不同微藻培養(yǎng)方式產(chǎn)生蝦青素及其影響因素的研究現(xiàn)狀

郭曉茜,任丹丹,張繼紅,任先見,汪秋寬

(大連海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧大連 116023)

?

不同微藻培養(yǎng)方式產(chǎn)生蝦青素及其影響因素的研究現(xiàn)狀

郭曉茜,任丹丹*,張繼紅,任先見,汪秋寬

(大連海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧大連 116023)

蝦青素具有多種重要生理功能,已廣泛引起人們的重視,微藻是蝦青素的主要來源之一。本文綜述了在自養(yǎng)、異養(yǎng)及混養(yǎng)三種培養(yǎng)方式下微藻積累蝦青素的研究現(xiàn)狀及影響因素,并分析了不同培養(yǎng)方式的的優(yōu)缺點(diǎn),以期為蝦青素的微藻高效生產(chǎn)提供參考。

微藻,自養(yǎng),異養(yǎng),混養(yǎng),蝦青素,影響因素

微藻的培養(yǎng)方式主要分為自養(yǎng)、異養(yǎng)和混養(yǎng)。自養(yǎng)培養(yǎng)為微藻的主要培養(yǎng)方式,是微藻通過光合作用利用光能和CO2進(jìn)行生長。微藻的異養(yǎng)培養(yǎng)是指在培養(yǎng)基中添加有機(jī)碳源和(或)有機(jī)氮源而不依賴光照進(jìn)行增殖的過程。可進(jìn)行異養(yǎng)培養(yǎng)的微藻具有生長周期短、生長速率高、生物質(zhì)濃度高(可達(dá)到50～100 g/L)等優(yōu)點(diǎn)[1]。微藻混養(yǎng)培養(yǎng)是在利用光能和CO2的同時(shí),以有機(jī)碳(葡萄糖)作為補(bǔ)充碳源和能源的一種培養(yǎng)方法,可以不受光的限制,從理論上講,能取得較高的產(chǎn)量[2]。異養(yǎng)培養(yǎng)已成為國內(nèi)外一種快速、大量培養(yǎng)微藻的有效方法和發(fā)展方向。由于異養(yǎng)和自養(yǎng)培養(yǎng)條件不同,因而使微藻所含的營養(yǎng)成分發(fā)生明顯的變化。

蝦青素(astaxanthin)是一種重要的類胡蘿卜素。它可淬滅單線態(tài)氧,清除自由基,阻止脂質(zhì)過氧化,保護(hù)機(jī)體免受傷害,預(yù)防癌癥發(fā)生,還能促進(jìn)人體免疫球蛋白的產(chǎn)生,具有很高的免疫調(diào)節(jié)活性[3]。蝦青素抗氧化能力是β-胡蘿卜素的10倍,維生素E的500倍,被譽(yù)為“超級(jí)維生素E”,在食品及醫(yī)藥方面有著廣泛的應(yīng)用前景。同時(shí)它是一種良好的著色劑,在水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值[4]。本文對(duì)自養(yǎng)、異養(yǎng)和混養(yǎng)三種培養(yǎng)方式下生產(chǎn)蝦青素的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述,以期為微藻高效生產(chǎn)蝦青素提供參考。

