全 文 ：櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂
1 个百分点，亚麻籽仁粕中的蛋白含量较亚麻籽粕
提高了 65． 4%，亚麻籽皮的木酚素含量较亚麻籽粕
提高了 1． 3 倍。
(4)将亚麻籽脱皮后，用亚麻籽仁和亚麻籽皮
进一步综合加工亚麻籽仁油、亚麻籽蛋白、亚麻胶
和木酚素等产品较用亚麻籽为原料加工的品种更
多、品质更好、效率更高、成本更低、效益更好。
参考文献:
［1］李群，胡晓军．亚麻籽脱皮及分离技术研究［J］．中国油
脂，2006，31(10) :35 － 36．
［2］李桂琴，胡宝忠，桂明珠，等．亚麻种子发育的解剖学研
究［J］．东北农业大学学报，1997，28(4) :372 － 377．
［3］DORREL D G． Distribution of fatty acids within the seed of
flax［J］． Canada Journal of Plant Science，1995，50:
71 － 75．
［4］OOMAH B D，MAZZA G． Effect of dehulling on chemical
composition and physical properties of flaxseed［J］． LWT －
Food Science and Technology，1997，30(2) :135 － 140．
［5］庞美霞，吴波，刘大川．亚麻籽木脂素———开环异落叶松
树脂酚二葡萄糖苷分析方法的研究［J］． 中国油脂，
2003，28(1) :51 － 54．
收稿日期:2012 － 03 － 26;修回日期:2012 － 09 － 29
作者简介:杜晓凤(1985) ，女，硕士研究生，研究方向为微藻
的培养及活性物质的提取(E-mail)efeng000999@ 163． com。
通信作者:邹 宁，教授，博士(E-mail)ningzou76@ 126． com。
微生物油脂
微绿球藻富集油脂的培养条件优化
杜晓凤，邹 宁，孙东红，常 林，赵 萍
( 鲁东大学 生命科学学院，山东 烟台 264025)
摘要:为了寻找提高微绿球藻油脂含量的培养方法，以微绿球藻为实验材料，比较了光照强度、温
度、盐度、氮浓度、光径对油脂含量的影响。在单因素实验的基础上选择对油脂含量影响较大的因
素进行正交实验设计优化培养条件。结果表明: 选用 5 cm 的光生物反应器，在光照强度为
5 000 lx、光周期 L∶ D = 10∶ 14、温度 24℃条件下缺氮培养，微绿球藻的油脂含量最高，为 46． 72%。
关键词:微绿球藻;光照强度;温度;盐度;氮浓度;光径
中图分类号:TS222;S968． 4 文献标志码:A 文章编号:1003 － 7969(2012)12 － 0066 － 04
Optimization of oil － rich cultural conditions of Nannochloropsis sp．
DU Xiaofeng，ZOU Ning，SUN Donghong，CHANG Lin，ZHAO Ping
(College of Life Science，Ludong University，Yantai 264025，Shandong，China)
Abstract:Using Nannochloropsis sp． as raw material，the influences of light intensity，temperature，salini-
ty，nitrogen concentration and optical path on oil content were studied，in order to find the cultural method
for increasing the oil content． The optimal conditions were approached through single factor experiment
and orthogonal experiment as follows:using 5 cm photobioreactor，light intensity 5 000 lx，photoperiod
L∶ D = 10∶ 14，temperature 24℃ and without nitrogen． Under the optimal conditions，the oil content of
46． 72% was the best．
Key words:Nannochloropsis sp．;light intensity;temperature;salinity;nitrogen concentration;optical path
海洋微藻的油脂含量较高，并具有易于培养、生
长速度快、有益于环境、预处理成本较低、具有较高
价值的副产物等优点，因而微藻被作为新一代的生
物柴油原料，在国际上受到极大关注［1 － 4］，发展富含
油脂的微藻产业是生产生物柴油的一大趋势［5］。
微绿球藻(Nannochloropsis sp．)也称眼点拟微
球藻，是一种重要的海洋经济微藻，原属绿藻门、绿
藻纲、四胞藻目、胶球藻科，1981 年 Hibberd 将其划
