鋅、錳對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累的影響

李 霞,于水見,梁榮榮,王 旎,管 斌

(1.青島瑯琊臺(tái)集團(tuán)股份有限公司,山東 青島 266400;2.中國(guó)海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東 青島 266003)

鋅、錳對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累的影響

李 霞1,于水見1,梁榮榮1,王 旎2,管 斌2

(1.青島瑯琊臺(tái)集團(tuán)股份有限公司,山東 青島 266400;2.中國(guó)海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東 青島 266003)

研究了不同質(zhì)量濃度鋅錳共同添加對(duì)微擬球藻(Nannochloropsis oculata)生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累的影響,結(jié)果表明,不同質(zhì)量濃度的鋅錳脅迫對(duì)培養(yǎng)液中藻細(xì)胞密度的影響和單個(gè)藻細(xì)胞中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累不同。當(dāng)培養(yǎng)液中Zn2+質(zhì)量濃度為60 μg/L,Mn2+質(zhì)量濃度為400μg/L時(shí),藻細(xì)胞密度、蛋白質(zhì)和粗脂肪含量最高,分別為8.5×108個(gè)/mL、0.59mg/mL和0.71mg/mL。當(dāng)培養(yǎng)液中Zn2+、Mn2+質(zhì)量濃度分別為40 μg/L和600 μg/L時(shí),藻細(xì)胞密度為6.2×108個(gè)/mL,單個(gè)藻細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量和粗脂肪含量最高,分別為0.98×10-9mg和1.83×10-9mg。

微擬球藻;鋅濃度;錳濃度;細(xì)胞生長(zhǎng);營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);積累

微擬球藻(Nannochloropsis oculata)是一類屬于真眼點(diǎn)藻綱、球形或近似球形的單細(xì)胞真核生物,具有較高的光合作用效率、生物量和油脂含量,被認(rèn)為是最有潛力的工業(yè)產(chǎn)油的模式研究藻種[1]。隨著化石燃料的減少及環(huán)境污染的加劇,微藻生物柴油已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題之一[2-4]。在微量元素較高或較低的逆境條件下,可能對(duì)單個(gè)藻細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累起促進(jìn)作用,但此時(shí)培養(yǎng)液中細(xì)胞密度較低,因此營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)總量仍然較少[5]。在微擬球藻培養(yǎng)過程中,溫度、光照、營(yíng)養(yǎng)鹽等因素都會(huì)影響藻細(xì)胞的生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累[6-8]。迄今,眾多研究集中在異養(yǎng)條件下,微量元素鐵、硅、磷對(duì)微擬球藻的生長(zhǎng)和油脂積累上[9-11],少有微量元素中鋅、錳對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)及油脂積累的研究報(bào)道,因此,該研究以近海海域分離獲得的一株微擬球藻(Nannochloropsis oculata)為研究對(duì)象,研究了不同鋅、錳配比對(duì)異養(yǎng)條件下微擬球藻生長(zhǎng)及油脂產(chǎn)量的影響,以期為提高微擬球藻產(chǎn)脂肪酸含量奠定基礎(chǔ),同時(shí)為微擬球藻生產(chǎn)油脂工藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

微擬球藻(Nannochloropsis oculata):由近海海域分離得到,經(jīng)純化培養(yǎng)獲得純?cè)宸N;考馬斯亮藍(lán)G-250、牛血清蛋白、維生素B1、B12:美國(guó)Sigma公司;磷酸、硝酸鉀、磷酸氫二鈉、氯化鈷、硫酸銅(分析純):國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;氯仿(分析純)、甲醇、乙醇(均為色譜純):天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;生物素:上海生物工程有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

XA204電子天平:梅特勒-托利多儀器公司;5804R型離心機(jī):德國(guó)Eppendorf公司;SW-CJ-1CM超凈工作臺(tái)、YXQ-LS-75SⅡ型立式壓力蒸汽滅菌鍋:上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;QHX-250BSH型人工氣候箱:上海新苗醫(yī)療器械公司;CX31型電子顯微鏡:日本奧林巴斯株式會(huì)社;16×25血球計(jì)數(shù)板:上海市求精生化試劑儀器有限公司;VG3S25渦旋振蕩器:德國(guó)IKA公司;WFJ2100型可見分光光度計(jì):尤尼柯儀器公司;AF-610E原子熒光光譜儀:北分瑞利分析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件

