全 文 ：植物生理学通讯 第 45 卷 第 6 期，2009 年 6 月 571
收稿 2008-12-22 修定 　2009-05-04
资助 国家科技支撑项目(2 006 BAD 09 A12 )。
* 通讯作者(E-mail: wuyin@dlfu.edu.cn; Tel: 0411-83047135)。
光质对湛江等鞭金藻生长和脂肪酸组成的影响
柴雨, 吴垠 *, 赵慧慧, 于丹
大连水产学院农业部海洋水产增养殖学与生物技术重点开放实验室, 辽宁大连 116023
提要: 在气升式光生物反应器中研究不同光质光影响湛江等鞭金藻的生长。结果表明, 藻细胞密度的大小顺序为: 红光>白
光 +红光、白光>白光+蓝光+红光>白光 +蓝光>蓝光。蓝光下多不饱和脂肪酸百分含量最高, 占总脂肪酸的 50.01%。白
光下总单不饱和脂肪酸和总饱和脂肪酸含量最高, 占总脂肪酸的24.19%和27.46%。多不饱和脂肪酸中C18:4n-3含量最高, 占
总脂肪酸的 20.3%~23.3%, 最高值出现在蓝光下; 其次为 C22:6n-3 (DHA), 占总脂肪酸的 10.2%~12.3%, 在蓝光和白光 +蓝光
中较高; 而 C18:2n-6和 C18:3n-3均以红光下的为最高, 分别达 3.11%和 8.04%。
关键词: 湛江等鞭金藻; 光生物反应器; 光质; 生长; 脂肪酸
Effects of Light Qualities on Growth and Fatty Acid Composition of Isochrysis
zhanjiangensis Hu & Liu
CHAI Yu, WU Yin*, ZHAO Hui-Hui, YU Dan
Key Laboratory of Mariculture and Biotechnology of Agriculture Ministry, Dalian Fisheries University, Dalian, Liaoning 116023,
China
Abstract: The effects of different light qualities on the growth of Isochrysis zhanjiangensis in the air-lift
photobioreactor systems were studied. The results indicated that, the cell density of I. zhanjiangensis showed
that: red light> white+red light, white light>white+red+blue light>white+blue light>blue light. The content of
total poly-unsaturated fatty acids reached the maximal value under blue light, accounted for 50.01% of total
fatty acids. The content of total mono-unsaturated fatty acids and total saturated fatty acids reached the maxi-
mal value under white light, accounted for 24.19% and 27.46% of total fatty acids. Under blue light the C18:4n-3
content was the highest in poly-unsaturated fatty acids, accounted for 20.3% to 23.3% of total fatty acids; and
C22:6n-3 (DHA) content followed, accounted for 10.2% to 12.3% of total fatty acids under blue and white+blue
light; under red light C18:2n-6 and C18:3n-3 contents reached 3.11% and 8.04% respectively.
