全 文 ：中国油料作物学报
Chinese Journal of Oil Crop Sciences
2014，36(6):808 － 814
doi:10． 7505 / j． issn． 1007 － 9084． 2014． 06． 018
曝气对栅藻(Desmodesmus sp． CHX1)
细胞生长和油脂生产的影响
程海翔1，邵 瑜2，李建辉3，徐天有1，田光明2*
(1．衢州学院化学与材料工程学院，浙江 衢州，324000;2．浙江大学环境与资源学院，浙江 杭州，310057;
3．衢州市农业科学院，浙江 衢州，324000)
摘要:在自制生物反应器内，考察了曝气对培养于 BG － 11 培养液中的栅藻(Desmodesmus sp． CHX1)细胞生
长、叶绿素积累和油脂生产的影响。结果表明:曝气能显著促进藻细胞生长、增加细胞内叶绿素(a + b)含量和油脂
产量，当曝气量为 160L /h时达到最大。培养 7d后，栅藻细胞的生物质浓度、叶绿素(a + b)含量和油脂产率分别达
到 7． 26g /L、60． 5mg /L和 128． 7mg /(L·d)，显著高于不曝气对照的 0． 47g /L、2． 81mg /L、39． 9 mg /(L·d)。由此说
明在微藻培养过程中，曝气利于栅藻细胞生长、叶绿素积累和油脂生产，这为强化栅藻细胞生长和油脂生产提供了
一种途径。
关键词:曝气;栅藻(Desmodesmus sp． CHX1);生物反应器;生长;油脂生产
中图分类号:Q949． 93 文献标识码:A 文章编号:1007 － 9084(2014)06 － 0808 － 07
Effects of aeration on growth and lipid productivity of Desmodesmus sp． CHX1
CHENG Hai － xiang1，SHAO Yu2，LI Jian － hui3，XU Tian － you1，TIAN Guang － ming2*
(1． College of Chemistry and Materials Engineering of Quzhou University，Quzhou 324000，China;
2． College of Environmental ＆ Ｒesource Science of Zhejiang University，Hangzhou 310057，China;
3． Quzhou Academy of Agricultural Sciences，Quzhou 324000，China)
Abstract:To promote growth and lipid production of microalgae for biodiesel，aeration effect was studied on
growth of a microalga Desmodesmus sp． CHX1 cultured in BG －11 medium． Ｒesults showed that aeration could dra-
matically increase the algal biomass，chlorophyll (a + b)content and lipid productivity． After 7d cultivation with
the aeration 160L /h，the maximum biomass of CHX1 cell，chlorophyll (a + b)content and lipid productivity
reached 7． 26g /L，60． 5mg /L and 128． 7mg /(L·d)respectively，which were significantly higher than those of
control． Ｒesults suggested that aeration was favorable for the growth of microalgae and accumulation of valuable ad-
