全 文 ：《渔业现代化 》 年第 卷第 期
：
碳酸氢钠 、氯化钠和 对菱形藻 累积的影响
吴华莲 、 苏娇娇口 ， 向 文 洲 、 刘 纪化、 李 涛 、 何 慧
中 国科学院南海海洋研究所 中 国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室 广东 广 州
润科生物工程 福建 有限公司北京生物科技研发中心 北京
摘要 ： 菱形藻 （ 藻株是一株具有嗜碱特性 ， 富含二十碳五烯酸 （ 的硅藻 。 本研究探讨
了 培养基 中碳酸氢钠 （ 、 氯化钠 （ 浓度和 对 菱形 藻 累 积 的 影 响 。 结 果显 示 ，
浓度和 对菱形 藻 总脂肪酸和 含量有明 显的 影 响 。 在试验范 围 内 ， 、 浓度
和 对 产量的 影响呈现先增 加后 降低的趋势 。 、 浓度和 这 个 因 素 中 ， 最有 利 于
累 积的条件和 产量分 别 为 ： 农度 产量 产量
浓度 产量 。 研究表明 ， 菱形藻 具有较 强 的 高碱及高 盐耐受性 ， 而且
在高碱及高 盐培养条件 下具有较高的 含量和 产量 是一株具有生产 潜力 的微藻 。
关键词 ： 菱形 藻 ；碳酸氢钠 ； 氯化钠 脂肪酸
中 图分类号 文献标志码 文章编号 ：
二 十 碳 五 烯 酸 （ 均含有较丰富的 。 三角
简称 在机体内具有抗 褐指藻 （ 的 含量 占
型糖尿病 、抗皮炎 、抗癌症 、提高人体免疫力 、缓 脂肪酸 的 以 上 。 混 合 培 养 的 菱 形 藻
解关节炎 、预防心脑血管疾病及精神分裂症和抑 产量和产率分别达到
郁症等重要生理功能⑴ 。 此外 ， 还是某些生 和 。 微 藻细 胞生 长特性 与
理活性物质 的前体物 ， 参与 机体代谢过 程 ， 如 ： 含量因 种而异 ， 因此 ， 藻种 资源是发展微藻
的代谢产物可 以合成前列腺素⑵ 。 在 生产 的关键 。
医药 、保健和功能性食品等领域已得到广泛应用 ， 除了遗传 因素外 ， 盐度 、 、光照 、 温度 、 营养
国 内外市场需 求量 日 益增 大 。 目前 ， 市 场上 的 盐等培养条件都会影响微藻脂肪酸合成 。 本
主要来源于深海鱼 但受到成本高 、质量不 课题组从培养海水螺旋藻的前期工作物中 ， 分离
稳定 、鱼腥味重和季节性强等 因素影响 ，加上渔业 得到 的菱形藻 藻株 ， 不仅具有
资源 日趋紧张 ， 深海鱼来源的 将难以满足市 高盐高碱适应特性 ， 而且富含 具有成为生
场的需求 ， 寻找富含 的新资源成为研究的新 产 的 优 良经济 微藻 的潜力 。 在此基础
。
上 ， 本文研究不同水平的碳酸氢钠 （ 、 氯
利用海洋微生物生产二十二碳六烯酸 （ 化钠 （ 和 对菱形藻 累积 的影响 ， 进
， 简称 一步探讨该藻株应用于生产 的潜力 ， 为其应
和 等多不饱和脂肪酸已成为趋势。 海 用开发提供依据 。
洋微藻是多不饱和脂肪酸的初级生产者 ， 因而利
工 力用海洋微藻生产 巳成为一个新 的研究方向 。 ‘
据 报 道 ， 金 藻 （ 、 绿 藻 藻种及培养条件
、 隐 藻 （ 和 硅 藻 菱形藻 （ 藻株 （ 以 下 简称
收稿 日 期 修回 日 期
基金项 目 ： 中国科学 院知识创新工程青 年人才领域前沿项 目 （ 广东省中 国科学院全面战略合作项 目 （ 丨 海 洋
经济创新 发展区域示范专项 （
作者简介 吴华莲 （ — ） ， 女 助理研究 员 研究方向 ： 微藻生物技术 。
