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五种底栖硅藻(鲍鱼饵料)的脂肪酸组成分析



全 文 :植物生理学通讯 第 43卷 第 2期,2007年 4月 349
五种底栖硅藻(鲍鱼饵料)的脂肪酸组成分析
黄鸿洲 1,*,康燕玉 1,2,*, 梁君荣 1,**,高亚辉 1
1厦门大学生命科学学院,福建厦门 361005;2厦门市农产品质量安全检验测试中心,福建厦门 361000
Analysis of Fatty Acid Composition in Five Strains of Diatoms Used as the
Food of Abalone
HUANG Hong-Zhou1,*, KANG Yan-Yu1,2,*, LIANG Jun-Rong1,**, GAO Ya-Hui1
1School of Life Sciences, Xiamen University, Xiamen, Fujian 361005, China; 2Quality and Security Checking Center of Farm
Produce of Xiamen, Xiamen, Fujian 361000, China
提要:采用气相色谱分析了 5种从鲍鱼育苗池中分离获得的底栖硅藻的脂肪酸组成。结果表明,作为鲍鱼饵料的 5种硅
藻的C16:0和C16:1含量都很高,达总脂肪酸的40%~80%,是5种硅藻中脂肪酸的主要成分。C20:5的含量均较高,而C22:6含
量均很低。其中,咖啡双眉藻的C20:5明显高于其他 4种,且C20:5、C20:4、C18:2、C18:3等 4种脂肪酸的总含量也最高。而C16:0、
C18:0、C18:1、C20:4、C20:5、C22:5脂肪酸的总含量及C16系列脂肪酸和C20系列高不饱和脂肪酸的总含量在舟形藻(MMDL51102)
中最高。
关键词:底栖硅藻;脂肪酸组成;鲍鱼饵料;气相色谱分析
收稿 2006-09-29 修定  2007-03-13
资助 福建省自然科学基金(B0510005)和福建省科技计划重
点项目(20 03 N 05 3)。
* 同等贡献。
** 通讯作者(E -ma i l:su nl j r @1 6 3 .co m;T e l:0 5 9 2 -
2 1 8 1 3 8 6 )。
鲍鱼具有很高的经济价值和营养价值,而其
天然资源远远不能满足人们日益增长的需求,人
工养殖鲍鱼已经在世界范围迅速发展起来,鲍鱼
养殖技术也越来越受到世界各国的重视(李太武等
2004)。鲍鱼对脂肪的需求量较低,但其中的必
需脂肪酸(essential fatty acid,EFA),尤其是高
度不饱和脂肪酸对幼鲍发育却至关重要。必需脂
肪酸的主要作用是维持细胞的正常功能,并在动
物生长中作为前列腺素和其他花生酸的前体而发挥
作用(杜少波 2000)。Dunstan等(1996)结合前人的
研究认为,鲍鱼体内的主要脂肪酸包括C16:0、C18:0、
C18:1、C20:4、C20:5和 C22:5,其中的 C20:5(n-3) [二十碳
五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)]对鲍鱼的生
长具有极其重要的作用,它能显著提高鲍鱼的生
长和饲料的转化率,改善鲍鱼的繁殖能力,而其
它系列的不饱和脂肪酸也有一定的协同作用(Mai
等 1996a)。前人对皱纹盘鲍、绿唇鲍、黑唇鲍
和绿鲍的研究结果表明,鲍鱼具有将 C18:2和 C18:3
分别转化成C20:4和C20:5的能力,而C20:4(n-6)和C20:5(n-3)
之间的协同效应产生各自的脂肪酸衍生物对鲍鱼的
营养生理有一定的影响(Dunstan等 1996;Uki等
1986;Durazo-Beltrán等 2003;Nelson等 2002)。
和其他海洋生物相比而言,鲍鱼中的 C 2 0 : 5 ( n - 3 )