ditional materials during the cultivation of Desmodesmus sp． CHX1，and was also for enhancement of cell growth
and lipid production．
Key words:Aeration;Desmodesmus sp． CHX1;Bioreactor;Growth;Lipid production
收稿日期:2014-04-21
基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07317 － 008);浙江省自然科学基金(Y12E080084，LQ14E080012) ;中国博士后基金
(20110491792)
作者简介:程海翔(1983 －)，男，博士，讲师，研究方向为微藻新能源及废弃物资源化利用，E － mail:haixiangcheng@ zju． edu． cn
* 通讯作者:田光明(1964 －) ，男，博士，教授，博士研究生导师，研究方向为植物营养及废弃物资源化利用，E － mail:gmtian@ zju． edu． cn
目前，大规模培养微藻生产生物柴油的研究备
受关注，有关影响微藻生长和油脂积累的重要理化
因子的研究也越来越多，但研究的目标多集中在光
照［1，2］、温度［3，4］、盐度［1，4］、碳源［5，6］、氮源［3，7］、磷
源［1，3，7］和培养液 pH［8］等。刘玉环等［9］指出为了提
高光能利用率以及将细胞周围未被搅动的液膜降到
最薄以促进气体交换和提高营养的有效性，高效的
微藻培养系统需要藻类处于搅动混合并维持悬浮状
态，而对藻培养液进行曝气是维持这种悬浮状态的
一种较常用方法。这主要是因为曝气能够改变水体
O2 和 CO2 的含量组成，同时也对水体进行了搅动，
从而改进了氧的传递和扩散，有助于微藻的生长，如
Park等［10］研究指出培养过程中适当曝气后，栅藻
(Scenedesmus sp．)的生物量产率显著提高。
此外，为降低微藻培养成本，废水应用于微藻培
养的研究越来越多，并因此而发展出一种新技
术———基于微藻培养的污水处理技术，将污水净化
与高价值生物质生产相耦合，可同时实现废水的无
害化处理、资源化利用和降低微藻培养成本，所获得
的微藻生物质可以用作生产生物柴油的原料。由于
氮磷是藻类生长所必需的营养元素，不少研究者对
利用污水培养微藻过程中藻细胞去除污水中的氮磷
进行了一系列研究，取得了较好的效果［11 ～ 14］。但单
纯利用污水培养微藻时，污水中营养物的去除仍存
在一个问题，即虽然藻细胞能高效利用污水中的氮
磷以供自身生长，但藻类对污水中碳源污染物的去
除能力普遍较低，这样就容易导致出水的化学需氧
量(COD)超标而限制污水在微藻培养中的应用。
因此，耦合微藻培养处理污水技术和其他生物处理
法(如活性污泥法)或其他活性菌就成为一种新的
趋势［15，16］，而无论是常规的生物处理技术(如好氧
生物接触法、扬水曝气等) ，还是生态处理技术(如
氧化塘、人工湿地等) ，溶解氧都是整个反应系统中
最重要的控制条件之一，而溶解氧的控制往往通过
人工曝气来实现［17］，而且曝气处理还有助于微藻去
除污染物。Park 等［10］利用栅藻(Scenedesmus sp．)
去除畜禽养殖废水的厌氧消化液时，增加曝气后
(曝气量为 0． 7L /min)，氨氮的去除率从未曝气时的
6． 3mg /(L·d)提高到 18． 4mg /(L·d)。因此，利
用污水培养微藻过程中，考察曝气对微藻生长及油
脂积累的影响具有很重要的现实意义，为后续污水
培养微藻的工程应用及微藻生物质开发都具有现实
指导意义。栅藻(Demosdesmus sp． CHX1)是本实验
室筛选出的易培养、生长快、适应性强、油脂产率高
的藻种，具有应用于基于微藻培养的污水净化耦合
高价值生物质生产中的潜力［18］。为进一步掌握栅
藻(Demosdesmus sp． CHX1)的特性，本文以 CHX1 为
研究对象，培养 7d，初步考察了曝气及曝气量对
CHX1 生长及总脂含量的影响，为进一步研究曝气
应用于利用污水培养栅藻获取微藻生物质过程中的
可行性提供基础信息。
1 材料与方法
1． 1 栅藻及预培养
栅藻(Desmodesmus sp． CHX1)是由本实验室从
