栅藻两步法培养提高叶黄素产量及提取工艺的优化

摘要

本文应用两步培养法培养一株斜生栅藻，考察不同营养条件和环境因素对栅藻生长的效应以及对叶黄素产量的影响。实验证明混养比自养和异养更能促进栅藻生长和叶黄素的积累，葡萄糖是最合适的有机碳源，最有利于栅藻生长和提高叶黄素产量的葡萄糖添加量为15 g·L-1。当接种量为20％时能保证栅藻适应该葡萄糖浓度下的培养基，达到较高速率的生长。培养基最佳的初始pH为8，此时生物量和叶黄素产量都达到最大。
　　胁迫条件能进一步促进叶黄素的积累，氮胁迫、磷胁迫、高温和氧化剂的添加对栅藻生长和叶黄素的积累产生不同的影响。最适合叶黄素积累的NaNO3浓度为1.5 g·L-1，最佳K2HPO4浓度为0.01 g·L-1，45℃高温胁迫4h。通过优化各个条件将混养条件下生物量大量增长和自养下利用胁迫条件使叶黄素大量积累结合起来形成“混养-自养”模式的两步培养法。综合以上条件经过几次实验的验证，栅藻最高干重可达2.46 g·L-1，叶黄素产量最高可达31.8 mg·L-1，藻体中叶黄素含量高达12.92 mg·g-1。和传统的一步自养法相比，两步培养法大大提高了叶黄素产量，通过胁迫条件使叶黄素含量提高了38.9％。
　　最后通过单因素实验法考察超声提取法中各因素对藻粉中叶黄素产率的影响，再利用正交实验进一步优化得到最佳工艺条件，结果表明:甲醇/二氯甲烷（体积比3∶1）是最佳提取剂，最佳的超声功率为135 W，最佳超声时间为20 min，最适料液比为2∶1，超声提取法产率稳定，比传统浸提法效率高且节约溶剂。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 叶黄素概述

1．1．1 叶黄素的结构与性质

1．1．2 叶黄素的应用价值

1．1．3 生物合成叶黄素及其他类胡萝卜素的途径

1．2 栅藻概述

1．3 国内外叶黄素研究现状

1．3．1 万寿菊生产叶黄素

1．3．2 微藻生产叶黄素

1．3．3 叶黄素的提取方法

1．3．4 叶黄素的检测方法

1．4 本课题的意义及研究内容

1．4．1 本课题的意义和创新性

1．4．2 研究内容

第二章 实验材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验藻种

2．1．2 标准品

2．1．3 培养基

2．2 主要实验仪器

2．3 主要实验试剂

2．4 工艺流程

2．5 栅藻的培养方法

2．5．1 栅藻的纯化

2．5．2 种子液的制备

2．5．3 静置培养

2．6 栅藻生物量的测定

2．6．1 细胞密度标准曲线的制作

2．6．2 细胞干重标准曲线的制作

2．7 叶黄素的提取

2．8 叶黄素含量的测定

2．9 数据处理

第三章 HPLC测定叶黄素含量方法的建立

3．1 引言

3．2 实验原理和条件

3．3 不同流动相对色谱图的影响

3．4 优化后的色谱图分析

3．4 叶黄素标准曲线的绘制

3．5 小结

第四章 控制营养条件提高栅藻生物量的研究

4．1 引言

4．2 实验方法

4．2．1 营养方式对栅藻生长的影响

4．2．2 碳源种类对栅藻生长的影响

4．2．3 葡萄糖添加量对栅藻生长的影响

4．2．4 接种量对栅藻生长的影响

4．2．5 pH对栅藻生长的影响

4．2．6 优化后的混养与自养对比实验

4．3 结果与讨论

4．3．1 营养方式对栅藻生长的影响

4．3．2 碳源种类对栅藻生长的影响

4．3．3 葡萄糖添加量对栅藻生长的影响

4．3．4 接种量对栅藻生长的影响

4．3．5 pH对栅藻生长的影响

4．3．6 优化后的混养与自养对比实验

4．4 小结

第五章 胁迫条件对栅藻生长和叶黄素积累的影响

5．2．3 H2O2胁迫对栅藻生长和叶黄素积累的影响

5．2．5 两步法培养栅藻生产叶黄素产量验证实验

5．3 结果与讨论

5．3．1 氮胁迫对栅藻生长和叶黄素积累的影响

5．3．2 磷胁迫对栅藻生长和叶黄素积累的影响

5．3．3 H2O2胁迫对栅藻生长和叶黄素积累的影响

5．3．4 高温胁迫对栅藻生长和叶黄素积累的影响

5．3．5 两步法培养产量验证实验

5．4 小结

第六章 超声提取法提取叶黄素工艺条件的优化

6．1 引言

6．2 单因素实验

6．2．1 提取剂的选择

6．2．2 超声功率的影响

6．2．3 超声时间的影响

6．2．4 料液比的影响

6．3 正交实验优化

6．4 验证实验

6．5 结果与讨论

6．5．1 提取剂的选择

6．5．2 超声功率的影响

6．5．3 超声时间的影响

6．5．4 料液比的影响

6．5．5 正交实验优化

6．5．6 验证实验

6．6 小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

作者和导师简介