1　自養(yǎng)培養(yǎng)方式

雨生紅球藻是天然蝦青素最好的來源之一,目前國內(nèi)外已采用雨生紅球藻Haematococcuspluvialis通過自養(yǎng)來生產(chǎn)蝦青素[5]。雨生紅球藻(Haematococcuspluvialis)是一種常見的生存于淡水中的單細(xì)胞綠藻。在其生長周期中明顯地呈現(xiàn)出兩個(gè)階段:在生長條件適宜的情況下該藻以綠色帶鞭毛的可游動(dòng)細(xì)胞形態(tài)大量繁殖;在生長環(huán)境不利的情況下,綠色游動(dòng)細(xì)胞逐漸喪失鞭毛、細(xì)胞壁加厚、形成紅色包囊,同時(shí)細(xì)胞質(zhì)油脂小泡中大量積累蝦青素。此藻在不利條件下積累蝦青素,并且具有普通微藻所需營養(yǎng)簡單的特點(diǎn),因此被認(rèn)為是生產(chǎn)蝦青素最好的自然資源。雨生紅球藻由于培養(yǎng)周期較長,易受其他藻類和原生動(dòng)物的污染等不利因素的影響,其大規(guī)模的培養(yǎng)一直是蝦青素生產(chǎn)的壁壘[6]。自養(yǎng)培養(yǎng)是目前生產(chǎn)蝦青素的主要培養(yǎng)方式,密閉式光生物反應(yīng)器光自養(yǎng)培養(yǎng)雨生紅球藻在產(chǎn)率上有較大的提高,培養(yǎng)過程易于控制,可有效避免污染,質(zhì)量和產(chǎn)量也比較穩(wěn)定。但由于設(shè)備成本高、技術(shù)不成熟、光照限制等原因,迄今尚未應(yīng)用于大規(guī)模養(yǎng)殖。開放式戶外大池光自養(yǎng)培養(yǎng)是目前雨生紅球藻大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的主要培養(yǎng)方式,具有設(shè)施簡易、投資少、成本低等優(yōu)點(diǎn),但具有占地面積大、生長條件難以控制、采收成本高、易受其它生物污染、藻粉質(zhì)量低等缺點(diǎn),限制了開放池培養(yǎng)的進(jìn)一步發(fā)展[7]。

影響蝦青素積累的影響因素有很多,如光照、溫度、通氣速率、營養(yǎng)鹽、pH以及一些化學(xué)調(diào)節(jié)劑等,可通過影響雨生紅球藻光合作用效率從而影響微藻的生長。前些年的研究主要是通過改變光照強(qiáng)度、溫度、通氣速率及pH等方式來誘導(dǎo)蝦青素的合成。有文獻(xiàn)報(bào)道,當(dāng)將微藻細(xì)胞暴露在氮饑餓、高鹽度、高溫和高光照強(qiáng)度的條件下,就可以促進(jìn)蝦青素的產(chǎn)生[8]。Minxi Wan等通過改變溫度對(duì)自養(yǎng)雨生紅球藻蝦青素積累的情況進(jìn)行了研究,在光照強(qiáng)度為250 μmol photons m-2·s-1,pH為7.5～8,光暗周期為12 h∶12 h,通氣速率為0.04 vvm條件下的條件下,保持夜間溫度為28 ℃,白天溫度從8～33 ℃開始變化,或者白天溫度保持28 ℃不變,夜間溫度從8～33 ℃開始變化。研究表明當(dāng)白天培養(yǎng)溫度為23～28 ℃,夜間培養(yǎng)溫度低于28 ℃時(shí)刺激夜間蝦青素積累,蝦青素最高含量達(dá)2.3 mg/L/d,使蝦青素含量最高達(dá)對(duì)照組的2.9倍[9]。低溫會(huì)抑制微藻的生長繁殖,但有利于類胡蘿卜素的積累,因此當(dāng)白天溫度高于28 ℃,有利于微藻的生長繁殖,而降低夜間培養(yǎng)溫度有利于蝦青素的積累。據(jù)已知報(bào)道自養(yǎng)微藻通過向培養(yǎng)基中添加氮、磷、硫、鐵等物質(zhì),可以大量積累微藻中的蝦青素,且營養(yǎng)物的種類與蝦青素積累的速率有關(guān)。而光照強(qiáng)度和光質(zhì)也對(duì)蝦青素合成產(chǎn)生影響,Del Campo等人報(bào)道了當(dāng)連續(xù)增加光照強(qiáng)度時(shí)可成倍增加蝦青素的含量[10]。

