螺旋藻光合产藻蓝蛋白及萃取条件的优化

【摘要】近年来,随着海洋生物学研究的不断深入,发现了许多海洋生物尤其是大量藻类具有特殊的药用和营养价值。其中螺旋藻(Spinulinaplatensis)中的藻蓝蛋白(C-phycocyanin,C-PC)以其特有的营养和保健价值受到广泛的重视。藻蓝蛋白具有水溶性好、无毒且着色力强等优点,因而被广泛用于食品着色剂和化妆品添加剂,另外藻蓝蛋白具有抗氧化、抗突变、抗肿瘤、抗病毒、增强免疫力、清除自由基、保肝、降血脂等功效,这为螺旋藻在功能性食品和药品领域的应用开发提供了依据。本文以螺旋藻为研究对象,首先设计了一个性能优良的光生物反应器,选用Zarrouk培养基,在初始培养条件：氮源为30mM硝酸钠,碳源为2.5%CO2(流速为0.2vvm),温度为28℃的基础上考察了不同光照强度和接种量对螺旋藻生长及藻蓝蛋白产率的影响。确定了优化的操作条件为光照强度300μmol/m2/s,接种量0.24g/L,此时螺旋藻的生物量和藻蓝蛋白产率分别达到576.3mg/L/d和77.4mg/L/d。在确定最适光强为300μmol/m2/s之后,为了防止生长后期由于光遮蔽引起的藻细胞生长速率下降,根据细胞生长的情况,采取逐步提升光照强度的策略；又为了进一步提高藻蓝蛋白产量,采取补料分批培养(Fed-batch)的策略对该株螺旋藻进行培养。结果显示,逐步提升光照强度策略可有效促进藻体生长,将生物量产率从576.3mg/L/d提升到709.4mg/L/d,但藻蓝蛋白得率会有所下降；而补料分批培养策略可有效的提高藻蓝蛋白得率,本文比较了流加不同成分(培养基或单一氮源)和不同浓度的氮源(5mM或10mM)对藻蓝蛋白产率的影响。结果显示,当流加含有5mM硝酸盐的培养基时,藻蓝蛋白产率最高,达到94.8mg/L/d,较批次培养提高了22.5%。最后,对藻蓝蛋白的萃取分离进行了研究。在单因素试验的基础上,选取料液比、萃取时间和萃取温度三个因素进行Box-Behnken响应面设计,利用DesignExpert8.0.6软件进行回归拟合,优化藻蓝蛋白的萃取工艺。得到最佳工艺条件为：料液比2.0萃取时间37.1h和萃取温度25.6℃,计算得到的理论最大得率为13.72%,验证实验得率为13.66%,较优化前提高了32.8%。本文确定了螺旋藻最适培养工艺和藻蓝蛋白萃取分离方法,大幅度提升了螺旋藻生物量和藻蓝蛋白产率,对其工业化生产具有重要的指导意义!
【作者】金怡雯；
【导师】卢英华；敬科举；
【作者基本信息】厦门大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】螺旋藻；藻蓝蛋白；光照强度；补料分批；萃取；

【参考文献】
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