归为金藻门真眼点藻纲［6］。由于其细胞壁极薄，易
于消化吸收，且营养丰富，在水产养殖方面具有重要
的经济价值［7］;并且该微藻油脂含量高，占干重的
66 CHINA OILS AND FATS 2012 Vol. 37 No. 12
31% ～ 68%［8］，在生物能源方面也具有广阔的开发
前景。
微藻细胞积累油脂的多少与培养条件密切相
关［9］。本实验以微绿球藻为原料，通过比较不同条
件下微绿球藻的油脂含量，对油脂富集的培养条件
进行优化，为微绿球藻用于油脂生产的大规模培养
提供理论依据。
1 材料与方法
1． 1 实验材料
微绿球藻藻种，由鲁东大学生命科学学院藻类
研究所提供;活性白土;次氯酸、无水乙醇均为分
析纯。
微绿球藻采用的培养基配方及微量元素原液配
方分别见表 1、表 2。
表 1 培养基配方
营养盐
每升海水中
添加量 /mg 营养盐
每升海水中
添加量 /mL
NaNO3 100 微量元素 1
KH2PO4 10 维生素 1
柠檬酸铁 1
表 2 微量元素原液配方 mg
微量元素
每升蒸馏水
中添加量
微量元素
每升蒸馏水
中添加量
ZnCl2 4 CuCl2 3． 4
硼酸 60 钼酸铵 37
CoCl2 1． 5 MnCl2 40
101A － 1E 电热鼓风干燥箱，FC204 型电子天
平，LD5 － 10 型离心机。
1． 2 实验方法
1． 2． 1 微藻的培养
采用气升式光生物反应器，反应器底部安装由
玻璃条固定的多孔通气管，用来向反应器内通入空
气。将反应器和通气管洗净，加满自来水，然后按
1 mL /L的量加入次氯酸，灭菌 24 h 后，将自来水倒
出，加入灭菌的培养基和海水(取自自然海水过滤
灭菌后使用)。在完全相同的光生物反应器中同时
接入藻种，控制接入后的藻种密度相同或接近，培养
液的初始 pH为 8． 0，在相同的条件下进行培养。
1． 2． 2 藻粉的制备
采收处于稳定期的微绿球藻藻液，3 000 r /min
离心 30 min，藻泥用去离子水清洗 2 ～ 3 次后，于电
热鼓风干燥箱中 65℃烘干至恒重。将烘干的干藻
粉置于干燥皿中备用。
1． 2． 3 微藻油脂的提取
准确称取(0． 5 ± 0． 01)g的微绿球藻藻粉，破碎
细胞壁后置于具塞磨口试管中，加入 5 mL的无水乙
醇，于快速混匀器上混匀后，室温下提取 3 h，期间适
当振荡混匀。将上清液移入离心管中，加入(1 ±0． 1)g
活性白土，于摇床上充分摇匀脱色，6 000 r /min 离心
5 min，收集上清液于已恒重的称量瓶中。残渣移入
原试管重复抽提 2 次。将 3 次收集的上清液于电热
鼓风干燥箱中蒸去无水乙醇，称重，计算油脂含量。
油脂含量 =油脂质量 /藻粉质量 × 100%。
1． 2． 4 数据处理
实验数据采用 SPSS16． 0 软件进行分析，以 p ＜
0． 05 为显著性差异，以 p ＜ 0． 01 为极显著差异。
2 结果与分析
2． 1 单因素实验
2． 1． 1 光照强度对微绿球藻油脂含量的影响
微藻的油脂积累与光照强度、照光方式都有密
切的关系。选用 5 cm 光径的反应器，容量为 10 L，
用碘钨灯控制光照，设置光照强度梯度为 1 000、
2 000、5 000、10 000 lx，光周期为 L∶ D = 10∶ 14，在反
应器前放置加水的空白反应器降温，控制温度为
25℃，盐度为 3%，氮浓度为 1． 18 mmol /L，通气时间
为 24 h［10］。实验结果如图 1 所示。
图 1 光照强度对微绿球藻油脂含量的影响
由图 1 可以看出，光照强度对油脂含量有显著
影响(p ＜ 0． 05) ，微绿球藻的油脂含量在 2 000 lx 时
最高，为 36． 95%，随后随光照强度的增大而降低。
2． 1． 2 温度对微绿球藻油脂含量的影响
温度是影响微绿球藻油脂含量的重要因素之
一，温度降低时藻细胞内不饱和脂肪酸含量增加，饱
和脂肪酸含量减小［11 － 12］。James 等［13］报道微绿球
藻在 35℃下生长时，EPA 的含量比在 30℃时减少
4%。选用 5 cm光径的反应器，容量 10 L，设置温度
梯度为 20、25、28、30、32℃，用碘钨灯控制光照强度
为 5 000 lx，光周期为 L∶ D = 10∶ 14，盐度为 3%，氮浓
度为 1． 18 mmol /L，通气时间为 24 h。实验结果如
图 2 所示。由图 2 可以看出，温度对油脂含量有极
显著影响(p ＜ 0． 01) ，随着温度的升高，微绿球藻细
762012 年第 37 卷第 12 期 中 国 油 脂
胞内的油脂含量呈下降趋势。
图 2 温度对微绿球藻油脂含量的影响
2． 1． 3 盐度对微绿球藻油脂含量的影响
盐度可以影响藻细胞的渗透压，适宜的盐度可
以维持细胞内渗透压的平衡。选用 5 cm 光径的反
应器，容量 10 L，设置盐度梯度为 1%、2%、3%、
4%，控制光照强度为 5 000 lx，光周期 L∶ D = 10∶ 14，
温度为 25℃，氮浓度为1． 18 mmol /L，通气时间为
24 h。实验结果如图 3 所示。
图 3 盐度对微绿球藻油脂含量的影响
由图 3 可以看出，盐度对微绿球藻油脂含量有
显著影响(p ＜ 0． 05)。微绿球藻细胞内油脂含量随
盐度的增大而增大，盐度 2%和 3%组间差异不显
