全 文 ：植物生理学通讯 第 43卷 第 3期，2007年 6月 435
葡萄糖和乳糖对钝顶螺旋藻生长和色素含量的影响
郑江 *
集美大学水产学院，福建省高校水产科学技术与食品安全重点实验室，福建厦门 361021
提要：葡萄糖和乳糖能促进钝顶螺旋藻生物量的增加，降低叶绿素 a和类胡萝卜素含量，但对藻胆蛋白含量的影响不显
著。比较而言，乳糖更有利于钝顶螺旋藻混养生物量的提高。
关键词：葡萄糖；乳糖；钝顶螺旋藻；异养生长；色素含量
Effects of Glucose and Lactose on Growth and Pigment Contents of Spirulina
platensis Nordst. Geitl.
ZHENG Jiang*
College of Fisheries, Jimei University, Key Laboratory of Science and Technology for Aquaculture and Food Safety in Fujian
Province University, Xiamen, Fujian 361021, China
Abstract: Both glucose and lactose could increase the biomass of Spirulina platensis and reduce the contents
of chlorophyll a and carotenoid, but have little influence on phycobiliprotein content. Compared with glucose,
lactose was more suitable for the increase of S. platensis mixtrophic biomass.
Key words: glucose; lactose; Spirulina platensis; heterotrophic growth; pigment content
收稿 2006-12-29 修定 　2007-04-23
资助 集美大学科学研究基金(F0 10 2 3 )。
* E -m a i l：z he n g j i a ng 6 1 8 @ 1 6 3 . c om；T el：0 5 9 2 -
8959980
一般认为螺旋藻是光合自养生物。但有研究
表明，螺旋藻在光照条件下也可利用葡萄糖等有
机物进行混合营养生长，且生长率和细胞产量都
有较大幅度的提高(Marquez 等 1993；Chen等
1996)，而对光的依赖程度则大为下降(张义明等
1996)。根据这一特点，将富含大量有机物的食
品加工废水作为培养液培养螺旋藻，不仅能降低
螺旋藻的生产成本，还能净化污水，减缓富营养
化过程。因此，人们相继开展了废水和废弃物培
养螺旋藻的研究(岳振峰等 1998；Phang等 2000；
Ogbonna等 2000；刘如冰等 2000)。不同废水中
有机物的种类和含量都不尽相同，对螺旋藻生长
的影响也有差异，所以了解废水中各种有机物对
螺旋藻混合营养生长的影响是有的。
葡萄糖和乳糖是食品工业废水(如乳制品废
水、豆制品废水)中的常见成分，其中葡萄糖还
是螺旋藻高密度培养中常用的有机碳源，它对螺
旋藻的影响已有不少报道(Marquez等 1993；Chen
等 1996；张义明等 1996)。但有关乳糖对螺旋藻
生长影响的报道迄今尚未见到。本文以葡萄糖为
参照碳源，通过比较乳糖与葡萄糖这 2种碳源对
钝顶螺旋藻生长和色素含量的影响，探讨乳糖对
螺旋藻混合营养生长的作用，旨在为螺旋藻的混
合培养研究提供参考。
材料与方法
钝顶螺旋藻(Spirulina platensis Nordst. Geitl.)
藻种由厦门大学生命科学学院微藻实验室提供。
培养液为简化的 Zarrouk培养液(胡鸿均等 2002)。
实验方法如下：从生长良好的同一母液中按1:3的
比例进行接种，在 250 mL锥形瓶中形成 100 mL
藻液，接种后的OD560为 0.55，相应的藻浓度为
0.25 g·L-1。一组分别加入 0.5、1.0、2.0和 3.0
g·L- 1的葡萄糖，另一组分别加入同样浓度的乳
糖，以不加任何物质为对照，同时每组各设 2个
平行处理，置于恒温光照培养箱中培养，培养温
度为 28 ℃，光照强度为 76 µmol·m-2·s-1 (光源为
日光灯)，光照周期(昼 /夜)为 12 h/12 h，每天定
时摇动锥形瓶 3次，并测OD560值以观察其生长情
况。培养 8 d后收获，测定螺旋藻的生物量、叶
绿素 a和类胡萝卜素含量以及藻胆蛋白相对含量。
植物生理学通讯 第 43卷 第 3期，2007年 6月436
螺旋藻生物量采用干重法。用 300目筛绢过
