全 文 ：研究与探讨 食品工业科技Vol.29 , No.07 , 2008
2008年第 07期　　　　　57　
抗氧化剂对螺旋藻分批及流加培养的
比较研究
田　华 1 ,张义明2
(1.信阳师范学院生命科学学院 ,河南信阳 464000;
2.贵州科技工程职业学院院长办公室 ,贵州贵阳 550008)
摘　要:研究了抗氧化剂 Na2S2O3对螺旋藻分批和流加混合营养培养的影响 ,结果表明:后者更利于螺旋藻生物量的
积累 ,生物量最高可达到 11.14g/L,是前者最大生物量 2.42g/L的 4.6倍 。
关键词:抗氧化剂 ,螺旋藻 ,培养 ,污染
Comparativestudyonmixotrophicbatchcultureandmixotrophic
fed-batchcultureofS.platensisbyantioxidant
TIANHua1 , ZHANGYi-ming2
(1.ColegeofLifeSciences, XinyangNormalUniversity, Xinyang464000 , China;
2.PresidentsOfice, GuizhouSci-techEngineeringVocationalCollege, Guiyang550008, China)
Abstract:ThroughresearchingontheinfluenceofantioxidantNa2S2O3 onmixotrophicbatchcultureand
mixotrophicfed-batchcultureofs.platensis, theresultshowedthatthelatterwaspropitioustoaccumulationof
S.platensis sbiomass, whichwasupto11.14g/Land4.6 timestotheformer.
Keywords:antioxidant;S.platensis;culture;polution
中图分类号:TS201.1　　　　文献标识码:A　　　　文 章 编 号:1002-0306(2008)07-0057-03
收稿日期:2007-11-12
作者简介:田华(1979-),女 ,讲师 ,研究方向:生物技术。
基金项目:国家自然科学基金项目(30460039);贵州省科技攻关项目
(〔2004〕GGT022);信阳师范学院青年基金项目 20070205。
　　螺旋藻是一种单细胞丝状蓝藻 ,富含蛋白质 、维
生素 、矿物质及多种生物活性物质 ,纤维素含量少 ,
脂肪和胆固醇含量极低 ,且其细胞壁由粗蛋白组成 ,
细胞膜很薄 ,极易被人体消化吸收 ,具有抗疲劳 、耐
缺氧 、免疫调节 、调节血脂 、抑制肿瘤五大主要功能 ,
有着极其重要的营养 、药理及开发利用价值 ,并成为
联合国粮农组织推荐的健康食品 [ 1 , 2] 。但是 ,作者发
现在利用葡萄糖进行混合营养分批培养过程中 ,由
于连续光照培养 ,培养液中滞留过量溶氧;并且由于
分批培养 ,培养早期易形成高糖抑制 ,培养中后期由
于营养成分大量消耗 ,养分不足 ,生物量一直不高。
在此情况下 ,采用葡萄糖流加混合营养培养螺旋藻
可以解除高糖抑制 ,并及时补充氮源 NO-3 ,以形成合
适的 C/N比 ,有利于螺旋藻生物量的积累;同时为解
除混合营养培养时培养液中滞留过量溶氧 ,添加一
定的 Na2 S2O3 ,利用 Na2S2O3 在常温下吸收 O2 的特
性 ,吸收螺旋藻培养液中滞留的过量 O2 ,从而达到抗
氧化的目的 [3 ] 。因此本实验比较分批培养和流加培
养两种条件下抗氧化剂 Na2S2O3 对螺旋藻混合营养
培养的影响 ,期望找到一种有效提高螺旋藻生物量
的方法 ,为进一步工业化混合营养培养提供可靠的
参数。
1　材料与方法
1.1　实验材料
钝顶螺旋藻 fachb-350 Spirulinaplatensis　引自
中国科学院武汉水生生物研究所;基本培养基 　
Zarouk培养基 ,在混合营养培养中 ,根据实验需要添
加葡萄糖形成浓度梯度 ,培养基的初始 pH为 9.5。
1.2　培养方法
1.2.1　分批培养　将藻种接入装有 150mL培养基的
250mL三角瓶中进行培养 ,培养温度为 30℃,光强度
4000lx,连续光照下摇瓶培养 9d, 摇床速度为
120r/min。
1.2.2　发酵罐流加培养　采用 BIOSTATB5 5L全自