(EPA)含量较高,但是其C22:6的含量却非常低。另
外,Dunstan等(1996)用富含 C16系列脂肪酸的饵
料喂养鲍鱼发现,鲍鱼体内的C20系列高不饱和脂
肪酸的含量显著升高。作为稚鲍主要饵料生物的
底栖硅藻,其脂肪酸含量丰富,是鲍鱼生长中很
长阶段的优良饵料,对稚鲍到成鲍的发育过程有
重大影响(李太武等 2004;Picos-García等 2000;
Kawamura等 1995,1998;高绪生等 2000;Daume
等 2000)。本文测定并比较了饵料底栖硅藻中C20:5
和其他重要的脂肪酸的组成,试图通过分析脂肪
酸组成探讨硅藻的饵料效率。希望从脂肪酸的角
度出发,找出评判鲍鱼饵料优劣的标准,并用于
评判所测定硅藻的开发利用价值,利于指导鲍鱼
养殖和育苗。
材料与方法
采用水滴法和毛细管法从福建东山鲍鱼池中
信息与资料 Imformation and Data
植物生理学通讯 第 43卷 第 2期,2007年 4月350
分离出 5种硅藻,包括 3种舟形藻(Navicula sp,
株系号分别为:MMDL51101、MMDL51102和
MMDL5111)各 1株,亚历山大菱形藻(Nitzschia
alexandria, 株系号为MMDL538) 1株和咖啡双眉
藻( A m p h o r a c o f f e a e f o r m i s,株系号为
MMDL51011) 1株。实验藻种置于 250 mL锥形瓶
中培养,培养液为 f/2培养基,盐度 30‰~32‰,
培养温度 20 ℃,光照强度为 72 µmol·m-2·s-1,光
周期 L:D=12 h:12 h。实验藻种生长到指数生长期
末期时收集藻细胞(已有实验证明硅藻生长到指数
生长期末期时脂肪酸含量最高,另文发表 ),
Watman玻璃纤维滤膜过滤,自然风干,准确称
重后放入试管内充氮气密封,-20 ℃下保存,待
测脂肪酸。
仪器有紫外分光光度计(UNICAM UV300)、
光照培养箱(Sanyo growth cabinet)、PX系列人工
气候箱(PYX-800Q-C)、显微镜(Olympus BH-2)、
KQ-100DB型数控超声波清洗器和气相色谱仪
(VARIAN CP3800)。不饱和脂肪酸系列标准品系
美国Nu-chek公司生化试剂,纯度大于 99%。正
己烷、乙醚、氯仿、甲醇和丙酮均为色谱纯,
盐酸为分析纯。
气相色谱检测脂肪酸时考虑到样品处理过程
中不可避免的损失和脂肪酸甲脂的转化率问题,
本文采用内标法,以海洋微藻中含量甚微的 C19:0
作为内标进行检测。检测时,将冻存的 200 mg
带膜藻粉放入带盖的螺口试管 1中,加入 4 mL
CHCl3-CH3OH混合液(V/V=2:1),充N2 1 min后密
闭封口,超声清洗器超声萃取 30 min (温度低于
40 ℃)。同时在带螺旋帽的水解管 2中加入0.3 mL
的内标溶液(0.2 mg·mL-1),以N2吹干后,倒入螺
口试管 1中,摇匀反应。再用N2将螺口试管 1中
的溶液浓缩吹干,加入 2 mol·L-1 HCl-CH3OH溶
液,充N2后用聚四氟乙烯材料密封瓶口并旋上螺
帽,置于 100 ℃水浴中 40 min;冷却后用 2 mL
正己烷分 2次提取,合并提取液(正己烷层)于带盖
离心管中,N2吹至 100 µL,气相色谱进行分析。
分析条件为:程序升温分4个阶段,即(1) 50~120 ℃,
以 20 ℃·min-1的升温,在 120 ℃恒温 1 min;(2) 120~
180 ℃,以 6 ℃·min-1的升温,在 180 ℃恒温
1 min;(3) 180~210 ℃,以 5 ℃·min-1的升温,
在 210 ℃恒温 10 min;(4) 210~280 ℃,以
3 ℃·min-1的升温,在 280 ℃恒温 5 min。进样器
温度为 300 ℃,氢火焰离子检测器温度为 300 ℃,
载气为高纯氮,柱头压力 0.42 MPa,恒流控制,
氮气流量 30 mL·min-1,氢气流 30 mL·min-1,空