滤后收获藻泥，在80 ℃恒温烘箱中烘干至恒重后
用电子天平称重。
叶绿素 a 和类胡萝卜素的含量用李合生等
(2000)书中介绍的方法测定。
藻胆蛋白的相对含量参考欧阳叶新等(2003)和
郑江等(2004)文中的方法测定。
用 t检验函数对数据进行统计分析，差异显
著水平为 5 %。
实验结果
1 葡萄糖对钝顶螺旋藻生长和色素含量的影响
从图 1 可以看出，随着葡萄糖浓度的增加，
螺旋藻的干重逐步提高，葡萄浓度大于 1 g·L-1后
达显著水平(P<0.05)，葡萄糖浓度为 2~3 g·L-1时
的生物量较高 (但 2和 3 g·L-1间无显著差异)，说
明葡萄糖能促进螺旋藻生物量的合成。随着葡萄
糖浓度的增加，螺旋藻中的叶绿素 a和类胡萝卜
素的含量都呈明显下降趋势，葡萄糖大于 1 g·L-1
后变化达显著水平(P<0.05) ；但藻胆蛋白的含量未
出现明显变化。说明葡萄糖的加入不利于螺旋藻
中叶绿素 a和类胡萝卜素的合成，但对藻胆蛋白
并未产生显著影响。
另外，图 1还表明，伴随着螺旋藻干重的增
加，与螺旋藻光合自养生长相关的光合色素含量
并没有相应增加，甚至叶绿素 a和类胡萝卜素等
光合色素的含量还出现明显的下降，即出现光合
色素含量变化与干重变化相背离的现象。
2 乳糖对钝顶螺旋藻生长和色素含量的影响
乳糖对钝顶螺旋藻的影响与葡萄糖相类似。
图 2显示，随着乳糖浓度的增加，螺旋藻的干重
也稳步增加，乳糖浓度大于 1 g·L-1后达显著水平
(P<0.05) ；而叶绿素 a和类胡萝卜素含量都呈现
出明显下降的趋势，乳糖浓度大于 0.5 g·L-1后也
达显著水平(P<0.05) ；但藻胆蛋白含量并未出现
明显降低。同时，干重与色素也呈现出相背离的
现象。这说明乳糖的加入有利于螺旋藻生物量的
增加，但不利于螺旋藻中叶绿素 a和类胡萝卜素
的合成，而对藻胆蛋白合成的影响也不大。
3 不同碳源对钝顶螺旋藻生长和色素含量的影响
比较
从图 3 可以看出，3 种碳源中添加乳糖的、
混合营养生长的螺旋藻干重最高，其次为加葡萄
糖的，而只加入NaHCO3、完全自养生长的螺旋
藻干重最低。图 3还显示，只加NaHCO3的螺旋
藻的叶绿素 a和类胡萝卜素含量都是最高的；而
加乳糖的螺旋藻的叶绿素 a含量最低，类胡萝卜
素的含量与加葡萄糖的无显著差异，但明显低于
只加NaHCO3的。三者之间的藻胆蛋白含量无明
显差别。因此，从总体上讲，只加NaHCO3、营
光合自养的螺旋藻色素含量最高，加乳糖、营
混合营养生长的色素含量最低，加葡萄糖的则介
于二者之间。比较这 3种碳源对螺旋藻干重和色
图 1 不同浓度葡萄糖对钝顶螺旋藻生长和色素含量的影响
Fig.1 Effects of different concentrations of glucose on the
growth and pigment contents of S. platensis
图 2 不同浓度乳糖对钝顶螺旋藻生长和色素含量的影响
Fig.2 Effects of different concentrations of lactose on the
growth and pigment contents of S. platensis
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其混养生物量的提高。
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讨　　论
葡萄糖等有机碳源对螺旋藻等藻类的生物量
和色素含量会产生完全不同的影响，通常是生物
量增加，但光合色素含量和光合效率却出现明显
的下降(张义明等 1998；Stadnichuk等 1998；胡
晗华和高坤山2006)。这一背离现象可能与葡萄糖
等有机物在螺旋藻体内的代谢有关。有报道认
为，螺旋藻在利用葡萄糖过程中会产生一些不利
于螺旋藻生长的有机副产物(曹健和高孔荣 1997；
Parsgikov 1976)，而微生物中普遍存在的葡萄糖
抑制效应也是由于其代谢中间产物对微生物的抑制
作用造成的。因此，螺旋藻在利用葡萄糖进行混
合营养生长过程中，有可能会形成一些代谢中间
物抑制其光合色素的合成。
迄今，尚未见到有关螺旋藻利用乳糖进行混
合营养生长的研究报道。尽管乳糖对色素的影响
不如葡萄糖，但其总生物量仍比葡萄糖的高，说
明乳糖更有利于螺旋藻的混合营养生长，有利于
素含量的影响，也观察到干重增加、而色素含量
下降的背离现象。
图 3 三种最佳生长的碳源浓度下钝顶螺旋
藻的生长和色素含量比较
Fig.3 Comparison of growth and pigment contents of S.
platensis at three carbon source concentrations