春夏季遼寧盤錦地區(qū)土池培養(yǎng)的小球藻總脂肪含量和脂肪酸的組成分析

陳煒,白永安,李曉東,趙文

(1.大連海洋大學遼寧省水生生物學重點實驗室,遼寧大連116023;2.盤錦光合蟹業(yè)有限公司,遼寧盤錦124200)

春夏季遼寧盤錦地區(qū)土池培養(yǎng)的小球藻總脂肪含量和脂肪酸的組成分析

陳煒1,白永安2,李曉東2,趙文1

(1.大連海洋大學遼寧省水生生物學重點實驗室,遼寧大連116023;2.盤錦光合蟹業(yè)有限公司,遼寧盤錦124200)

研究了2008—2010年春夏季(3—8月)遼寧省盤錦地區(qū)小球藻Chlorella pyrenoidesa體內(nèi)總脂肪含量和脂肪酸組成的變化規(guī)律。結(jié)果表明:春季(4—6月)采集的小球藻粗脂肪含量顯著高于初春(3月)和夏季(7、8月);采集的小球藻脂肪酸中多不飽和脂肪酸(PUFA)含量,3—5月逐漸上升,6—8月顯著下降(P＜0.05),其中4、5月PUFA含量均較高,約占總脂肪酸的51%,主要是二十碳五烯酸(EPA)的含量增加;小球藻脂肪酸中飽和脂肪酸(SFA)含量的變化規(guī)律與PUFA相反,單不飽和脂肪酸(MUFA)含量的波動較小。研究表明,4—5月是盤錦地區(qū)室外土池培養(yǎng)小球藻的最佳收獲期。

小球藻;脂肪;脂肪酸

小球藻Chlorella pyrenoidesa是魚、蝦、雙殼類等多種養(yǎng)殖動物幼體重要的天然餌料。小球藻的營養(yǎng)價值主要取決于自身多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)的含量。小球藻的脂肪含量和脂肪酸組成與環(huán)境因子(光照、溫度、鹽度、pH等)密切相關(guān)[1-2],因此,室外培養(yǎng)的小球藻,其營養(yǎng)價值會隨季節(jié)的變化而變化。

盤錦遼河三角洲地區(qū)具有自然條件的優(yōu)勢,生產(chǎn)中常采用室外土池來大規(guī)模培養(yǎng)小球藻。雖然室外培養(yǎng)小球藻的技術(shù)比較成熟,但與室內(nèi)培養(yǎng)相比,受環(huán)境因子的影響較大。為了定量分析池塘培養(yǎng)的小球藻的營養(yǎng)組成,筆者連續(xù)3年采集了該地區(qū)春夏季的小球藻樣本,研究了室外土池培養(yǎng)小球藻體內(nèi)總脂肪含量和脂肪酸組成的季節(jié)變化規(guī)律,以期為盤錦地區(qū)在室外土池培養(yǎng)高質(zhì)量小球藻提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidesa采自盤錦光合蟹業(yè)有限公司三角洲養(yǎng)殖場的池塘,采樣時間為2008—2010年每年3—8月。培養(yǎng)池為戶外土池(長×寬為15 m×5 m),水深約40 cm。土池中小球藻為單種培養(yǎng),并根據(jù)水色和經(jīng)驗適時進水和施肥,在生長旺季每隔2～3 d施以無機肥[w(碳酸氫銨)∶w(過磷酸鈣)=10∶1]或糞肥(20～50 g/m3),全池均勻潑灑。試驗期間水溫,3月為2～5℃,4月為5～15℃,5月為15～22℃,6月為20～24℃,7月為24～26℃,8月為25～29℃(不同年份略有差異);鹽度為15～30。定期測定藻細胞密度,一般在小球藻進入穩(wěn)定生長期后采收,藻細胞密度為1 000×104～2 000×104cell/mL。新鮮藻液經(jīng)GF-105型管式高速分離機(16 000 r/min)離心,藻膏于-24℃下保存待測。

1.2 方法

粗脂肪的提取方法和脂肪酸甲酯的制備參照文獻[3]中的方法。

用日本島津GC-2010型氣相色譜儀分析脂肪酸。色譜條件:色譜柱為FFAP抗氧化交聯(lián)石英毛細管柱(中國科學院大連化學物理研究所產(chǎn)品),規(guī)格為30 m×0.25 mm×0.3 μm;進樣口溫度為260℃,分流比為100∶1;載氣為高純N2,柱流量為1 mL/min,柱溫由160℃以2℃/min的速度升至230℃,保持至出峰完畢;FID檢測器,溫度為230℃。色譜峰的鑒定采用部分脂肪酸甲酯標準樣品(SIGMA公司和上海試劑一廠產(chǎn)品)與ECL值相結(jié)合的方法[4-6],采用面積歸一化法進行定量分析。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)均用平均值±標準差表示,采用SPSS 17.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果

