全 文 ： 窦晓 等/碳源种类及碳氮比对眼点拟微绿球藻生长密度、油脂含量和脂肪酸组成的影响

Chinese Journal of Biotechnology March 25, 2013, 29(3): 358−369
http://journals.im.ac.cn/cjbcn ©2013 Chin J Biotech, All rights reserved

Received: July 16 2012; Accepted: October 23, 2012
Supported by: Major Science and Technology Projects in Zhejiang Province (No. 2006C11015), Project of Education Department of Zhejiang
Province (No. Y201224695), Project of Bud Talents of Zhejiang Province (No. Y201224695), Fund of Extracurricular Science and Technology in
Zhejiang University of Technology, Science and Technology Projects in Zhejiang Province (Innovative Team) (No. 20130004).
Corresponding author: Xianghong Lu. Tel/Fax: +86-571-88320646; E-mail: luxh@zjut.edu.cn
浙江省重大科技项目 (No. 2006C11015)，浙江省教育厅项目 (No. Y201224695)，浙江省新苗人才计划 (No. Y201224695)，浙江工
业大学大学生课外科技基金项目，浙江省科技厅项目 (创新团队) (No. 20130004) 资助。
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生 物 工 程 学 报

碳源种类及碳氮比对眼点拟微绿球藻生长密度、油脂
含量和脂肪酸组成的影响
窦晓，陆向红，卢美贞，薛蓉，晏荣军，计建炳
浙江工业大学化学工程与材料学院 浙江省生物质燃料利用技术研究重点实验室，浙江 杭州 310014
窦晓, 陆向红, 卢美贞, 等. 碳源种类及碳氮比对眼点拟微绿球藻生长密度、油脂含量和脂肪酸组成的影响. 生物工程
学报, 2013, 29(3): 358−369.
Dou X, Lu XH, Lu MZ, et al. Effects of carbon source and concentration on the growth density, lipid accumulation and fatty
acid composition of Nannochloropis oculata. Chin J Biotech, 2013, 29(3): 358−369.
摘 要 : 研究了三种碳源 Na2CO3、NaHCO3、葡萄糖对眼点拟微绿球藻生长密度和油脂含量的影响，实验结
果表明相对于葡萄糖，无机碳源 NaHCO3更利于眼点拟微绿球藻的生长。以 NaHCO3为碳源，研究了在不同的
接种密度、NaNO3浓度下，C/N对眼点拟微绿球藻生长密度和油脂含量的影响。实验结果表明，C/N对眼点拟
微绿球藻生长密度的影响与接种密度和 NaNO3浓度有关，在高的 NaNO3浓度时，C/N对眼点拟微绿球藻生长
密度的影响很小；在低的 NaNO3浓度时，随着 C/N 比的增加，微绿球藻的生长密度先增加后下降，存在最佳
的 C/N比。最佳的 C/N比随接种密度而变化，在接种密度为 OD440=0.10时，最佳 C/N比为 3，当接种密度提
高到 OD440=0.70 时，最佳 C/N 比增加到 5。NaNO3浓度和 C/N 对微藻油脂含量均有较大影响，在不同的接种
密度和 NaNO3浓度下都表现为 C/N=1 时最利于微藻油脂的积累，这与卡尔文循环过程中核酮糖-1,5-二磷酸羧
化酶/加氧酶的活性有关。本实验的最佳产油培养条件为以 NaHCO3 为碳源，初始接种密度为 OD440=0.70，
C/N=1∶1，CNaNO3=0.225g/L，此时油脂产率为 56.7 mg/(L·d)，EPA产率为 6.5 mg/(L·d)。
关键词 : 碳源，C/N，眼点拟微绿球藻，核酮糖 -1,5-二磷酸羧化酶 /加氧酶



