全 文 ：第 １４卷第 １期
２０１６年 １月
生　 物　 加　 工　 过　 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ􀆰 １４ Ｎｏ􀆰 １
Ｊａｎ􀆰 ２０１６
ｄｏｉ：１０􀆰 ３９６９ ／ ｊ􀆰 ｉｓｓｎ􀆰 １６７２－３６７８􀆰 ２０１６􀆰 ０１􀆰 ００９
收稿日期：２０１５－０７－１３
基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）（２０１２ＡＡ０５２１０１）
作者简介：迟　 磊（１９８８—），男，山东烟台人，研究方向：微藻生物质能源；薛　 松（联系人），研究员，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｕｅｓｏｎｇ＠ ｄｉｃｐ．ａｃ．ｃｎ
利用沼液培养海洋微藻湛江等鞭金藻
迟　 磊１，２，姚长洪１，王　 茜３，薛　 松１
（１􀆰 中国科学院 大连化学物理研究所 海洋生物工程研究组，辽宁 大连，１１６０２３；
２􀆰 中国科学院大学，北京 １０００４９； ３􀆰 大连大学 环境与化学工程学院，辽宁 大连，１１６６２２）
摘　 要：在限氮培养模式下，以额外补加氮磷至 ｆ ／ ２ 培养基水平的 １􀆰 ０％（Ｖ ／ Ｖ）沼液海水培养基（１􀆰 ０％ＮＰ）和不补
加氮磷的 １􀆰 ０％（Ｖ ／ Ｖ）沼液海水培养基（１􀆰 ０％）作为实验组，用 ｆ ／ ２海水培养基作为对照，研究沼液对湛江等鞭金藻
生长、光合系统 ＩＩ（ＰＳＩＩ）活性、碳水化合物积累以及脂肪酸成分的影响。 结果显示：１􀆰 ０％ＮＰ 与 ｆ ／ ２ 培养基培养湛
江等鞭金藻在生长上无显著差异，但 １􀆰 ０％ＮＰ 会使 ＰＳＩＩ活性降低更快，中性脂含量和脂肪酸成分中 Ｃ１８ ∶ １的比例
上升，这表明沼液对微藻有一定的胁迫。 １􀆰 ０％ＮＰ 培养基培养的藻碳水化合物含量（５３􀆰 ３％）和产量（２４５􀆰 ２ ｍｇ ／ Ｌ）
比在 ｆ ／ ２培养基中分别提高了 ３０􀆰 ３％和 ７􀆰 １％，表明添加沼液更有利于湛江等鞭金藻碳水化合物的积累。
关键词：湛江等鞭金藻；沼液；光合系统 ＩＩ；胁迫；碳水化合物
中图分类号：Ｑ３３； Ｓ９６３􀆰 ２１＋ ３　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 文章编号：１６７２－３６７８（２０１６）０１－００４９－０５
Ｕｓｉｎｇ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ｆｏｒ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｒｉｎｅ ｍｉｃｒｏａｌｇａ
Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ
ＣＨＩ Ｌｅｉ１，２， ＹＡＯ Ｃｈａｎｇｈｏｎｇ１， ＷＡＮＧ Ｑｉａｎ３， ＸＵＥ Ｓｏｎｇ１
（１􀆰 Ｍａｒｉｎｅ Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｄａｌｉａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，
Ｄａｌｉａｎ １１６０２３，Ｃｈｉｎａ；２􀆰 Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９，Ｃｈｉｎａ；
３􀆰 Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６６２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｎｄｅｒ ｎｉｔｒｏｇｅｎ⁃ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｗｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ｏｎ ｃｅｌｌ
ｇｒｏｗｔｈ，ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ ＩＩ（ＰＳＩＩ） ａｃｔｉｖｉｔｙ，ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ
ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ． Ｓｅａｗａｔｅｒ ｍｅｄｉｕｍ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ １􀆰 ０％ （ Ｖ ／ Ｖ） ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｏｒ ｗｉｔｈｏｕｔ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｔｏ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｆ ／ ２ ｍｅｄｉｕｍ（１􀆰 ０％ＮＰ） ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ ｆ ／ ２ ｓｅａｗａｔｅｒ ｍｅｄｉｕｍ ｗａｓ
ｓｅｔ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｇｒｏｗｔｈ ｗａｓ ｓｉｍｉｌａｒ ｉｎ ｂｏｔｈ １􀆰 ０％ ＮＰ ａｎｄ ｆ ／ ２ ｍｅｄｉｕｍ， ｂｕｔ ＰＳＩＩ ａｃｔｉｖｉｔｙ
ｄｅｃｌｉｎｅｄ ｆａｓｔｅｒ ａｎｄ ｎｕｅｔｒａｌ ｌｉｐｉｄｓ ａｎｄ Ｃ１８ ∶ １ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ １􀆰 ０％ＮＰ ｍｅｄｉｕｍ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ
ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ｅｘｅｒｔｅｄ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ． Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏａｌｇａｌ ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ ｃｏｎｔｅｎｔ （ ５３􀆰 ３％） ａｎｄ ｙｉｅｌｄ
（２４５􀆰 ２ ｍｇ ／ Ｌ） ｉｎ １􀆰 ０％ＮＰ ｍｅｄｉｕｍ ｗｅｒｅ ３０􀆰 ３％ ａｎｄ ７􀆰 １０％ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆ ／ ２ ｍｅｄｉｕｍ，
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ｗａｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｔｏ ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ Ｉ．
ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ； ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ； ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ ＩＩ； ｓｔｒｅｓｓ； ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ
　 　 沼液是畜禽养殖中的粪污经厌氧发酵产生沼气
后的废液，含有丰富的氮、磷和有机质，如果不能被充
分有效地利用，将会使水体富营养化，给周围环境造
成严重污染［１－６］。 ２００９年，我国沼液年产量就已超过
２亿 ｔ。 将沼液用于微藻的培养，不但可通过藻类对
氮、磷等元素的吸收使沼液得到净化，还能节约微藻
的培养费用，降低微藻生物柴油的成本［７－９］。
能够利用沼液生长的微藻主要有小球藻［１］、螺
旋藻［４］、栅藻［１０］等淡水藻，鲜见有海水藻的报道。
湛江等鞭金藻（ Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ）作为一种
