城生活污水用于培养雨生红球藻的研究.PDF

中国生物工程杂志　ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，３６（１１）：３９４７ ＤＯＩ：１０．１３５２３／ｊ．ｃｂ 城市生活污水用于培养雨生红球藻的研究 １，２ １，２ ２ １，２ ２ 张怀瑾 　张晶晶 　周　进 　晋　慧 　蔡中华 （１清华大学生命科学学院　北京　１０００８４　２清华大学深圳研究生院海洋科学与技术学部　深圳　５１８０５５） 摘要　虾青素是自然界广泛存在的一种橘红色类胡萝 卜素，广泛应用于食品、药品和化妆品行 业。在虾青素的制备中，雨生红球藻是生产虾青素的最有效来源，目前提高虾青素产量的方式主 要为提高生物量和产物合成率。目前已有大量研究针对生物量的优化，但依然存在改善空间。 为此，尝试用城市生活污水作为培养基对雨生红球藻进行培养。结果表明，生活污水能促进雨生 红球藻的生长，其产量是现有ＢＧ１１培养基的２倍；虾青素的合成时期显著提前（Ｐ＜０．０５），且体 内重金属含量未明显富集，处在安全浓度范围。此外，养藻后的城市生活污水中氮、磷含量显著 降低（Ｐ＜０．０５），高氮、磷富余的情形得到有效改善。证实利用污水培养雨生红球藻的双重效应， 一方面有利于积累藻类生物量，另一方面有助于净化水质，在经济效益和生态效益上具有极好的 发展潜力。 关键词　雨生红球藻　虾青素　城市生活污水　水质净化　生态效益 中图分类号　Ｑ４９３．９９ 　　虾青素是一种橘红色的类胡萝 卜素，在自然界的 制，以及高光强、高温高盐等环境压力下，由于氧化应 多种水生生物体内都有发现。目前虾青素广泛应用于 激开始合成虾青素［９１４］。作为一种强有力的虾青素生 食品（饲料）、医疗和保健行业（营养品、化妆品）。虾青 产者，尽管雨生红球藻具有生长速率慢、需光培养等不 素具有比玉米黄质、叶黄素、角黄素等其它类胡萝 卜素 ［１５］ ［１６１９］ 利条件 ，但由于其可以积累很高含量的虾青素 、 ［１］ ［１４］ ［２０２１］ 强１０倍的抗氧化能力 ，特别是在自由基清除能力方 产生的虾青素抗氧化能力强 ，且没有毒性 。而 ［２］ 成为在大规模生产条件下天然虾青素最主要的 面比 胡萝 卜素强３８倍、比维生素Ｅ强５００倍 。因 β 此，虾青素也能够降低与年纪相关的退行性疾病和局 来源［２２２３］。 ［３］ 　　目前，以雨生红球藻进行虾青素生产的研究主要 部缺血性疾病的发病风险 ，还可以预防部分癌症并 增强免疫系统［４５］，在抗衰老、抗紫外线、增强免疫力、 集中在以下两个方面：获得高密度的生物量以及进行 穿越血脑屏障抗氧化抗炎等方面有着显著成效。目 产物合成的高表达，目前的研究较多集中在前者。为 ［６］ 了获得高生物量，国内外大量研究［１７，２４２６］尝试了多种培 前，虾青素主要来源有以下４种 ： 人工合成； 甲 ① ② 壳类动物提取； 法夫酵母生产； 雨生红球藻制备。 养基的优化，但是性价比仍然没有达到最优，在产量与 ③ ④ 综合考虑提取过程的成本以及相关的生物利用率和安 成本间存在进一步优化的空间。因此，开发产量与成 ［４，７］ 本的最佳耦合技术成为人们尝试的目标。近年来，利 全性 ，利用雨声红球藻来