研究报告
窦晓 等/碳源种类及碳氮比对眼点拟微绿球藻生长密度、油脂含量和脂肪酸组成的影响
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Effects of carbon source and concentration on the growth
density, lipid accumulation and fatty acid composition of
Nannochloropis oculata
Xiao Dou, Xianghong Lu, Meizhen Lu, Rong Xue, Rongjun Yan, and Jianbing Ji
Zhejiang Province Key Laboratory of Biofuel, College of Chemical Engineering and Materials Science, Zhejiang University of
Technology, Hangzhou 310014, Zhejiang, China
Abstract: Effects of carbon sources (Na2CO3, NaHCO3 and glucose) and concentration of NaHCO3 on the growth density
and lipid contents of Nannochloropsis oculata were studied. N. oculata preferred inorganic carbon to glucose, the growth
density and lipid content of algae cultured with NaHCO3 were higher than that with glucose. The effects of concentration of
NaHCO3 on growth density and lipid content were related to inoculation density and nitrogen level. In high nitrogen level,
the concentration of NaHCO3 had little effect on the growth density, but in low nitrogen level, the growth density increased
at first, and then decreased with the increase of concentration of NaHCO3. Based on the results we suggest that an optimum
ratio of carbon to nitrogen was existed. Furthermore, we found the optimum ratio was changed with inoculation density.
The optimum ratio of carbon to nitrogen was 3 when inoculation density was OD440 of 0.10, the optimum ratio increased to
5 with OD440 of 0.70. Concentration of NaHCO3 and ratio of carbon to nitrogen had significant effects on the lipid content
and productivity. Lipid content reached the highest value when the ratio of carbon to nitrogen was 1 with experimental
range of nitrogen level and inoculation density. The lipid productivity was 56.7 mg/(L·d) , and the EPA productivity was
6.5 mg/(L·d) at optimum cultivation condition with NaHCO3 as carbon source, the ratio of carbon to nitrogen at 1, the
concentration of NaNO3 at 0.225 g/L, and the inoculation density with OD440 of 0.70.
