盐藻与β—胡萝卜素

微藻生物技术是近年来新兴的生物技术之一,至今有三种微藻已大规模生产,包括小球藻、螺旋藻与盐生杜氏藻(简称盐藻)。由于盐藻能生产出干重高达10％的β-胡萝卜素,现已成为微藻中占有最大市场的种类。关于盐藻养殖生物学、盐藻β-胡萝卜素的生产及应用,已成为各国科学家研究的焦点。1983年召开的第十一届国际海藻会议将盐藻及β-胡萝卜素列入大会的专题讨论,1990年世界营养学会的主题是β-胡萝卜素,1991年美联社将β-胡萝卜素的作用选为世界十大科技新成就之一。     

不同激光辐照对盐生杜氏藻生长及β-胡萝卜素累积的影响研究

用YAG、LD和Ar 三种不同激光辐照处理盐生杜氏藻(Dunaliella salina)细胞,通过对辐照前后盐生杜氏藻的生长速率和色素含量进行测定比较,研究不同激光处理对盐生杜氏藻的生理刺激效果。实验结果表明:当YAG激光辐照剂量超过1min时,对盐生杜氏藻细胞的增殖有明显的抑制作用,并抑制其胡萝卜素的合成;LD激光在辐照剂量为3min~5min能促进细胞增殖,其中5min剂量的处理组,生长速率较对照组提高190%,叶绿素和类胡萝卜素的含量,分别提高27.2%和24.4%;Ar 激光在辐照剂量为5min~30min范围内能促进类胡萝卜素的积累,与对照组相比,分别提高18.5%~130.9%,但在这剂量范围内,Ar 激光抑制其生长,同时对不同激光辐照对盐生杜氏藻所产生的生物学效应机理进行了初步探讨。     

江苏省灌西盐场盐藻及其β—胡萝卜素资源调查

为了开发利用富含β-胡萝卜素的江苏沿海盐田盐藻(Dunaliellasalina)资源,我们采用常规调查方法,对江苏省灌西盐场的天然盐藻进行调查,并推算出约有259公斤左右的β-胡萝卜素年产量。而且,藻数量和β-胡萝卜素含量都受到光照、温度、雨水等气候因素影响。本调查为灌西盐场盐藻资源开发提供了一个可靠的依据,为其它盐场估计本场资源量提供了一个参考。     

利用盐藻（Dunaliella）培养生产β—胡萝卜素

盐藻是一种高含β－胡萝卜素的广盐性微藻。本文介绍了β－胡萝卜的功能、生产方法、协菏的生物学特征,研究了利用盐藻生产β－胡萝卜素的优化工艺条件和新型光生物反应器的开发应用。     

盐生杜氏藻生长及β-胡萝卜素累积的动力学过程

国内外学者多注重研究环境因子对盐生杜氏藻生长和β-胡萝卜素累积的影响,为此,作者从温度和盐浓度对盐生杜氏藻生长的动力学及盐度与β-胡萝卜素累积的关系作了初步探讨。       

盐藻β-胡萝卜素异构体胁迫积累的HPLC研究

采用HPLC技术分析了盐藻在胁迫条件下积累β-胡萝卜素异构体的规律.结果表明：胁迫条件增强,有利于全反式异构体积累,胁迫条件减弱有利于顺式异构体的积累.即: 32℃,10 000 lx,18%盐度积累的全反式异构体含量最多(2.593 mg/L),25℃,自然光照射,24%盐度积累的顺式异构体含量最多(0.630 mg/L);顺式异构体种类及数量随不同的胁迫条件而不同,25℃,自然光照射,24%盐度,培养30 d测到全反式异构体及2种顺式异构体,32℃,10 000 lx,18%盐度培养30 d测到全反式异构体及一种顺式异构体;相同胁迫条件不同时间异构体积累也不同.在18%盐度,25℃,10 000 lx光照条件下,0 d只测到全反式异构体,8 d,19 d分别测出全反式异构体及2种顺式异构体,34 d测到全反式异构体及一种顺式异构体.     

短小芽孢杆菌对盐藻SZ-05的生物量和β-胡萝卜素产量的影响

研究了短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)对盐藻空间诱变株系SZ-05(Dunaliella salina SZ-05)的生物量及β-胡萝卜素积累的影响。结果表明,短小芽孢杆菌显著提高了盐藻SZ-05的生物量和β-胡萝卜素的产量,明显降低了培养体系中的溶解氧和胞外多糖的含量。溶解氧的减少,使得藻细胞的光呼吸作用下降,光合作用速率提高,使藻细胞生物量增加。胞外多糖具有抗氧化作用,胞外多糖的减少可能进一步增加了β-胡萝卜素的合成,从而使β-胡萝卜素在胁迫条件下大幅度增加。     