Key words: Isochrysis zhanjiangehsis; photobioreactor; light quality; growth; fatty acids
湛江等鞭金藻是一种分布广泛的海洋浮游单
细胞藻类, 隶属于金藻门金藻纲等鞭藻目等鞭金藻
属。湛江等鞭金藻个体小, 繁殖快, 具无纤维素的
细胞壁, 营养丰富, 尤其在藻体中富含多不饱和脂
肪酸(poly-unsaturated fatty acid, PUFA), 是海洋中
鱼、虾和贝类的等幼体生长发育过程中必需的营
养成分(Reitan等 1994; Navarro和Amat 1992)。此
外, 近年来的研究证明, n-3PUFA 还具有防治人类
心血管疾病(Bucher等2002; Hu等2002), 促进婴幼
儿大脑发育和改善视力(Carlson 等 1993)的功效。
所以它作为一种优质的PUFA海洋生物资源, 有很
好的应用前景。
从营光合自养的海洋微藻来说, 光通过影响的
光合作用而制约微藻生长和营养组成。对此, 一般
多集中于光照强度对微藻生长和营养组成的影响的
研究(韩宏裕和苏宜香 2001; Okuda 等 1994), 至于
光质对其生理效应的研究尚未见报道。本文采用
气升式光生物反应器培养湛江等鞭金藻, 研究不同
光质对湛江等鞭金藻生长和脂肪酸组成的影响, 并
探讨促进湛江等鞭金藻生长和提高其不饱和脂肪酸
含量的最佳光质条件。
材料与方法
实验用的湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangehsis
植物生理学通讯 第 45 卷 第 6 期，2009 年 6 月572
Hu & Liu)取自本院的微藻实验室, 藻种先接入5 000
mL 的三角烧瓶中, 于光照培养箱(MODEL SPX-
250-G)中培养。将处于指数生长期的微藻接种于
光生物反应器中, 后分组调整不同光质, 气升式循
环, 每天定时向藻液中充入纯 CO2 至饱和。
实验用的光生物反应器由有机玻璃制成的19
根内径 4 cm的管组成, 容积为 26 L, 中央管接充气
泵以促进藻液流动。实验过程中的光周期为 18 h:
6 h, 温度为 25~28 ℃。共设 6 组试验: 分别为白
光、单色红光、单色蓝光、白光 + 红光( 1 : 1 )、
白光 + 蓝光(1:1)、白光 + 红光 + 蓝光(1:1:1)。每
组重复 3 次。选定的红光波长为 660 nm, 蓝光波
长为 440 nm。各实验组的反应器中光照强度均为
(60±2) μmol·m-2·s-1。
用分光光度计算测定波长为665 nm处金藻液
吸光值(OD 值)。生长率的计算公式: GR=(lnNT-
InN0)/T。其中GR为生长率; NT 为培养 T天OD值;
N0 为初始 OD 值; T 为培养天数。
按照改进的 Folch 法萃取样品的脂质。将所
得到的萃取物用 KOH- 甲醇于 70 ℃下皂化 1 h后,
用 BF3 催化法制取脂肪酸甲酯。最后转移浓缩到
石油醚中供色谱分析用。色谱仪采用日本岛公司
GC-9A型气相色谱仪上测定, 配有C-R3A色谱数据
微处理机。用 30 cm×0.25 mm的 FFAP 抗氧化交
联石英毛细管色谱柱(中国科学院大连化学物理研
究所)。FID 为检测器, N2 为载气, 线速 17 m·min-1。
柱温由160 ℃以2 ℃·min-1的速度上升至230 ℃, 并
保持至出峰完毕, 进样口温度 260 ℃。采用部分
脂肪酸甲酯标准样品(上海试剂一厂和Sigma公司)
与ECL值相结合的方法定性, 采用面积归一化法定
量。
结果与讨论
1 不同光质培养的湛江等鞭金藻生长率
从图 1 可见, 在初始密度(OD 值)相同的情况
下, 不同光质培养的湛江等鞭金藻的密度随着培养
时间的延长而有不同程度的增加, 培养 8 d 后蓝光
的 OD 值最低, 为初始值的 17 倍; 而红光下的 OD
值最高, 为初始值的 25 倍。与此相应的是, 在培
养前期(前4 d)不同光质光下的各组生长速度较快,
生长率也较高, 以红光下的为最高, 其由大小顺序
为红光>白光、白光 + 红光>白光 + 蓝光 + 红光、
白光 + 蓝光>蓝光; 而培养 8 d 时的生长率依序为
红光>白光+红光、白光>白光+蓝光+红光>白光+
图 1 不同光质光培养下的湛江等鞭金藻生长率和 OD 值
Fig.1 Effect of different light qualities on OD values and growth rates of I. zhanjiangensis
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蓝光>蓝光, 不同光质下的差异显著(P<0.05)。
表 1 不同光质光培养下湛江等鞭金藻的生长率