养猪废水处理池内分离纯化所得，综合形态学观察
与分子生物学结果，确定该分离纯化所得微藻为栅
藻属，命名为栅藻(Desmodesmus sp． CHX1)。纯化
藻株已提交至中国微生物菌种保藏管理委员会普通
微生物中心(保藏受理号 CGMCC No． 6649)，相关测
序结果也已提交至 GenBank(登录号 JX255841)。
藻种保存于 BG － 11 培养液(表 1)内，培养条件是
摇床培养(150r /min) ，培养温度为 27 ± 2℃，由 H管
荧光灯管提供光照，光照强度为 100μmol /(m2·s)。
在试验前 7d，室温下将此微藻进行离心浓缩(5 000
r /min，10min) ，然后用无菌水重新悬浮藻细胞，再次
离心浓缩(5 000r /min，10min) ，如此重复 3 次，再将
离心浓缩的藻细胞转移至已装有 250mL 已灭菌的
上述 BG － 11 培养液的培养瓶内，上述同样条件下
预培养至对数生长期。将上述培养的藻细胞液作为
余下实验的接种液。
表 1 BG －11 培养基成分
Table 1 Ingredients of BG －11 medium
成分
Chemical
浓度
Concentration
/(mg /L)
成分
Chemical
浓度
Concentration
/(mg /L)
NaNO3 1 500 CaCl2·2H2O 36
K2HPO4·3H2O 40 Na2CO3 20
MgSO4·7H2O 75 Citric acid 6
Fe(NH4)3 C18H10O14 6 Na2 － EDTA 1
A5 solution 1mL
Note:A5:H3BO3 2． 86g，MnCl2·4H2O 1． 81g，ZnSO4·7H2O
0． 22g，CuSO4 ·5H2O 0． 079g，(NH4)6Mo7O24 · 4H2O 0． 39g，Co
(NO3)2·6H2O 0． 049g，ddH2O to 1 000 mL
1． 2 试验装置
试验装置为自制装置，主要包括充气、空气净
化、培养瓶、搅拌、气体流量控制和光源等部分(图
1)。利用空气压缩泵导入空气(压缩泵进气口设置
空气过滤器，膜孔径为 0． 2μm 且具备油水分离功
能)，经导流管进入气体混合箱内，充分混合后沿分
流管至各处理瓶内，在分流管上安装玻璃转子流量
计以控制气体流量。藻类培养瓶为 2． 0L 的广口瓶
(带瓶塞) ，加入培养液并接种后，旋紧瓶塞，置于磁
力搅拌器上，随后一起置于自制光源架内的载物台
上;自制光源架为铁架结构，长 1． 0m ×宽 0． 5m ×高
1． 5m;在距地 1． 0m高处设置光照装置，由 8 盏 55W
H型荧光灯管组成;在距地 10cm 高处设置载物台，
载物台底板为银白色木板。培养瓶和磁力搅拌器放
置在载物台上后，气体混合箱安置在光源架左侧，此
时，培养瓶顶部距离上述光照装置为 40cm，为补充
两侧光照，在光源架左侧(距离培养瓶放置处
10cm)再安放两根 24W H 型荧光灯管。用照度计
(TES － 1330，金坛市科杰仪器厂，中国)测定培养装
908程海翔等:曝气对栅藻(Desmodesmus sp． CHX1)细胞生长和油脂生产的影响
置周边光照强度分别为:底部(培养瓶底 1cm 处测
定) :3 980 ～ 4 500Lux，左侧:6 500 ～ 6 700Lux;右
侧:1 600 ～ 2 200Lux。
注:1:空气压缩泵;2:空气过滤器;3:气体混合箱;
4:荧光灯管;5:流量计;6:培养瓶;7:磁力搅拌器
Note:1:Air compresssor;2:Air filter;3:Air mixer;
4:Fluorescent lamps;5:Flow meter;6:Culture flask;7:Magnetic stirrer
图 1 曝气生物反应器试验装置示意图
Fig． 1 Schematic diagram of
experimental aeration bioreactor
1． 3 试验设计
向各培养瓶内加入 1L BG － 11 培养液，随后将
上述离心浓缩后藻种接种至各培养瓶中，使各处理
瓶培养液中的藻细胞初始 OD690测定值在 0． 2 左右，
旋紧瓶塞后，放置在上述装置上，开启磁力搅拌器
