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三种维生素对小球藻的增殖效应研究



全 文 :三种维生素对小球藻的增殖效应研究
胡桂坤 1, 2 ,张青田2 ,庞金鑫 2
(1.中国海洋大学环境科学与工程学院 ,山东 青岛 266003;
2.天津科技大学海洋科学与工程学院 ,天津 300457)
  摘 要: 文章报道了维生素 B1、维生素 B12和维生素 H对小球藻增殖的影响情况。试
验采用一次性培养方式 ,在温度 25℃±1℃, 盐度 29,光照 5000 lx条件下进行。用血球记数板
法定时测定小球藻的细胞数量并计算出其生长速率。试验表明 , 维生素 B1对小球藻的增殖
有极显著的促进作用 , 另外 2种维生素对小球藻的增殖无明显影响。 3种维生素之间没有交
互作用。维生素 B1最适宜小球藻增殖的浓度范围是 40μg/L~ 80μg/L。
关键词: 维生素 B1;维生素 B12;维生素 H;小球藻;增殖
中图分类号:Q949. 2 文献标识码:A 文章编号:1001 -2214(2005)04 -0022 - 04
收稿日期:2005 - 01 - 06
Effects of Three K inds ofV itam in on G row th of Chlorella
HU Gui- kun
1, 2 , ZHANG Q ing - tian2 , PANG Jin - x in2
(1. C ollege o f Environmental Science and Eng ineering, O cean Unive rsity o fCh ina,
Q ingdao Shandong 266003, China;2. Ocean Co llege, Tian jin University
of Science and Techno logy, Tian jin 300457 , Ch ina)
Abstrac t: The effec ts of Th iam ine, V itam in B12 , and B iotin on the g row th of Chlore lla sp.
w ere reported in th is paper, The cu ltu re conditions w ere:25℃±1℃ and 29S, and 50001x. During
the expe rim ent pe riod, the ce ll num be rs of Ch lo re lla we re ca lcu la ted on tim e every 3 day. The re-
su lts showed that VB1 had significan t effect on the g row th of Chlore lla, but V B12 and VH had no.t
There w sn’ t interaction am ong the 3 kinds o f v itam in, too. And the op tim a l concentration o fV B1 for
the g row th o f Chlorella w as 40μg/L~ 80 μg/L.
K ey words: Thiam ine;V itam in B12;Bio tin;Chlore lla;Grow th
  小球藻隶属于绿藻门 ,是小球藻科一个重要的
属 ,包括大约 10个种 , 小球藻的蛋白质含量高达
55% ~ 65%,氨基酸组成极佳 , 并含有大量的叶绿
素 ,特别是含有生物活性物质糖蛋白 、多糖体及高达
13%的核酸等物质。小球藻中富含 CGF(小球藻生
长因子 ),能迅速恢复机体造成的损伤 ,是公认的健
康食品 。小球藻具有生长快 、营养丰富等特点 ,是海
水养殖的优良饵料 ,其培养历来受到重视 [ 1] 。
以前对海洋中限制初级生产力因素的研究着重
于氮 、磷 、硅等营养盐 (硝酸盐 、磷酸盐 、硅酸
盐 )[ 2, 3] ,认为这是控制浮游植物生长的主要因素 。
后来研究表明维生素在某些浮游植物的生长过程中
也发挥着重要作用 ,是限制浮游植物生长的主要因
素之一。但是有关维生素对微藻增殖的影响结论不
统一 。例如 ,维生素 B1、B12是大鹏湾海域甲藻生长
的重要因素[ 4] , Sw ift认为维生素在决定藻类种群结
构中起主要作用 , 80%的甲藻的生长需要维生素
B12
[ 5] ;N ish ijima. T. et a l认为 B族维生素中只有维
生素 B12对某种异弯藻增殖有影响 , 且影响很大;
Yamochi亦认为在足够的络合铁存在的情况下 ,维
生素对海洋原甲藻的增殖有显著的影响[ 6] ;王正方
等人认为维生素 B1和各种维生素的混合溶液对海
