雨生红球藻的高效培养及其虾青素的提取与纯化

摘要

虾青素超强的抗氧化性赋予了其突出的生理功能,如提高动物免疫力,清除自由基、活性氧,抑制肿瘤等,因此,天然的虾青素具有广泛的应用价值和前景。而雨生红球藻是目前公认的生产虾青素的最好生物来源。所以,关于提高雨生红球藻的生物量以及细胞内虾青素的积累量、从雨生红球藻中高效地提取虾青素以及虾青素的分离纯化等方面的研究具有重要的意义。
　　(1)为探究光谱对雨生红球藻细胞生长及转化产虾青素的影响,测定了两种阶段(细胞生长阶段,转化产虾青素阶段)藻细胞的吸收光谱以及不同光源的发射光谱,并采用不同光源、不同光照强度照射培养藻细胞。结果表明:雨生红球藻对其吸收峰处的光谱有较好的捕获利用能力,即红光可以促进绿色藻细胞的生长,蓝光有利于红色藻细胞转化产虾青素。而且混合光源的光照更有利于雨生红球藻的生长及转化:在总光强为2500 lx,红光与白光的强度比例为2:1时,雨生红球藻干重可以达到0.98 g/L,比单独使用白光和红光照射下分别提高了36.11％和15.91%;在雨生红球藻转化产虾青素阶段,发现在总光强为7000 lx,蓝光与白光的强度比例为3:1时,雨生红球藻中虾青素的积累量为39.79 mg/L,明显高于单独使用白光与蓝光转化下的产量。
　　(2)对发酵罐中雨生红球藻的流加培养进行了初步的探讨,结果表明,流加操作可以促进雨生红球藻生物量的积累,而且当葡萄糖的浓度提高为原始培养基中的10倍,其它物质的浓度提高为原始培养基的5倍时,在生长的第4 d,5 d,6 d分别流加50 mL上述浓缩物,8 d后藻的干重为0.92 g/L,比对照组提高了26.03%。但在培养后期,由于发酵罐本身的局限性,雨生红球藻的生长受到抑制,在今后的研究中,为得到更高浓度的藻液,可以与其它光照效率高的反应器相连。
　　(3)探究了雨生红球藻中虾青素的最佳提取溶剂,结果表明,二甲基亚砜/丙酮(4/1, v/v)的混合溶剂最适宜虾青素的提取,其提取量为34.73 mg/L,比乙酸乙酯/乙醇(2/1, v/v)的混合溶剂提取下提高了14.12%。并在单因素的基础上,采用 Box-Behnken对虾青素的提取条件进行优化,得到最优提取条件为:提取温度,51.72℃;提取时间为42.32 min;料液比为1:6.33;虾青素的提取量达35.49 mg/L。
　　(4)通过薄层层析法和高效液相法检测从雨生红球藻中提取得到的总类胡萝卜素,结果表明,总类胡萝卜素中主要含有虾青素单酯、虾青素双酯,游离虾青素的含量较少,还有少量其它成分。并研究了正己烷与丙酮不同配比对虾青素 TLC展开效果的影响,结果表明,两者之间的最优配比(体积比)为7:3,在此展开剂的作用下,游离虾青素的Rf值为0.21,而且,各种组分都能较好地分开。
　　(5)对虾青素酯的皂化工艺进行了研究,以游离虾青素的产量为评价指标,对影响虾青素酯皂化的碱浓度、温度和时间进行了探讨,并在单因素实验的基础上,利用 Box-Behnken对皂化的条件进行优化,结果表明,虾青素酯最优的皂化条件为:碱浓度为40.27 g/L,温度为25.91℃,皂化时间为26.56 min,游离虾青素的产量最大,为5.12 mg/L。然后,利用 TLC和 HPLC对皂化后的样品进行了分析,结果表明,在皂化后的样品中,游离虾青素占大部分,还含有很少量的虾青素酯和其它成分。
　　(6)为进一步得到虾青素的纯化样品,对皂化后的样品进行硅胶(200目)柱层析,柱层析后的样品经 TLC分析表明只有一个游离虾青素的色素斑点,HPLC表明,游离虾青素的纯度在90%左右。

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0前言

0.1虾青素

0.2雨生红球藻

0.3本研究的目的、主要内容及研究意义

1光谱对雨生红球藻细胞生长及转化产虾青素的影响

1.1引言

1.2实验材料

1.3实验方法

1.4结果与讨论

1.5本章小结

2发酵罐中雨生红球藻的培养及其积累虾青素的研究

2.1引言

2.2实验材料

2.3实验方法

2.4结果与分析

2.5本章小结

3虾青素提取条件的优化

3.1引言

3.2实验材料

3.3实验方法

3.4结果与讨论

3.5本章小结

4雨生红球藻中虾青素粗提物成分分析

4.1引言

4.2实验材料

4.3实验方法

4.4实验结果与分析

4.5本章小结

5虾青素的分离纯化

5.1引言

5.2实验材料

5.3实验方法

5.4结果及分析

5.5本章小结

6结论与展望

6.1研究结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

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