近5年來,人們對(duì)微藻自養(yǎng)積累蝦青素的調(diào)節(jié)機(jī)制已有了較充分的研究和認(rèn)識(shí),因此通過添加化學(xué)調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)與蝦青素素有關(guān)的基因表達(dá)來增加藻體蝦青素含量的研究越來越多,也是優(yōu)化自養(yǎng)產(chǎn)生高含量蝦青素的有效途徑。Boussiba研究發(fā)現(xiàn)抑制細(xì)胞分裂可誘導(dǎo)蝦青素的積累,這意味著只要有能抑制細(xì)胞分裂的任何因素,就可以誘導(dǎo)蝦青素的積累[8]。Yongteng Zhao等通過添加黃腐酸來增加新型雨生紅球藻LUGU中蝦青素含量,當(dāng)溫度在25 ℃,照明強(qiáng)度在30 μmol photons m-2·s-1,通氣速率為0.01 vvm條件下,研究表明相比于對(duì)照組,在添加5 mg/L FA和10 mg/L FA時(shí),使蝦青素含量增加了86.89%和9.87%,最大蝦青素產(chǎn)量為20.82 mg/L[11]。這是由于在培養(yǎng)基中添加FA誘導(dǎo)PDS(八氫番茄紅素脫飽和酶),LCY和CHY(β-胡蘿卜素羥化酶)基因上調(diào),導(dǎo)致蝦青素含量升高。Zewen Wen等研究了通過添加乙醇誘導(dǎo)雨生紅球藻中蝦青素積累和類胡蘿卜素生物合成基因的表達(dá),當(dāng)光照強(qiáng)度為25 μmol photons m-2·s-1或150 μmol photons m-2·s-1,溫度維持在25 ℃,pH為7的條件下,研究表明在低光照條件下添加3%的乙醇可使微藻中蝦青素生產(chǎn)率達(dá)11.26 mg/L/d,是對(duì)照組的2.03倍,說明乙醇能有效地誘導(dǎo)蝦青素合成[12]。Zhengquan Gao等研究了通過添加水楊酸誘導(dǎo)雨生紅球藻中蝦青素積累和八種類胡蘿卜素基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。當(dāng)光照強(qiáng)度為25 μmol photons m-2·s-1,溫度維持在20 ℃,光暗周期為12 h∶12 h的條件下,研究表明50 mg/L的水楊酸為積累蝦青素的最適濃度,水楊酸能誘導(dǎo)蝦青素積累可能的原因是上調(diào)與蝦青素積累有關(guān)的8種類胡蘿卜素基因[13]。Yandu Lu等研究了茉莉酮酸甲酯和赤霉素A3通過上調(diào)β-胡蘿卜素酮醇酶基因的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)雨生紅球藻中蝦青素積累,當(dāng)光暗周期為12 h∶12 h,溫度維持在25 ℃條件下,高濃度的茉莉酮酸甲酯和赤霉素A3可誘導(dǎo)上調(diào)三種不同的bkts基因,致使蝦青素大量積累[14]。S. Kathiresan研究了通過生物合成關(guān)鍵酶β-胡蘿卜素酮醇酶(β-carotene ketolase,BKT)來增加雨生紅球藻中蝦青素的含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在雨生紅球藻中總類胡蘿卜素和蝦青素的含量相比于對(duì)照組高2～3倍[15]。Xinheng Yu等研究了8組23種(抗氧化劑、氧化劑、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)物、金屬離子、植物激素、赤霉素、細(xì)胞分裂素和胺類)化學(xué)調(diào)節(jié)劑對(duì)雨生紅球藻蝦青素產(chǎn)量的影響。當(dāng)培養(yǎng)溫度為20 ℃,持續(xù)光照強(qiáng)度為20 μmol photons m-2·s-1的條件下,氧化劑和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)物顯著增加雨生紅球藻中蝦青素含量,這說明化學(xué)分子可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)代謝機(jī)制來增加蝦青素含量[16]。

