂.上述东方蜜蜂色型图和聚类结果为制定东方蜜蜂色型标准图谱和建立中国东方蜜蜂亚种分类系统提供有利参考依据.