(100r /min)。以流量计控制进入各瓶的空气流速，
使气体流量分别达到 16L /h(约 0． 27L /min)、40L /h
(约 0． 67L /min)、80L /h(约 1． 33L /min)和 160L /h
(约 2． 67L /min) ，试验中对应处理名称分别为 T －
16、T － 40、T － 80 和 T － 160，同时设置不曝气处理
为对照(CK)。培养条件设定为温度为 27 ± 2℃，
24h光照，培养 7d。
1． 4 取样
每天取样一次，为避免曝气量不同可能带走的
水分影响培养液体积，进而影响测定的生物量浓度
值，在取样前，向培养瓶中加入已灭菌的去离子水至
1L，以补充曝气可能带来的水分损失，使每瓶的培
养液体积相等。混合均匀后，每次取样 50mL，同时
补入等体积的灭菌 BG － 11 培养液。测定培养液
OD690，以考察 CHX1 在不同曝气处理下的生长和油
脂含量变化情况。
1． 5 藻体生物特征测定
1． 5． 1 生物量干重测定 取 5mL 培养液，在分光
光度计上测定各个处理 OD690。再根据 OD690与
CHX1 生物量干重之间的关系换算成生物量干重，
换算关系式如下:
生物量干重(g /L)= 0． 991 3OD690 － 0． 021 5，
Ｒ2 = 0． 994 2。
生物量产率［mg /(L·d) ］是 CHX1 培养结束
时生物量浓度与培养起始时生物量浓度的差值再除
以培养时间。
1． 5． 2 比生长率(GＲ)测定 CHX1 比生长率测定
时 OD690值的指数方程测定
［8］:
GＲ = (lnODt － lnOD0)/ t
式中:ODt 表示培养一段时间后的 OD690值;OD0
表示初始培养时的 OD690值;t表示培养时间，单位为 d。
1． 5． 3 藻体叶绿素含量测定 吸取 10mL 藻细胞
培养液，过 0． 45μm纤维滤膜进行真空过滤，将滤膜
放入 25mL离心管内，加入 10mL 无水乙醇浸泡，聚
四氟膜封口后，静置于 4℃冰箱内浸泡过夜，24h 后
取出离心管，离心(12 000r /min，5min)，移出上清液
至新的离心管内，在波长 645nm、663nm处测定上清
液的吸光值，分别记作 A663、A645。根据下列公式计
算总叶绿素(Ca + b)、叶绿素 a(Ca)和叶绿素 b(Cb)
含量，具体公式如下:
Ca + b = 20． 2 × A645 + 8． 02 × A663;
Ca = 12． 21 × A663 － 2． 81 × A645;
Cb = 20． 13 × A645 － 5． 03 × A663。
1． 5． 4 藻体总脂含量测定 取一定量的藻细胞培
养液，离心浓缩(5 000r /min，30min)，无菌水再悬浮
后，再次离心浓缩，如此重复 3 次，将获得浓缩藻细
胞放入冰箱内(－ 20℃)速冻。随后，将速冻藻细胞
进行真空冷冻干燥，研磨成粉。总脂含量测定参照
文献［19］。称取 0． 1g 左右冷冻干燥藻粉，质量记为
M1，加入 10mL 2∶ 1 氯仿 －甲醇混合液，30℃水浴超
声 30min后，过滤至另一个带刻度的玻璃离心管中，
管内含 2mL 0． 9% NaCl 溶液，4℃下离心(1 000r /
min，10min)。待离心管内液体上下明确分层后，记
录下层液体体积，记为 V;吸取 3mL 下层液体，注入
已称重的 5mL玻璃管内，玻璃管质量记为 M0，氮吹
发仪上吹发至有机溶剂完全挥发，再放入干燥箱内，
60℃烘干至恒重，冷却至室温后称重，记为 M2。根
据下列公式计算藻细胞总脂含量(LW):
LW (g /g)=(M2 －M0) × V /(3 ×M1)。
总脂产率是藻细胞生物量产率［(mg /(L·d) ］
和藻细胞总脂含量(%)的乘积。
1． 6 培养液溶解氧(DO)含量、pH值测定
分别采用溶氧仪(HQ30d，HACH ，USA)和 pH
计(Start3C，OHAUS，USA)直接测定。
1． 7 数据分析
所有的试验数据结果均采用 3 次重复试验的平
均值，结果表示方法为:平均值 ±标准差。对测得数
018 中国油料作物学报 2014，36(6)
据进行方差分析及多重比较。所有统计均采用