著，盐度 4%时虽然不利于细胞的生长，但有利于油
脂的积累。
2． 1． 4 氮浓度对微绿球藻油脂含量的影响
选用 5 cm光径的反应器，容量 10 L，以 NaNO3
为氮源，设置氮浓度梯度为 0、0． 59、1． 18、2． 35、
3． 53 mmol /L，控制光照强度为 5 000 lx，光周期
L∶ D = 10∶ 14，温度为 25 ℃，盐度为 3%，通气时间
为 24 h。实验结果如图 4 所示。
图 4 氮浓度对微绿球藻油脂含量的影响
由图 4 可以看出，微绿球藻油脂含量与氮浓度
成反比，氮浓度对油脂的积累有极显著影响(p ＜
0． 01)。在缺氮的条件下，油脂含量最高，为
40． 09%，比基本培养基(氮浓度 1． 18 mmol /L)组增
长了 54． 97%，该结果与 Illman 等［14］的研究结果一
致。可见在缺氮的条件下培养微藻，可以大幅提
高油脂含量。氮源的作用是促进细胞生长，但不
利于油脂的积累［15］。尽管氮不足的情况下，细胞
的生长和细胞内各组分的合成受到抑制，但细胞
内的油脂含量却保持着较高水平［16］。Ohta 等［17］
研究认为，低氮水平使与脂肪酸生物合成有关的
糖代谢发生改变，由于氮的缺乏，光合作用合成的
糖类不能有效合成氨基酸，反而转化成脂肪酸积
累在细胞内。
2． 1． 5 光径对微绿球藻油脂含量的影响
在短光径平板反应器中培养微绿球藻，EPA 的
含量可以大幅提高［18］。分别选择光径为 5、10、15、
20 cm的反应器培养微绿球藻，控制光照强度为
5 000 lx，光周期 L∶ D = 10∶ 14，温度为 25℃，盐度为
3%，氮浓度为1． 18 mmol /L，通气时间为 24 h。实验
结果如图 5 所示。
图 5 光径对微绿球藻油脂含量的影响
由图 5 可以看出，光径对油脂积累有极显著影
响(p ＜ 0． 01) ，微绿球藻细胞内油脂含量与光径成
反比，5 cm光径组的油脂含量显著高于其他组。
2． 2 正交实验
在上述单因素实验基础上，选择对油脂含量影
响较大的因素光照强度(A)、温度(B)、氮浓度(C)
和光径(D)设计了四因素三水平正交实验，实验结
果及分析见表 3。由表 3 可以看出，光照强度对油
脂含量的影响最大，其次是温度、氮浓度和光径。实
验结果表明，选取 A3B2C1D1 为微绿球藻富集油脂
的最佳培养条件，即选用光径 5 cm 的光生物反应
器，在光照强度 5 000 lx，光周期 L∶ D = 10∶ 14，温度
24℃的条件下缺氮培养，微绿球藻的油脂含量为
46． 72%。
86 CHINA OILS AND FATS 2012 Vol. 37 No. 12
表 3 L9(3
4)正交实验结果及分析
实验号 A/lx B /℃ C /(mmol /L) D/cm 油脂含
量 /%
1 1 000 20 0 05． 0 34． 19
2 1 000 24 0． 59 08． 0 29． 76
3 1 000 28 1． 18 10． 0 20． 81
4 2 000 20 0． 59 10． 0 27． 47
5 2 000 24 1． 18 05． 0 25． 69
6 2 000 28 0 08． 0 24． 00
7 5 000 20 1． 18 08． 0 33． 94
8 5 000 24 0 10． 0 42． 63
9 5 000 28 0． 59 05． 0 31． 86
k1 28． 25 31． 87 33． 61 30． 58
k2 25． 72 32． 69 29． 70 29． 23
k3 33． 25 25． 56 26． 81 30． 30
R 07． 53 07． 13 06． 80 01． 35
3 结 论
一定的弱光有利于油脂的积累，光照过强或过
弱都对油脂积累不利;在适宜生长的温度范围内，温
度越低越有利于油脂的积累;增大培养基的盐度或
降低氮浓度虽不利于细胞生长，但有利于积累油脂;
减小反应器的光径对细胞生长和提高油脂含量均有
利，但会降低太阳光利用率和单位面积产量。
微绿球藻在光照强度为 5 000 lx、光周期 L∶ D =
10∶ 14、温度为 24℃、反应器光径为 5 cm 的条件下
缺氮培养时，可获得最高油脂含量 46． 72%，是一种
很有潜力的能源微藻。此培养条件虽然有利于油脂
的积累，但不利于藻细胞的生长，油脂单位干重产量
较高，但单位体积产量较低。在实际应用中还需要
将微藻生长的最适条件与富集油脂的最佳条件综合
考虑。
参考文献:
［1］PARK J B K，CRAGGS R J，SHILTON A N． Wastewater
treatment high rate algal ponds for biofuel production［J］．
Bioresource Technology，2011，102(1) :35 － 42．
［2］METTING F B． Biodiversity and application of microalgae
［J］． Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology，
1996，17(5 /6) :477 － 489．
［3］SPOLAOREA P，CASSAN C J，DURAN E，et al． Commer-