Keywords: carbon source, C/N ratio, Nannochloropis oculata, ribulose-1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase rubisco
石化燃料的日益匮乏和燃烧带来的环境污染
等问题都会影响人类的可持续发展，寻找绿色可
再生能源是一项重要的战略任务[1]。微藻因生长
速率快、油脂含量高、无污染以及不占耕地等特
点，在众多生物质能源原料中，受到格外关注[2-4]。
目前微藻生物柴油产业发展的瓶颈问题就是
成本过高，为了解决这个问题除了可以对微藻生物
柴油生产的各个环节进行优化之外，还可以提取高
价值的副产物。眼点拟微绿球藻脂肪酸组成简单，
富含 EPA[5]，是微藻生物柴油理想原料之一。
氮是微藻生长必需的大量元素之一，对于微
藻的生长、繁殖等生理活动有着重要的作用[6]。
碳元素大约占藻细胞干重的 50％，是藻细胞的主
要组成部分[7]，在微藻培养过程中适量加入碳源，
有助于提高微藻生长的密度。氮元素对眼点拟微
绿球藻生长影响的研究报道较多，碳元素对微藻
生长的影响也有一定的研究：Roessler 等[8]的研
究显示丰富的碳源有利于积累更多的油脂；
Regnanlt等[9]发现不同的 C/N对微藻油脂合成具
有显著影响；陈洁等[10]的研究结果表明眼点拟微
绿球藻偏喜重碳酸盐型碳源，在培养时加入
NaHCO3 能够提高微藻的生长密度；有报道提
出眼点拟微绿球藻一般脂含量为 28％，混养培
养可达 39％，如果混养培养中辅以蔗糖可达到
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54％[11]。他们的研究找到了眼点拟微绿球藻生长
的最佳氮源 NaNO3，证实了眼点拟微绿球藻能够
利用外在碳源，但是最适合眼点拟微绿球藻生长
和油脂积累的碳源以及在不同的 NaNO3 浓度下
不同 C/N对眼点拟微绿球藻生长密度、油脂含量
和油脂组成的影响尚未见报道。本文采用连续充
气培养的方法，固定 N/P=4∶1 的条件下，考察
了不同碳源、NaNO3浓度和 C/N耦合作用对眼点
拟微绿球藻生长密度、油脂含量和脂肪酸组成的
影响，以期筛选出眼点拟微绿球藻生长和油脂积
累的最佳条件。
1 材料与方法
1.1 材料
试验用眼点拟微绿球藻 Nannochloropsis
oculata来自海洋生物种质库，经过涂布平板的方
法纯化之后，在本实验室保存待用。
1.2 试验过程
1.2.1 眼点拟微绿球藻的扩种
选取纯化之后镜检无原生动物污染、生长状
况良好的眼点拟微绿球藻，在恒温光照培养箱中
用 250 mL锥形瓶进行扩种培养，培养箱温度为
20 ℃，连续光照，光照强度为 3 000 lx，培养期
间每天定时摇动 3次。
将培养至对数期的眼点拟微绿球藻放入 5 L
的培养瓶中进行进一步扩种培养，培养过程连续
充气，自然光照，培养温度 20 ~25 ℃ ℃。培养采
用 F/2培养基[12]，海水采用海水晶配制成的人工
海水，pH 8.0。
1.2.2 实验设计
取 2 L 培养至对数期的眼点拟微绿球藻藻
液，3 000 r/min离心去除营养盐，得到待用藻泥。
在相同的 NaNO3浓度、N/P下，设计 4组实验，
第 1组为对照组，第 2、3、4组培养初期分别加
入 1 g NaCO3、1 g NaHCO3、1 g葡萄糖，培养至
稳定期后再加入等量的碳源，选择眼点拟微绿球
藻生长的最佳碳源。以选取的最佳碳源为碳源，
保持 N/P 不变，配制不同 NaNO3浓度和 C/N 的
培养液，具体数据见表 1。
将去除培养盐的眼点拟微绿球藻藻泥接种
至 1 L的锥形瓶中，在连续通入无菌空气，自然
光照，室内温度 20 ~25 ℃ ℃，pH 8.0的条件下培
养。每隔 24 h 取藻液在紫外分光光度计下测定
OD440的吸光度。培养至稳定期 3 d 后，收集微
藻，测定微藻的生物量及油脂含量。
改变眼点拟微绿球藻的接种密度，其余培养
盐配方和培养方法不变，考察不同接种密度下，
NaNO3浓度、C/N对眼点拟微绿球藻生长密度和
油脂含量的影响。
1.3 分析方法
1.3.1 眼点拟微绿球藻细胞密度的测定
每隔 24 h，采用紫外可见分光光度仪测定微
藻溶液在 440 nm处的吸光值 (OD440)，每个样品
重复测定 3次，取平均值。
1.3.2 眼点拟微绿球藻油脂含量的测定
用 1 mol/L的 NaOH溶液将培养至稳定期后
3 d的藻液的 pH值调至 10.5，静置 24 h，去除上
清液得到藻泥。藻泥中加入去离子水，3 000 r/min
离心 5 min，去除上清液，此过程重复 3次以去
除培养盐，将无培养盐的藻泥在 70 ℃的烘箱中
烘干至恒重，采用改良酸法[13]测定藻粉中油脂的
含量。