SPSS 17． 0 软件，绘图通过 Origin 8． 0 完成。
2 结果与分析
2． 1 曝气对培养液中 DO和 pH值的影响
曝气影响 CHX1 生长过程中培养液的 DO 和
pH值。由图 2 可知，CHX1 培养液初始溶解氧
(DO)浓度为 7． 70mg /L 左右。CK 处理中，随培养
过程的进行、微藻生物量的增加，培养液中的 DO浓
度显著升高，培养 7d 后，培养液中 DO 浓度最高达
到 16． 8 mg /L，而在曝气各处理组中，培养液中 DO
浓度在培养初期略有增加，但随后的培养时间内基
本维持在 9． 0mg /L 左右，达到了培养液的饱和
浓度。
注:CK为对照，T － 16、T － 40、T － 80 和 T － 160 分别表示曝
气量为 16L /h、40L /h、80L /h和 160L /h处理。下同
Note:CK is the control． T － 16，T － 40，T － 80 and T － 160 are the
treatments with the aeration volumes of 16L /h，40L /h，
80L /h and 160L /h respectively． Same as below
图 2 不同曝气量处理下培养液中 DO浓度变化
Fig． 2 Changes of DO concentration in medium
under different cultivation conditions
图 3 不同曝气量处理下培养液 pH值变化
Fig． 3 Changes of medium pH under
different cultivation conditions
由图 3 可知，CK处理中，随培养过程的进行、微
藻生物量的增加，培养液中的 pH 值逐渐提高，培养
7d后，培养液中 pH 值维持在 11 左右，而在曝气各
处理组中，随培养时间延长，培养液中 pH 值变化呈
现低曝气量(T － 16 和 T － 40)稳步上升，而高曝气
量(T － 80 和 T － 160)处理组先降后升，这可能是因
为高曝气向培养液中引入一定浓度 CO2，降低了培
养液 pH值，但随后微藻进行快速生长，培养液 pH
值逐步升高。培养 7d后，培养液中的 pH 值稳定在
10． 5 ～ 11． 0 左右，各处理组间差异不显著(p ＜
0． 05)
2． 2 栅藻 CHX1 生长情况
曝气对 CHX1 生长的影响见图 4。由图 4 可
知，CHX1 培养液初始 OD690约为 0． 2 左右，培养 1d
后，曝气处理组和对照组藻细胞生物量浓度无显著
差异(p ＞ 0． 05)，但从第 2d 培养开始，各组间出现
生长差异，曝气处理组藻细胞生物量浓度要显著高
于对照组(p ＜ 0． 05)。培养 7d 后，T － 16、T － 40、T
－80 和 T － 160 处理下，CHX1 的生物量浓度和生物
量产率分别为 2． 12、3． 77、5． 10、7． 26g /L 和 274． 5、
508． 3、695． 6 和 1 003． 6mg /(L·d)，显著高于 CK
处理下的 0． 47g /L 和 39． 9 mg /(L·d)。这说明曝
气处理能显著促进 CHX1 的生长，提高生物量产率，
并且在所研究的曝气量范围内，随曝气量的增加，
CHX1 的生物质浓度和生物量产率，也随之显著提
高。
图 4 不同曝气量处理下栅藻
(Desmodesmus sp． CHX1)的生长情况
Fig． 4 Growth curves of Desmodesmus sp．
CHX1 under different cultivation conditions
2． 3 藻细胞 Chl(a + b)含量情况
曝气对 CHX1 细胞内 Chl(a + b)含量的影响见
图 5。由图 5 可知，与对照组相比，曝气处理显著增
加培养液中 Chl(a + b)含量，且随着曝气量的增加
而显著增加(p ＜ 0． 05)。培养 7d 后，T － 16、T － 40、
T － 80 和 T － 160 各处理中，培养液中 Chl(a + b)浓
度分别达到 16． 2、29． 0、37． 3 和 60． 5mg /L，显著高