利用雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的關(guān)鍵在于:既能提高藻的生物量,又能促進(jìn)蝦青素的快速合成。之后利用高光照、營養(yǎng)鹽饑餓、細(xì)胞分裂抑制物的產(chǎn)生等誘導(dǎo)條件,都可使細(xì)胞分裂速度下降,從而導(dǎo)致個(gè)體細(xì)胞內(nèi)蝦青素的快速積累。蝦青素的積累和藻細(xì)胞的生長往往呈相反趨勢(shì):即當(dāng)條件適宜藻細(xì)胞生長時(shí),蝦青素的合成速率通常較低,蝦青素的快速積累發(fā)生在不利于藻細(xì)胞生長的環(huán)境條件下。

2　混養(yǎng)培養(yǎng)方式

混養(yǎng)培養(yǎng)微藻可作為增加光誘導(dǎo)色素產(chǎn)量的一種有效途徑。混養(yǎng)是吸收CO2和有機(jī)碳,同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用,因此在光限制條件下,大多數(shù)微藻的混養(yǎng)比生長速率約等于自養(yǎng)和異養(yǎng)比生長速率之和[17]。采用混養(yǎng)培養(yǎng)方式可快速大量的積累蝦青素,但在培養(yǎng)過程中容易滋生大量雜菌,難以實(shí)現(xiàn)微藻的高密度培養(yǎng)。目前主要用小球藻Chlorellazofingiensis來混養(yǎng)生產(chǎn)蝦青素。C.zofingiensis是一種單細(xì)胞綠藻,屬于綠藻門,綠藻綱,綠球藻目,卵囊藻科,小球藻屬[18]。生長速度快,易培養(yǎng),抗污染能力強(qiáng),環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),細(xì)胞濃度較大,已成為生產(chǎn)蝦青素另一重要的微藻資源。C.zofingiensis的培養(yǎng)方式主要有混合營養(yǎng)培養(yǎng)與異養(yǎng)培養(yǎng)[19]。

Po-Fung Ip等研究了通過混養(yǎng)Chlorellazofingiensis增加蝦青素產(chǎn)量,比較了不同葡萄糖和硝酸鹽濃度對(duì)綠藻色素形成的影響,當(dāng)培養(yǎng)溫度為30 ℃,持續(xù)光照強(qiáng)度為130 μmol photons m-2·s-1,pH為6.5的條件下,結(jié)果表明在混養(yǎng)培養(yǎng)Chlorellazofingiensis通過添加高濃度葡萄糖和低濃度硝酸鹽易于積累蝦青素,其最高蝦青素產(chǎn)量為12.5 mg/L[20]。有關(guān)于對(duì)研究Chlorellazofingiensis發(fā)現(xiàn),當(dāng)光照強(qiáng)度為350 μmol photons m-2·s-1,并且利用氮饑餓的方法積累蝦青素其最高產(chǎn)量為7.49 mg/L[21]。經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)同一藻種,采用相似的培養(yǎng)條件,其積累蝦青素產(chǎn)量的差異是巨大的。采用混養(yǎng)的方式可以大量積累所選藻種的生物量,但是過高的生物量不利于蝦青素的積累。目前有關(guān)混養(yǎng)微藻積累蝦青素的文獻(xiàn)比較少,因?yàn)椴捎没祓B(yǎng)方式積累蝦青素的影響因素很多,其中自養(yǎng)、異養(yǎng)的影響因素均會(huì)對(duì)自養(yǎng)產(chǎn)生影響,條件難以精確控制。其最大的問題是大規(guī)模培養(yǎng)過程中容易滋生大量雜菌,難以實(shí)現(xiàn)微藻的高密度培養(yǎng)。

3　異養(yǎng)培養(yǎng)方式

同混養(yǎng)一樣,目前主要用小球藻Chlorellazofingiensis來異養(yǎng)生產(chǎn)蝦青素。異養(yǎng)培養(yǎng)方式具有不受環(huán)境和氣候等條件的限制、能夠?qū)崿F(xiàn)較高的細(xì)胞濃度和生產(chǎn)效率,從而降低生產(chǎn)成本、可借鑒和利用較成熟的工業(yè)發(fā)酵設(shè)備和技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)[7]。