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表 1 不同培养盐中 NaNO3和 NaHCO3浓度
Table 1 Concentration of NaNO3 and NaHCO3 in different medium
NaNO3 (g/L) C/N NaHCO3 (g/L)
0.025
1:1 0.029
3:1 0.086
5:1 0.140
7:1 0.302
0.075
1:1 0.086
3:1 0.259
5:1 0.420
7:1 0.604
0.225
1:1 0.259
3:1 0.777
5:1 1.295
7:1 1.813

1.3.3 眼点拟微绿球藻藻油成分的分析
藻油的甲酯化：将所得到的藻油用 CHCl3
溶解，转入 1.5 mL Agillient 玻璃瓶中，加入 1 mL
1 mol/L的硫酸甲醇溶液，充 N2密封，于 100 ℃
反应 1 h，自然冷却，加入 200 μL去离子水，混
匀，用 200 μL 正己烷萃取 3次，合并有机相，
用 200 μL去离子水反萃取洗涤 3次，取有机相，
转入 1.5 mL Agillient 玻璃瓶中，N2吹干，称重。
气相色谱-质谱联用定性分析：采用 Aglient
公司生产的 7890-5973N型气质联用仪 (GC-MS)
对甲酯化后微藻油脂中的脂肪酸甲酯进行定性
分析。GC-MS 条件：DB-5MS 石英毛细管柱色
谱柱 (30 m×250 m×0.25 m)。柱升温程序：初
温 60 ℃，以 10 /min℃ 升至 270 ℃，保持 5 min，
再以 8 /min℃ 升至 300 ℃，保持 8 min；操作条
件：进样口温度 270 ℃，色谱-质谱接口温度
260 ℃；载气：氦气；载气流速：1.0 mL/min；
电离方式：El；电离能量：70 eV；测定方式：
全扫描方式 (SCAN)；扫描范围：200~550 amu；
进样量：1 μL。
气相色谱定量分析：采用 Aglient 公司生产
的 7890型气相色谱仪 (GC)，对甲酯化后微藻油
脂中的脂肪酸甲酯进行定量分析。GC分析条件：
DB-WAX 毛细管色谱柱 (30 m×0.32 mm×
0.50 μm)。柱升温程序：从 50 ℃升至 150 ℃，保
持 2 min；以 10 /min℃ 升至 200 ℃，保持 6 min；
再以 10 /min℃ 升至 230 ℃，保持 5 min。载气：
氮气；流量：3 mL/min。检测器：氢火焰检测器，
氢气：30 mL/min；空气：300 mL/min。进样口
温度：280 ℃；检测器温度 300 ℃。
2 结果与分析
2.1 眼点拟微绿球藻藻油脂肪酸组成和含量
的确定
取甲酯化之后的眼点拟微绿球藻藻油，采用
气相色谱-质谱 (GC-MS) 联用定性分析脂肪酸
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的组成，结果如图 1所示。
从图 1可以看出，眼点拟微绿球藻藻油由 8
种脂肪酸组成，分别是饱和脂肪酸：豆蔻酸
(C14∶0)，棕榈酸 (C16∶0)，硬脂酸 (C18∶0)；
不饱和脂肪酸：棕榈油酸 (C16∶ 1)，油酸
(C18∶1)，亚油酸 (C18∶2)，二十碳四烯酸
(C20∶4)，二十碳五烯酸 (EPA，C20∶5)。采用
气相色谱仪 (GC) 对藻油进行定量分析，眼点拟
微绿球藻藻油中棕榈酸 (C16∶0)，棕榈油酸
(C16∶1)，EPA (C20∶5)的含量比较大，分别为
32％~45％，32％~49％，1％~15％。
2.2 不同碳源对眼点拟微绿球藻生长密度和
油脂含量的影响
表 2显示了不同碳源对眼点拟微绿球藻生长
密度和油脂含量的影响。可以看出外加碳源能够
提高眼点拟微绿球藻的生长密度，但是却减低了
微藻的油脂含量，这与 Roessler等[8]的研究结论
“丰富的碳源有利于积累更多的油脂”矛盾，这
可能是因为加入的碳源的量与他们有区别。在实
验室条件下，加入 NaHCO3 能够获得最大生物
量，这与陈洁等[10]的结论相一致。从表中可以
看出 3 种外加碳源中，无论是从生长密度还是
油脂含量来看，无机碳源的促进作用都高于有
机碳源葡萄糖，可能是因为眼点拟微绿球藻的
生长更加偏重于利用无机碳源。两种无机碳源
中，眼点拟微绿球藻的生长和油脂积累更偏重
于利用 NaHCO3，这是因为 NaHCO3和 Na2CO3
与培养液中添加的海盐中的 Mg2+、Ca2+等形成
了沉淀，添加 Na2CO3所形成的沉淀比 NaHCO3
多[14]，根据以上结论，此后的实验采用 NaHCO3
为碳源。
2.3 C/N对眼点拟微绿球藻生长密度的影响
沈和定等[15]研究了初始接种密度对微绿球
藻生长密度的影响，结果表明最佳的初始接种密
度为 (50×104~200×104) 个/mL，参考此研究结
果，本论文选取初始接种密度 285×104 个/mL
(OD440=0.70) 和 35×104个/mL (OD440=0.10)，研
究 NaNO3浓度和 C/N在不同初始接种密度下对
眼点拟微绿球藻生长密度和油脂含量的影响。
图 2 和图 3 分别为初始接种密度 OD440=0.70 和
OD440=0.10 时，在不同 NaNO3浓度下 C/N 对眼
点拟微绿球藻生长密度的影响。可以看出


图 1 眼点拟微绿球藻藻油甲酯的气质联用总离子流图
Fig. 1 Total ion chromatogram in GC-MS of fatty acid methyl ester of N. oculata.
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表 2 不同碳源对眼点拟微绿球藻生长密度和油脂含量的影响
Table 2 Effects of different carbon sources on the the growth density and lipid content of N. oculata
Without carbon Na2CO3 NaHCO3 Glucose
Dry weight (g/L) 3.06 3.44 4.72 3.25
Lipid content (%) 35.60 29.31 29.93 27.84

图 2 不同 C/N 对眼点拟微绿球藻生长密度的影响 (接种密度 OD440=0.70，NaNO3浓度分别为 0.025 g/L(A)、
0.075 g/L (B)、0.225 g/L (C))
Fig. 2 Effects of different C/N ratio on the growth density of N. oculata. Inoculation density at OD440 of 0.70, the
concentration of NaNO3 at 0.025 g/L(A), 0.075 g/L (B), 0.225 g/L (C).