22 海湖盐与化工             第 34卷第 4期 DOI牶牨牥牣牨牰牭牱牥牤j牣cnki牣issn牨牰牱牫牠牰牳牭牥牣牪牥牥牭牣牥牬牣牥牥牱
洋原甲藻的增殖起促进作用[ 7] 。而郑美芬认为维
生素 B1 、B12对亚心形扁藻和青岛大扁藻的增殖无明
显作用 ,说明二者不是该藻生长必需的外源性有机
营养[ 8] 。这些差异提示我们要加强对多种微藻的
详细研究。
本研究采用经验上常用的 3种维生素 (VB1 、
VB12、VH )进行一次性培养 (又称有限培养 )试验。研
究 3种维生素对小球藻增殖的影响。三因素正交试
验不但可以了解它们的效应 ,而且可以分析它们之间
的交互作用情况 。试验数据有重要参考价值 ,有助于
完成小球藻的发酵培养及发酵过程中的调控 ,获得优
质单细胞蛋白(SCP)产品 ,经济效益可观。
1 材料与方法
1. 1 藻种及培养
小球藻 (Chlore llasp. )属于绿藻门 ,绿藻纲 ,绿
球藻目 ,小球藻科 ,小球藻属。
用卤水配制试验用海水 ,盐度为 28 ~ 30 ,经煮
沸灭菌后冷却待用。微藻培养以 f/2培养液为基本
培养液 ,采用一次性培养 ,按照常规微藻培养方法管
理 。培养条件为:光照强度 5000lx;光暗周期比为
14L:10D;温度为 25℃±1℃;盐度为 29;pH值 7. 5。
1. 2 试验设计
1. 2. 1 正交设计
试验选用维生素 B l、维生素 B12和维生素 H三
个因素 ,每个因素选取 3个水平 ,各因素水平的浓度
参见表 1。考虑到三个因素间可能存在交互作用 ,
选用 L27(313)正交表 [ 9] 。在此试验的基础上进行后
续试验来确定各因素最适小球藻增殖的浓度。
表 1 三因素试验的维生素的各浓度值 μg/L
因  素 水    平
1 2 3
A(VB1) 0 60 120
B(V
B12
) 0 0. 3 1. 0
C(VH ) 0 0. 3 1. 0
1. 2. 2 试验及日常管理
配制 f/2培养液 , 但不加维生素 。取适量对数
生长期的小球藻液接种于上述灭菌培养液中 ,摇匀 。
然后用移液管移 100mL于 250mL锥形瓶中 ,移取前
注意摇匀。用微量移液器取相应维生素加入各锥形
瓶 ,摇匀 ,使各因素水平分别达到表 1所列浓度 。每
个处理重复两次 。试验过程中按照常规微藻培养方
法管理 ,每天定时摇动锥形瓶两次。培养条件和保
种培养的相同。
1. 3 指标测定
每隔 2d定时用血球记数板在显微镜下测定藻
液的密度 ,并计算出小球藻的生长速率 。使用公式
=( log10N t - log10N o)/( tlog10 2)。式中 N o为小球藻
的初始密度 ,值为 1×104个 /mL, N t为培养第 t天的
藻细胞的密度 , t为培养的天数 [ 10] 。
2 试验结果
2. 1 三因素的试验结果
试验过程中 ,小球藻在各种维生素不同浓度的
影响下的生长情况见图 1。直观分析 ,维生素 B1的
浓度变化对小球藻增殖有作用 ,而另外 2种维生素
的浓度变化则影响差异不大 。
图 1 不同维生素浓度小球藻生长曲线
计算指数生长期的增殖速率来分析 3种维生素
对小球藻的增殖影响 ,方差分析结果见表 2。
表 2 三因素试验方差分析
来源 平方和 自由度 均方 F 查表 显著性
A 0. 2280 2 0. 1140 13. 6775 8. 65 **
B 0. 0105 2 0. 0052 0. 6295 4. 46 —
C 0. 0068 2 0. 0034 0. 4060 4. 46 —
23 第 34卷第 4期               海湖盐与化工 
来源 平方和 自由度 均方 F 查表 显著性
AB 0. 0147 4 0. 0037 0. 4409 4. 46 —
AC 0. 0274 4 0. 0069 0. 8225 4. 46 —
BC 0. 0272 4 0. 0068 0. 8144 4. 46 —
误差 0. 0667 8 0. 0083
总和 26
  由方差分析结果可知 ,维生素 B1对小球藻的增
殖有极显著的作用 ,而维生素 B12和维生素 H对小
球藻的增殖作用不显著 ,不是小球藻生长必需的外
源性有机营养 ,并且各种维生素之间没有交互作用 。
2. 2 单因素试验
根据上述的三因素试验结果进行单因素试验 。
由于各因素间的交互作用不显著 ,只进行维生素 B1
的单因素试验 ,分析最适宜小球藻生长的 VB1浓度 。
取 6个水平 ,各水平的浓度值参见表 3。
表 3 单因素试验中维生素的各浓度值 μg/L
因素 水    平
1 2 3 4 5 6
A(V
B1
) 0 10 40 80 120 180
  参照三因素试验的方法进行第二部分的试验 ,试
验条件 、日常管理及指标测量均相同。使用 SPSS分
析软件进行单因素方差分析和多重比较 (见表 4)。
表 4 单因素(VB1)试验方差分析
