全 文 ：不同碳源对小球藻 Chlorella zofingiensis 异养产虾青素的影响
陈　涛1＊ 　向文洲1 　何　慧1 　陈　峰2
(中国科学院南海海洋研究所　广州　510301)1　(香港大学植物学系　中国香港)2
摘要:研究了葡萄糖 、蔗糖和果糖对小球藻(Chlorella zofingiensis)异养生长及产虾青素的影响 , 结果表明 ,在糖浓度为
20g L时 , 细胞生长较快 ,但干重较小 ,虾青素含量较低;在糖浓度为 50g L时 ,细胞生长较慢 ,但干重较大 , 虾青素含
量较高。 3 种碳源中蔗糖和葡萄糖效果较好 , 在蔗糖浓度为 50g L 时 , 虾青素含量和产量分别达到 0.94 mg g 和
9.61 mg L。
关键词:小球藻 , 碳源 ,虾青素
中图分类号:TQ929　　文献标识码:A　　文章编号:0253-2654(2007)05-0856-03
Effects of Carbon Sources on the Production of Astaxanthin by Chlorella zofingiensis in the Dark
CHEN Tao1＊　XIANGWen-Zhou1　HE Hui1 　CHEN Feng2
(South China Sea Insititute of Oceanology , Chinese Academy of Science , Guangzhou , 510301)1
(Department of Botany , University of Hong Kong , Hong Kong , P.R.China)2
Abstract:This paper investigated the effects of carbon sources on the growth of Chlorella zofingiensis and the production of astaxanthin.The result
showed that the concentration of 20g L was beneficial to the growth of Chlorella zofingiensis , but on the this concentration biomass and astaxanthin
content was low;on the concentration of 50g L , the growth is slower , but biomass and astaxanthin content was high .Among the three carbon sources
investigated , sucrose and glucose were more beneficial to growth and production of astaxanthin than fructose.When 50g L sucrose was used , the
astaxanthin content and astaxanthin yield was 0.94 mg g and 9.61 mg L respectively.
Key words:Chlorella zofingiensis , Carbon source , Astaxanthin
　　＊通讯作者　Tel:020-89023224 , E-mai l:cwavehg@126.com
收稿日期:2006-11-10 ,修回日期:2007-01-03
　　虾青素(astaxanthin)是一种重要的类胡萝卜素 ,
它的化学名称是 3 ,3′-二羟基-4 ,4′-二酮基-β-类胡萝
卜素。虾青素可淬灭单线态氧 ,清除自由基 ,阻止
脂质过氧化 ,保护机体免受伤害 ,预防癌症发生 ,还
能促进人体免疫球蛋白的产生 ,具有很高的免疫调
节活性 。研究表明 ,虾青素具有抗氧化活性 ,虾青
素的抗氧化性比 β-胡萝卜素高约 10倍 ,比维生素 E
高约 500倍 ,被认为是“超级维生素 E”[ 1] 。研究表
明 ,虾青素具有比 β-胡萝卜素更强的抑制癌变的能
力[ 2] 。虾青素在国际市场的价格曾经达到 2500 美
元 kg 以上 ,市场前景非常广阔[ 3] 。
虾青素的生产方法有化学合成 、从甲壳类动物
中提取以及生物合成等。前两种方法有很大的局
限性。Chlorella zofingiensis 能够在异养条件下发酵
糖类合成虾青素[ 4] ,有较好的商业化前景。本文就
3种不同碳源对 Chlorella zofingiensis生长及合成虾
青素的影响进行了研究。
1　材料与方法
1.1　材料
1.1.1　菌种:Chlorella zofingiensis(ATCC 30412),由
香港大学植物学系陈峰博士提供。
1.1.2　培养基:斜面培养基:琼脂 12g , CH3COONa
1.2g , CZ-M1 (NaNO3 0.75g , KH2PO4 0.175g ,
K2HPO40.075g , MgSO4·7H2O 0.075g , CaCl2·2H2O
0.025g , NaCl 0.025g , FeCl3 · 6H2O 0.005g ,
ZnSO4·7H2O 0.287mg , MnSO4·H2O 0.169mg , H3BO3
0.061mg , CuSO4·5H2O 0.0025mg , (NH4)6Mo7O24·
7H2O 0.00124 g , pH6.5)。
液体种子培养基:Glucose 10g , CZ-M1。
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DOI :10.13344/j.microbiol.china.2007.05.028
无碳基础培养基:CZ-M1。
1.2　实验方法
1.2.1　培养方法:斜面菌种的保藏:菌株接入斜面
培养基上 ,20℃培养 7d ,4℃保藏。
摇瓶种子培养:接一环菌苔于 10mL 种子培养
基的 250mL三角瓶中 ,27℃、150r min摇瓶培养 4d。
摇瓶培养:将种子液以 10%的接种量接入装有