图 3 不同 C/N对眼点拟微绿球藻生长密度的影响 (初始接种密度 OD440=0.10，NaNO3浓度分别为 0.025 g/L(A)、
0.075 g/L(B)、0.225 g/L (C))
Fig. 3 Effects of different C/N ratio on the growth density of N. oculata. Inoculation density at OD440 of 0.10, the
concentration of NaNO3 at 0.025 g/L(A), 0.075 g/L (B), 0.225 g/L (C).

NaHCO3浓度 (C/N) 对眼点拟微绿球藻生长密
度的影响与初始接种密度和培养液中 NaNO3 浓
度有关。在较低的 NaNO3浓度时，NaHCO3浓度
对微藻生长有较大影响：NaHCO3浓度存在饱和
点，在低于饱和点时，随着 NaHCO3浓度的增加，
眼点拟微绿球藻的生长速率增加；超过饱和点
时，NaHCO3浓度的增加反而会抑制微藻的生长。
但随着 NaNO3浓度的增加，NaHCO3对眼点拟微
绿球藻生长速率的影响逐渐变小，这可能是因为
在 NaNO3 浓度较低的时候，碳源是微藻生长的
控制因子，随着 NaNO3 浓度的提高，氮源成为
微藻生长的控制因子。在不同的初始接种密度
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下，NaHCO3浓度的饱和点不同，当初始接种密
度 OD440=0.70的时候，NaHCO3浓度的饱和点为
C/N=5，此时眼点拟微绿球藻的生长速率高于其
他组；当初始接种密度 OD440=0.10 的时候，
NaHCO3浓度的饱和点为 C/N=3，此时眼点拟微
绿球藻具有较高的生长速率，这可能是因为在
NaNO3浓度较低时，随着接种量的增加，微藻生
长所需的碳源的量有所增加。
在不同的初始接种量和 NaNO3 浓度下，C/N
对眼点拟微绿球藻生物量的影响见表 3，可以看出
在不同的初始接种量和 NaNO3浓度下，C/N 对眼
点拟微绿球藻生物量的影响与其对微藻生长速率
的影响保持一致；在相同的 NaNO3浓度和 C/N下
都表现为高的初始接种量能获得高的生长密度，
这与张海琪等[16]的结论相一致。
2.4 C/N对眼点拟微绿球藻油脂含量的影响
在不同的初始接种密度和 NaNO3 浓度下，
C/N 对眼点拟微绿球藻油脂含量的影响见图 4。
两种接种密度下都表现为：C/N为 1时，眼点拟
微绿球藻的油脂含量最高；在相同的 C/N下，随
着 NaNO3 浓度的增加，微藻的油脂含量逐渐降
低，这与 Attilio Converti[17]的“氮缺陷有利于微
藻油脂积累”的结论相符合；在相同的 NaNO3
浓度下，随着 C/N的增加，眼点拟微绿球藻的油
脂含量波动比较大，但都是在 C/N=1 时达到最
大，这可能与微藻固定 CO2及油脂代谢过程中的
关键酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (简称
Rubisco) 有关，这个酶是光合作用碳固定以及油
脂合成过程中的重要调节酶[18]，从微藻脂肪酸和
油脂生物合成的途径图中可以看出[19]：在微藻油
脂合成的过程中，C3循环是最基本的、最重要的
一个步骤，此循环又包括 3个阶段：
1) 羧化阶段 (CO2 的固定阶段)：RuBP (二
磷酸核酮糖)+CO2→2 PGA (3-磷酸甘油酸)；催化
酶：Rubisco (核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶)。
2) 还原阶段：PGA→GAP(甘油醛-3-磷酸)。
3) 再生阶段：RuBP的再生。
这个反应中 CO2 的固定是限速步骤 [20]，
PGA 的生成速率可以用方程 2PAG CO RuBPr = kC C 表
示，其中 k表示反应速率常数，与 Rubisco的活
性有关， 2COC 、 RuBPC 分别表示 CO2和 RuBP的浓
度，从速率方程中可以看出 CO2 的固定不仅与
CO2和 RuBP的浓度有关，还与 Rubisco的酶活
性有关。
Rubisco 的羧化活性和加氧活性需要在含有
CO2及 Mg2+的偏碱性 pH环境中活化[21-22]，根据
活化动力学的分析，Lorimer 等[23]提出以下动力
学模型：