常见的单细胞海洋微藻，被认为是一种理想的能源
微藻［１１］。 利用沼液培养海洋微藻，将进一步减小淡
水资源的消耗，提高微藻培养的环境可持续性。 此
外，国内外利用藻类处理沼液的研究多是侧重于研
究从沼液中分离出来的新藻种和其生长、代谢组分
以及脂肪酸特点［１２］，而在沼液对微藻所产生的胁迫
效应研究方面较少。
笔者以海洋微藻湛江等鞭金藻为藻种，利用 ｆ ／ ２
培养基作为对照培养基，以额外补加氮磷至 ｆ ／ ２ 培
养基水平的 １􀆰 ０％ （ Ｖ ／ Ｖ）沼液海水培养基 （ １􀆰 ０％
ＮＰ）和不补加氮磷的 １􀆰 ０％（Ｖ ／ Ｖ）沼液海水培养基
（１􀆰 ０％）作为实验组培养基，考察沼液对微藻所产
生的胁迫效应及其造成的代谢产物（碳水化合物、
油脂、脂肪酸成分）变化规律，以分析利用沼液替代
常规营养盐的优势。
１　 材料与方法
１􀆰 １　 藻种选取
野生型湛江等鞭金藻，由辽宁省海洋水产科学
研究院提供。
１􀆰 ２　 沼液
沼液大连庄河畜禽养殖粪污沼气池中所产。 经过
自然沉降、离心后取上清作为培养微藻的沼液。 沼液
中总氮（ＴＮ）含量通过配备总氮测定模块（ＴＮＭ Ｌ）的
总有机碳分析仪（ＴＯＣ Ｌ）（Ｓｈｉｍａｄｚｕ，Ｃｏｌｕｍｂｉａ，ＵＳＡ）
测定，硝态氮（ＮＯ３ Ｎ）含量通过紫外分光光度法测
定［１３］，其他元素含量经过微波消解 （Ａｎｔｏｎ Ｐａａｒ
Ｍｕｌｔｉｗａｖｅ ３０００） 电感耦合等离子体原子吸收光谱 ／质
谱仪（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ ＮｅｘＩＯＮＴＭ ３００Ｄ）测定。
１􀆰 ３　 培养基
１）藻种采用 ｆ ／ ２ 培养基培养，将过滤后的天然
海水 １１０ ℃高温蒸汽灭菌 １５ ｍｉｎ，冷却后添加营养
盐，配方见表 １。
表 １　 ｆ ／ ２培养基配方
Ｔａｂｌｅ １　 Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆ ／ ２ ｍｅｄｉｕｍ
成分 ρ ／ （ｍｇ·Ｌ－１）
ＮａＮＯ３ ７５　 　 　 　
ＮａＨ２ＰＯ４·Ｈ２Ｏ ５
ＦｅＣｌ３·３Ｈ２Ｏ ３􀆰 １５
Ｎａ２ＥＤＴＡ ４􀆰 ３６
ＣｕＳＯ４·５Ｈ２Ｏ ０􀆰 ００９ ８
Ｎａ２ＭｏＯ４·２Ｈ２Ｏ ０􀆰 ００６ ３
ＺｎＳＯ４·７Ｈ２Ｏ ０􀆰 ０２２
ＣｏＣｌ２·６Ｈ２Ｏ ０􀆰 ０１
ＭｎＣｌ２·４Ｈ２Ｏ ０􀆰 １８
Ｖｉｔａｍｉｎ Ｂ１２ ０􀆰 ００１
Ｖｉｔａｍｉｎ Ｂ１ ０􀆰 ２
Ｂｉｏｔｉｎ ０􀆰 ００１
２）光生物反应器培养基分别采用海水配制的
ｆ ／ ２培养基、１􀆰 ０％沼液以及 １􀆰 ０％ＮＰ 沼液培养基。
其中 １􀆰 ０％沼液培养基是 １􀆰 ０％（Ｖ ／ Ｖ）沼液添加到海
水中配制的培养基；１􀆰 ０％ＮＰ 沼液培养基是在上述
１％沼液培养基的基础上添加 ＮａＮＯ３和 ＫＨ２ＰＯ４，使
培养基中总氮、总磷含量与海水配制的 ｆ ／ ２ 培养基
相当。 各组培养基氮磷含量见表 ２。
表 ２　 各组培养基氮磷含量
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ
ｍｅｄｉｕｍ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ
培养基 ρ（总氮） ／（ｍｇ·Ｌ－１）
ρ（总磷） ／
（ｍｇ·Ｌ－１）
ｆ ／ ２ １２􀆰 ４ １􀆰 １２
１􀆰 ０％ＮＰ １２􀆰 ４ １􀆰 １２
１􀆰 ０％ ９􀆰 １ ０􀆰 ３５
１􀆰 ４　 培养方法
将处于指数生长期、Ｆｖ ／ Ｆｍ在 ０􀆰 ６８～０􀆰 ７２之间的
藻种细胞接种于 ５００ ｍＬ 柱状鼓泡式光生物反应
器［１４］，初始细胞密度 ３００×１０４ 个 ／ ｍＬ，分别于表 ２所
述培养基中培养，培养温度为（２５±２） ℃，平均光强为
（１３０±２０） μｍｏｌ ／ （ｍ２·ｓ），光暗时间比为 １４ ｈ ∶ １０ ｈ，光
照阶段通入含有 ４％（Ｖ ／ Ｖ）ＣＯ２的空气，通气速率为
１００ ｍＬ ／ ｍｉｎ，培养 ５ ｄ。 分别设 ３个生物学重复。
１􀆰 ５　 检测方法
１）藻细胞密度测定 　 采用 Ｊａｓｃｏ Ｖ ５３０ 型紫
外 可见光分光光度计用分光光度计法测定细胞
ＯＤ６８０，然后按照公式 Ｙ ＝ １ ２５０Ｘ－９０􀆰 １２５（其中 Ｘ 为
