全 文 ： 2011, Vol. 32, No. 05 食品科学 ※营养卫生254
7种小球藻氨基酸组成及多元性分析
魏文志，付立霞，陈国宏*
(扬州大学动物科学与技术学院，江苏 扬州 225009)
摘 要：测定 7种小球藻(普通小球藻(C.vul)、自养小球藻(C.aut)、海水小球藻(C.spp.)、微小小球藻(C.min)、蛋
白核小球藻(C.pyr)、原始小球藻(C.pro)、椭圆核小球藻(C.ell))氨基酸的组成，对其营养进行评价，并利用多元分
析法对 7种小球藻的氨基酸含量差异进行比较分析。结果显示：7种小球藻氨基酸种类齐全，必需氨基酸占氨基酸
总量的比例分别达到 35.86%、39.75%、37.58%、36.35%、38.05%、37.98%、40.28%。必需氨基酸指数分别
为 66.63、79.41、67.96、71.17、57.69、70.02、65.39。聚类分析与主成分分析表明 4种海水藻氨基酸含量可
以聚为一类，3 种淡水藻氨基酸含量可以聚为一类，主成分分析构建了 3 个主成分，其贡献率：主成分 1 为
73.727%，主成分 2为 10.021%，主成分 3为 7.052%，累积贡献率为 90.80%。
关键词：小球藻；氨基酸；多元分析
Multivariate Analysis of Amino Acid Composition of 7 Types of Chlorella
WEI Wen-zhi，FU Li-xia，CHEN Guo-hong*
(College of Animal Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China)
Abstract ：Multivariate analysis was conducted to evaluate the amino acid composition and nutritional values of 7 types of
Chlorella including Chlorella vulgaris, Chlorella autotrophica, Chlorella minutissim, Chlorella spp., Chlorella pyrenoidosa,
Chlorella protothecoides and Chlorella ellipsoidea. The results showed all kinds of amino acids were detected in the 7 types of
Chlorella. The ratios between essential amino acids and total amino acids were 35.86%, 39.75%, 37.58%, 36.35%, 38.05%,
37.98% and 40.28%, and the essential amino acid indexes were 66.63, 79.41, 67.96, 71.17, 57.69, 70.02 and 65.39 in Chlorella
vulgaris, Chlorella autotrophica, Chlorella minutissim, Chlorella spp., Chlorella pyrenoidosa, Chlorella protothecoides and
Chlorella ellipsoidea, respectively. Cluster analysis and principal component analysis indicated that Chlorella cultured in
seawater-based medium and freshwater-based medium could be classified as two different types according to the contents of
amino acids. Three principal components were analyzed to reveal a contribution rate of 73.727% for the first principal
component, 10.021% for the second principal component and 7.052% for the third principal component, respectively. The
cumulative contribution rate of three principal components was 90.80%.
Key words：Chlorella；amino acid；multivariate analysis
中图分类号：Q517 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)05-0254-04
收稿日期：2010-06-30
作者简介：魏文志(1970—)，男，副教授，博士，研究方向为生物饵料与生态。E-mail：wzwei38@sohu .com
*通信作者：陈国宏(1963—)，男，教授，博士，研究方向为遗传资源评价与利用。E-mail：ghchen@yzu.edu.cn
小球藻(Chlorella)为绿藻门(Chlorophyta)的一类普生
性单细胞藻。小球藻能利用光能自养，适应于不同的
生长环境，因此易于培养，可快速繁殖和生长，是地
球上动植物中唯一能在 20h增长 4倍的生物[1]。同时小
球藻营养丰富，具有抗肿瘤、抗细菌、抗病毒、抗
氧化、增强免疫力、降血压和降血脂等多种作用[2]，因