表 3 接种密度和 C/N对眼点拟微绿球藻生物量的影响
Table 3 Effects of different inoculation density and C/N ratio to the growth density of N. oculata
A B C
Concentrationof
NaNO3 (g/L)
0.025 0.075 0.225
C/N 1 3 5 7 1 3 5 7 1 3 5 7
OD440=0.1 0.27 0.40 0.11 0.10 0.70 0.75 0.73 0.59 0.70 0.81 0.78 0.64
OD440=0.7 1.38 1.14 1.37 1.36 1.52 1.73 1.59 1.67 2.22 2.13 2.32 2.24

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E(钝化)+ ACO2←→E-ACO2(钝化)；
E-ACO2(钝化)+Mg2+←→E-ACO2-Mg2+(活化)；
E 代表 Rubisco 酶；ACO2代表起催化作用
的 CO2。
动力模型显示Mg2+对Rubisco的羧化活性和
加氧活性的活化起着很大的作用，当 C/N从 1增
加到 3的时候，培养液中 HCO3−量增加，溶液碱
性增强，Mg2+的沉淀量增加，游离的 Mg2+降低，
不利 Rubisco酶的活化，从而导致微藻的油脂含
量下降；当 C/N从 3增加到 7的时候，此时培养
基中 CO2的浓度变大，酶的活性对 PGA 的生成
速率的影响变小，底物 CO2浓度的增加起主要作
用，所以微藻的油脂含量又有所增加。
在两种初始接种密度下，NaNO3浓度和 C/N
对眼点拟微绿球藻油脂含量影响的显著性分析
结果见表 4。从表 4可以看出，在两种不同的接
种密度下，都表现为眼点拟微绿球藻的油脂含量
和 NaNO3浓度显著相关 (P＜0.05)，与 C/N有相
关性，但相关性相对较弱 (P＞0.05)，这说明眼
点拟微绿球藻的油脂积累受 NaNO3 的浓度和
C/N影响，但 NaNO3浓度的影响更大。
2.5 C/N 对眼点拟微绿球藻油脂脂肪酸组成
的影响
表 5显示的是C/N对眼点拟微绿球藻油脂脂
肪酸组成的影响。从表 5可以看出，藻油的脂肪
酸主要由棕榈酸 (C16∶0) 和棕榈油酸 (C16∶1)
组成。C/N 对藻油脂肪酸组成的影响与 NaNO3
浓度有关。在 NaNO3浓度为 0.025 g/L时，随着
C/N的增加，棕榈酸含量下降，棕榈油酸含量增
加；在 NaNO3浓度为 0.075 g/L时，随着 C/N的
增加，棕榈酸含量增加，棕榈油酸含量下降。
从表 5还可以看当 NaNO3浓度较低的时候，
藻油的脂肪酸主要以饱和的和单不饱和脂肪酸
为主，随着 NaNO3 浓度的增加，藻油中的多不
饱和脂肪酸含量也随之增加。特别地，NaNO3
浓度增加到 0.225 g/L时，藻油中 EPA (C20∶5)
含量大幅提高，达到 10％以上。EPA是一种良好
的医疗保健品[24]，纯度为 99％的 EPA 在国际上