Table 1 Growth rate of I. zhanjiangensis under
different light qualities
生长率 /%
光质
前期生长率(前 4 d) 平均生长率(8 d)
白光 0.505±0.011b 0.442±0.007b
红光 0.527±0.014a 0.460±0.004a
蓝光 0.441±0.004d 0.406±0.008e
白光 + 红光 0.505±0.009b 0.447±0.006b
白光 + 蓝光 0.462±0.011c 0.428±0.010d
白光 + 蓝光 + 红光 0.475±0.008c 0.437±0.002c
　　同一行上标字母不同表示差异显著(P<0 .05 )。
表 2 不同光质培养下湛江等鞭金藻的脂肪酸含量
Table 2 Contents of fatty acids of I. zhanjiangensis under different light qualities
脂肪酸含量 /%
光质
C14:0 C14:1 C15:0 C16:0 C16:1 C16:2 C16:3 C17:1 C18:0 C18:1
红光 15.96 2.17 0.55 8.70 5.96 0.93 0.61 — — 10.98
白光 17.20 1.92 0.48 9.38 5.63 0.90 0.78 0.40 0.40 13.73
蓝光 13.75 2.19 0.42 7.55 5.83 0.89 0.46 — — 9.64
白光 + 红光 17.95 2.03 0.46 8.20 5.57 — — — — 11.29
白光 + 蓝光 17.48 1.99 0.38 7.85 5.62 — — — — 10.34
白光 + 红光 + 蓝光 14.81 1.90 0.46 8.71 5.52 0.90 0.57 — — 12.13
脂肪酸含量 /%
光质
C18:2n-6 C18:3n-3 C18:4n-3 C20:1 C20:3n-3 C22:5n-6
C22:6n-3 TSFA TMUFA TPUFA n-3
(亚油酸) (亚麻酸) (DHA) PUFA
红光 3.11 8.04 22.23 2.31 0.53 2.24 11.06 25.21 21.42 48.75 41.86
白光 2.66 7.00 20.31 2.52 0.49 2.08 10.20 27.46 24.19 44.40 37.99
蓝光 2.62 7.80 23.33 4.55 0.61 2.28 12.02 21.71 22.22 50.01 43.15
白光 + 红光 2.97 7.07 21.17 3.31 0.58 2.22 11.67 26.61 22.20 45.67 39.91
白光 + 蓝光 3.01 7.36 21.41 3.74 0.57 2.29 12.31 25.71 21.69 46.96 41.65
白光 + 红光 + 蓝光 3.05 7.76 21.55 2.89 — 2.29 11.62 23.98 22.44 47.75 40.95
　　TSFA: 总饱和脂肪酸; TMUFA: 总单不饱和脂肪酸; TPUFA: 总多不饱和脂肪酸。
现在蓝光下; 其次为C22:6n-3 (DHA), 占脂肪酸总量的
10.2%~12.3%, 在蓝光和白光+蓝光下较高; 而C18:2n-6
和C18:3n-3均以红光下为最高, 分别达3.11%和8.04%。
从不同脂肪酸总量来看, 总饱和脂肪酸(total satu-
rated fatty acid, TSFA)含量和单不饱和脂肪酸(total
mono-unsaturated fatty acid, TMUFA)含量均以白光
组为最高, 分别高于最低蓝光TSFA的26.48%和红
光 TMUFA 的 13.46%。在蓝光培养下的总不饱和
脂肪酸(total polyunsaturated fatty acid, TPUFA)最
高, 占总脂肪酸含量的 50.01%, 其次为红光, 最低
为白光培养的等鞭金藻。而且在各光质中, 白光的
n-3 PUFA 也最低, 分别低于蓝光和红光 13.58% 和
10.18%。
总之, 不同光质影响湛江等鞭金藻的生长和脂
肪酸的积累。红光促进藻细胞生长, 蓝光则促进不
饱和脂肪酸的积累。据此认为, 在人工培育微藻的
过程中用调节光质的方法促进微藻的生长和脂肪酸
的合成。似乎是值得考虑的。
2 不同光质光培养下湛江等鞭金藻的脂肪酸组成
表2显示, 不同光质培养下湛江等鞭金藻的不
饱和脂肪酸种类和含量变化不同。即 C18:4n-3 含量
最高, 占脂肪酸总量的 20.3%~23.3%, 且最高值出
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