2.1 小球藻粗脂肪的含量

從表1可見:4、5、6月采集的小球藻粗脂肪含量顯著高于3、7、8月(P＜0.05);3月小球藻粗脂肪的含量最低,4月突增至最大,5、6月略微降低,7、8月明顯減少。

表1 3—8月小球藻粗脂肪的含量(鮮質(zhì)量)Tab.1 The crude fat content in green algae Chlorella pyrenoidesa from March to August(wet weight) %

2.2 小球藻脂肪酸的組成

從表2可見:3—8月小球藻主要脂肪酸種類沒有變化,飽和脂肪酸(SFA)、單不飽和脂肪酸(MUFA)和多不飽和脂肪酸(PUFA)中含量最高的分別為 C16∶0、C16∶1和 C20∶5n-3(EPA),且其含量隨C16∶0、C16∶1和EPA含量的變化而變化;PUFA和EPA含量在3—5月逐漸升高,6—8月顯著降低(P＜0.05),最高值均出現(xiàn)在4、5月,PUFA和EPA含量約占總脂肪酸的51%和42%,且顯著高于其他月份(P＜0.05);SFA與C16∶0含量的變化規(guī)律為3—5月逐漸降低,6—8月顯著升高(P＜0.05);MUFA與 C16∶1含量在3—8月波動較小; n-3/n-6值在3—5月較大(3.90～4.62),在6—8月較小(2.39～3.11)。

表2 3—8月小球藻脂肪酸的組成Tab.2 Fatty acid composition of green alga Chlorella pyrenoidesa from March to August %

3 討論

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,多不飽和脂肪酸,尤其是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)為水產(chǎn)經(jīng)濟動物幼體生長和發(fā)育所必需,也是評價小球藻營養(yǎng)價值的主要指標。土池培養(yǎng)的小球藻中EPA含量較高,但未檢測出DHA,脂肪酸組成與海洋小球藻相似[7-10],而與蔣霞敏等[11]對小球藻的測定結(jié)果差異很大。由于早期定名的混淆,將淡水小球藻和海水小球藻都命名為小球藻,但它們并非同一種微藻[7,9,11]。從脂肪酸的特點分析,土池培養(yǎng)的蛋白核小球藻應當屬于海水小球藻,與蔣霞敏等[11]報道的小球藻很可能不是同一種。

小球藻脂肪含量和脂肪酸組成與環(huán)境因子密切相關(guān),溫度是重要的影響因素之一。李文權(quán)等[12]研究發(fā)現(xiàn),在12、20、26℃水溫下,小球藻的PUFA和EPA含量均在12℃時最高;曹春暉等[13]研究表明,在16、22、28℃水溫下,3株小球藻總脂肪含量均在16℃時最高,EPA含量均在22℃時最高;Teoh等[14]研究發(fā)現(xiàn),在 4、6、9、14、20、30℃水溫下,從南極分離出的小球藻Chlorella UMACC237的PUFA含量在9℃時最高,在14℃時次之,而Chlorella UMACC234的PUFA含量在14℃時最高,在20、9℃時次之;樊云真等[15]研究發(fā)現(xiàn),4、12月(水溫為15～18℃)收獲的球等邊金藻Isochrysis galbana的DHA含量明顯高于8月(水溫為28～32℃),認為季節(jié)的差異主要由溫度不同所致。上述研究表明,在小球藻正常生長的溫度范圍內(nèi),低溫有利于脂肪和PUFA的積累。

盤錦遼河三角洲地區(qū)的池塘一般在3月中旬開始解凍,水溫尚未達到小球藻生長和營養(yǎng)積累的最適溫度;4—5月,隨著氣溫的回暖,水溫逐漸升高,一般在10～20℃,非常適合小球藻的生長以及脂肪和PUFA的積累;隨著初夏和盛夏的來臨, 6—8月水溫上升至20～29℃,脂肪的積累開始減少,EPA和PUFA的合成亦受到抑制,故總脂肪含量以及EPA、PUFA的比例也隨之下降?？傊?不同月份小球藻總脂肪和脂肪酸的差異與溫度密切相關(guān),變化規(guī)律與上述研究結(jié)論基本一致。