此受到广泛的关注，它与螺旋藻、盐藻、栅藻等微藻
的开发利用一起构成了微藻生物技术 ( m i c r o a l g a e
biotechology)，具有广阔的发展前景[3]。
目前国内外对小球藻的研究主要包括培养条件、生理
作用、分子生物学、应用等几个方面[4]，而对不同种小球
藻氨基酸差异性分析的研究尚未见报道。氨基酸是构成机体
蛋白质的基本单位，食物中的氨基酸含量是决定蛋白质营养
价值的重要因素。本实验对7种小球藻氨基酸组成和含量进
行比较分析，同时以聚类分析和主成分分析两种多元分析方
法，对 7种小球藻的氨基酸含量进行综合分析，旨在为小
球藻的营养评价、亲缘关系和分类提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
7种小球藻的名称和来源见表 1。
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简称 小球藻名称 藻种来源
C.vul 普通小球藻 Chlorella vulgaris 中国科学院海洋研究所
C.aut 自养小球藻 Chlorella autotrophicas 中国海洋大学
C.spp. 海水小球藻 Chlorella.spp. 上海海洋大学
C.min 微小小球藻 Chlorella minutissim 暨南大学
C.pyr 蛋白核小球藻 Chlorella pyrenoidosa 中国科学院武汉水生研究所
C.pro 原始小球藻 Chlorella protothecoides 中国科学院武汉水生研究所
C.ell 椭圆核小球藻 Chlorella ellipsoidea 宁波大学
表 1 小球藻的名称、来源
Table 1 Names and providers of 7 types of Chlorella
1.2 仪器与设备
FD-5型真空冷冻干燥机 上海离心机械研究所；
HP1100型氨基酸分析仪 美国Agilent公司。
1.3 方法
1.3.1 小球藻的培养
4种海水小球藻(C.vul、C.aut、C .spp.、C.min)采
用 f/2培养基[5]，淡水藻(C.pyr、C.pro)采用水生 4号培
养基[6]，淡水藻(C.ell)采用MAV培养基[7]。培养在光生
物反应器中进行，培养温度为 26℃，光照度为 3000lx，
光暗周期为 13L:11D(光照 13h，黑暗 11h)。达到对数生
长期时取样，离心机离心得新鲜藻泥，蒸馏水冲洗 3
次，冷冻干燥，得藻粉。
1.3.2 粗蛋白的测定
采用凯氏定氮法[ 8 ]测定，蛋白质含量以干质量计。
1.3.3 氨基酸含量的测定
称取蛋白质样品置于水解管中，加入 6mol/L 的HC1
溶液，真空封口，在 110℃水解 24h，冷却后定容、过
滤、蒸干，再加入 0.02mol/L的HC1溶液在空气中放置
30min，氨基酸分析仪测定 17种氨基酸的含量。用质量
浓度 10g/100mL的氢氧化钾水解，测定色氨酸含量。氨
基酸含量以干质量计。
1.3.4 营养价值评价
小球藻营养价值采用必需氨基酸指数进行评价[9]。

100A 100B 100C 100I
EAAI= ———×———×———×⋯×———

AE BE CE IE
式中：A、B、C⋯I为小球藻必需氨基酸含量 /%；
AE、BE、CE⋯IE为全鸡蛋蛋白质的必需氨基酸含量 /%。
1.4 数据处理
使用 SPSS 软件进行数据处理，对 7个种的小球藻
进行聚类分析、主成分分析，研究种间氨基酸差异。
1.4.1 聚类分析
根据所得 7个种小球藻氨基酸的种类和含量，构建
SPSS数据文件。采用的聚类方法为欧式距离(euclidean
distance)的最短系统聚类法(nearest neighbor)进行样品聚
类，用树形图显示种间的亲疏程度 [ 1 0 ]。
1.4.2 主成分分析
通过软件分析，从所有氨基酸指标中得出 3个综合
性指标，即 3 个主成分，计算机软件分析输出主成分
1、主成分 2、主成分 3的贡献率和三者的累积贡献率，
显示各主成分的负荷因子即贡献率。
2 结果与分析
2.1 7种小球藻藻粉的蛋白质含量
种类 C.vul C.aut C.spp. C.min C.pyr C.pro C.ell
蛋白质含量 /(g/100g) 30.58 33.34 41.18 31.56 53.79 45.68 43.81
表 2 7 种小球藻的蛋白质含量
Table 2 Contents of proteins in 7 types of Chlorella (g/100 g dry weight)
注：T E AA 为总必需氨基酸；T A A 为总氨基酸。
氨基酸名称
含量 /(g/100g)
C.vul C.aut C.spp. C.min C.pyr C.pro C.ell
天冬氨酸Asp 2.74 3.08 3.43 2.96 4.31 3.95 3.94
谷氨酸Glu 4.19 4.32 4.42 3.65 5.50 4.87 4.79
丝氨酸 Ser 1.40 1.60 1.81 1.51 2.12 2.00 2.04
组氨酸His 0.55 0.72 0.80 0.70 0.99 0.87 0.91
甘氨酸Gly 1.88 2.18 2.28 2.09 3.02 2.89 2.57
精氨酸Arg 1.64 1.90 2.22 1.87 2.23 2.75 2.68
丙氨酸Ala 2.28 2.56 2.96 2.74 4.36 4.10 3.29
脯氨酸 Pro 2.34 1.69 3.19 2.38 2.19 2.19 1.90
半胱氨酸Cys 0.29 0.29 0.30 0.37 0.30 0.42 0.35
苏氨酸 Thr 1.56 1.82 1.88 1.67 2.23 2.21 2.10