江苏沿海盐田天然盐藻β－胡萝卜素的提取与鉴定

江苏沿海一带盐田卤水结晶池４－１０月间常会在卤水表面悬浮着一层红色的油状漂浮物,经鉴定主要为盐生杜氏灌（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａｓａｌｉｎａ）．从油状漂浮物中可提取纯化得到β－胡萝卜素晶体（含量为９０％）,得率为１～１．５％,高于人工养殖的盐藻β－胡萝卜素提取得率,主要成份为全反式一β－胡萝卜素,及少量顺式－β－胡萝卜素、α－胡萝卜素和其它类胡萝卜素。所得β－胡萝卜素符合国家有关食品卫生标准,若能充分开发利用天然盐藻资源将大大降低天然β－胡萝卜素的生产成本．试验还证明天然β－胡萝卜素完全可以代替并好于进口肉鸡饲料的着色剂。     

不同浓度NaCl和光照强度对杜氏藻体内β-胡萝卜素含量的影响

以2种杜氏藻即巴氏杜氏藻和盐生杜氏藻为实验材料,在不同NaCl胁迫和光照(紫外线和高光照强度)进行培养的结果表明,细胞生长的最适盐度是2.0mol·L-1,高产β-胡萝卜素的最适盐度是3.5mol·L-1;紫外线下诱导的藻株环境适应能力较强,β-胡萝卜素含量较高;高光照强度(1080μmol·m-2·s-1)下诱导的杜氏藻β-胡萝卜素含量高;二步法培养的β-胡萝卜素含量比正常培养的提高2倍以上。     

短小芽孢杆菌对盐藻SZ-05的生物量和β-胡萝卜素产量的影响

研究了短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）对盐藻空间诱变株系SZ-05（Dunaliella salina SZ-05）的生物量及β-胡萝卜素积累的影响。结果表明,短小芽孢杆菌显著提高了盐藻SZ-05的生物量和β-胡萝卜素的产量,明显降低了培养体系中的溶解氧和胞外多糖的含量。溶解氧的减少,使得藻细胞的光呼吸作用下降,光合作用速率提高,使藻细胞生物量增加。胞外多糖具有抗氧化作用,胞外多糖的减少可能进一步增加了β-胡萝卜素的合成,从而使β-胡萝卜素在胁迫条件下大幅度增加。     

雨生红球藻β-胡萝卜素羟化酶基因的克隆与序列分析

利用RT-PCR技术,从雨生红球藻(Haematococcus pluvialis 34-1n)总RNA中扩增出β-胡萝卜素羟化酶基因cDNA序列,将此序列亚克隆于pMD 18-T simple Vector上,经过序列测定,表明该基因的开放阅读框为879bp,编码292个氨基酸,与雨生红球藻(H. pluvialis Flotow NIES-144)β-胡萝卜素羟化酶基因氨基酸序列相比,其在编码氨基酸的第33位有一个氨基酸的缺失。在15、314、9和56位上的氨基酸也存在差异。多序列比对分析表明,雨生红球藻与莱茵衣藻的亲缘关系较近,与其他高等植物以及细菌的亲缘关系相对较远。     

外源MeJA胁迫对盐生杜氏藻生理生化特性的影响

研究外源茉莉酸甲酯(MeJA)对盐生杜氏藻细胞β-胡萝卜素含量、叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,当外源MeJA浓度为0～100μmol/L时,随着MeJA浓度的升高,β-胡萝卜素和叶绿素含量呈上升趋势,当MeJA浓度为100μmol/L时,盐生杜氏藻β-胡萝卜素和叶绿素含量最高,当MeJA处理浓度大于100μmol/L时,盐生杜氏藻β-胡萝卜素和叶绿素含量逐渐降低。生理生化结果分析表明,外源MeJA处理可提高盐生杜氏藻POD酶和SOD酶活性,随着MeJA浓度的增加,SOD酶活性呈逐渐上升的趋势,POD酶活性呈先上升后下降的趋势,与β-胡萝卜素含量、叶绿素含量的变化趋势基本一致,说明外源MeJA处理可诱导盐生杜氏藻β-胡萝卜素积累可能与叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性有关。     

绿色杜氏藻不同β-胡萝卜素羟化酶基因家族胁迫应答模式研究

β-胡萝卜素羟化酶(β-carotenoid hydroxylase, CHYB)是植物类胡萝卜素生物合成途径中的一个重要限速酶。本研究对绿色杜氏藻转录组测序数据进行分析,获得2条β-胡萝卜素羟化酶家族基因chyb1和chyb2。采用染色体步移法分别克隆并获得了绿色杜氏藻chyb1和chyb2基因的启动子序列,全长分别为1080 bp(GenBank登录号：KY012338)和1155 bp (GenBank登录号：KY012339)。利用Plantcare软件分析两个启动子的顺式作用元件,结果表明绿色杜氏藻chyb1基因启动子含有与甲基茉莉酸、花生四烯酸、水杨酸等非生物胁迫相关的顺式作用元件,而绿色杜氏藻chyb2基因启动子含有与光照相关的顺式作用元件。通过qRT-PCR分析了绿色杜氏藻CHYB基因家族在不同胁迫下的基因表达水平,结果表明该基因家族的基因表达水平与启动子调控相关,且不同的家族基因应答不同的胁迫。     