气流量 300 mL·min-1,分流比 1:18,进样量 3 µL
(蔡阿根等 1998;廖启斌等 2000)。
实验结果
5种硅藻的各类脂肪酸含量占总脂肪酸和干重
的百分比分别见表 1和表 2。从表 1可以看出,脂
肪酸 C16:0和 C16:1的含量很高,两者之和达总脂肪
酸含量的 40%~80%,是 5种硅藻中脂肪酸的主要
成分。但相比之下咖啡双眉藻 C16:0的含量少于其
他 4种藻。5种硅藻中都不含有 C20:1,且 C22:6的
含量也非常低。比较 5种硅藻脂肪酸组成结果表
明,咖啡双眉藻的 C20:5明显高于其他 4种,是其
它 4种硅藻 3倍以上,而其C20:4的含量相对较低,
而作为鲍鱼生长所需的另外 2种脂肪酸C18:1和C18:2
在咖啡双眉藻中的含量也要高于其它 4 种。此
外,5种硅藻的 C20:5的含量明显高于 C22:6的含量。
将这些硅藻的5种脂肪酸C16:0、C18:0、C18:1、C20:4
和C20:5 (这 5种脂肪酸也是鲍鱼体内的主要脂肪酸
组成)占细胞干重的比例(表 2)分别相加,所得脂
肪酸占细胞干重的总比例分别是舟形藻
(MMDL51101) 3.67%、亚历山大菱形藻 3.19%、
舟形藻 ( M M D L 5 1 1 0 2 ) 6 . 3 0 %、舟形藻
(MMDL5111) 1.68%、咖啡双眉藻 2.20%。很明
显这几种脂肪酸的含量在舟形藻(MMDL51102)中
最高。将测定的各硅藻中对鲍鱼生长有较大影响
的 4种脂肪酸C18:2、C18:3、C20:4和 C20:5占干重的百
分比相加得到:舟形藻(MMDL51101) 0.45%、亚
历山大菱形藻 0 .6 6%、舟形藻(MMDL5 1102)
0.61%、舟形藻(MMDL5111) 0.34%、咖啡双眉
藻 1.58%。可见,这 4种脂肪酸的含量在咖啡双
眉藻中最高。5种硅藻中所测定的C16系列脂肪酸
[C16:0、C16:1(n-7)]和C20系列高不饱和脂肪酸[C20:4(n-6)、
C 2 0 : 5 ( n - 3 ) ]占干重的百分比之和分别是舟形藻
(MMDL51101) 1.91%、亚历山大菱形藻 4.80%、
舟形藻 ( M M D L 5 1 1 0 2 ) 5 . 0 1 %、舟形藻
(MMDL5111) 1.77%、咖啡双眉藻 4.50%。比较
植物生理学通讯 第 43卷 第 2期,2007年 4月 351
发现,这几种脂肪酸在舟形藻(MMDL51102)中含
量最高,亚历山大菱形藻和咖啡双眉藻次之,而
在舟形藻(MMDL51101)和舟形藻(MMDL5111)中的
含量则要明显少于其他 3种硅藻。
将 5种硅藻中 C18:2、C18:3、C20:4、C20:5这 4种
脂肪酸占细胞干重的百分比(图 1)比较发现,C18:2
在舟形藻(MMDL51102)和咖啡双眉藻中的含量较
高;C18:3在舟形藻(MMDL51102)中的含量最高;
C20:4在舟形藻(MMDL51101)中的含量较高,在其
他 4种硅藻中分布较为平均;而 C20:5在咖啡双眉
藻的含量要明显高于其他 4种硅藻,其他 4种硅
表 2 五种硅藻中各种脂肪酸成分占细胞干重的比例
                                                   %
    硅藻种类       C14:0 C15:0 C16:0 C16:1(n-7) C18:0 C18:1(n-9) C18:2(n-6)
舟形藻MMDL51101 0.21 0.03 3.22 1.56 0.01 0.09 0.10
亚历山大菱形藻 0.46 0.02 2.52 4.23 — 0.10 0.03
舟形藻MMDL51102 0.73 0.03 5.85 4.68 0.02 0.10 0.17
舟形藻MMDL5111 0.13 — 1.29 1.47 — 0.09 0.04
咖啡双眉藻 0.73 — 0.55 3.08 — 0.23 0.16  