缬氨酸Val 1.61 1.92 2.18 1.84 2.52 2.38 2.47
甲硫氨酸Met 0.20 0.30 0.32 0.29 0.34 0.35 0.26
苯并氨酸 Phe 1.34 1.74 1.92 1.52 2.46 2.20 3.20
异亮氨酸 Ile 1.15 1.43 1.40 1.03 1.67 1.54 1.61
亮氨酸Leu 2.38 3.01 3.28 2.63 4.08 3.87 3.81
赖氨酸Lys 1.75 2.16 2.12 1.74 2.73 2.54 2.36
酪氨酸 Tyr 1.02 1.21 1.25 1.06 1.77 1.55 1.44
色氨酸 Trp 0.26 0.52 0.54 0.32 0.37 0.58 0.26
TEAA 10.25 12.9 13.64 11.04 16.4 15.67 16.07
TAA 28.58 32.45 36.30 30.37 43.1 41.26 39.9
TEAA/TAA/% 35.86 39.75 37.58 36.35 38.05 37.98 40.28
表 3 不同种小球藻氨基酸组成及含量
Table 3 Amino acid composition of 7 types of Chlorella
从表 2可以看出，7种小球藻蛋白质含量有明显的
差别，最低的 C.vul为 30.58g/100g，最高的 C.pyr为
53.79g/100g。4种海水种类的小球藻蛋白质含量低于淡
水种类。
2.2 氨基酸组成
n
由表 3 可知，7 种小球藻均含有 18 种氨基酸，包
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括人体所需的 8种必需氨基酸，各种氨基酸质量分数的
高低顺序基本相似，都是以亮氨酸、丙氨酸、苯丙氨
酸、精氨酸、甘氨酸等较高，而甲硫氨酸、色氨酸
和半胱氨酸含量较低。必需氨基酸的含量较高，占氨
基酸总量的比例分别达到 35.86%、39.75%、37.58%、
36.35%、38.05%、37.98%、40.28%，均接近世界卫生
组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)提出的 TEAA/TAA
约为 40% [11]。
2.3 必需氨基酸指数评价
通过计算小球藻必需氨基酸占粗蛋白质的含量，与
全鸡蛋蛋白质的必需氨基酸的含量进行比较，得出 7种
小球藻必需氨基酸指数，见表 4。
由表 4可以看出，7种小球藻蛋白质的必需氨基酸
指数有差异，最高的 C.aut为 79.41，依次为 C.min、
C.pro、C.spp.、C.vul、C.ell，最低的 C.pyr为 57.69。
2.4 聚类分析
通过对 7种小球藻氨基酸含量进行聚类分析，得到
氨基酸含量聚类图(图 1)。结果表明，总体上 4种海水
藻可以聚为一类，3种淡水藻可以聚为一类。说明海水
藻和淡水藻中的氨基酸含量存在差异。海水藻中，
C.vul和 C.min氨基酸含量最为接近，然后依次为C.aut
和C.spp.。淡水藻中，C.pyr与C.pro氨基酸含量接近，
然后是 C.ell。
2.5 主成分分析
氨基酸 主成分 1 主成分 2 主成分 3
Asp 0.989 － 0.071 － 0.009
Glu 0.891 － 0.205 － 0.325
Ser 0.986 － 0.051 0.010
His 0.967 － 0.024 － 0.021
Gly 0.976 0.050 0.014
Arg 0.847 0.080 0.413
Ala 0.933 0.120 0.026
Pro － 0.160 0.563 － 0.231
Cys 0.330 0.330 0.867
Thr 0.997 0.025 0.037
Val 0.981 － 0.032 0.019
Met 0.696 0.646 － 0.110
Phe 0.814 － 0.415 0.212
Ile 0.920 － 0.175 － 0.219
Leu 0.998 － 0.023 － 0.006
Lys 0.972 － 0.022 － 0.165
Tyr 0.971 － 0.061 － 0.136
Trp 0.290 0.823 － 0.184
贡献率 /% 73.727 10.021 7.052
表 5 主成分负荷因子及其贡献率
Table 5 Loading factors and contribution rates of three principal
components from 7 types of Chlorella
由表 5可知，总方差的贡献率分别为：主成分 1为
73.727%，主成分 2为 10.021%，主成分 3 为 7.052%，
累积贡献率为 90.80%。3个主成分的累积贡献率高，说
明用几个相互独立的因子可以概括不同种间的差异。结
合图 2，可以更直观的看出，主成分 1包括 Leu、Thr、
A s p、Se r、V a l、G ly、Lys、Tyr、H is、A la、I l e
等负荷因子，主成分 2包括 Trp、Met等负荷因子，主
成分 3 包括 Cys 等负荷因子。
3 讨 论
小球藻具有很高的营养价值和保健功效，蛋白质含
量高是其中的原因之一。本实验中各种小球藻蛋白质含
量差异较大，特别是 4 种海水藻类低于 3 种淡水藻类。
已有报道[12]，我国常见的种类有蛋白核小球藻(C. pyr)、
图 1 7 种小球藻聚类分析树形图
Fig.1 Hierarchical cluster analysis dendrogram for 7 types of Chlorella
C.vul
C.min
C.aut
C.spp.