通信作者 向文洲 （ — ， 男 ， 研究员 ， 研究方向 微藻生物能源和生物技 术 。
6 《渔业现代化》 年第 卷第 期
， 由本实验室分离保存。 藻细胞培养以去除 去离子水洗涤 次 ， 收集样品经冷冻干燥 ，
的 培养基 为基础 ， 加入 保存备用 。
。 三角瓶中 脂肪酸提取与组分测定
加人 上述配置的培养基 经高压蒸气灭菌 脂肪酸提取 、组分分析及脂肪酸含量计算参
， 后使用 。 接种处于对数生长期的 见相关文献 。 将干藻粉 装进螺 口试
藻液 接种量为 置于温度为 光照 管后加入 内标 加人
周期为 ， 光照度为 的培养箱 经皂化 ： ，
中培养 。 后冷却至室温 再加入 进行 甲
试验设计 酯化和酸化 （ ， 冷却后加人正 己烷
梯度
（ 和去离子水 （ ， 经充分震荡 ，静置分
以 去 除 和 的 培养 层后 离心 （ 取上层正己
基 为基础 ， 加人 烷经滤膜 过滤后用气质联用分析脂肪
。 将配置好的培养基分成 组 ， 加入 酸组成 。 脂肪酸组分分析采用
不 同量的 相应终浓度 别为 、 、 、 型气质联用仪 ， 色谱柱 型号为
、 调至 ， 经高压灭菌后使用 。
， 进样量 流 速
新接种 培养物置于温 度 （ ± 、 光 照周 期
， 进样 口温度 尤 ，检测器温度 弋 ； 升温
、光照度 的培养箱 中 培养 。 程序从 以 的速度升至 ° 然
母个浓度组设 个重夏 。 后再以 的速度升至 保持 。
梯度 质谱扫描范 围 为 ， 溶剂延迟 。
以 去 除 和 的 培养 峰 的鉴定采用 谱库 自 动检索 ， 并 以 面
基 为基础 ， 加入 、 积归一化法得到各组分的相对百分比 。 根据 以下
、 。 将配置好的培养 公式来计算总脂肪酸和 的含量 ：
基分成 组 用 或者 不 （ ％总脂肪酸 ）调节培养基初始 分别为 、 、 、 、 脂肪酸 （ ％干重 总脂肪酸 ） 藻粉重量
经高压灭菌后使用 。 新接种培养物置于温
度 （ ± 代 、光照周期 、光照度 式 中必 （ ％总脂肪酸 ） 表示每一种脂肪酸 占总脂
的培养箱 中 培养 。 每个 梯度组设 个 肪酸的相对百分比 ， ％ 表示加人内标的微克
数
统计分析以 去 除 和 的 培养 所有数据均采用 计算标准偏
基 为基础 ， 加入 、 差
， 软件对数据进行单因素方差分析 ， 两两
。 将配置好的培养基分成 组 ， 比较采用 法 。加人不 同量的 相应终浓度分别为 、 、 、
均用 调至 ， 经高 结果
压灭菌后使用 。 新接种 培养物置于温 度 （ ±
、光照周期 ： 、光照度 的 ° 对― 累积的影响
培养箱中培养 。 每个浓度组设 个重复 。 浓度对 细胞总脂肪酸和
藻细胞生物量测定与藻粉制备 含量的影响见图 。 由该图可 以看 出 ，
藻液培养到 ， 取 在 巳恒重的 有利于提高总脂肪酸和 的含量 ， 在试验浓度
滤纸上过滤 ， 用 离 子水冲洗 次 ， 置于 范围内 ， 随着 浓 度的增大 ， 总脂肪酸和
干燥至恒重 ， 计算藻细胞生物量。 剩余藻 含量均呈现增 加 的趋势 。 浓度 为
液经离心 收集藻细胞 并用 时 总脂肪酸和 含量最高 分别达
《渔业现代化》 年第 卷第 期
到细胞干重的 和 占总脂肪酸 培养基 起始 对 产量 的影响趋势如
的 。 然而 浓度为 和 时 ， 两 图 所示 。 当 在 的 产 量
组 间的 含量没有显著性差异 （ 。 随着 升高而提 高 ， 组 的 产 量最
如 图 所示 ， 浓度对 产量 的 高 ， 达到 ， 然 而在这 个范 围 内 ， 组