０５ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １４卷　
ＯＤ６８０，Ｙ为细胞密度（×１０４ ｍＬ
－１））计算细胞密度。
２）叶绿素荧光参数 ΔＦ ／ Ｆｍ′　 取藻液 ５ μＬ，加入
到含有 ３ ｍＬ新鲜培养基的Ｗａｔｅｒ ＰＡＭ荧光仪样品
池中，暗适应 １０ ｍｉｎ后，进行 ΔＦ ／ Ｆｍ′的测定［１１］。
３）其他参数的测定 　 细胞干质量浓度测定方
法参照文献［１１］。 中性脂的测定利用尼罗红荧光
法检测［１５］。 蛋白质、碳水化合物和脂肪酸成分测定
方法参照文献［１６］。 油脂测定方法参照文献［１７］。
２　 结果与讨论
２􀆰 １　 沼液成分分析
沼液中含有大量有机碳源、氮源和其他元素，
其含量及其与 ｆ ／ ２培养基的比较如表 ３ 所示。 由表
３可知：沼液中含有的有机碳（ＴＯＣ）、总氮以及 Ｃｕ、
Ｚｎ等一些元素浓度都较 ｆ ／ ２ 培养基高出 １ ～ ２ 个数
量级，而总氮中大部分为非硝态氮，说明氨氮和有
机氮含量很高；较高的 Ｃｕ、Ｚｎ 元素对于微藻的生长
有一定的毒害作用。 但是经过一定的稀释可以使
沼液中总氮、Ｃｕ、Ｚｎ离子等的含量接近 ｆ ／ ２ 培养基，
同时沼液中也含有 ｆ ／ ２ 培养基中所含有的元素，比
如 Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ等，经过稀释之后与 ｆ ／ ２ 相当，不会因
浓度过高对微藻的生长产生影响，因此稀释过的沼
液具有培养微藻的可能性。 在摇瓶中的预实验表
明湛江等鞭金藻在含 １􀆰 ０％（Ｖ ／ Ｖ）和 ２􀆰 ０％的沼液中
能生长（未发表数据），而 １􀆰 ０％沼液优于 ２􀆰 ０％沼
液，因此选用 １􀆰 ０％沼液浓度进行后续研究。
表 ３　 沼液与 ｆ ／ ２培养基中主要成分的比较
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｍａｊｏｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｃｏｎｔｅｎｔ
ｉｎ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ａｎｄ ｆ ／ ２ ｍｅｄｉｕｍ
ｍｇ·Ｌ－１
成分 本实验所用沼液
１􀆰 ０％（Ｖ ／ Ｖ）
沼液
ｆ ／ ２培
养基
ＴＯＣ １ ５４６􀆰 ６ １５􀆰 ５ ０
ＴＮ ９０８􀆰 ５ ９􀆰 １ １２􀆰 ４
ＴＰ ３５􀆰 ３ ０􀆰 ３５ １􀆰 １２
ＮＯ３ Ｎ １０８􀆰 ４ １􀆰 １ １２􀆰 ４
Ｍｎ １􀆰 ０ ０􀆰 ０１ ０􀆰 ０５
Ｆｅ ８􀆰 ９１ ０􀆰 ０９ ０􀆰 ６６
Ｃｏ ０􀆰 ０６ ０􀆰 ０００ ６ ０􀆰 ００２ ５
Ｃｕ ０􀆰 ５３ ０􀆰 ００５ ０􀆰 ００２ ５
Ｚｎ ０􀆰 ４８ ０􀆰 ００５ ０􀆰 ００５
Ｍｏ ０􀆰 ０１５ ０􀆰 ０００ ２ ０􀆰 ０２５
２􀆰 ２　 沼液对湛江等鞭金藻生长的影响
３种培养基培养湛江等鞭金藻的生长情况如图
１所示。 由图 １可知：培养第 ３ 天均进入稳定期；金
藻在 ｆ ／ ２培养基与 １􀆰 ０％ＮＰ 的培养基中的生长情
况几乎相同，而 １􀆰 ０％培养基由于其中的氮、磷元素
含量较前两者低，因此其细胞密度也相应最低。 ｆ ／ ２
培养基、１􀆰 ０％ＮＰ 培养基与 １􀆰 ０％培养基培养金藻在
第 ５天收获的干质量分别为（０􀆰 ５６±０􀆰 ０４）、（０􀆰 ４６±
０􀆰 ０６）、（０􀆰 ４２±０􀆰 ０２） ｇ ／ Ｌ（ｎ＝ ３）。
图 １　 沼液部分替代 ｆ ／ ２培养基对湛江等
鞭金藻生长的影响（ｎ＝３）
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ａｓ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｆ ／ ２
ｍｅｄｉｕｍ ｏｎ ｔｈｅ ｃｅｌｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ
ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ（ｎ＝３）