硅藻种类      C18:3(n-3)    C20:1(n-9)   C20:4(n-6) C20:5(n-3)   C22:6(n-3)   其他脂肪酸成分
舟形藻MMDL51101   — — 0.20 0.15 0.01 0.58
亚历山大菱形藻  0.06 — 0.08 0.49 — 1.22
舟形藻MMDL51102   0.11 — 0.06 0.27 0.02 0.88
舟形藻MMDL5111   — — 0.12 0.18 — 1.05
咖啡双眉藻  — — 0.06 1.36 — 1.82
表 1 五种硅藻中各种脂肪酸占总脂肪酸的比例
                                                   %
硅藻种类 C14:0 C15:0 C16:0 C16:1(n-7) C18:0 C18:1(n-9) C18:2(n-6)
舟形藻MMDL51101 3.35 0.52 52.28 25.35 0.15 1.44 1.63
亚历山大菱形藻 4.99 0.26 27.34 45.92 — 1.07 0.34
舟形藻MMDL51102 5.67 0.27 45.27 36.20 0.16 0.79 1.31
舟形藻MMDL5111 3.02 — 29.44 33.56 — 2.14 0.93
咖啡双眉藻 9.16 — 6.88 38.55 — 2.86 1.94
硅藻种类 C18:3(n-3) C20:1(n-9) C20:4(n-6) C20:5(n-3) C22:6(n-3) 其他脂肪酸成分 总脂肪酸 /% (DW)
舟形藻MMDL51101 — — 3.28 2.48 0.17 9.35 6.16
亚历山大菱形藻 0.61 — 0.90 5.32 — 13.27 9.21
舟形藻MMDL51102 0.83 — 0.47 2.08 0.17 6.79 12.92
舟形藻MMDL5111 — — 2.80 4.01 — 24.10 4.39
咖啡双眉藻 — — 0.78 17.04 — 22.79 7.99
  —表示未检出。下表同此。
图 1 五种硅藻中 4种脂肪酸占细胞干重的比例
植物生理学通讯 第 43卷 第 2期,2007年 4月352
藻处于一个较平均的低水平。另外,将这 4种脂
肪酸占干重的百分比按一个整体比较发现,C18:2、
C18:3和 C20:4的含量在这 5种硅藻中普遍较低,而
C20:5的含量相对较高,这一点在咖啡双眉藻表现
的特别明显,其 C20:5表现出明显的高含量。
讨  论
应该说,评定一种硅藻的饵料效率往往从其
个体大小、附着力和营养组分等多个方面综合考
虑。就饵料的脂肪含量而言,拥有较低脂肪含量
(5%左右)和较高多不饱和脂肪酸(polyunsaturated
fatty acid,PUFA)含量的饵料有利于鲍鱼生长(Mai
等 1996b;石军等 2002)。拥有这一特征的底栖
硅藻将会是鲍鱼生长较为理想的饵料,而不同时
期鲍鱼饵料的不同脂肪酸组成可能是影响鲍鱼生长
发育的重要因素。因此,本文就仅从脂肪酸组成
角度探讨底栖硅藻作为稚鲍饵料生物的饵料效率。
从本文结果可知,在所分析的 5种硅藻脂肪
酸组成有比其他藻种更适合鲍鱼生长的共同特性。
如 5种硅藻的脂肪酸C20:5的含量相对较高,而C20:6
含量甚微(表 1)。其中,咖啡双眉藻的 C20:5明显
高于其他 4种,且 C20:5、C20:4、C18:2、C18:3等 4
种脂肪酸的总含量也最高。将前人研究的稚鲍藻
类饵料的脂肪酸组成列表(表 3)比较,前人认为拥
有较高饵料效率的 3种硅藻舟形藻、卵形藻和菱
形藻(高绪生等 2000;Daume等 2000)中,舟形
藻和菱形藻都具有较高的C20:5含量,分别占总脂肪
酸的 26.5%和 27.8%,但其C20:4、C18:2和 C18:3的含
量并不高。而卵形藻虽然没有很高的 C20:5含量,
但其 C18:3的含量明显高于舟形藻和菱形藻。有研
