一种通过菌藻共培养提高叶黄素产量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及叶黄素制备提取领域，具体设及一种通过菌藻共培养提高叶黄素产量 的方法。
【背景技术】
[0002] 叶黄素（lutein)，又名黄体素，是含氧类胡萝h素--类叶黄素(xanthophyl)中的 一种，广泛存在于花弁、水果蔬菜等植物中，作为一种天然黄色素，叶黄素可用作食品、医药 和化妆品的色素添加剂。此外，叶黄素能激发免疫反应，提高机体免疫力，防治年龄相关性 视黄斑退化引起的视力下降和失明等生理活性(吴正云，等，微藻生物合成叶黄素的研究进 展.食品科学，2010，31 (01): 268-273)。美国从20世纪70年代起开始从万寿菊中提取叶黄 素，1995年美国食品药品监督管理局(FDA)批准了叶黄素作为食品补充剂用于食品和饮料。 我国卫生部也于2007年批准叶黄素用于赔烤食品、饮料、果冻、果酱W及冷冻食品。目前具 有生物功能活性的叶黄素均来自植物。但植物种植占地面积大，成本高，周期长，受气候条 件影响大，导致叶黄素的生产成本较高。
[0003] 小球藻是一种单细胞绿藻，其环境适应性强，易于大规模培养，细胞中含有丰富的 营养物质，特别是蛋白核小球藻具有长期安全食用的历史，其中人工培养的蛋白核小球藻 已被批准作为新食品资源。小球藻尤W富含叶黄素（lutein)而受到关注(吴正云，等，小球 藻异养生长及叶黄素合成量影响因子的优化研究.上海交通大学学报(农业科学版），2007， 25(1):6-11)
[0004] 新兴的菌藻共生技术有望突破当前小球藻开发方面存在的产率低、收获难、成本 高等技术限制，大大拓宽小球藻的生产应用范围。已有研究表明微藻和微生物之间存在从 寄生到共生等广泛的互作现象，某些微生物能通过分泌生长激素和信号调节物质促进藻细 胞生长，提高藻细胞生物量和生化组分的积累[Ueda H,et al.Bacterial communities constructed in artificial consortia of bacteria and Chlorel la vulgaris .Microbes Environment，2010，25( I): 36-40 ?] D但不同种类的细菌对小球藻生长 和代谢的影响不同，有的促进，有的抑制，效果差别很大。通过筛选获得优良菌株作为小球 藻的共生菌，人工构建菌藻共生体系一方面有望使藻细胞生长速率大幅提高(Park Y，et al.Growth promotion of Chlorella elIipsoidea by co-inoculation with Brevundimonas sp. isolated from the microalga.Hydrobiologia,2008,598(I):219-228；Kim B H，et al.民ole of rhizobium，a plant growth promoting bacterium,in enhancing algal biomass through mutualistic interaction.Biomass and Bioenergy ,2014,69(3) :95-105.),并可能通过利用共生菌分泌产生的生物絮凝剂的作用 提高藻细胞的絮凝率，大幅降低藻细胞的采收成本化ee J，et al .Microalgae-associated bacteria play a key role in the flocculation of Chlorella vulgaris.Bioresource Technology ,2013,131(2): 195-201;施春阳，等?微生物絮凝剂的 研究和应用进展[J].污染防治技术，2013,26(3) :48-51.)。
[0005] 植物内生菌是能够定殖在健康植物内，并与宿主植物建立和谐共生关系的一类微 生物。水稻植株含有许多内生微生物，是重要的内生细菌资源，来源于水稻植株的内生泛菌 可W显著促进宿主水稻的生长，提高其生物量、叶绿素及憐含量的生物学作用（Fen巧，et al.民ice endophyte Pantoea aggIomeransYSI9promotes hostplant growth and affects allocations of hostphotosynthates.Journal of Applied Microbiology, 2006，100(5): 938-945.刘佳，等.内生成团泛菌HAUMl对宿主水稻的定殖及促生作用.湖北 农业科学，2011，50(23): 4820-4824.)。由于小球藻与植物细胞一样具有叶绿体，能够进行 光合作用，其生化代谢特征与植物具有相似性，理论上，对植物具有代谢调节作用的植物内 生菌也能影响小球藻的生长和代谢活动，但迄今国内外未见采用包括水稻内生菌在内的植 物内生菌促进小球藻生长及生化组分合成积累的技术研究和应用。
[0006] 已有研究表明，通气量和葡萄糖浓度等对小球藻比生长速率和细胞的叶黄素含量 的影响趋势大体相同，即有利于提高小球藻比生长速率的条件也同时有利于增加细胞的叶 黄素含量，运可能是由于叶黄素为初级类胡萝h素，其合成在很大程度上与细胞生长相关 (Zhang D H,et al.Composition and accumulation of secondary carotenoids in Qilorococcum sp.[J]. J Appl Phycol, 1997,9(2) :147-155;吴正云，等，小球藻异养生长 及叶黄素合成量影响因子的优化研究.上海交通大学学报(农业科学版），2007,25(1) :6- 11)。
[0007] 本发明针对当前小球藻工业化生产中藻细胞生产效率低，叶黄素制备成本较高的 关键技术限制，开发一种应用水稻内生泛菌促进小球藻生长速率和提高叶黄素产量的人工 菌藻共培养技术。
【发明内容】
[0008] 本发明提供了一种通过菌藻共培养提高叶黄素产量的方法，通过应用水稻内生泛 菌和小球藻进行菌藻共培养提高小球藻细胞的生长速率和生物量，同时提高藻细胞的叶黄 素含量。
[0009] -种通过菌藻共培养提高叶黄素产量的方法，包括W下步骤：
[0010] 1)将第一次加入的水稻内生泛菌和小球藻在光照下进行第一轮菌藻共培养，培养 结束后，得到第一轮菌藻共培养液；
[0011] 2)在第一轮菌藻共培养液中再补加第二次加入的水稻内生泛菌，在光照下进行第 二轮菌藻共培养，培养结束后，得到第二轮菌藻共培养液；
[0012] 3)对第二轮菌藻共培养液经离屯、后得到菌藻细胞沉淀，之后经后处理得到菌藻细 胞干品；
[0013] 4)将小球藻细胞干品粉碎，得到菌藻粉，之后采用有机溶剂提取液提取叶黄素，得 到叶黄素。
[0014] W下作为本发明的优选技术方案：
[0015] 步骤1)中，所述的第一轮菌藻共培养的条件为:培养条件均为23°C~33°C，光强 1500~2500LUX，光周期为10~14虹昼/10~Hhr夜，主要为静置培养，每天摇动培养瓶混匀 2~6次直至培养周期结束，培养周期为6~12天。进一步优选，所述的第一轮菌藻共培养的 条件为:培养条件均为28°C，光强2000LUX，光周期为12hr昼/1化r夜，主要为静置培养，每天 摇动培养瓶混匀4次直至培养周期结束，培养周期为8天。
[0016] 所述的第一次加入的水稻内生泛菌和小球藻的菌藻比为1~10000:1，在一定范围 内，水稻内生泛菌的比例越高，越能够促进小球藻的生长，越能够提高藻细胞的叶黄素含 量。进一步优选，所述的第一次加入的水稻内生泛菌和小球藻的菌藻比为10~1000:1。再进 一步优选，所述的第一次加入的水稻内生泛菌和小球藻的菌藻比为100~1000:1。
[0017] 所述的水稻内生泛菌可采用市