在異養(yǎng)微藻條件下,細(xì)胞內(nèi)積累蝦青素的主要影響因素為培養(yǎng)基中有機(jī)物的濃度和C/N比等。對(duì)異養(yǎng)微藻來說,最主要的影響因素是有機(jī)物濃度,由于異養(yǎng)微藻具有可吸收有機(jī)碳源來滿足自身生長繁殖需要的能力,在提供有機(jī)碳源的培養(yǎng)條件下配合脅迫處理方法可以在較短的時(shí)間內(nèi)積累大量的蝦青素[22]。Po-Fung Ip等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度為30 ℃,pH為6.5的條件下,設(shè)置三個(gè)葡萄糖初始濃度為10、30、50 g/L,初始C/N比為18、55、90、180。在異養(yǎng)培養(yǎng)基中添加葡萄糖濃度為50 g/L時(shí),得到最大蝦青素產(chǎn)量為10.3 mg/L。在無光照條件下,蝦青素的形成取決于培養(yǎng)基中初始C/N比,較高的C/N比有利于蝦青素的形成,最高可達(dá)1.2 mg/g[23]。Po-Fung Ip等還通過添加活性氮過氧亞硝酸鹽(RNS)和活性氮中間體硝酰氯(RNI)誘導(dǎo)小球藻提高蝦青素含量。當(dāng)溫度為30 ℃,pH為6.5的條件下,添加1 mmol/L RNS進(jìn)行異養(yǎng)培養(yǎng)使蝦青素含量從9.9 mg/L增至11.78 mg/L。用0.1 mmol/L亞硝酸鈉和0.5 mmol/L次氯酸鈉反應(yīng)生成硝酰氯也增加了蝦青素的含量至10.99 mg/L,這說明合適的RNS/RNI比在無光條件下易于誘導(dǎo)蝦青素的形成[24]。陳濤等研究了葡萄糖、蔗糖和果糖對(duì)小球藻異養(yǎng)生長及蝦青素含量的影響,結(jié)果表明當(dāng)糖濃度在20～50 g/L范圍內(nèi),隨著糖濃度的升高,細(xì)胞內(nèi)蝦青素含量也升高。在糖濃度為20 g/L時(shí),細(xì)胞生長較快但干重較小,蝦青素含量較低,在糖濃度為50 g/L時(shí),細(xì)胞生長較慢,但干重較大,蝦青素含量較高。三種碳源中蔗糖和葡萄糖效果較好,在蔗糖濃度為50 g/L時(shí),蝦青素含量和產(chǎn)量分別達(dá)到0.94 mg/g和9.61 mg/L,由此說明不同碳源對(duì)細(xì)胞生長和合成蝦青素有顯著影響[3]。Ni Sun等研究通過用葡萄糖、甘露糖、果糖、蔗糖、半乳糖和乳糖研究在異養(yǎng)小球藻中對(duì)蝦青素積累的影響。研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖和甘露糖作為異養(yǎng)小球藻的最佳碳源能獲得較高的生長速率(0.03 h-1)和細(xì)胞干密度(10 g/L),進(jìn)而積累較高的蝦青素濃度為1 mg/g[25]。

