评估生长因子对微藻中叶绿素a和b生成的影响

本项目评估了生长因子调控对不同规模下微藻（如索科瑞金小球藻和雨生红球藻）中生物技术相关次生代谢产物（如叶绿素）生产的影响。我们的研究重点是建立一种定量分析微藻中叶绿素的分析方法。在这一传统领域中，一些新兴技术包括利用计算技术进行过程建模与优化。

然而，要实施这些过程，必须获得有关这些过程的实验信息。在评估对蛋白核小球藻（Chlorella sorokiniana）叶绿素产量影响最大的生长因子时，光照颜色和二氧化碳供应流量是两个最重要的因素。而光照强度的变化对这种代谢产物的产量影响不显著。

通过使用能够诱导微藻增加次级代谢产物生成的生长因子，并结合快速、简便且可靠的分析技术，可推动该研究领域的发展。我们的研究为探索和理解微藻在不同底物条件下进行的生化与能量代谢过程提供了指导，并通过评估环境变量的影响，优化其生物量及细胞化合物的生产，以满足多种应用需求。首先，将浓度约为每毫升3×10⁶个细胞的索科灵克小球藻（Chlorella sorokiniana）接种至含有1升培养基的锥形瓶中。

将接种后的锥形瓶置于强度为3,600至4,200勒克斯的红光光源下培养，保持温度在22至26摄氏度之间。在7天的培养期间，每隔24小时手动振荡锥形瓶一次。在无菌环境下，将10毫升培养物转移至15毫升锥形管中，并在25至30摄氏度下以3000 G离心20分钟。

然后，从离心管中弃去上清液，并将菌体转移至一个无菌的50毫升锥形离心管中。在3至4摄氏度保存以备后续使用前，于550纳米处测定接种物的光密度，以确定小球藻（Chlorella sorokiniana）和雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）的细胞浓度。首先，制备接种物以研究小球藻和雨生红球藻的生长动力学。

根据标准实验室操作规程配制所需体积的无菌培养基。将光生物反应器和锥形瓶的光源调节至所需的颜色光谱。遮盖两个系统以防止外部光线干扰。

调整光照周期设置后，将二氧化碳曝气系统连接到光生物反应器，为小球藻提供12小时的二氧化碳。接着，接种培养容器，使起始细胞密度达到每毫升300,000个细胞，或在550纳米处的光密度值为0.180。对蛋白核小球藻每12小时、对雨生红球藻每8小时定期取样一次。

将40毫升样品放入一个塑料锥形离心管中。在15摄氏度下，以3000 ×g离心20分钟。弃去上清液，加入3毫升90%纯丙酮溶液重悬细胞。

然后将细胞转移至用铝箔包裹的玻璃管中，以防止氧化，并使用涡旋振荡器混匀。将悬浮样品在冰浴中进行超声处理，每次5分钟，共两个循环，随后将样品在4摄氏度下静置16小时。静置后，在相同条件下再次对样品进行超声处理，每次5分钟，共两个循环，然后在15摄氏度下以3000 G离心20分钟。

使用巴斯德移液管分离色素提取液，并将其转移至另一避光的洁净离心管中。随后将色素提取液放入石英比色皿，在分光光度计中于 630、647 和 664 纳米波长处测定吸光度。利用公式计算叶绿素浓度。

在高浓度二氧化碳添加、紫光和高光强条件下处理时，索罗金小球藻的叶绿素含量最高。主效应图显示，光强的影响较二氧化碳和紫光的影响更小。在索罗金小球藻中，叶绿素a和叶绿素b在整个实验过程中均呈现持续上升趋势，且在50小时时叶绿素a含量超过叶绿素b。

在50小时时，雨生血球藻的叶绿素浓度下降，其中叶绿素b显著减少，而叶绿素a仍保持较高水平。