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雨生红球藻细胞转化及虾青素积累与培养因子关系研究

李颖逾  
【摘要】:雨生红球藻是一种单细胞绿藻,在特定条件下能大量累积虾青素,是自然界中积累天然虾青素能力最高的生物(10-30mg/g)。天然虾青素具有超强的抗氧化活性,有“超级维生素 E”之美誉,可作为饲料添加剂、天然食用色素和生物保健品、药品等,目前生产能力远不能满足市场需求,国际市场价格远远高于人工合成品的 3000 美金/公斤,因此利用雨生红球藻生产天然虾青素在国内外倍受关注。 国内外学者广泛研究了外界环境因子对雨生红球藻细胞生长和虾青素积累的影响,但是某些结果不尽相同甚至完全相反,使得彼此之间无法相互参照也给后人的研究带来了诸多困扰。我们经细致分析认为出现这一混乱状况的重要原因之一是由于实验过程中营养物质的大量存在带来的营养盐动态变化不可避免地干扰了单一影响因子的作用,而且以往实验常常将雨生红球藻的细胞生长、转化和虾青素积累这三个截然不同的过程混为一体,未能从根本上理清各培养参数与上述三个过程变化之间的关系。为此我们改进了实验思路,并采用离心去除培养液中残余营养物质的方法,重新研究光照、盐度和温度三种外界单一环境因子对细胞转化和虾青素积累的影响,这样既能尽量排除营养盐的动态变化对实验结果带来的影响,避免了实验结果所述关系不明,又在很大程度上缩短了细胞转化和虾青素积累所需的时间,在生产实践中更具参考价值。实验结果表明: 1.营养物质的存在不利于雨生红球藻细胞转化和虾青素的积累,最终获得较低的虾青素积累总量,这一现象在H_3中最明显,H_0次之,对H_2的作用最弱。 2.实验范围内光强的升高不利于细胞数量的增长,在各品系适宜的范围内光照强度的升高有利于细胞的转化和虾青素的积累,并能提高单个细胞内的虾青素积累速率;不同品系间对比研究结果表明H_3对高光强的耐受范围较广,H_0次之,H_2最差;从虾青素积累随时间变化的动力学角度分析发现,虾青素积累总量及其随时间变化的增长比率均呈上升趋势。 3.盐度的升高不利于细胞数量的增加但能增大细胞体积;对细胞转化无明显的促进作用,而且过高的盐度(高于 1%)还会降低细胞的安全转化数,从而降低虾青素积


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