表 3 稚鲍饵料藻类的脂肪酸成分占总脂肪酸的比例
%
藻的种类 C14:0 C15:0 C16:0 C16:1(n-7) C18:0 C18:1(n-9) C18:2(n-6)
三角褐指藻 * 8.92 - 12.97 24.44 7.90 0.99 1.55
新月菱形藻 * 6.68 — 14.45 19.36 1.01 1.58 2.21
球等鞭金藻 8.66 — 15.06 4.11 0.50 13.60 8.51
亚心形扁藻 1.28 — 32.90 — — 9.81 8.17
青岛大扁藻 0.64 — 21.06 — — 7.14 4.30
盐藻 0.42 — 18.67 — — 4.50 6.08
衣藻 0.87 — 24.84 1.04 0.99 0.38 4.17
栅藻 0.78 0.74 42.57 1.09 1.08 10.36 3.91
微囊藻 9.34 2.29 28.57 0.50 6.33 5.00 4.01
水华鱼腥藻 0.96 0.49 31.25 16.81 3.99 5.50 7.59
卵形隐藻 * 0.54 — 17.64 0.28 1.44 0.99 2.83
舟形藻 * 6.0 0.3 18.7 19.4 1.1 3.2 2.7
藻的种类 C18:3(n-3) C20:1(n-9) C20:4(n-6) C20:5(n-3) C22:6(n-3) 参考文献
三角褐指藻 * 1.02 — — 19.13 0.88 陆开宏和林霞 2001
新月菱形藻 * 0.41 — — 27.80 — 陆开宏和林霞 2001
球等鞭金藻 8.55 — — 10.20 7.58 陆开宏和林霞 2001
亚心形扁藻 15.28 — 1.79 5.89 — 俞建江等 1999
青岛大扁藻 22.53 — 0.90 4.82 — 俞建江等 1999
盐藻 38.38 — — — — 俞建江等 1999
衣藻 26.68 — — — — 曹吉祥等 1997
栅藻 11.76 — — — — 曹吉祥等 1997
微囊藻 2.96 — — — — 曹吉祥等 1997
水华鱼腥藻 17.37 — — — — 曹吉祥等 1997
卵形隐藻 * 19.31 — 0.55 15.53 3.57 曹吉祥等 1997
舟形藻 * 2.0 — — 26.5 3.2 李荷芳和周汉秋 1999
  * 表示硅藻。
植物生理学通讯 第 43卷 第 2期,2007年 4月 353
究表明,鲍鱼具有将C18:2和C18:3转化成C20:4和C20:5
的能力,这种能力是随着鲍鱼体内消化系统的发
育而逐渐完善的(Dunstan等 1996;Johnston等
2005),推测卵形藻更合适作为稚鲍后期的饵料食
物。这一推测与聂宗庆和王素平(2002)的结果一
致。正因为 C 20:5对稚鲍的生长显然有较大的影
响,因此饵料生物中 C20:5含量的高低就成了评判
稚鲍饵料优劣的一个重要指标。从表 3所列的稚
鲍饵料脂肪酸组成来看,硅藻饵料的 C20:5含量明
显高于其他藻种,而本实验的5种硅藻中咖啡双眉
藻的 C20:5含量及 C20:5、C20:4、C18:2、C18:3等 4种脂
肪酸的总含量最高,值得进一步开发利用。
就 C16:0、C18:0、C18:1、C20:4、C20:5和 C22:5这
几种鲍鱼体内的主要脂肪酸而言,其总含量在舟
形藻(MMDL51102)中最高。且值得一提的是,5
种硅藻 C16:0和 C16:1的含量都很高,达总脂肪酸的
40%~80%,远远高于其他海洋藻类(表 3)。现已
有研究证实用富含 C16系列脂肪酸的饵料喂养鲍
鱼,可以显著提高鲍鱼体内的C20系列高不饱和脂
肪酸的含量(Dunstan等 1996)。而测定的 5种硅藻
中 C16系列脂肪酸和 C20系列高不饱和脂肪酸的总
含量在舟形藻MMDL51102中也最高。所以,舟
形藻(MMDL51102)可能具有进一步开发利用的潜
力。但目前尚不了解 C16:0和 C16:1对鲍鱼生长发育