植物β-胡萝卜素羟化酶研究进展

-β胡萝卜素羟化酶是植物类胡萝卜素合成代谢中的关键酶,它催化了植物中β-胡萝卜素经中间产物β-隐黄素合成玉米黄素的过程。β-胡萝卜素羟化酶广泛存在于植物、蓝藻和细菌等生物中,其基因在植物中成对出现,在原核生物中则处于基因簇内。该酶是一种非血红素双铁单加氧酶,分子中有富含组氨酸的模体。多种生物的β-羟化酶基因已被克隆并分别在细菌、蓝藻或植物中表达。玉米黄素能帮助植物抵御胁迫环境,β-隐黄素对癌症等人类疾病有抑制作用。采用基因工程手段改造β-羟化酶基因,将为培养高抗逆性作物和大规模生产β-隐黄素提供新途径。     

Cr3+对盐藻(Dunaliella salina)生长及营养品质的影响

以盐藻Dunaliella salina为材料,设定0ìg·L^-1、3ìg·L^-1、12ìg·L^-1、50ìg·L^-1、200ìg·L^-1和800ìg·L^-16个添加Cr³⁺浓度处理,分析测定了不同铬浓度下盐藻的生物量(细胞密度).蛋白质、â胡萝卜素和可溶性糖含量.研究结果表明,中低量添加Cr³⁺对盐藻的生长有一定的促进作用,在50ìg·L^-1和200ìg·L^-1Cr³⁺条件下,盐藻的生物量高于对照,中低量添加Cr³⁺对盐藻的生长有一定的促进作用,盐藻蛋白质含量比对照分别提高3.06%和6.55%,Cr³⁺浓度在200ìg·L^-1时,盐藻的â胡萝卜素和可溶性糖含量比对照分别提高3.93%和2.38%,适当添加Cr³⁺可提高盐藻蛋白质、â胡萝卜素和可溶性糖含量,有效改善盐藻的营养品质.     

盐藻固定化培养的初步研究

以海藻酸钙为载体,考察了CaCl2浓度、胶球大小、密度及初始细胞密度等条件对盐藻固定化培养的影响,确定了该藻生长的优化条件：当藻 细胞密度大于10^6cell/ml,CaCl2浓度为0.15ml/L,注射用针头为6^#,在50ml培养液中加入150个微藻胶球时,藻细胞的生长量最大。     

基因crtI对重组酿酒酵母β-胡萝卜素产量的影响

本文研究了在一株表达红法夫酵母色素合成相关基因crtE、crtYB、crtI和酿酒酵母HMG1功能域的重组酿酒酵母菌株Sc-EYBIH中,再表达一个拷贝crtI基因,对重组酵母Sc-EYBIH中β-胡萝卜素产量的影响。结果表明再表达crtI基因后,重组酿酒酵母Sc-EYBIH+I中β-胡萝卜素产量达到1136.17μg/g,是出发菌株Sc-EYBIH产量(358.82μ/g)的3倍。且重组菌株Sc-EYBIH+I的死亡率明显要低于不产色素的对照菌株Sc-vector。。这些结果显示,本研究所构建的重组菌ScEYBIH+I有着较好的色素产量和优异的生长性能,无论是用来生成色素类物质还是生产其他生物制品都有着广泛的应用前景。     

溶氧对Blakeslea trispora分批发酵生产β-胡萝卜素的影响

在摇瓶和5 L发酵罐中研究了溶氧 (DO) 对Blakeslea trispora分批发酵生产β-胡萝卜素的影响,总结了5 L发酵罐中β-胡萝卜素发酵过程中溶氧的变化规律.结果表明,当500 mL摇瓶装液量为50 mL,转速为240 r/min条件下发酵生产β-胡萝卜素产量最大,达到3.416 g/L; 5 L发酵罐中,在搅拌转速为1 000 r/min,通气量为1.5 vvm的条件下,β-胡萝卜素的产量可达到3.712 g/L,略高于摇瓶,这可能是由于5 L发酵罐中的气液传递和混合状况好于摇瓶,促进了产物的合成.     

喷雾干燥β-胡萝卜素微胶囊化工艺研究

β-胡萝卜素是所有类胡萝卜素中含量最多、生物活性最大和研究最多的一种。但它极不稳定,易氧化变质而失去生理活性。本文采用微胶囊技术,选用明胶与蔗糖作为复合壁材,对β-胡萝卜素进行喷雾干燥微胶囊化,探讨其主要工艺参数。通过单因素分析、正交实验等得出了最佳工艺条件为壁材中明胶与蔗糖的比例为3：17,喷雾干燥进风温度190℃,喷雾压力0．1MP,进料速度为5mL/min.