[發明專利]一種提高佐夫色綠藻異養生產蝦青素的細胞預培養方法

有效

• 申請號: 202210189385.5
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114317277B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 牟海津;孫翰;付曉丹;朱琳
• 申請（專利權）人: 南京益纖生物科技有限公司;威海迪普森生物科技有限公司
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12P23/00;C12R1/89
• 代理公司: 南京求真專利代理事務所(普通合伙) 32600
• 代理人: 劉騏鳴

本發明提供一種提高佐夫色綠藻異養生產蝦青素的細胞預培養方法，包括如下過程：預培養處理，將處于對數生長期的佐夫色綠藻進行自養、混養和異養，持續培養三批保持細胞活性；發酵處理，將預培養處理中不同細胞活性的佐夫色綠藻接入三角瓶中進行高密度培養；擴培處理，將預處理中不同細胞活性的佐夫色綠藻接入發酵罐中進行高密度發酵，獲得先進報道最大生物量。本發明首次預培養的自養、混養和異養的佐夫色綠藻進行異養高密度發酵，獲得最大生物量121 g/L，獲得高的蝦青素產量為0.56 g/L，產率為0.11 g/L/d，為蝦青素市場提供充足來源。

技術領域

本發明涉及微藻生物領域，具體為一種提高佐夫色綠藻異養生產蝦青素的細胞預培養方法。

背景技術

蝦青素是種生物活性高的類胡蘿卜素，含有長的共軛雙鍵，并在鏈末端形成α-羥基酮結構，具有非常高的抗氧化能力，約是β-胡蘿卜素的10倍，維生素E的500倍。蝦青素具有三種旋光異構體：左旋（3S,3’S）、右旋（3R,3’R）和內消旋（3R,3’S），其中只有左旋具有抗癌、抗腫瘤、抗氧化等生物活性。蝦青素全球市場預計2021年為6.47億美元，以8.3%的復合年增長率增長，到2026年達到9.65億美元。蝦青素的生產方式主要有人工合成和生物提取，其中人工合成主要存在的問題是合成的蝦青素在分子結構上與天然蝦青素之間存在差異，導致生物活性，安全性的問題；生物提取包括從水產品加工廢料中提取，細菌、真菌、微藻的發酵生產。其中，微藻來源的蝦青素構型與水生動物體內所含一致，游離蝦青素及其酯類的配比與水生動物中基本相似，易于吸收，其優點是人工合成和采用其他微生物發酵方法所不具備的。

目前，微藻中雨生紅球藻（Haematococcus pluvialis）和佐夫色綠藻（Chromochloris zofingiensis）主要用于研究蝦青素的生產。雨生紅球藻自養周期長，生物量受地區和季節限制在工業生產中僅為0.2-0.5 g L^-1左右，影響蝦青素的產量。異養生產蝦青素的佐夫色綠藻生物量高達60 g L^-1，是一種有前景的天然蝦青素來源。細胞高密度生長和蝦青素大量積累是實現佐夫色綠藻產業化生產的關鍵。高密度佐夫色綠藻為獲取蝦青素提供充足原料，但目前報道藻的生物量未超過100 g L^-1。佐夫色綠藻在自養、混養和異養模式均可快速生長，但當細胞密度增加，佐夫色綠藻在發酵罐中以異養模式生長代謝。因此，提高佐夫色綠藻的異養生物量是實現蝦青素工業生產的關鍵。

有必要設計一種高效的細胞預培養策略，確定細胞的營養模式對佐夫色綠藻異養生產蝦青素的提升效果，也為其他微藻的高密度培養提供新的指導方向。

發明內容

本發明目的在于提供一種提高佐夫色綠藻異養生產蝦青素的細胞預培養方法，對佐夫色綠藻進行不同營養模式的預培養，接入異養發酵體系，實現佐夫色綠藻生物量和蝦青素產量的提升。

為達成上述目的，本發明提出如下技術方案：一種提高佐夫色綠藻異養生產蝦青素的細胞預培養方法，包括如下過程：

預培養處理，將處于對數生長期的佐夫色綠藻進行自養、混養和異養，持續培養三批保持細胞活性；

發酵處理，將預培養處理中不同細胞活性的佐夫色綠藻接入三角瓶中進行高密度培養，篩選適合異養高密度發酵的佐夫色綠藻細胞狀態，其中，在微藻的生長過程中進行營養的動態補料，補料基于以下公式：

（1）；

其中F_S為流加的底物濃度，Y_XS為生物量比上底物濃度，當培養基中營養濃度保持不變時，公式1可以轉化成：

（2）；