的具体影响,因此还需在今后的工作中进一步确
认。
由于稚鲍和成鲍在饵料上存在较大的差异,
稚鲍主要以微型的底栖硅藻为主要食物,而成鲍
的主要饵料转变为绿藻、红藻和硅藻。现有研究
认为,具有较高饵料效率的海带和裙带菜(高绪生
等 2000;聂宗庆等 2000;黄晓芳等 1995)在C20:5的
含量上并不是占有绝对的优势,但它们的 C20:5、
C20:4、C18:2和 C18:3的含量较高,且这 4种脂肪酸
的含量分布较为平均(表 4)。从混合饵料喂养鲍鱼
的实验(李太武等 2004;高绪生等 2000;张朝晖
等 1999)中可以看出,C20:5、C20:4、C18:2和 C18:3在
具有较好互补性的石莼和紫菜组合、石莼和裙带
菜组合以及石莼和江蓠组合中达到较均衡的高水
表 4 成鲍饵料藻类的脂肪酸成分占总脂肪酸的比例
   %
藻的种类 C14:0 C15:0 C16:0 C16:1(n-7) C18:0 C18:1(n-9) C18:2(n-6)
紫菜 17.83 0.38 1.26 6.73 — — 44.76
石花菜 3.7 0.7 33.7 3.6 1.3 4.5 1.5
扁江蓠 3.4 0.2 27.8 1.4 0.9 4.7 1.0
小珊瑚藻 1.8 0.7 32.6 3.0 1.9 4.1 2.5
鼠尾藻 2.9 — 21.3 10.0 1.6 11.7 7.6
厚点叶藻 8.9 1.4 38.7 4.3 3.1 18.0 3.8
海带 5.4 0.5 16.8 6.6 0.5 12.6 11.1
裙带菜 2.1 — 11.5 4.7 0.7 5.6 4.2
石莼 1.1 0.1 24.8 0.8 0.3 7.6 4.6
刺松藻 1.3 2.1 22.2 6.9 0.7 6.5 5.3
藻的种类 C18:3(n-3) C20:1(n-9) C20:4(n-6) C20:5(n-3) C22:6(n-3) 参考文献
紫菜 5.25 — — 1.38 3.25 黄俊辉等 2001
石花菜 1.1 — 29.4 13.3 — 李宪璀等 2002
扁江蓠 0.3 — 58.4 0.1 — 李宪璀等 2002
小珊瑚藻 2.1 1.0 6.6 31.5 — 李宪璀等 2002
鼠尾藻 9.4 1.0 12.6 9.2 — 李宪璀等 2002
厚点叶藻 3.1 — 2.4 4.7 — 李宪璀等 2002
海带 9.3 — 14.3 8.1 — 李宪璀等 2002
裙带菜 11.5 — 12.0 14.8 — 李宪璀等 2002
石莼 20.5 — — 1.3 — 李宪璀等 2002
刺松藻 18.3 — 5.8 7.9 — 李宪璀等 2002
植物生理学通讯 第 43卷 第 2期,2007年 4月354
平。正因为成鲍已经具备了将 C18:2和 C18:3转化成
C20:4和C20:5的能力,并且C20:4和C20:5的衍生物对鲍
鱼的生长发育均有作用(Dunstan等 1996;Uki等
1986;Durazo-Beltrán等 2003;Nelson等 2002)。
所以,成鲍的饵料需从 C20:5、C20:4、C18:2和 C18:3
等 4种脂肪酸的含量综合加以考虑,拥有较高含
量且分布较为平均的上述4种脂肪酸的藻类可能是
成鲍较为理想的饵料。
总之,本文所测定的 5种作为稚鲍的饵料底
栖硅藻中咖啡双眉藻的 C20:5含量最高,其 C20:5、
C20:4、C18:2、C18:3 4种脂肪酸的总含量也高于其
他试验藻种,可能最有利于稚鲍生长,拥有较高
的饵料效率和开发利用的价值。另外,舟形藻
(MMDL51102)中 C16:0、C18:0、C18:1、C20:4、C20:5、
C22:6这几种鲍鱼体内的主要脂肪酸的总含量最高,
且其 C16系列脂肪酸和 C20系列高不饱和脂肪酸的
总含量也最高,可能有进一步开发利用的潜力。
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