小球藻聯產油脂和蝦青素的基元模式分析

趙權宇，于水燕，張保國，史吉平

(中國科學院 上海高等研究院，上海 201210)

CO2減排是世界范圍內的一個重要課題，微藻可以通過光合作用固定CO2，再將CO2轉化成生物質。部分微藻在缺氮等脅迫條件下能富集油脂，可以進一步開發成生物柴油，是非常有潛力的生物燃料［1］。微藻生物煉制的產業鏈上包括多個技術難點。其中，藻種選育、大規模培養和藻水分離等都有了大量研究積累。目前，降低生產成本，提高經濟效益仍是微藻生物柴油產業化的關鍵，和乙醇發酵過程耦聯［2］或聯產高附加值產品［3］都是可行的模式。

蝦青素是具有超強抗氧化性的脂溶性色素，可以開發成保健品、藥品或食品添加劑等，市場潛力巨大。紅法夫酵母和雨生紅球藻是主要的蝦青素生產模式體系［4－6］。雖然小球藻中蝦青素的含量低［7－9］，但是規模化培養小球藻提取油脂后聯產的蝦青素也有一定規模。

基元模式是代謝網絡中從底物到產物的可能途徑或內部循環［10］。通過基元模式分析，可以探討生物代謝調控機制或進行菌株改造等［11］。本文中筆者首先構建小球藻的代謝網絡模型，通過基元模式分析，考察小球藻在正常培養和缺氮培養條件下油脂代謝和蝦青素的合成。

1 計算部分

1.1 模型構建

在文獻構建的小球藻代謝網絡模型基礎上［12－14］，增加了蝦青素合成途徑，并完善了三羧酸循環(TCA)途徑的代謝反應。一般來說，代謝網絡中包含一個生物質合成反應，該反應由蛋白質、糖、脂類和核酸等組成，以及相關能量和輔因子代謝計算得到。……