通過研究發(fā)現(xiàn)在培養(yǎng)基中添加有機(jī)碳源、氮源可增加微藻的生物量,但是過高的起始濃度會(huì)抑制微藻的生長,進(jìn)而減少蝦青素的合成。因此利用Chlorellazofingiensis生產(chǎn)蝦青素的關(guān)鍵在于:既能提高藻的生物量,又能促進(jìn)蝦青素的快速合成。首先利用Chlorellazofingiensis最優(yōu)生長條件促使藻細(xì)胞生物量增加,通常利用有機(jī)碳(如葡萄糖和醋酸鹽等)進(jìn)行異養(yǎng)培養(yǎng)來提高藻細(xì)胞生物量。然后誘導(dǎo)蝦青素的快速合成,蝦青素積累的誘導(dǎo)條件包括高溫、營養(yǎng)鹽(氮、磷)饑餓、鹽脅迫、細(xì)胞分裂抑制劑、氧化壓力(活性氧、自由基和溶解氧等)以及兩種或兩種以上誘導(dǎo)條件的聯(lián)合作用,如高溫和鹽脅迫、高光照和氮饑餓等。通常,氮源限制和高光照是生產(chǎn)蝦青素的有效方法[26]。

4　展望

微藻作為類胡蘿卜素來源具有廣闊的應(yīng)用前景。自養(yǎng)培養(yǎng)微藻具有易于培養(yǎng)、光合利用效率高、生物周期短等優(yōu)點(diǎn)。目前主要是利用光生物反應(yīng)器自養(yǎng)培養(yǎng)微藻,其存在一些限制因素,如占地面積大;細(xì)胞密度較高時(shí),由于藻細(xì)胞之間互相遮蔽,使內(nèi)部的細(xì)胞難以得到充分的光照,嚴(yán)重影響生物量;溫度和光照控制比較困難;運(yùn)行成本太高等[17]。與自養(yǎng)培養(yǎng)方式相比,采用微藻異養(yǎng)培養(yǎng)方式進(jìn)行蝦青素方面的研究,具有很多優(yōu)勢(shì),例如無需光照、生長周期短、生長速率高、生物質(zhì)濃度高等優(yōu)點(diǎn)。異養(yǎng)培養(yǎng)可以利用傳統(tǒng)發(fā)酵設(shè)備生產(chǎn)高價(jià)值產(chǎn)品,因而具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[27]。微藻異養(yǎng)培養(yǎng)使整個(gè)操作流程具有較高的可控性,不依賴于外界環(huán)境。但是,并不是所有的微藻都能進(jìn)行異養(yǎng)生長且異養(yǎng)培養(yǎng)微藻是必須嚴(yán)格控制在無菌條件下,微藻培養(yǎng)的無菌化是進(jìn)行異養(yǎng)培養(yǎng)的前提和關(guān)鍵。因?yàn)樵诋愷B(yǎng)培養(yǎng)基中生長迅速的細(xì)菌會(huì)很快污染整個(gè)培養(yǎng)基,并大大限制微藻的生長。混養(yǎng)培養(yǎng)是自養(yǎng)和異養(yǎng)培養(yǎng)方式的結(jié)合,這種培養(yǎng)方式可以較好地發(fā)揮自養(yǎng)和異養(yǎng)兩種培養(yǎng)方式的長處,但此種方式目前尚難以用于規(guī)模化生產(chǎn),一個(gè)重要原因是在細(xì)胞密度較高時(shí)難以提供有效的光照[28]。

本文主要對(duì)影響微藻自養(yǎng)、異養(yǎng)及混養(yǎng)的影響因素進(jìn)行了歸納總結(jié),這為下一步微藻精確培養(yǎng)提供了參考依據(jù)。通過自養(yǎng)、混養(yǎng)及異養(yǎng)培養(yǎng)方式對(duì)微藻中蝦青素積累情況比較發(fā)現(xiàn),在自養(yǎng)條件下,光照強(qiáng)度是最主要的影響因素之一。適當(dāng)?shù)墓庹諒?qiáng)度會(huì)增加藻體的生長速率,有利于大量積累微藻生物量,但是過高的藻體密度會(huì)導(dǎo)致部分微藻未受到光照不利于蝦青素等高附加值產(chǎn)物的合成。同樣條件下采用異養(yǎng)培養(yǎng)方式培養(yǎng)微藻可避免由于光照帶來的影響,但是并不是所有的微藻都可以進(jìn)行異養(yǎng)生長,因此對(duì)于可進(jìn)行異養(yǎng)生長的藻種的篩選是至關(guān)重要的。