微擬球藻培養(yǎng)基采用改良的f/2培養(yǎng)基:KNO3100mg/L、NaH2PO4·H2O100mg/L、FeCl3·6H2O30mg/L、Na2EDTA·2H2O 4.36 mg/L、CuSO4·5H2O 0.05 mg/L、CoCl2·6H2O 0.02 mg/L、Na2MoO4·2H2O 0.07 mg/L、維生素B120.005 mg/L、維生素B10.001 mg/L、生物素0.005 mg/L。分別在改良的f/2培養(yǎng)基中添加不同濃度鈣、鋅、鎂、錳離子的溶液,調(diào)整CaCl2溶液的質(zhì)量濃度分別為20 μg/L、100 μg/L,ZnSO4·7H2O溶液的質(zhì)量濃度分別為20 μg/L、40 μg/L、60 μg/L、80 μg/L、100 μg/L,MgSO4·7H2O溶液質(zhì)量濃度分別為100 μg/L、500 μg/L,MnCl2·4H2O質(zhì)量濃度分別為100μg/L、200μg/L、400 μg/L、500 μg/L、600 μg/L。121 ℃滅菌20 min備用。

選上浮且活力強(qiáng)的微擬球藻作為藻種,按1∶5的比例接種到培養(yǎng)基中,培養(yǎng)液體積為100 mL,培養(yǎng)溫度(25±1)℃,光照強(qiáng)度5 000 lx,光暗周期比為12 h∶12 h,培養(yǎng)10 d,每?jī)商烊訙y(cè)定微擬球藻的細(xì)胞密度。單獨(dú)以鋅、錳元素為研究的情況,連續(xù)培養(yǎng)10 d后取樣分別測(cè)微擬球藻的細(xì)胞密度、粗脂含量,比較不同鋅錳濃度配比對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)及物質(zhì)積累的影響。

1.3.2 微擬球藻生長(zhǎng)測(cè)定及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的測(cè)定

微擬球藻細(xì)胞數(shù)量測(cè)定采用血球計(jì)數(shù)板法[12];微擬球藻蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用Bradford法[13]。

藻粉干質(zhì)量測(cè)定:取100mL藻液6000r/min離心15min,倒去上清,置于烘箱中烘干稱質(zhì)量,與初始離心管的質(zhì)量之差即為100 mL藻粉干質(zhì)量。

微擬球藻油脂含量的測(cè)定方法:取待測(cè)定的藻液100mL,6 000 r/min離心15 min,用蒸餾水反復(fù)洗滌3次,加入10 mL 0.02 mol/L pH7.2的磷酸鹽緩沖液,超聲破碎細(xì)胞。油脂的提取采用Bligh和Dyer法[14]并進(jìn)行了改良。取10 mL破碎細(xì)胞,加入50 mL甲醇-氯仿(2∶1,V/V)、混勻后,再加入20 mL氯仿,20 mL 0.02 mol/L pH7.2磷酸鹽緩沖液,混勻,靜置過夜,分離下層溶液,用氯仿定容至10mL。取5mL定溶液于已稱質(zhì)量的鋁碟,60℃烘干稱質(zhì)量,油脂含量計(jì)算公式如下:

2 結(jié)果與分析

2.1 單一金屬元素對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響

2.1.1 鈣對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響

圖1 CaCl2質(zhì)量濃度對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effect of CaCl2concentration on growth of Nannochloropsis oculata

