溫度對(duì)杜氏藻生長(zhǎng)和脂肪酸組成的影響

鄭亞君，王翠紅，許萌萌，尹春陽(yáng)，陳紅瑞，沙揚(yáng)

（山西大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，山西 太原 030006）

溫度對(duì)杜氏藻生長(zhǎng)和脂肪酸組成的影響

鄭亞君，王翠紅，許萌萌，尹春陽(yáng)，陳紅瑞，沙揚(yáng)

（山西大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，山西 太原 030006）

研究了不同溫度對(duì)鹽生杜氏藻（Dunaliella.salina）生長(zhǎng)及脂肪酸組成的影響.結(jié)果表明：在20～32℃之間，提高培養(yǎng)溫度和增加光照強(qiáng)度促進(jìn)了鹽生杜氏藻的生長(zhǎng)；鹽生杜氏藻的脂肪酸組分以C16和C18脂肪酸為主，隨著培養(yǎng)溫度的升高和光照強(qiáng)度的增加，藻株內(nèi)飽和脂肪酸所占百分比例增加，多不飽和脂肪酸所占百分比例減小.

鹽生杜氏藻；溫度；生長(zhǎng)；脂肪酸

微藻是水域體系中有機(jī)物和能量的主要提供者，富含蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，且具有容易繁殖、培養(yǎng)周期短、不占用土地等優(yōu)點(diǎn).微藻營(yíng)養(yǎng)成分中的多不飽和脂肪酸（PUFA）是重要的生物活性物質(zhì)，具有獨(dú)特的生理功效，可提高人體免疫機(jī)能調(diào)節(jié)能力，用于生產(chǎn)高級(jí)營(yíng)養(yǎng)保健品、抗心血管藥物和魚(yú)蝦飼料添加劑等［1-2］.隨著對(duì)微藻研究的深入，微藻在食品、能源和醫(yī)藥等領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用，具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此受到人們?cè)絹?lái)越多的重視.微藻油脂屬于單細(xì)胞油脂，其主要組分是脂肪酸，是微藻在一定的條件下，利用碳水化合物和普通油脂作為碳源在藻體內(nèi)合成的，主要作為生物膜組分、代謝物和能量來(lái)源［3］.鑒于微藻油脂的巨大應(yīng)用價(jià)值，要獲取人類需求的油脂產(chǎn)品就必須加強(qiáng)對(duì)微藻油脂的研究，因此，研究微藻油脂的組成成分具有非常重要的意義.

鹽生杜氏藻（Dunaliella salina）屬于綠藻門、綠藻綱、團(tuán)藻目、多毛藻科，是一種脂類含量較高的單細(xì)胞真核綠藻.細(xì)胞形態(tài)像衣藻，通常為卵圓形，當(dāng)外界滲透壓發(fā)生改變時(shí)，其形態(tài)可變?yōu)榍蛐沃良忓N形，具有兩條等長(zhǎng)的鞭毛和一個(gè)杯狀葉綠體［4］.杜氏藻的總脂含量和脂肪酸組成因藻種不同而有差異，不同的培養(yǎng)條件也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，在諸多環(huán)境因子中，溫度是一個(gè)非常重要的影響因子.本文研究了溫度對(duì)鹽生杜氏藻的生長(zhǎng)和脂肪酸組成含量的影響，以期為鹽生杜氏藻的開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料與主要儀器

藻株：鹽生杜氏藻，購(gòu)自中國(guó)武漢科學(xué)院水生生物研究所.

培養(yǎng)條件：J／L培養(yǎng)基，培養(yǎng)溫度為32℃，光照強(qiáng)度為10 000 lx，光暗周期為（12∶12）h.

主要儀器：真空干燥機(jī)、低速離心機(jī)、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、超聲波清洗器、氮?dú)馄俊⑺″伒?