图 ２　 沼液部分替代 ｆ ／ ２培养基对湛江等
鞭金藻 ＰＳＩＩ活性的影响
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ａｓ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｆ ／ ２
ｍｅｄｉｕｍ ｏｎ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓｙｓｔｅｍ ＩＩ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ
Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ
２􀆰 ３　 沼液对藻细胞光合系统 ＩＩ（ＰＳＩＩ）活性的影响
考察沼液替代 ｆ ／ ２培养基中氮磷营养盐对藻细
胞 ＰＳＩＩ活性的影响，以培养周期内藻细胞的叶绿素
荧光动力学参数 ΔＦ ／ Ｆｍ′为考察指标，结果见图 ２。
ΔＦ ／ Ｆｍ′代表光合系统 ＰＳＩＩ实际原初光能转化效率，
代表光合色素将所捕获的光能转化为化学能的效
率，与光合碳同化密切相关。 而藻细胞在处于营养
１５　 第 １期 迟　 磊等：利用沼液培养海洋微藻湛江等鞭金藻
胁迫下光合碳同化能力将下降，致使 ΔＦ ／ Ｆｍ′
降低［１８］。
从图 ２可知：从培养第 ２ 天开始，３ 种培养基中
的藻的 ΔＦ ／ Ｆｍ′开始出现明显的下降，这是由于藻细
胞在此时已进入缺氮状态，藻细胞 ＰＳＩＩ 活性降
低［１９］。 两组含有 １􀆰 ０％沼液的培养基 ΔＦ ／ Ｆｍ′的下
降速度明显较 ｆ ／ ２培养基中的更快，由于 １􀆰 ０％中含
氮量更少，且从细胞生长也可以看出在第 １ 天到第
２天 １􀆰 ０％的生长速率明显低于 １􀆰 ０％ＮＰ（图 １），说
明 １􀆰 ０％ＮＰ 比 １􀆰 ０％更晚进入缺氮状态，因此 １􀆰 ０％
中藻细胞 ＰＳＩＩ 活性降低最快。 补加了氮磷的沼液
培养基之所以比 ｆ ／ ２培养基中的藻细胞 ＰＳＩＩ活性降
低更快，可能是因为沼液中含有的氮并不全部是藻
细胞可以直接利用的无机氮源，所以添加了沼液的
培养基中的藻更早进入缺氮状态，也可能是沼液中
存在未知的对藻细胞产生抑制的成分。 ＰＳＩＩ 活性
降低和碳同化能力的下降导致生物质积累能力的
降低，这与前面所述的收获时的干质量变化规律
一致。
图 ３　 沼液部分替代 ｆ ／ ２培养基对湛江等鞭金藻中
性脂积累的影响（ｎ＝２）
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ａｓ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｆ ／ ２
ｍｅｄｉｕｍ ｏｎ ｎｅｕｔｒａｌ ｌｉｐｉｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ （ｎ＝２）
２􀆰 ４　 沼液对胁迫条件下藻细胞中性脂积累的影响
藻细胞内中性脂的含量可以通过尼罗红荧光
法检测［１５］，而中性脂的积累与藻细胞所处的胁迫程
度密切相关［２０］。 图 ３ 是沼液对胁迫条件下藻细胞
中性脂积累的影响结果。 从图 ３ 可以看出，仅添加
１􀆰 ０％沼液的细胞内中性脂积累最快，其次是 １􀆰 ０％
ＮＰ，而与其氮磷浓度相当的 ｆ ／ ２ 培养基中细胞的中
性脂积累最慢。 本研究中，中性脂的积累规律与叶
绿素荧光动力学参数 ΔＦ ／ Ｆｍ′的下降规律（图 ２）进
一步证明添加 １􀆰 ０％沼液的细胞尽管氮、磷量与常
规的 ｆ ／ ２培养基一致，但其受到的胁迫程度更大。
２􀆰 ５　 脂肪酸成分分析
湛江等鞭金藻细胞的脂肪酸组分的组成见表
４。 由表 ４可知，湛江等鞭金藻细胞的脂肪酸组分主
要为肉豆蔻酸 （ Ｃ１４ ∶ ０）、棕榈酸 （ Ｃ１６ ∶ ０）、油酸
（Ｃ１８ ∶ １）、Ｃ１８ ∶ ４和 ＤＨＡ（Ｃ２２ ∶ ６）等。 Ｃ１８ ∶ １是湛江
等鞭金藻脂肪酸含量中最高的组分，被认为是表征
胁迫程度的生物标记［２１］。 用 １􀆰 ０％ＮＰ 培养的湛江
等鞭金藻 Ｃ１８ ∶ １高于 ｆ ／ ２ 培养基所培养的藻，表明
添加沼液的培养基对藻细胞的胁迫程度更大，与中
性脂的积累规律和叶绿素荧光动力学参数 ΔＦ ／ Ｆｍ′