于 CK处理下的 2． 81mg /L(p ＜ 0． 05)。对比观察培
118程海翔等:曝气对栅藻(Desmodesmus sp． CHX1)细胞生长和油脂生产的影响
养液中 Chl(a + b)浓度变化和藻细胞生物量浓度变
化趋势，会发现二者之间具有很好的吻合性，相关分
析结果也表明培养液中 Chl(a + b)浓度与藻细胞生
物量浓度呈现显著的正相关关系，相关系数 Ｒ2 =
0． 996，这说明培养液中叶绿素浓度也能很好地反映
培养液中现存藻细胞密度，与之前的报道结果
一致［20］。
曝气处理不仅仅提高了培养液中 Chl(a + b)浓
度，更重要的是提高了单位藻细胞 Chl(a + b)产量，
曝气处理组藻细胞 Chl(a + b)平均产量为 7． 75mg /
g(范围是 7． 32 ～ 8． 36 mg /g)，显著高于对照组的
5． 97mg /g(以藻细胞干重计) ，进一步说明曝气处理
能显著增加藻细胞体内叶绿素 Chl(a + b)含量，进
而增强藻细胞的光合作用强度和将无机营养物质转
变为有机物质的能力。藻细胞内 Chl(a + b)含量增
加可能是因为在光照条件下，曝气处理能带入一定
量的 CO2，而适当的提高培养液中 CO2 浓度可诱导
藻细胞光合色素(Chla)含量的升高［21］。
图 5 不同曝气量处理下栅藻(Desmodesmus sp．
CHX1)细胞培养液内叶绿素(a + b)含量
Fig． 5 Chlorophyll (a + b)concentration of
medium for cultivation Desmodesmus sp．
CHX1 under different cultivation conditions
2． 4 藻细胞油脂含量和产率情况
曝气对 CHX1 体内油脂含量和油脂产率的影响
见图 6。由图 6 可知，曝气处理显著增加 CHX1 体
内油脂含量，随曝气量增加，藻细胞体内油脂含量呈
先降后升趋势。培养 7d后，T － 16、T － 40、T － 80 和
T － 160 各处理下，CHX1 细胞内油脂含量分别为
11． 9%、9． 44%、11． 4%和 12． 8%，均显著高于 CK
处理下的 8． 54%(p ＜ 0． 05)，但曝气处理间无明显
规律变化。与油脂含量变化趋势不同，随曝气量的
增加，CHX1 油脂产率随之显著增加，培养 7d 后，T
－ 16、T － 40、T － 80 和 T － 160 各处理下，CHX1 细
胞的油脂产率分别为 32． 7、48． 0、79． 0 和 128． 7mg /
(L·d) ，显著高于对照组的 3． 33mg /(L·d) (p ＜
0． 05)。
图 6 不同曝气量处理下栅藻(Desmodesmus sp．
CHX1)细胞的油脂含量和产率
Fig． 6 Lipid content and lipid productivity of Desmodesmus
sp． CHX1 under different cultivation conditions
3 讨论
曝气是常规的生物处理技术和生态处理技术中
控制溶解氧的常用手段，而耦合微藻培养处理污水
技术和其他生物处理法(如活性污泥法或其他活性
菌)成为新趋势［15，16］。利用污水培养微藻过程中，
考察曝气对微藻生长及油脂积累的影响具有很重要
的现实指导意义。本文的研究结果与 Park 等［10］的
结果一致，认为曝气显著促进栅藻生物量产率。其
原因可能与曝气处理能增强培养液中溶解氧(DO)
的去除有关。一般而言，微藻能利用光合作用产生
氧气，但过高的溶解氧浓度又会反馈抑制微藻的光
合作用过程。Park［10］指出在单独分离试验中，培养
液起始 DO浓度为 0． 76mg /L，未曝气光照培养条件
下，培养栅藻(Scenedesmus sp．)18 min 后，培养液
DO 浓度迅速升高至 6． 2mg /L，35min 后升高至
10mg /L，60min后升高至 15． 5 mg /L，生物量产率为
66． 8mg /(L·d);而在曝气光照培养条件下，栅藻
(Scenedesmus sp．)培养液中 DO浓度一直稳定在6． 2
mg /L左右，生物量产率为 118 mg /(L·d)。因此，