光照是影響小球藻總脂肪含量和脂肪酸組成的另一個重要因素。李荷芳等[16?[17]也得出相同結(jié)論,即隨著光照強度(250、1 700、3 000、 6 400、9 900、18 000 lx)的增強,小球藻EPA和PUFA的含量下降。曹春暉等[18]對 3株小球藻Chlorella sp.MACC/C95、MACC/C97、MACC/C102的研究表明:C95的總脂肪含量隨光照強度(3 000、5 000、8 000 lx)的變化不大,C97和C102的總脂肪含量則隨光照強度的升高而明顯升高;C95的EPA含量在中低光照強度下較高,在高光照強度下較低,C97和C102的EPA含量則隨光照強度的增加而明顯降低;3株小球藻的PUFA總量均隨光照強度的增加而降低。

盤錦的水文資料[19]顯示,盤錦地區(qū)全年平均日照為2 768.5 h,5月日照時數(shù)最高(278.5 h), 7月較低(216.8 h),11月最低(195.4 h)。日照百分比冬季高于夏季,其中1月的日照百分比最高(70%),8月最低(56%),主要是受雨季云量增多的影響。3、4、5月的盤錦地區(qū)光照時間逐漸增長,雖然光強也在逐漸增強,但尚未達到抑制小球藻PUFA合成的程度,故小球藻的總脂肪含量及EPA、PUFA含量隨之增加。6月以后由初夏漸入盛夏,光照過強,EPA、PUFA的合成受到抑制,故又呈下降趨勢。本試驗結(jié)果體現(xiàn)出當?shù)厝照諘r間和日照強度的綜合影響。

在室外土池培養(yǎng)小球藻的過程中,除了溫度、光照等主要環(huán)境因素的影響之外,實際影響因素遠比室內(nèi)培養(yǎng)復雜得多。Reitan等[20]認為,在微藻生長過程中,隨著營養(yǎng)限制程度的提高,n-3/n-6值下降。本試驗中3—5月小球藻的n-3/n-6值較高,6—8月較低,這說明營養(yǎng)限制因素對小球藻的影響夏季大于春季,此時期更需要實時監(jiān)測小球藻的生長及各項水質(zhì)指標,及時施肥以保證小球藻的營養(yǎng)需求。此外,隨著水溫的升高,池塘中輪蟲休眠卵開始孵化,輪蟲多以小球藻為食,如不加以控制便會迅速繁殖。這種現(xiàn)象主要出現(xiàn)在5月以后。為了控制輪蟲的數(shù)量有時不得不使用諸如漂白粉、強氯精之類的藥物,這些藥物在殺死輪蟲的同時,也嚴重干擾小球藻的正常生長及營養(yǎng)合成,最終導致夏季小球藻生物量以及總脂肪、PUFA含量的降低。

總之,室外土池培養(yǎng)小球藻的影響因素極其復雜,綜合考慮,盤錦地區(qū)春季的小球藻營養(yǎng)價值最高,4—5月是該地區(qū)土池培育的小球藻最佳收獲時期。

致謝:在試驗過程中,大連海洋大學李永函教授和雷衍之教授給予了精心指導和熱心幫助,大連海洋大學2008屆畢業(yè)生王保剛、2009屆畢業(yè)生王秀芬、2010屆畢業(yè)生梁明明參加了部分工作,在此表示衷心感謝!

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Total lipid content and fatty acid composition in green alga Chlorella pyrenoidesa collected from Panjin in Liaoning Province during spring and summer

CHEN Wei1,BAI Yong-an2,LI Xiao-dong2,ZHAO Wen1
(1.Key Laboratory of Hydrobiology in Liaoning Province,Dalian Ocean University,Dalian 116023,China;2.Panjin Guanghe Crab Industry Co. Ltd.,Panjin 124200,China)

The total lipid content and the fatty acid composition were investigated in green alga Chlorella pyrenoidesa collected from Panjin in Liaoning province during spring and summer(from March to August during 2008-2010).The results showed that the green alga had significantly higher total lipid content in spring(April,May and June)than the alga collected in early spring(March)and summer(July and August).There was significantly higher percentage of polyunsaturated fatty acid(PUFA)in the green alga from March to May and lower from June to August,the maximum representing≈51%of the total fatty acid levels,predominant eicosapentaenoic acid(EPA),in May and April.The levels of saturated fatty acid(SFA)was decreased gradually from March to May, and significantly increased from May to August.The levels of monounsaturated fatty acid(MUFA)was found to be remained little change from March to August.Therefore,the optimal harvesting period of Chlorella pyrenoidesa from outdoor earthern culture ponds was of spring(April to May).

Chlorella pyrenoidesa;fat;fatty acid

S963

A

2013-04-11

國家海洋局海洋公益項目(201305005-02);大連海洋大學與盤錦光合蟹業(yè)有限公司合作科研項目(2012023)

陳煒(1968-),女,高級實驗師。E-mail:chenwei@dlou.edu.cn

2095-1388(2013)06-0585-04