图 4 不同的初始接种密度和 NaNO3 浓度下 C/N 对眼点拟微绿球藻油脂含量的影响 (初始接种密度分别为
OD440=0.70 (A)，OD440=0.10 (B))
Fig. 4 Effects of C/N ratio on the lipid content of N. oculata at different inoculation density and the concentration of
NaNO3. The inoculation density with OD440 of 0.70 (A) and 0.10 (B).
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表 4 不同的初始接种密度下 NaNO3浓度和 C/N对眼点拟微绿球藻油脂含量影响的方差分析
Table 4 The ANOVA of the effects of the concentration of NaNO3 and C/N ratio on the lipid content of
N. oculata at different inoculation density
Source of
variance SS df MS F P-value
The critical
value of F
Inoculation density at
OD440 of 0.7
A 70.887 2.000 35.443 2.085 0.205 F0.05(2,6)=5.143
B 16.563 3.000 5.521 0.325 0.808 F0.05(3,6)=4.757
Error 102.007 6.000 17.001
Total 189.457 11.000
Inoculation density at
OD440 of 0.1
A 192.345 2.000 96.173 6.980 0.027 F0.05(2,6)=5.143
B 19.207 3.000 6.402 0.465 0.717 F0.05(3,6)=4.757
Error 82.668 6.000 13.778
Total 294.220 11.000
A: the effects of the concentration of NaNO3; B: the effects of the concentration of NaHCO3
表 5 C/N和 NaNO3浓度对眼点拟微绿球藻油脂肪酸组成的影响
Table 5 Effects of C/N ratio and the concentration of NaNO3 on the fat acid constituents of N. oculata
Concentration
of NaNO3 (g/L) 0.025 0.075 0.225
C/N 1 3 5 7 1 3 5 7 1 3 5 7
C14:0 4.60 4.4 3.7 3.9 4.5 4.8 5.5 5.1 5.9 6.65 7.1 6.1
C16:0 45.0 42.9 41.2 40.6 40.2 42.6 42.4 45.0 34.6 32.8 41.1 32.5
C16:1 37.9 36.8 43.0 49.4 43.4 37.8 33.5 32.0 34.0 34.4 32.1 40.9
C18:2 ／ 0.8 1.2 ／ 0.5 0.7 0.8 0.93 1.7 2.1 2.6 1.5
C18:1 9.1 9.5 7.6 5.4 7.2 9.3 11.2 10.5 6.4 2.7 7.1 2.4
C18:0 1.3 1.6 1.2 0.8 0.9 1.2 1.5 2.3 1.7 1.3 2.53 1.1
C20:4 0.74 1.5 1.0 ／ 1.4 1.5 1.9 1.6 4.2 4.7 ／ 3.9
C20:5 0.96 2.5 1.3 ／ 2.0 2.3 3.2 2.7 11.5 15.4 7.5 11.6

的售价已经达到了 200 美元/g[25]，在获取微藻生
物柴油的时候得到高价值的副产物能在很大的
程度上降低微藻生物柴油的成本。
C/N和NaNO3浓度对眼点拟微绿球藻藻油饱
和、单不饱和、多不饱和脂肪酸含量影响的显著
性分析结果见表 6。从表 6中可以看出 C/N对眼
点拟微绿球藻藻油脂肪酸组成成分的影响不显
著 (P＞0.05)；眼点拟微绿球藻藻油脂肪酸的组成
与 NaNO3浓度的相关性随着藻油脂肪酸不饱和度
的增加而逐渐增加，微藻藻油中多不饱和脂肪酸
的含量与 NaNO3 浓度极显著相关 (P＜0.01)，所
以在培养眼点拟微绿球藻的时候适当地提高

窦晓 等/碳源种类及碳氮比对眼点拟微绿球藻生长密度、油脂含量和脂肪酸组成的影响
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表 6 C/N和 NaNO3浓度对眼点拟微绿球藻油脂脂肪酸组成影响的方差分析
Table 6 The ANOVA of the effects of the concentration of NaNO3 and C/N ratio on the fat acid constituents of
N. oculata
Source of
variance SS df MS F P-value
The critical
value of F
Staurated fatty acid
A 70.887 2.000 35.443 2.085 0.205 F0.05(2,6)=5.143
B 16.563 3.000 5.521 0.325 0.808 F0.05(3,6)=4.757
Error 102.007 6.000 17.001
Total 189.457 11.000
Monounsaturated fatty acid
A 192.345 2.000 96.173 6.980 0.027 F0.05(2,6)=5.143
B 19.207 3.000 6.402 0.465 0.717 F0.05(3,6)=4.757
Error 82.668 6.000 13.778
Total 294.220 11.000
Polyunsaturated fatty acid
A 460.893 2.000 230.447 21.961 0.002 F0.05(2,6)=5.143
B 26.873 3.000 8.958 0.854 0.514 F0.05(3,6)=4.757
Error 62.962 6.000 10.494
Total 550.728 11.000
A: the effects of the concentration of NaNO3; B: the effects of the concentration of C/N.