1.2 微藻生長(zhǎng)的測(cè)定

對(duì)鹽生杜氏藻的生長(zhǎng)測(cè)定采用比生長(zhǎng)速率計(jì)算.比生長(zhǎng)速率是用來(lái)評(píng)價(jià)微藻的日生長(zhǎng)情況及平均比生長(zhǎng)速率，即其在一定時(shí)期內(nèi)的總體生長(zhǎng)情況.其計(jì)算公式如下：

其中：K為比生長(zhǎng)速率；N0為藻液在初始時(shí)的細(xì)胞密度（個(gè)／m L）；NT為藻液在T時(shí)刻的細(xì)胞密度（個(gè)／m L）；T 為實(shí)驗(yàn)時(shí)間（d）.

設(shè)置三個(gè)試驗(yàn)溫度，分別為20、26、32℃，同一溫度下設(shè)三個(gè)光照強(qiáng)度分別為2 000、6 000、10 000 lx.每個(gè)試驗(yàn)做兩個(gè)平行，最后取平均值.

1.3 微藻藻粉的制備

將處于穩(wěn)定生長(zhǎng)期的微藻培養(yǎng)液以4 000 r／min離心20 min得沉淀藻體，將濃縮的藻漿轉(zhuǎn)到干燥至恒重的平底大燒杯中，再在50℃真空干燥箱中干燥至恒重.并將干燥的藻泥塊研磨成藻粉，置于干燥器中低溫保存.

1.4 微藻脂肪酸的提取和脂肪酸甲酯的制備［5-9］

取干藻粉25 mg放入帶螺帽的玻璃試管內(nèi)，加入4 m L CHC13-CH3OH混合液（體積比為2∶1），充氮?dú)? min后迅速密閉封口，再將試管放在超聲波清洗器中超聲萃取40 min，移出上層清液.以上操作重復(fù)2次（重復(fù)時(shí)超聲作用時(shí)間可縮短為10 min），并將萃取液合并用氮?dú)鉂饪s吹干，加入0.8 m L內(nèi)標(biāo)物正十九酸甲酯標(biāo)準(zhǔn)品（含量為1 mg／m L），繼續(xù)用氮?dú)獯蹈扇芤?再加入4 m L 2 mol／L HCL-CH3OH溶液，再接著充氮?dú)? min，迅速密閉封口.將試管放在100℃水浴鍋中，反應(yīng)40 min，待其冷卻后用2 m L正己烷分兩次提取，合并提取液于有塞的離心管中，用氮?dú)獯蹈珊?，加?.5 m L正己烷溶解后，供色譜分析.

1.5 脂肪酸的氣相色譜分析

微藻脂肪酸成分的分析儀器采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，型號(hào)為Thermo Finnigan TRACE GC-MS.色譜條件：進(jìn)樣口溫度260℃；程序升溫為：120℃保留1 min，再以2.5℃／min升高到250℃保留2 min；載氣為高純氮?dú)?，恒流控制N2流量1.0 m L／min.質(zhì)譜條件：電離方式為EI，電離電壓為70 e V；離子源溫度為250℃；進(jìn)樣量1μL.

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度和光照對(duì)鹽生杜氏藻生長(zhǎng)的影響

不同的溫度、光照條件下，鹽生杜氏藻的生長(zhǎng)情況如圖1所示.

圖1 溫度對(duì)鹽生杜氏藻生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effects of temperature on the growth of Dunaliellasalina

從圖1可以看出，鹽生杜氏藻在培養(yǎng)溫度為32℃時(shí)，達(dá)到了較高的平均比生長(zhǎng)速率.在同一光照強(qiáng)度下，鹽生杜氏藻的平均比生長(zhǎng)速率在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度的升高而增加.在光照強(qiáng)度未達(dá)到光飽和點(diǎn)前，平均比生長(zhǎng)速率隨光照強(qiáng)度的增加而增加.

從圖1還可看出，溫度對(duì)鹽生杜氏藻的平均比生長(zhǎng)速率的影響較大，溫度小幅度的變化就能引起平均比生長(zhǎng)速率較大的變化.

2.2 溫度和光照對(duì)鹽生杜氏藻脂肪酸組成的影響

溫度是微藻生長(zhǎng)最重要的環(huán)境因子之一，不同微藻的脂肪酸組成受溫度影響的差別較大.鹽生杜氏藻在不同培養(yǎng)溫度下，藻內(nèi)脂肪酸的組成成分及含量（以占總脂肪酸的百分比表示）如表1所示.