的变化规律一致。
表 ４　 沼液部分替代 ｆ ／ ２培养基对湛江等鞭金藻
脂肪酸组分的影响
Ｔａｂｌｅ ４　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ａｓ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ
ｆ ／ ２ ｍｅｄｉｕｍ ｏｎ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ
Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ
％
脂肪酸成分 ｆ ／ ２培养基
１􀆰 ０％沼液
培养基
１􀆰 ０％ＮＰ
培养基
Ｃ１４ ∶ ０ １１􀆰 ４ １０􀆰 ９ １０􀆰 ９
Ｃ１６ ∶ ０ １６􀆰 ４ １７􀆰 ７ １７􀆰 ５
Ｃ１８ ∶ ０ １􀆰 １ １􀆰 ３ １􀆰 ３
Ｃ１６ ∶ １ ３􀆰 ２ ３􀆰 ４ ３􀆰 ２
Ｃ１８ ∶ １ ３０􀆰 ５ ３１􀆰 ８ ３２􀆰 １
Ｃ１８ ∶ ２ ３􀆰 １ ３􀆰 ２ ２􀆰 ９
Ｃ１８ ∶ ３ ４􀆰 １ ３􀆰 ６ ３􀆰 ６
Ｃ１８ ∶ ４ １３􀆰 ８ １２􀆰 ７ １３􀆰 １
Ｃ１８ ∶ ５ ２􀆰 ７ ２􀆰 ７ ２􀆰 ６
Ｃ２２ ∶ ５ １􀆰 ０ １􀆰 ０ １􀆰 ０
Ｃ２２ ∶ ６ １２􀆰 ８ １１􀆰 ５ １１􀆰 ７
２􀆰 ６　 沼液对藻细胞代谢组分的影响
考察沼液对藻细胞代谢组分的影响，结果见图
４。 由图 ４可知：湛江等鞭金藻在 ３种培养基中培养
的总脂含量在培养的第 ５ 天收获时差别不大；在
１􀆰 ０％ＮＰ 培养基中培养的金藻碳水化合物含量最高
（５３􀆰 ３％），结合干质量（０􀆰 ４６±０􀆰 ０６） ｇ ／ Ｌ可知，碳水
化合物产量 ２４５􀆰 ２ ｍｇ ／ Ｌ也为最高，分别比 ｆ ／ ２ 培养
基中的金藻碳水化合物含量和产量高 ３０􀆰 ３％和
７􀆰 １％，此结果与叶绿素荧光动力学参数 ΔＦ ／ Ｆｍ′变
化、尼罗红荧光强度的变化规律同样说明沼液培养
基对藻细胞的胁迫程度更大。 １􀆰 ０％沼液培养基比
１􀆰 ０％ＮＰ 培养的金藻碳水化合物含量更低，可能是
由于 １􀆰 ０％培养的细胞更早进入氮胁迫，其胁迫时
２５ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １４卷　
图 ４　 沼液部分替代 ｆ ／ ２培养基对湛江等
鞭金藻代谢组分的影响
Ｆｉｇ􀆰 ４　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｂｉｏｇａｓ ｓｌｕｒｒｙ ａｓ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ
Ｎ ａｎｄ Ｐ ｏｆ ｆ ／ ２ ｍｅｄｉｕｍ ｏｎ ｎｅｕｔｒａｌ ｌｉｐｉｄ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ
间更长，导致碳水化合物降解，其释放的碳源、能量
和还原力用于合成另一种能量密度更高的储能物
质中性脂。 对比图 ３的结果可以看出，１􀆰 ０％培养的
金藻细胞中性脂含量在第 ４天后比 １􀆰 ０％ＮＰ 更高。
ｆ ／ ２ 培养基中的金藻蛋白含量为 １２􀆰 ４％，比其
余 ２种沼液培养基培养的金藻蛋白含量高 ３９％。 尽
管 ｆ ／ ２培养基和 １􀆰 ０％ＮＰ 培养基的总氮含量相等，
但添加沼液的藻细胞蛋白合成不如常规 ｆ ／ ２ 培养
基，说明沼液中含氮物质组成复杂，并不全是微藻
可以利用的。 本研究中沼液的硝态氮含量仅占总
氮的 １２％（表 ３），其大部分可能为铵态氮或者有机
氮。 湛江等鞭金藻对硝态氮可以迅速利用，而对于
铵态氮和有机氮的利用，相比硝态氮需要经过更复
杂的过程（如脱氨或转氨作用），或者对细胞产生毒
性（如氨毒害），因此金藻可能不能完全利用此
类氮。
以上结果表明，使用补加氮磷之后的 １􀆰 ０％沼
液作为培养基培养湛江等鞭金藻，在并不影响微藻
生长的情况下，可以利用沼液中富含的氮、磷和其
他微量元素，获得更高的碳水化合物含量和产量。
微藻碳水化合物在生物乙醇、生物丁醇、生物制氢
等方面有广泛的用途［２２］。 湛江等鞭金藻利用沼液
积累碳水化合物可以减少沼液对环境造成的污染，