动机械搅拌式发酵罐进行流加培养 ,外加日光灯作为
光源。采用不灭菌 Zarouk培养基 , 10%接种 , 80%装
填量 ,温度 30℃,光照 5000lx,搅拌转速 120r/min,通气
速率 180L/h,溶氧浓度 60%,连续光照培养 。在混
合营养培养中 ,每天定时测培养液中剩余的葡萄糖 、
NO-3 浓度及 Na2S2O3 浓度 , 并及时补充至葡萄糖
1g/L、NO-3 2.5g/L、 Na2S2O3浓度至相应的梯度浓度。
DOI :10.13386/j.issn1002-0306.2008.07.007
食品工业科技
ScienceandTechnologyofFoodIndustry 研究与探讨
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1.3　测定方法
细胞浓度 、葡萄糖浓度 、NO-3 浓度 、Na2S2 O3浓度
的测定分别参照文献 [ 4～7] 。
1.4　培养液污染检查[ 8]
在显微镜下观察细胞的形态和可能的染菌情
况 ,并采用平板涂布的方法进行进一步的检查。具
体操作为:取 1mL的藻液 ,均匀涂布在 LB固体培养
基(蛋白胨 10g/L、酵母膏 5g/L、氯化钠 5g/L、琼脂
15g/L, pH7.0)上 ,置于 30℃恒温培养箱中 ,检查是否
形成菌落及形成个数 。若每毫升藻液活菌数量达到
1×10-3个菌落 ,此时杂菌浓度相当于 1μg/L,则认为
藻液已被污染 ,重新进行培养 。
2　结果与分析
2.1　Na2S2O3对分批混合营养培养的影响
F检验结果表明 ,两个因素对干重的影响都不显
著 ,并且两因素间的交互作用影响也不显著 ,因此不
必再进行各因素水平间的多重比较 。此时 ,可直观
地从表 1中选择出最优的水平组合是 A3B3。为了检
验其是否为最佳水平组合 ,进行追加实验 , 追加 3
次 ,平均都在 2.40g/L以上 ,说明该组合 A3 B3 是最佳
的水平组合。
表 1　L9(34)正交实验设计及结果
实验号 ANa2S2O3(g/L)
B葡萄糖
(g/L)
A×BNa
2
S
2
O
3×葡萄糖 空列
干重
(g/L)
1 1(1.0) 1(1.0) 1 1 2.02
2 1 2(2.0) 2 2 1.88
3 1 3(3.0) 3 3 1.89
4 2(2.0) 1 2 3 2.15
5 2 2 3 1 2.03
6 2 3 1 2 2.02
7 3(3.0) 1 3 2 1.89
8 3 2 1 3 1.87
9 3 3 2 1 2.42
K
1 5.79 6.06 5.91K
2 6.20 5.78 6.45K
3 6.18 6.33 5.81R 0.41 0.55 0.64
表 2　方差分析表
变异来源 SS Df MS F
A 0.0356 2 0.0178 0.4045
B 0.0504 2 0.0252 0.5727
A×B 0.0790 2 0.0395 0.8977
误差 0.0879 2 0.0440
总变异 0.2529 8 F0.05(2, 8)=4.46
2.2　Na2S2O3对螺旋藻流加混合营养培养的影响
图 1是 Na2S2O3对螺旋藻流加培养的影响 ,由图
1可以看出 ,当 Na2S2O3 浓度为 0.2g/L时 ,干重达到
最大值 11.14g/L, 是对照的 1.75倍 ,抗氧化效果明
显。其抗氧化的机理可能为:利用 Na2 S2 O3在常温下
吸收 O2的特性 ,吸收螺旋藻培养液中滞留的过量
O2 , 2Na2S2O3 +O2 =2Na2SO4 +2S↑,从而达到抗氧
化的目的 。
图 2、图 3分别是 Na2S2 O3浓度对螺旋藻流加培
养中叶绿素和藻胆蛋白含量的影响 ,可以看出 ,当
图 1　Na2S2O3对螺旋藻流加培养中干重的影响
Na2 S2 O3浓度为 0.2g/L时 ,叶绿素含量及藻胆蛋白含
量均达到最大值。比较两图发现 , 叶绿素含量受
Na2 S2 O3浓度的影响较藻胆蛋白大 。原因可能是:叶
绿素是螺旋藻进行光合作用的主要色素 ,叶绿素的
含量在某种程度上和藻生物量呈正相关 ,因此体现
为添加一定量的 Na2S2O3对螺旋藻叶绿素含量有较
大程度的提高 , Na2S2O3 浓度为 0.2g/L时 ,叶绿素含
量达到最大值 ,与图 1 Na2S2O3 对螺旋藻流加培养干
重的影响效果一致 。螺旋藻藻胆蛋白的合成受基因
组的精细控制 ,同时也受环境因子的宏观调控 ,是蓝
