摘要岩藻黄素(Fx)在抗氧化、降血糖、降血脂、抗炎、抗癌等方面功效显著。目前岩藻黄素主要来源为大型褐藻,其存在培养成本高、岩藻黄素产量低、提取困难等弊端,使其广泛应用受限。微藻因比生长率高、易规模化培养、不占农用耕地、岩藻黄素含量高等特性成为开发岩藻黄素的优势资源。本研究以三角褐指藻PhaeodactylumtricornutumCCMP-1327为受试对象,通过LED白光光源诱导培养三角褐指藻,筛选促岩藻黄素合成积累的最佳光因子条件,进一步在最佳光诱导条件下协同补氮策略增强岩藻黄素产量,并考察其对植物油脂氧化的抑制作用,取得的主要研究结果如下:<br> 1)考察了不同色温白光、光照周期、光照强度等光因子诱导培养对三角褐指藻合成积累岩藻黄素的影响。结果显示,在4000K中性白光、光照周期21h(光照)∶3h(黑暗)、光照强度4000lux诱导条件下,获得的三角褐指藻生物量、岩藻黄素含量和产量最大为3.42g/L、12.39mg/g和42.44mg/L,分别是对照组的1.45、1.19和1.67倍,证实白光诱导利于三角褐指藻合成积累岩藻黄素。进一步对不同白光因子与岩藻黄素含量相关性分析,发现光照强度与岩藻黄素产量相关性较为显著(R2=0.949),是影响岩藻黄素合成积累的关键光因子,进而通过光移策略(即光强在192h由4000lux降至3000lux)使得岩藻黄素含量和产量提高至13.67mg/g和44.93mg/L,分别是对照组的1.31倍和1.77倍。<br> 2)基于最佳光因子条件考察补氮诱导对三角褐指藻岩藻黄素合成积累的影响,发现胰蛋白胨氮源补充更利于岩藻黄素合成积累,其岩藻黄素含量和产量分别达到16.54mg/g和60.15mg/L,分别是对照组的1.22倍和1.31倍。进一步进行流加补氮发酵培养三角褐指藻,同步提升了三角褐指藻生物量、岩藻黄素含量和产量,使其分别达到4.46g/L、15.77mg/g和70.62mg/L,是对照培养模式下的1.89倍、1.51倍和2.78倍。在流加补氮发酵培养条件下,三角褐指藻胞内与岩藻黄素合成积累相关的调控基因PSY、PDS、LCYB、ZEP、RBCL和DXS表达上调,分别较对照提高了1.37、1.35、1.16、1.11、1.46和1.14倍,证实流加补氮诱导可通过调控岩藻黄素合成以及光合效率相关基因从而有效促进岩藻黄素积累。此外,进一步对此发酵培养模式下不同时期岩藻黄素含量与其合成途径中关键基因表达量相关性分析表明,RBCL和DXS是影响岩藻黄素合成积累的关键基因。<br> 3)通过上述光及补氮发酵培养获得的岩藻黄素安全性检测发现,其重金属含量和微生物含量均符合色素国家安全标准GB26405-2011。将不同浓度岩藻黄素添加至菜籽油和玉米油中,并采用Schaal烘箱法加速油脂氧化劣变试验,结果显示,0.001g/kg岩藻黄素处理的菜籽油和玉米油过氧化值、酸价、共轭二烯、茴香胺值分别为0.30g/100g和0.10g/100g、0.16mg/g和0.12mg/g、5.40mmol/kg和0.03mmol/kg、6.05和15.12,较对照组降低了21%和29%、11%和8%、10%和25%、61%和33%,并且油脂无显著返色现象,证实岩藻黄素的添加能有效抑制植物油氧化。进一步对岩藻黄素作用植物油的营养组分变化分析发现,菜籽油和玉米油中VE和甾醇的损失率为8.36%和0.88%、2.75%和1.54%,较对照分别降低50%和53%、64%和61%,证实岩藻黄素可作为天然抗氧化剂有效延长植物油贮藏稳定性并维持其营养价值。
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