cial applications of microalgae［J］． Journal of Bioscience
and Bioengineering，2006，101(2) :87 － 96．
［4］PAUL M M W，RAMESH D G． Growth and reproduction of
Daphnia galeata in response to changes in fatty acids，phos-
phorus，and nitrogen in Chlamydomonas reinhardtii［J］．
Limnology and Oceanography，1997，42(7) :1584 － 1589．
［5］齐沛沛，王飞． 制备生物柴油用小球藻的油脂富集培养
研究［J］． 现代化工，2008，28(S2) :36 － 39．
［6］HIBBERD D J． Notes on the taxonomy and nomenclature of
the algal classes Eustigmatophyceae and Tribophyceae(syn-
onym Xanthophyceae) ［J］． Botanical Journal of the Linne-
an Society，1981，82(2) :93 － 119．
［7］余颖，陈必链． 微绿球藻的研究进展［J］． 海洋通报，
2005，24(6) :75 － 81．
［8］CHISTI Y． Biodiesel from microalgae［J］． Biotechnology
Advances，2007，25(3) :294 － 306．
［9］梅洪，张成武，殷大聪，等． 利用微藻生产可再生能源研
究概况［J］． 武汉植物学研究，2008，26(6) :650 － 660．
［10］杜晓凤，邹宁，孙东红，等． 光照强度对微绿球藻生长
及有机质积累的影响［J］． 生物过程，2011，1(2) :
18 － 21．
［11］ RENAUD S M，THINH L V，LAMBRINIDIS G，et al．
Effect of temperature on growth，chemical composition and
fatty acid composition of tropical Australian microalgae
grown in batch cultures［J］． Aquaculture，2002，211(1 /
2 /3 /4) :195 － 214．
［12］LYNCH D V，THOMPSON G A． Low temperature － in-
duced alterations in the chloroplast and microsomal mem-
branes of Dunaliella salina［J］． Plant Physiology，1982，
69(6) :1369 － 1375．
［13］JAMES C M，AL － HINTY S，SALMAN A E． Growth and
ω3 fatty acid and amino acid composition of microalgae
under different temperature regimes［J］． Aquaculture，
1989，77(4) :337 － 351．
［14］ ILLMAN A M，SCRAGG A H，SHALES S W． Increase in
Chlorella strains calorific values when grown in low nitro-
gen medium［J］． Enzyme and Microbial Technology，
2000，27(8) :631 － 635．
［15］徐华顺，罗玉萍． 微生物发酵产油脂的研究进展［J］．
中国油脂，1999，24(2) :34 － 37．
［16］赫冬梅，段舜山． 代谢调控在微藻油脂积累中的作用
［J］． 生态学报，2009，28(1) :85 － 89．
［17］OHTA S，CHANG T，AOZASA O，et al． Sustained produc-
tion of arachidonic and eicosapentaenoic acids by the red
alga Porphyridium purpureum cultured in a light /dark cy-
cle［J］． Journal of Fermentation and Bioengineering，
1992，74(6) :398 － 402．
［18］ZOU Ning，ZHANG Chengwu，COHEN Z，et al． Produc-
tion of cell mass and eicosapentaenoic acid(EPA)in ultra-
high cell density cultures of Nannochloropsis sp． (Eustig-
matophyceae) ［J］． European Journal of Phycology，2000，
35(2) :127 － 133．
962012 年第 37 卷第 12 期 中 国 油 脂