摘要
天然虾青素因其强抗氧化活性被广泛应用于食品、饲料、化妆品、医药等领域。雨生红球藻是天然虾青素最好的来源。利用雨生红球藻生产虾青素具有广阔的应用前景和良好的经济效益。但是培养成本高，导致其工业化生产受限，因此，选择低成本猪场废水培养雨生红球藻，净化废水的同时可以获得高附加产物虾青素，并且通过转录组和全脂质代谢组分析虾青素合成代谢网络，对提高雨生红球藻虾青素产量和推进工业化进程具有重要意义。 本研究建立了雨生红球藻 FACHB 712 处理 MBR 猪场沼液体系，探究微藻固碳减污技术。实验结果表明：在相同培养条件下，MBR 出水能够保证雨生红球藻的生长，以稀释一倍最佳。BG11、50% MBR 出水和出水最终生物收获量分别为 3.16 g/L，2.63 g/L 和1.54 g/L；50% MBR 出水所得生物量中虾青素含量和产量相比于以 BG11 为介质的纯培养更高，为 10.96 mg/L 和 4.18 mg/g。而且 MBR 出水中重金属含量较低，同时雨生红球藻能有效去除沼液出水中的N、P等营养元素，以稀释一倍去除效果最佳，达97%以上。因此，MBR猪场沼液可作为一种生长介质进行雨生红球藻的培养。 通过添加铁离子优化 50% MBR 猪场沼液培养条件。实验结果表明，FeSO4和柠檬酸铁能够显著促进雨生红球藻两阶段的生产，以 0.9 mg/L 柠檬酸铁促进效果最好。转入胁迫期，铁离子能够快速激发虾青素积累，缩短胁迫周期，提高了虾青素产量。 探究 MBR 猪场沼液培养雨生红球藻放大效果。实验结果表明，在 5 L 柱式光生物反应器中以50 mL/h 曝气能够实现雨生红球藻的放大生产。曝气过程为微藻生长提供一定的CO2，促进了雨生红球藻绿色期生物量的积累，但降低了废水中N，P的去除率。 对出水培养、铁离子优化后的对照组的样品进行转录组测序和全脂质代谢组分析。实验结果表明废水培养时上调了三羧酸循环、葡萄糖代谢、虾青素生物合成关键步骤和脂肪酸生物合成相关基因的转录水平，揭示了废水促进雨生红球藻在强光胁迫下虾青素积累的机制。 沼液中存在大量的微生物和重金属离子，测定培养基质中致病微生物（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌）和重金属离子（As，Cd，Pb，Hg）的浓度，探究MBR出水培养获得雨生红球藻生物质的安全性。结果表明培养基质中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均为阴性，四种重金属离子符合欧盟食品卫生安全标准，因此，本实验获得的雨生红红球藻生物质可作为一种安全的物质应用于食品、饲料、化妆品、医药等领域。 罗氏沼虾是一种肉质鲜美、经济价值高的淡水虾。因为养殖技术和环境要求高，其生产、贮藏和运输收受很大限制，雨生红球藻虾青素能够提高机体抗氧化能力，减轻动物的应激反应。因此在日粮中添加 3.5 g/kg 的雨生红球藻有助于提高罗氏沼虾的抗氧化能力，提高虾肉的品质和贮藏性能，同时降低运输成本，提高经济效益。
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