研究者指出适当的曝气有助于降低培养液中 DO 浓
度，提高微藻的产量。类似现象在本研究中也观察
到了。
叶绿素含量的高低是描述微藻将无机营养物质
转变为有机物质能力的一个重要指标，更能反映微
藻对培养液中有机物等营养元素的利用程度［22］。
而且很多研究以微藻体内叶绿素含量高低作为衡量
微藻生长情况的重要指标，尤其是叶绿素 a 是所有
藻类都含有的叶绿素类型，其含量多用于表征浮游
植物的现存量［23，24］。有研究指出适当的提高培养
218 中国油料作物学报 2014，36(6)
液中 CO2 浓度可诱导藻细胞光合色素(Chla)含量
的升高［21］。曝气能向培养液中带入一定浓度的
CO2，且随曝气量的增加带入 CO2 量也随之增加，进
而诱导 CHX1 细胞内 Chla含量的增加，而 Chla 作为
栅藻 CHX1 细胞内叶绿素的主要成分，其含量增加
必定伴随增加藻细胞体内 Chl(a + b)含量。当然，
藻细胞 Chla 含量还受到其他环境因子的影响，如吴
阿娜等［24］研究指出 Chla 含量与水体中温度、溶解
氧、pH值等呈正相关。而在本研究中，培养体系温
度设定为 27 ± 2℃，在培养期间，培养液温度通过磁
力搅拌器维持恒温，这一影响因素可以排除。而培
养液 DO、pH 值变化也与叶绿素 a 含量变化不符。
因此，藻细胞内 Chl(a + b)含量的增加可能原因就
是曝气向培养液中带入了一定量的 CO2，光照条件
下诱导了 Chla 的合成，且随着曝气量增加，带入培
养液中的 CO2 量会增加，此时，藻细胞体内 Chla 含
量也随之增加。这说明 Chla 含量与培养液中 CO2
浓度之间存在一定的正相关关系，为强化 CHX1 生
长和物质积累的研究提供了一个方向，即可以通过
提高培养液中 CO2 浓度来提高微藻生长和体内物
质积累，这还需要进一步验证。
利用微藻生产生物柴油是目前微藻能源化利用
研究的热点，而油脂产率是评价微藻是否适合作为
生产生物柴油的原料的一个重要指标［26］，油脂产率
受藻细胞油脂含量和藻细胞生物量产率的双重作
用，可能受生物量产率的影响更大，这是因为较高的
微藻生物产量可以弥补其低油脂含量的缺陷，用生
物产量来衡量微藻生产能源更经济可行［23］。本研
究中相关分析结果也表明，栅藻 CHX1 的油脂产率
与藻细胞生物产量之间呈显著正相关性，相关系数
Ｒ2 = 0． 989，所以说，CHX1 在高曝气量下获得较高
的油脂产率可能是因为其在此条件下生物产量较
高。高曝气量条件下，CHX1 的生物量产率1 003． 6
mg /(L·d)和油脂产率 128． 7mg /(L·d) ，显著高
于可作为能源原料的小球藻在通入 1% CO2 时培养
而获得的油脂产率(40mg /(L·d) )［21］，这进一步说
明 CHX1 具备作为生产生物柴油原料的潜力。Hu
等［27］研究指出添加 5% CO2 比添加 1% CO2 更能
促进微藻(Auxenochlorella protothecoides)的生物量和
油脂积累。因此，如果改用一定浓度的 CO2 而不是
纯空气曝气，CHX1 的油脂产率会如何变化，值得进
一步研究。
4 小结
曝气能显著增加栅藻(Desmodesmus sp． CHX1)
细胞的生物量、Chl(a + b)含量和油脂产量，且在所
研究的范围内(16 － 160L /h) ，随曝气量的增加均显
著增加，培养 7 天后，在曝气量为 160 L /h 时，CHX1
细胞的生物量浓度、Chl(a + b)含量和油脂产率分
别达到 7． 26g /L、60． 5mg /L 和 128． 7mg /(L·d)，
这说明在 CHX1 培养过程中，曝气利于微藻生长和
高价值附加物质的积累。曝气向培养液中带入一定
量的 CO2 可能是诱导 CHX1 光合作用增强和细胞
内物质积累的主要原因，而空气中较低的 CO2 浓度
可能未满足 CHX1 生长所需，因此，如果改用含一定
浓度 CO2 而非全部空气进行曝气处理，可能是强化
栅藻生长和油脂生产的新研究方向。
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(责任编辑:郭学兰)
418 中国油料作物学报 2014，36(6)