表1 溫度對(duì)鹽生杜氏藻脂肪酸組成的影響Table 1 Effects of temperature on the composition of fatty acids of Dunaliellasalina

從表1可以看出，鹽生杜氏藻的脂肪酸組成較豐富，脂肪酸成分為C14∶0、C15∶0、C16∶0、C16∶1、C18∶0、C18∶1、C18∶2、C18∶3，以C16和C18脂肪酸為主，其中脂肪酸C18∶0的含量最高.

隨著杜氏藻培養(yǎng)溫度的變化，藻株內(nèi)主要脂肪酸的種類不變，而含量會(huì)有所變化.20～32℃，隨溫度的升高，飽和脂肪酸（C14∶0、C15∶0、C16∶0、C18∶0）的百分含量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，以C16∶0和C18∶0最為明顯；不飽和脂肪酸C16∶1和C18∶1也隨溫度的升高而呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，多不飽和脂肪酸C18∶3的百分含量隨溫度升高而呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，脂肪酸C18∶2的百分含量也隨溫度升高而略有減小.總的趨勢(shì)是：溫度降低藻株體內(nèi)脂肪酸的不飽和度增加，總不飽和脂肪酸含量所占比例提高.

由表1還可看出，鹽生杜氏藻在同一培養(yǎng)溫度下，隨光照強(qiáng)度的變化，藻體內(nèi)脂肪酸的組成含量也會(huì)發(fā)生變化.隨光照強(qiáng)度的增加，飽和脂肪酸C16∶0和C18∶0都呈增加趨勢(shì)，以脂肪酸C16∶0較為明顯，而不飽和脂肪酸C16∶1、C18∶1和C18∶2的百分含量都略有減小.

3 結(jié)語(yǔ)

溫度是影響微藻所有代謝活動(dòng)的一個(gè)主要因素，也是影響微藻脂肪酸種類和脂肪酸含量的重要因素之一.對(duì)于鹽生杜氏藻，隨溫度升高，其平均比生長(zhǎng)速率增加，生長(zhǎng)變快，生物量相應(yīng)增加.在同一溫度下，光照的強(qiáng)弱也影響著其生長(zhǎng)速率.

在其生長(zhǎng)的溫度范圍內(nèi)，升高培養(yǎng)溫度和增加光照強(qiáng)度會(huì)使其藻株內(nèi)飽和脂肪酸所占比例上升，而多不飽和脂肪酸所占比例下降.其原因可能為：隨著培養(yǎng)溫度的上升，微藻新陳代謝速率提高，不飽和脂肪酸消耗量將增加，其細(xì)胞內(nèi)多不飽和脂肪酸的相對(duì)含量比較低.因此，針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，可通過(guò)升高溫度和增加光照強(qiáng)度來(lái)提高鹽生杜氏藻飽和脂肪酸的含量或降低溫度和減小光照強(qiáng)度來(lái)促進(jìn)多不飽和脂肪酸的合成.

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Effects of Temperature on Growth and Fatty Acid Composition ofDunaliellasalina

ZHENG Ya-jun，WANG Cui-hong，XU Meng-meng，YIN Chun-yang，CHEN Hong-rui，SHA Yang
（SchoolofEnvironmentalSciencesandResource，ShanxiUniversity，Taiyuan030006，China）

The purpose of this study is to find effects of different temperature on the growth and fatty acid composition inDunaliellasalina.The results showed that temperature in the range of 20-32℃，higher temperature and increase of illumination intensity was the optimal culture condition for the growth ofD.salina；The results demonstrate that the major components of fatty acids inD.salinaare C16 and C18 fatty acids，the percentages of saturated fatty acid（SFA）in total fatty acid of fatty acids ofD.salinaincreased with the ascending temperature and increasing illumination intensity，while those of polyunsaturated fatty acid（PUFA）decreased under the condition of the experiment.

Dunaliellasalina；temperature；growth；fatty acids

Q949.21

A

0253-2395（2011）S2-0123-04

2011-08-20

鄭亞君（1987-），女，山西臨汾人，環(huán)境工程專業(yè)研究生.