影响呈现先升后 降的趋势 。 在试验范围 内 ， 未添 的 产量之 间 并没有 明 显差异 ； 当 等于
加组的 产量最低 （ 随着浓度 的 或者超过 时 ， 的 产量 显著性 降
增大 产量呈 上升趋势 ， 当浓度 为 低 （ 。
时 ， 产量达到最大值 （ ， 是未添加 对 累积的影响
组的 倍 ， 随后 的产量开始降低 对 细胞总脂肪酸和 含量的影
对 累积的影响 响均呈现先升高后降低的趋势 （ 图 。 适宜浓
培养基起始 对 总脂肪酸和 含 度的 促进总 脂肪酸 和 的合成累 积 ，
量的影响如 图 所示 ， 总脂肪酸和 含量 浓度为 时 总脂肪酸含量达到最大值
都呈现出先升高后降低的趋势 。 当 为 时 ， （ ； 而当 浓度 为 丨 、 时 两组
总脂肪酸和 的 含量最 高 ， 分 别为 和 的总脂肪酸含量没有明 显差别 （ ， 随后随
占 总脂 肪 酸 的 当 超过 着 浓度 的增大总脂肪酸含量 降低 ； 当
时 ， 总脂肪 酸和 的 含量显著下 降 （ 浓度为 含 量达到最大值 （ ，
； 当 为 时 ， 总脂肪酸和 的含量 但浓度为 、 和 这 组 的 含量没
均降到最低 ， 分别为 和 丨 ， 但 占 有显著差异 （ 。
总脂肪酸的比例升高到 。 浓度对 产量的影响同样是呈
浓度 浓度
图 不 同 浓度对 总脂肪酸 、 含量 （ 和 产量 （ 的影响
勝效
—
琴 琴 琴 準 。 。 —
图 对 总脂肪酸 、 含量 （ 和 产量 （ 的影响
，
8 《渔业现代化》 年第 卷第 期
丁
—
丨圓
浓度 浓度
图 不 同 浓度对 总脂肪酸、 含量 （ 和 产量 （ 的影响
现先增加后降低的趋势 （ 图 。 当 浓度 的活性 、培养液中碳源的形式和各种金属复合物
为 时 ， 的 产量最 高 （ 的溶解程度 ， 从而影响藻细胞的生长和脂肪酸 的
随后 产量随着 浓度的增大而降低 。 合成 。 有研究认为 ， 当 在 之 间时 对
多不饱和脂肪酸的合成影响不大 。 然而 ， 有些
微藻适宜在偏酸性环境 中合成 。 等
浓度对 累积的影响 研究球 等鞭金藻时发现 ， 在 范 围内 ，
在 藻 类 培 养 过 程 中 通 常 添 加 无 机 碳 含量随 上升而下降 ， 为 时达到最
， 以增加 ， 的有效供给 ， 为光合作用提 局 。 眼点拟微球藻 （ 在
供底物 ， 加速藻细胞生长 。 此外 ， 还影响 为 时 含量最高 ， 在 为 时 ， 其总脂
到油脂的 累积及不饱和脂肪酸 的含量 。 本试 含量均明显低于其他培养条件 、 新月
验结果显示 ， 添加 较未添加的总脂肪酸 菱形藻 时
和 含量高 。 浓度为 时 ， 的产量 含量最高 ° 。 而本试验的结果显示 ， 为
最大 （ 图 说明该浓度下有利于 的 合成 累 时 总脂肪酸和 的含量最高 ， 当 超过
积 。 目前就 对藻细胞脂类合成 的影响研 时 ， 总脂肪酸 和 含量显著 下降 ； 为
究较少 ， 但 的相关研究较多 ， 如高浓度 时 ， 产量最高 （ 图 表明 对微藻脂
有 利 于 提 高 三 角 褐 指 藻 和 舟 形 藻 肪酸合 成的 影响存在 种间差 异 。 在强碱性环境
的含量 … ； 深入分析表 明 ， 下 仍有一定 的生长 ， 但总脂肪酸 和
对微藻细胞内脂类含量的影响主要是通过高浓度 含量明显降低 ， 可能是在强碱性环境下脂肪酸合
促进微藻的光合作用 ， 使微藻处于高能荷状 成酶活性受到抑制 ， 也可能是在强碱性环境下微