NaNO3 浓度能够大幅度地提高眼点拟微绿球藻
藻油中多不饱和脂肪酸的含量，从而提高眼点拟
微绿球藻在生产医疗保健产品上的价值。
2.6 眼点拟微绿球藻最佳培养条件的筛选
微藻培养的最终目标是获得高的油脂产率，
微藻油脂产率与微藻生长密度和油脂含量有关。
在初始接种量为 OD440=0.70 时，NaNO3浓
度和 C/N 对眼点拟微绿球藻油脂产率的影响见
图 5。从图 5中可以看出，在 3种不同的 NaNO3
浓度下，都表现为当 C/N=1时，眼点拟微绿球藻
能够获得较大的油脂产率，这和油脂含量的结论
是一致的；在 C/N=1 时，3 种不同 NaNO3
(0.025 g/L，0.075 g/L，0.225 g/L) 浓度下，油脂
产率分别为 53.4 mg/(L·d)， 38.4 mg/(L·d)，
56.7 mg/(L·d)，EPA 产率分别是 0.5 mg/(L·d)，
0.8 mg/(L·d)，6.5 mg/(L·d)。考虑到 NaNO3浓度
较低时 (0.025 g/L和 0.075 g/L)，EPA产率较低，
并且生物量较低，微藻采收困难，采收成本高；
而 NaNO3浓度超过 0.225 g/L 时，NaNO3成本

图 5 不同 NaNO3浓度下，C/N对眼点拟微绿球藻油
脂产率的影响
Fig. 5 The effects of C/N ratio on the lipid productivity
of N. oculata at diffient concentration of NaNO3.
ISSN 1000-3061 CN 11-1998/Q Chin J Biotech March 25, 2013 Vol.29 No.3
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增加，单位质量的 NaNO3 的油脂产率下降，从
NaNO3 浓度 0.025 g/L 时的 2135.9 mg/(L·d·g
NaNO3)下降到 NaNO3 浓度 0.225 g/L 时的
252.2 mg/(L·d·g NaNO3)。综合上述各因素，选择
以 NaHCO3为碳源，初始接种密度为 OD440=0.70
(285×104 个/mL)，C/N=1∶1， 3NaNOC =0.225 g/L
作为优化的培养条件。
3 结论
在 NaCO3、NaHCO3、葡萄糖这三种碳源中，
NaHCO3更利于眼点拟微绿球藻的生长密度的提
高和油脂含量的积累。在较高的 NaNO3浓度时，
C/N对眼点拟微绿球藻的生长速率和生物量的影
响较小；在较低的 NaNO3浓度时，C/N比对眼点
拟微绿球藻的生长速率和生物量的影响存在最
佳值，最佳的 C/N比与接种密度有关。在接种密
度 OD440=0.10的时候，最佳的 C/N为 3；接种密
度 OD440=0.70的时候，最佳 C/N为 5。C/N比对
微藻油脂含量有较大影响，在不同的接种密度和
NaNO3浓度下，C/N=1最利于微藻油脂的积累。
藻油的脂肪酸主要由棕榈酸和棕榈油酸组成。
NaHCO3浓度对藻油脂肪酸组成的影响与NaNO3
浓度有关。在 NaNO3浓度为 0.025 g/L时，随着
NaHCO3浓度的增加，棕榈酸含量下降，棕榈油
酸含量增加；在 NaNO3浓度为 0.075 g/L时，随
着 NaHCO3浓度的增加，棕榈酸含量增加，棕榈
油酸含量下降。随着 NaNO3 浓度的增加，藻油
中 EPA (C20∶5)含量大幅提高，当 NaNO3浓度
为 0.225 g/L时，藻油中 EPA含量达到 10％以上。
本实验的最佳培养条件为以 NaHCO3为碳源，初
始接种密度为 OD440=0.70 (285×104 个 /mL，
C/N=1∶1， 3NaNOC =0.225 g/L，此时油脂产率为
56.7 mg/(L·d)，EPA产率为 6.5 mg/(L·d)。
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