90mL 培养基的 250mL 三角瓶中 , 在黑暗条件下 ,
27℃、150r min摇瓶培养 。
1.2.2　测定方法:(1)细胞干重测定:取 5mL 培养
液 ,离心洗涤 2次 ,105℃烘干至恒重。
(2)虾青素提取:取培养 14d的藻液 ,离心洗涤
3次 ,真空冷冻干燥 。称取一定量的干藻粉 ,加液氮
研磨 ,用丙酮提取至无色为止 。离心 ,弃去残渣 ,上
清液用氮气吹干 ,加丙酮定容至 1mL。研磨提取及
定容过程要求避光 。(3)虾青素测定:高效液相色
谱法[ 5] 。高效液相色谱仪为美国Waters 公司 1525
型 ,色谱柱为 Beckman Ultrasphere C18(5μm;250mm
×4.6 mm)。流动相 A(二氯甲烷∶甲醇∶乙腈∶水=
5∶85∶5.5∶4.5 , V V V V),流动相 B(二氯甲烷∶甲醇
∶乙腈∶水=25∶28∶42.5∶4.5 , V V V V),洗脱梯度
为:100%A(0min ,保持至 8min),100%B(14min ,保持
40min);流速为 1mL min;检测器为Waters2996 光电
二极管阵列检测器;光谱扫描波长范围为 250nm ～
700nm ,积分定量用检测波长为 480nm 。
2　实验结果
2.1　小球藻细胞中类胡萝卜素成分分析
取50g L 葡萄糖培养14d 的藻细胞进行色素提
取 ,通过HPLC分析了小球藻细胞提取液中类胡萝
卜素及叶绿素等成分 ,如图 1所示 。各组分的保留
时间 、最大吸收波长及确定如表 1所示[ 5] 。
表 1　Chlorella zofingiensis 色谱图中各组分的确定
峰编号 保留时间(min)
最大吸收波长
(nm) 色素
1 4.51 480.2 Trans-astaxanthin
2 4.89 (451.2)469.3 Adonixanthin
3 5.45 447.6 473.0 Lutein Zeaxanthin
4 7.20 476.6 Canthaxanthin
5 10.35 469.3 650.6 Chlorophyll b
6 14.34 434.3 662.9 Chlorophyl l a
7 15.70 486.3 Astaxanthin esters
8 16.47 (459.7)473.0 Adonixanthin esters
9 17.19 486.3 Astaxanthin esters
10 17.90 454.8 Adonixanthin esters
11 19.42 454.8(486.3) β-Carotene
12 32.50 485.1 Astaxanthin esters
13 37.60 (463.3)486.3 Adonixanthin esters
图 1　Chlorella zofingiensis细胞中类胡萝卜素及叶绿素色谱图
　　由图 1及表 1可以看出 ,细胞中所含色素主要
为虾青素及虾青素酯(峰 1 、7 、9和 12),Adonixanthin
及Adonixanthin酯(峰 2 、8 、10和13)。
2.2　不同碳源对小球藻细胞生长的影响
分别以不同浓度葡萄糖 、蔗糖和果糖为碳源添
加到 CZ-M1培养基中进行摇瓶培养 ,定时取样测定
干重 。实验结果如图2及表2所示。
由图 2及表 2可以看出 ,在糖浓度为 20g L 时 ,
比生长速率较大 ,随着糖浓度的升高 ,比生长速率
下降;细胞在第 8天达到最大干重 ,测残糖的结果表
·857·　2007年 34(5) 微 生 物 学 通 报
明 ,此时糖已经被消耗完 。在糖浓度为 50g L 时 ,高
糖浓度对细胞生长产生抑制作用 ,果糖的抑制作用
最明显 ,葡萄糖次之 ,蔗糖抑制作用最小 ,这可能是
因为在蔗糖培养基中 ,蔗糖分解得到葡萄糖和果糖
浓度较低 ,从而一定程度上避免了抑制作用。从表
2可以看出 ,对细胞生长 ,葡萄糖和蔗糖明显优于果
糖 ,蔗糖效果最好 ,这与培养红发夫酵母的结果一
致[ 6] 。
图 2　不同浓度糖细胞生长曲线
表 2　不同浓度糖细胞比生长速率及最大干重
糖浓度(g L) 比生长速率(h
-1) 最大干重(g L)
葡萄糖 蔗糖 果糖 葡萄糖 蔗糖 果糖
20 0.029 0.033 0.031 6.91±0.14 7.46±0.08 6.03±0.17
35 0.027 0.031 0.025 9.35±0.31 10.09±0.38 6.47±0.05
50 0.025 0.027 0.021 9.17±0.09 10.10±0.16 5.47±0.12
注:干重数据为平均值±标准偏差(n=3)
表 3　不同碳源对虾青素合成的影响
糖浓度(g L) 虾青素含量(mg g) 虾青素产量(mg L)葡萄糖 蔗糖 果糖 葡萄糖 蔗糖 果糖
20 0.70±0.04 0.59±0.01 0.74±0.02 4.33±0.19 4.46±0.14 4.04±0.06
35 0.80±0.06 0.89±0.04 0.75±0.03 7.32±0.08 8.65±0.05 4.63±0.11
50 0.84±0.07 0.94±0.10 0.94±0.08 7.66±0.14 9.61±0.24 5.06±0.53
注:所有数据为平均值±标准偏差(n=3)
2.3　不同碳源对合成虾青素的影响
由表 3可以看出 ,在糖浓度 20g L ～ 50g L 范围
内 ,随着糖浓度的升高 ,细胞内虾青素含量也升高 。
当蔗糖浓度为 50g L 时 ,最大的虾青素含量为和最
大产量分别为 0.94mg g 和 9.61mg L。
3　结论
不同碳源对细胞生长及合成虾青素有显著影
响。在糖浓度为 20g L时 ,细胞生长较快 ,但干重较
小 ,虾青素含量较低;在糖浓度为 50g L 时 ,细胞生
长较慢 ,但干重较大 ,虾青素含量较高。蔗糖和葡
萄糖作为碳源效果较好 ,在蔗糖浓度为 50g L 时 ,虾
青素含量和产量分别达到 0.94 mg g 和 9.61 mg L。
参考文献
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