目前,微藻主要應(yīng)用于餌料及飼料方面。微藻特有的色素如蝦青素等對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的蝦和魚具有很好的著色作用。微藻作為海洋藥物的重要來源,所含有的生物活性物質(zhì)如抗生素、色素、多糖、DHA和EPA等具有抗腫瘤、抗病毒、抗真菌、防治心血管疾病、防治老年人癡呆癥等多種功能。其次微藻可用作生物柴油,具有環(huán)保、安全、燃燒充分、可再生性等特性,大力發(fā)展生物柴油對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展,能源循環(huán)利用,節(jié)能減排等具有重要意義[18]。

[1]高保燕,陳小妹,雷學(xué)青,等.布那迪柵藻異養(yǎng)培養(yǎng)條件的優(yōu)化和生化組成含量分析[J].中國油脂,2014,39(6):63-67.

[2]孫靈毅,王力勇,趙強(qiáng),等.3種微藻兼養(yǎng)培養(yǎng)及營養(yǎng)成分的比較[J].大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào).2004,19(2):146-149.

[3]陳濤,向文洲,何慧,等.不同碳源對(duì)小球藻Chlorellazofingiensis異養(yǎng)產(chǎn)蝦青素的影響[J].微生物學(xué)通報(bào),2007,34(5):856-858.

[4]張睿欽,管斌,孔青,等.雨生紅球藻異養(yǎng)轉(zhuǎn)化產(chǎn)蝦青素的條件研究[J].浙江大學(xué)報(bào),2011,37(6):624-630.

[5]Ambati R,Phang S,Ravi S,et al. Astaxanthin:Sources,Extraction,Stability,Biological Activities and Its Commercial Applications—A Review[J]. Marine drugs,2014,12:128-152.

[6]廖興輝. 高產(chǎn)蝦青素的雨生紅球藻脅迫條件及中試研究[D].福州:福建師范大學(xué),2014.

[7]范建華.小球藻異養(yǎng)/光誘導(dǎo)切換過程的分子影響極其功能基因組學(xué)研究[D].上海:華東理工大學(xué),2012.

[8]Boussiba S. Carotenogenesis in the green algaHaematococcuspluvialis:cellular physiology and stress response[J]. Physiol Plant,2000,108:111-117.

[9]Wan M X,Zhang J K,Hou D M,et al. The effect of temperature on cell growth and astaxanthin accumulation ofHaematococcuspluvialisduring a light-dark cyclic cultivation[J]. Bioresource Technology,2014,167:276-283.

[10]Del Campo Ja,Rodriguze H,Moreno J,et al. Accumulation of astaxanthin and lutein inChlorellazofingiensis(Chlorophyta)[J]. Appl Microbiol Biotechnol,2004,64:848-854.

[11]Zhao Y T,Shang M M,Xu J W,et al. Enhanced astaxanthin production from a novel strain ofHaematococcuspluvialisusing fulvic acid[J].Process Biochemistry,2015,50:2072-2077.

[12]Wen Z W,Liu Z Y,Hou Y Y,et al. Ethanol induced astaxanthin accumulation and transcriptional expression of carotenogenic genes inHaematococcuspluvialis[J]. Enzyme and Microbial Technology,2015,78:10-17.

[13]Gao Z Q,Meng C X,Zhang X W,et al. Induction of salicylic acid(SA)on transcriptional expression of eight carotenoid genes

and astaxanthin accumulation inHaematococcuspluvialis[J]. Enzyme and Microbial Technology,2012,51:225-230.

[14]Lu Y D,Jiang P,Liu S F,et al. Methyl jasmonate or gibberellins A3-induced astaxanthin accumulation is associated with up-regulation of transcription of b-carotene ketolase genes(bkts)in microalgaHaematococcuspluvialis[J].Bioresource Technology,2010,101:6468-6474.