同时为生物质能源的制备提供原料，具有较高的潜
在价值。
３　 结论
在藻可以耐受的浓度下用 １􀆰 ０％沼液部分替代常
规营养基 ｆ ／ ２培养湛江等鞭金藻，藻的生长不受到显
著影响，但由于光合碳同化能力的降低而引起生物质
产量下降。 藻细胞在相同氮磷浓度下的沼液中光合
活性下降更快，受到的胁迫程度比在常规 ｆ ／ ２培养基
中更大，更有利于碳水化合物积累。 作为沼液资源化
利用的重要途径，利用沼液部分替代常规培养基培养
海洋微藻生产碳水化合物和油脂等生物能源的原料
具有可行性。 但是由于沼液的成分复杂，尤其是有机
质和部分重金属离子含量较高，其对微藻培养的影响
需要进一步研究。 因此利用沼液培养微藻生产储能
物质仍然存在较多科学问题有待解决，比如微藻是否
能利用、如何利用沼液中的有机碳、氮源；沼液中的有
机质和金属离子是否对微藻的生理代谢产生影响，其
作用机制如何；有机质引起的杂菌污染与微藻生长代
谢有何关系等。
参考文献：
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（下转第 ６４页）
３５　 第 １期 迟　 磊等：利用沼液培养海洋微藻湛江等鞭金藻
葡萄糖添加量的增加，粒径越来越小。 以粒径大小
为响应值，蛋白质质量分数、发酵时间和葡萄糖添
加量为三因素进行正交试验，结果表明葡萄糖添加
量 ０􀆰 ９％、发酵时间６０ ｈ、葡萄糖添加量 ８％这一组合
条件下，乳酸菌饮料稳定性最好。
参考文献：
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（责任编辑　 管　 珺）
􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌
（上接第 ５３页）
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ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｔａｒｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｒｉｎｅ ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ
Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ（Ｈａｐｔｏｐｈｙｔａ） ［ Ｊ］ ． Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒ Ｔｅｃｈｎｏｌ，
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ｂｉｏｍａｒｋｅｒｓ ｆｏｒ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｌｉｐｉｄｓ ｉｎ ｍａｒｉｎｅ
ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ Ｉｓｏｃｈｒｙｓｉｓ ｚｈａｎｇｊｉａｎｇｅｎｓｉｓ［Ｊ］ ．Ｊ Ａｐｐｌ Ｐｈｙｃｏｌ，２０１５，２７
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ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ： ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ
ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｏｆ ｍａｉｎ ｂｉｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｆｕｅｌｓ［ Ｊ］ ． Ａｐｐｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２０１２，
９６（３）：６３１⁃６４５．
（责任编辑　 荀志金）
４６ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １４卷