藻细胞中主要的贮氮库 ,丰富的氮源有利于藻胆蛋
白的合成。因此在螺旋藻的流加培养中 , 0.2g/L
Na2 S2 O3浓度及流加培养液中合适的 C/N比 ,协同促
进了螺旋藻中叶绿素和藻胆蛋白的合成 。
2.3　培养液污染检查
分别对上述培养液进行污染检查 ,发现均未污
染 ,经显微镜观察发现 ,藻体排列规律 ,未发现异形
物 ,肉眼观察颜色墨绿 ,螺旋藻长势良好 ,由此说明
采用不灭菌 Zarouk培养基添加葡萄糖混合营养培
养螺旋藻是可行的。
2.4　小结
研究了抗氧化剂 Na2S2O3 对螺旋藻分批混合营
养培养和流加培养的影响 ,结果表明:添加抗氧化剂
Na2 S2 O3的流加培养更有利于螺旋藻生物量的积累 ,
(下转第 62页)
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ScienceandTechnologyofFoodIndustry 研究与探讨
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系中测定其电导率变化 ,以电导率对时间作图 ,结果
如图 6所示。
图 6　pH对 O/W型罗非鱼油乳状液稳定性的影响
由图 6可知 , Tween80及 Tween20乳液体系在
pH为 4时 ,前期电导率变化较 pH为 7、9明显;pH
为 7、9时 , 前期变化趋势相近。 Tween80乳化体系
中 , pH4的条件下 ,开始时电导率是 11.8μs/cm,在
25min时 ,电导率是 11.7μs/cm,之后变化开始加快 ,
在 300min时 ,电导率最大 ,为 21.9μs/cm;pH7的条
件下 ,开始时电导率是 10.4μs/cm,在 60min时 ,电导
率是 10.6μs/cm,变化开始加快 ,在 300min时 ,电导
率最大 ,为 17.9μs/cm;pH9的条件下 ,开始时电导率是
13.4μs/cm,在 40min时 ,电导率是 13.7μs/cm,变化开
始加快 ,在 300min时 ,电导率最大 ,为 24.6μs/cm。
Tween20乳化体系中 , pH4的条件下 ,开始时电导率
是 21.0μs/cm,在 25min时 ,电导率是 20.8μs/cm,变
化开始 加 快 , 在 300min时 , 电 导 率最 大 , 为
39.5μs/cm;pH7 的 条 件下 , 开 始 时 电 导率 是
17.9μs/cm,在 40min时 , 电导率是 18.1μs/cm, 变化
开始加快 ,在 300min时 ,电导率最大 ,为 31.6μs/cm;
pH9的条件下 ,开始时电导率是 13.4μs/cm,在 40min
时 ,电导率是 13.5μs/cm,变化开始加快 ,在 300min
时 ,电导率最大 ,为 24.3μs/cm。从中可以看出 ,乳液
在 pH4时稳定性较差。
3　结论
本实验应用电导率 ,研究了由几种乳化剂形成
的 O/W型罗非鱼油乳状液体系的稳定性 ,重点探讨
了乳化剂种类 、油水比例 、pH对O/W型罗非鱼油乳
状液稳定性的影响 ,发现该方法不受分层界面状况
的影响 ,通过电导率曲线可以直观地连续监测乳状
液状态的变化 , 衡量乳状液的稳定性 ,方法较为简
洁 、方便。
实验结果表明 ,在自然 pH条件下 ,在 O/W型罗
非鱼油乳状液体系中 ,单一 Tween80及 Tween20乳
化剂所形成的乳状液的稳定性强于 SDS、酪朊酸钠 、
Span20和大豆卵磷脂;0.55%天然乳化剂大豆卵磷脂
与 0.15% Tween80复配后 ,形成的 O/W型罗非鱼油
乳状液稳定性强于单一乳化剂 。油水比例对 O/W
型罗非鱼油乳状液稳定性有显著影响 , 在油水比大
于 25∶75时 ,随着油的比例的增大 ,乳状液稳定性提
高。pH对 O/W型罗非鱼油乳状液的稳定性有显著
影响 , pH为 4时 O/W型罗非鱼油乳状液的稳定性
明显低于 pH为 7、9时。
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(上接第 58页)
生物量最高达到 11.14g/L,是分批混合营养培养所
获最大生物量 2.42g/L的 4.6倍 , Na2 S2 O3 的抗氧化
效果明显 。
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