方差来源 离差平方和 自由度 方差 F值 显著性
组间 7. 365E - 03 5 1. 473E - 03
组内 9. 314E - 04 6 1. 552E - 04
总和 8. 296E - 03 11
9. 488 0. 008
  由方差分析结果可以看出 ,维生素 B1对小球藻
的增殖作用极显著 , 与三因素的结果相同 。选用
LSD法对各个水平进行多重比较 ,结果显示 , 40μg/L
~ 80μg/L的浓度为小球藻生长的最适浓度。
3 小结和讨论
3. 1 维生素对微藻的增殖影响
试验结果表明 ,维生素 B1对小球藻的增殖具有
显著的促进作用 ,而维生素 B12和维生素 H对小球
藻的增殖作用不显著。维生素 B1的最适增殖浓度
范围为 40μg/L ~ 80μg/L。这三种维生素之间不存
在影响增殖的交互作用。正如前文所述 ,维生素对
微藻增殖的影响比较复杂。本文结论与 Toshitaka,
王正方的结论一致 ,即认为维生素 B1对微藻一些种
类有显著的促进作用 [ 7, 11] 。试验结果显示维生素
B12对小球藻增殖无显著作用 ,而一些文献认为微藻
生长需要维生素 B12 [ 5, 6] ,这些试验所用微藻种类是
不同的。并且 ,即使对微藻增殖有影响 ,维生素的最
适浓度值也不同[ 4, 7, 10, 12] 。
3. 2 维生素影响微藻增殖差异探讨
近年来的一些研究表明 ,很多微藻生长都需要
一种或者几种维生素 ,而且不同维生素的不同浓度
对其影响也是不同的。同时也有维生素对微藻增殖
无影响的报道出现。那么 ,造成这种差异的原因何
在呢 
(1)微藻种类的差异是结论不同的一个重要因
素。许多报道的结论不一致 ,甚至互相矛盾 ,和试验
选用的微藻种类有很大关系 。如前文所述 ,维生素
B12对异弯藻增殖有显著作用 ,而对扁藻生长却无作
用。那么 ,有显著作用时 ,最适浓度值随着藻类不同
而出现差异也就很好理解了 。这就提示我们 ,在作
出不同维生素对微藻增殖影响的结论前应该做大量
的基础试验;而且 ,在比较不同学者的结论时一定注
意微藻的类别 。
(2)试验条件的不同是造成差异的又一个原
因。藻类生长受到许多因素 ,如温度 、盐度 、光照强
度 、pH值和藻种的最初密度等的影响 [ 13, 14] 。水体
中的一些相似物也会发生替代作用 ,从而减弱相应
维生素的作用并影响最适宜增殖浓度 [ 15] 。也就是
说试验过程中的理化条件等因素也会影响试验结
果 ,多种因素累积在一起可能会使结果有很大的差
异。因此 ,进行比较时应注意各试验条件是否相同 ,
并且研究时应加强条件的统一和控制。
(3)注意试验设计。某些因素之间会存在交互
作用 ,那么设计试验时必须考虑到 。这时 ,多因素正
交的试验结果会比单因素的结果更有说服力 [ 10] 。
3. 3 维生素吸收动力学的研究
要想从根本上了解维生素影响微藻增殖的情
况 ,应该加强微藻对维生素吸收的动力学研究。目
前 ,限于条件等客观因素 ,国内 、外对微藻吸收维生
素的动力学报道很少 ,研究的不够深入 。微藻对维
生素的吸收情况是相当复杂的。如有的浮游藻类未
表现出对维生素的需要 ,并且随培养时间增加而产
生相当量的维生素 B1 ,维生素 B12和生物素 。还有
一些微藻并不需要维生素 B12 ,但却能够很好的吸
收。某种小球藻培养在不含维生素 B12的环境中 ,其
藻细胞不断增加 ,但体内的维生素不断减少;有些藻
种吸收少量的维生素 B12同时产生一些胡萝卜素 ,而
24 海湖盐与化工             第 34卷第 4期 
另一些吸收大量的维生素但没有胡萝卜素产生 [ 16] 。
致谢:试验过程得到了本校的张波老师 ,郑鹏 、赵
玉珠 ,朱海燕 ,田昆鹏等同学的帮助 ,在此谨致谢意。
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(上接第 8页 )时 ,硫酸钙结垢速率为 7. 0mm/a,
70℃时则为 1. 2mm/a。后者更适用于实际生产 ,因
此在多级闪蒸海水淡化生产中 ,将第一级闪蒸温度
降至 70℃,可使硫酸钙结垢速率不超过 1. 2mm/a。
图 4 硫酸钙结垢速率随防垢剂浓度变化曲线
3 结论
(1)海水加热温度在 100℃ ~ 120℃时 ,即使不
外加晶种 ,也能使海水中硫酸钙快速沉积析出 。 在
97. 5℃时 ,硫酸钙析出缓慢 ,通过加 CaSO 4 2H 2O
外晶种可加速硫酸钙析出 ,硫酸钙过饱和度消除速
率是加 CaSO4 0. 5H2O晶种的 25倍 ,加 CaCO3晶
种则不起作用 。
(2)海水加热温度 70℃, 聚 AA - SAS浓度
40mg/L时 ,硫酸钙结垢速率显著下降 ,为 1. 2mm/a,
因此加聚 AA - SAS可有效控制硫酸钙结垢。
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