C.pyr
C.pro
C.ell
0 5 10 15 20 25
含量 /(mg/g)
氨基酸
C.vul C.aut C.spp. C.min C.pyr C.pro C.ell 鸡蛋模式
Thr 51.01 54.59 45.65 52.92 41.46 48.38 47.93 51
Cys+Met 16.02 17.70 15.06 20.91 11.90 16.86 13.92 55
Val 52.65 57.59 52.94 58.30 46.85 52.10 56.38 73
Ile 37.61 42.89 34.00 32.64 31.05 33.71 36.75 66
Leu 77.83 90.28 79.65 83.33 75.85 84.72 86.97 88
Phe+Tyr 77.17 88.48 83.29 81.75 78.64 82.09 105.91 100
Lys 57.23 64.79 51.48 55.13 50.75 55.60 53.87 64
Trp 8.50 15.60 13.11 10.14 6.88 12.70 5.93 16
EAAI 66.63 79.41 67.96 71.17 57.69 70.02 65.39
表 4 7 种小球藻必需氨基酸组成评价
Table 4 Evaluation of EAA composition of 7 types of Chlorella (mg/g
crude protein)
图 2 主成分因子负荷散点图
Fig.2 Scatter diagram for the loading factors of principal components
1.0
0.5
0.0
－ 0.5
－ 1.0
Pro主
成
分
2
主成分 1
－1
.0
－0
.5
0.
0
0.
5
1.
0 1.0
0.5
0.0
－
0.5
－
1.0
主成分
3
Trp
Met
Cys
Arg
Phe
Val
Asp
His
Glu
Lys
Ser
Gly
IleTyr
Thr
Ala
257※营养卫生 食品科学 2011, Vol. 32, No. 05
椭圆小球藻(C.ell)和普通小球藻(C.vul)，其中蛋白核小
球藻中的蛋白质含量最高。本实验中，蛋白核小球藻
(C.pyr)的蛋白质含量也是最高的。除了不同种小球藻本
身的蛋白质代谢差异外，培养液中营养盐成分对小球藻
蛋白质的含量有影响[13]，特别是培养液中氮源对微藻蛋
白质的质和量有直接的影响[14]，本实验中不同的配方培
养不同种的小球藻，可能也是不同种类小球藻蛋白质含
量差异的原因。
蛋白质的营养价值体现在氨基酸组成与含量，特别
是必需氨基酸的组成与含量，7种小球藻含有 8种人体
必需氨基酸，而且必需氨基酸的含量较高，占氨基酸
总量的比例均接近世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组
织(FAO)提出的 TEAA/TAA约为 40%，说明 7种小球藻
的营养价值较高。
必需氨基酸指数(EAAI)用于评价食物蛋白质的质
量，EAAI越接近 100，食物蛋白与标准蛋白的必需氨
基酸组成越接近，营养价值越高[15]。7种氨基酸中，营
养价值相对较高的为 C.aut、C.min和 C.pro。
聚类分析可将不同种群进行初步归类，量化种群间
的差异程度，分析种群间的相似程度。本实验的结果
显示 4 种海水藻可聚为一类，3 种淡水藻可聚为一类，
与它们蛋白质含量上的差异相类似。海水藻和淡水藻在
氨基酸含量上的差异首先应该是二者自身遗传物质的差
异决定的，同时朱松玲等[16]也报道，盐度对微藻氨基酸
含量有直接的影响。小球藻为单细胞生物，直接与水
体进行物质代谢和能量交换，海水藻为在海水的培养基
中培养，培养基中含有较多的氯化钠等离子成分，可
能影响了小球藻的物质代谢，从而影响了氨基酸含量。
主成分分析是将多个氨基酸含量综合成少数几个因
子，从而得出不同种类的差异大小，并可根据不同种
类的主成分值找出各种类在各主成分值上差异较大的参
数。小球藻氨基酸主成分分析结果显示 7种小球藻氨基
酸差异的 3个累计贡献率为 90.80%。根据主成分分析所
得的各个负荷因子的相应贡献率所作的散点图显示，
Leu、Thr、Asp、Ser、Val、Gly、Lys、Tyr、His、
Ala、Ile 等负荷因子对各种类小球藻氨基酸差异分析影
响较大，可以作为类似研究的分析指标，主成分分析
方法使不同种类小球藻氨基酸差异分析更为简单。但不
同种类小球藻氨基酸含量差异的原因，有待于进一步深
入研究。
参 考 文 献 ：
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