态之下 ， 因 而促进细胞 乙酰 和 的形成 藻细胞需要消耗 了更 多的 能量来维持细胞 内 的
和转化 、 以致脂类 的合 成 。 本试验研究发现 ， 处于适宜的范围 ， 因而分配到其他方面的能量
随着 浓度 的增加 ， 细胞的 含量 减少 ，脂肪酸 累积降低 。
呈上 升 趋 势 ， 说 明 在 高 、 高 浓 度 的 浓度对 累积的 影响
条件下可 能为细胞提供无机碳源 ， 且本 加人 会引起培养基盐度的变化 ，盐度通
质上与 没有区别 ， 故推测 在高 、 高浓 过光合作用和呼吸作用 ， 从而影响微藻的生长 、细
度 的 下可能具有独特的无机碳吸收或浓 胞化合物组成及含量 。 有关 对微藻总脂含
缩特性 ， 通过细胞 浓缩途径 （ 累积充足 量 、脂肪酸组成和 含量的影响 已有不少相关
的 乙酰 和 促进脂类的合成 。 的报道 。 添加量为 时对新月 菱形
对 累积的影响 藻 含量有显著影 响 ， 而添加量为
培养基的 可以通过改变藻细胞 内相关酶 时 ， 含量没有太大的变化 。 眼点拟微球藻
《渔业现代化》 年第 卷第 期
累积 的最适盐度范围 为 丨 。 对
于 而言 添力口量 为 较适宜
总脂肪酸的 累积 。 低浓度范围 内 ， 含量随着 ° — ’ ：
浓度上升而升高 而高，度范 围内则随升高有所下降 。 添加量为 时 细胞内
含量最高 ， 然而 添加量为 时 ， ：
产量最高 （ 图 。 影响脂肪酸 的含量 ， ’
可能是在高盐条件下改变 了 的 比例 ， 影响 ’ ° °
光合作用 ， 从而影响细 胞内 乙酰 和 的 。 ，
积累 ， 最终影响脂类的合成 。
，
结论
培养基 中 、 浓 度及 均影响
到 的 累积。 在 一定浓度范 围 内 （ ：
细胞 含量随着 浓 苏娇娇 ， 向文洲 ， 萧邪 ’ 等 菱形藻株 系 的脂肪酸组成
由 ：描 而坦 宜 困 《 讷 县 、壬 油 曲 且 」 及其在 和 影响下的生 长特征 几 热带度增大而提高 ， 累 最适浓度是
：
。 适宜在碱性环境 （ 中
，
合成 当 为 时 ， 产量最高 。
浓度为 时 含量最高 ， 而浓度为 ：
时 ， 产量最高 。 本研究结果为该藻规模化 吴瑞珊 ’ 魏东 盐度及其调节方式对眼点拟微球藻的生长
养殖生产 提供实验依据 。 口 和■ 积累的影 响 现 代食品科技 ’ ！ ：
参考文献 郑洪立 ， 高振 ， 张齐 ， 等 无机碳源对小球藻 自 养产 油脂 的
影响 生 物柴油 与微生物油脂 ， ：
蒋汉 明 优化海 产微藻 多不饱和 脂肪酸生产 条件的 研究
汕头 汕 头大学
， ：
：
王镜岩 ， 朱圣庚 ， 徐长法 生物化学 版 北京 ： 高 等
教育出版社 ， 簾 施
廿 ， 仏让上 「 山 丄 上陈峰 ， 姜悦 微藻生物技木 北京 ： 中 国轻 ：业 出版社 ，
，
：
王 秀良 ， 刘晨临 ， 张学成 对 眼点拟微绿球藻 的生 长 、总
… 人 白 …队也 口 从 曰 ★ 「 ， 知 也」 脂含量及脂肪酸组成的影响 海洋科学 ，
， 从 … 人李梦琴 ， 张秋会 ， 马莺 不同 和 水平 对新 月 菱形 藻
， ： 生 长及 含量 的 影 响 门 现代 食 品 科技 ， ，
：
：
，
：
王明清 ， 迟晓元 ， 秦松 ， 等 海洋微 藻总 脂含量和脂肪酸组
，
成的测 定 中 国油脂 ， ， ：
1 0 《 渔业现代化》 年第 卷第 期
，
】
， ，
；
， ’
： ，
，
：
，
；
： ； ； ； ； ；
上接第 页 ）
，
，
， ，
， ，
： ；