[15]Kathirensan S,Chandrashekar A,Ravishankar G.A.,et al. Regulation of astaxanthin and its intermediates through cloning andgenetic transformation ofβ-carotene ketolase in Haematococcuspluvialis[J]. Journal of Biotechnology,2015,196-197:33-41.

[16]Yu X H,Niu X F,Zhang X Q,et al. Identification and mechanism analysis of chemical modulators enhancing astaxanthin accumulation inHaematococcuspluvialis[J].Algal Research,2015,11:284-293.

[17]劉曉娟.三角褐指藻的自養(yǎng)、兼養(yǎng)和異養(yǎng)特性研究[D].廣州:暨南大學(xué),2008.

[18]喬洪金.具有異養(yǎng)和厭氧特性的小球藻光合機(jī)制和代謝產(chǎn)物的定向優(yōu)化[D].青島:中國科學(xué)海洋研究所,2010.

[19]吳吉林,波,麻明友,等. 微藻色素的研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué),2010,31(23):395-400.

[20]Ip P F,Wong K H,Chen F. Enhanced production of astaxanthin by the green microalgaChlorellazofingiensisin mixotrophic culture[J].Process Biochemistry,2004,39:1761-1766.

[21]Orosa M,Torres E,Fidalgo P,et al. Production and analysis of secondary carotenoids in green algae[J]. Appl Phycol 2000,12:553-556.

[23]Ip P F,Chen F. Production of astaxanthin by the green microalgaChlorellazofingiensisin the dark[J].Process Biochemistry,2005,40:733-738.

[24]Ip P F,Chen F. Peroxynitrite and nitryl chloride enhance astaxanthin production by the green microalgaChlorellazofingiensisin heterotrophic culture[J].Process Biochemistry 2005,40:3595-3599.

[25]Sun N,Wang Y,Li Y T,et al. Sugar-based growth,astaxanthin accumulation and carotenogenic transcription of heterotrophicChlorellazofingiensis(Chlorophyta)[J].Process Biochemistry,2008,43:1288-1292.

[22]廖興輝,王明茲,陳必鏈. 雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的研究進(jìn)展,安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(26):10579-10583.

[26]劉曉娟,段舜山,李愛芬. 利用微藻培養(yǎng)生產(chǎn)類胡蘿卜素的研究進(jìn)展[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2007,19:333-337.

[27]張海濱.幾種微藻的異養(yǎng)培養(yǎng)研究[D].青島:青島海洋大學(xué),2000.

[28]吳正云.小球藻異養(yǎng)培養(yǎng)的動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化[D].上海:上海交通大學(xué),2006.

Research advances on astaxanthin produced under different microalgae cultured methods and their influential factors

GUO Xiao-xi,REN Dan-dan*,ZHANG Ji-hong,REN Xian-jian,WANG Qiu-kuan

(College of Food Science and Engineering,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China)

Nowadays much attention has been paid to bioactivities of astaxanthin,especially those from natural resources of microalgae. The research advances on production of astaxanthin by microalgae under different conditions including autotrophic,heterotrophic and mixotrophic method were reviewed in this paper. Advantages and disadvantages of each cultured method and their influential factors were also compared. It provided the basis for the efficient production of astaxanthin.

microalgae;autotrophic;heterotrophic;mixotrophic;astaxanthin;influential factors

2016-02-26

郭曉茜(1991-)，女，碩士研究生，研究方向：食品營養(yǎng)與安全，E-mail：Gracy0909@163.com。

任丹丹(1980-)，女，博士，副教授，研究方向：海洋生物資源利用， E-mail：rdd80@163.com。

國家自然科學(xué)基金(31301449)；遼寧省高校優(yōu)秀人才項(xiàng)目(LJQ2014077)； 遼寧省農(nóng)業(yè)領(lǐng)域青年科技創(chuàng)新人才項(xiàng)目(2015005)。

TS254.2

A

1002-0306(2016)17-0381-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.067