設(shè)置CaCl2添加量分別為0、20 μg/L、100 μg/L,測(cè)定其對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響,結(jié)果如圖1所示。由圖1可知,與對(duì)照組比較,CaCl2添加量為20 μg/L和100 μg/L的條件下,微擬球藻的生長(zhǎng)整體狀況幾乎無(wú)差異,培養(yǎng)到第10天時(shí),CaCl2添加量分別為0、20 μg/L、100 μg/L的細(xì)胞密度為7.31×108～7.45×108個(gè)/mL,細(xì)胞密度上下波動(dòng)不大,表明鈣是否添加對(duì)微擬球藻的生長(zhǎng)幾乎沒有影響。

2.1.2 鋅對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響

設(shè)置ZnSO4·7H2O添加量為0、20 μg/L、100 μg/L,測(cè)定其對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響,結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,在不添加鋅元素、20 μg/L和100 μg/L ZnSO4·7H2O的情況下,微擬球藻的生長(zhǎng)差異顯著。與對(duì)照組比較,20 μg/L的ZnSO4·7H2O有利于促進(jìn)微擬球藻的生長(zhǎng),培養(yǎng)10 d后細(xì)胞密度達(dá)到7.67×108個(gè)/mL,較不添加鋅元素的細(xì)胞密度高出3.5×107個(gè)/mL;ZnSO4·7H2O添加量為100 μg/L抑制了微擬球藻生長(zhǎng),培養(yǎng)到第10天時(shí),細(xì)胞密度只有5.24×108個(gè)/mL。結(jié)果表明,ZnSO4·7H2O添加量為20 μg/L有利于促進(jìn)微擬球藻的生長(zhǎng),若ZnSO4·7H2O添加量為100 μg/L反而抑制細(xì)胞生長(zhǎng),影響微擬球藻生長(zhǎng)增殖。

圖2 ZnSO4·7H2O質(zhì)量濃度對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響Fig.2 Effect of ZnSO4·7H2O concentration on growth of Nannochloropsis oculata

2.1.3 鎂對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響

圖3 MgSO4·7H2O質(zhì)量濃度對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響Fig.3 Effect of MgSO4·7H2O concentration on growth of Nannochloropsis oculata

設(shè)置MgSO4·7H2O添加量為0、100μg/L、500μg/L,測(cè)定其對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響,結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,與對(duì)照組比較,MgSO4·7H2O添加量為100 μg/L條件下,微擬球藻的生長(zhǎng)幾乎無(wú)差異,培養(yǎng)10d,細(xì)胞密度為7.42×108個(gè)/mL;當(dāng)MgSO4·7H2O添加量為500μg/L時(shí),微擬球藻細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制,細(xì)胞數(shù)量較對(duì)照組差異顯著,培養(yǎng)到第10天時(shí),細(xì)胞密度僅有4.04×108個(gè)/mL,較對(duì)照組降低45.6%。結(jié)果表明,在培養(yǎng)微擬球藻時(shí),鎂元素是否缺乏對(duì)微擬球藻的生長(zhǎng)無(wú)影響。

2.1.4 錳對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響

設(shè)置MnCl2·4H2O添加量為0、100 μg/L、500 μg/L,測(cè)定其對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響,結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,不添加和添加錳元素的情況下,微擬球藻的生長(zhǎng)差異顯著。與對(duì)照組比較,MnCl2·4H2O添加量為100μg/L有利于促進(jìn)微擬球藻的生長(zhǎng),培養(yǎng)10 d后細(xì)胞密度達(dá)到7.98×108個(gè)/mL,較不添加錳元素的細(xì)胞密度高出5.5×107個(gè)/mL;而MnCl2·4H2O添加量為500 μg/L時(shí),對(duì)微擬球藻細(xì)胞具有毒害作用,抑制微擬球藻生長(zhǎng),培養(yǎng)到第10天時(shí),細(xì)胞密度為4.64×108個(gè)/mL。結(jié)果表明,MnCl2·4H2O添加量為100 μg/L有利于促進(jìn)微擬球藻的生長(zhǎng),若MnCl2·4H2O添加量為500 μg/L時(shí)抑制了細(xì)胞生長(zhǎng),影響了微擬球藻細(xì)胞密度。

圖4 MnCl2·4H2O質(zhì)量濃度對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響Fig.4 Effect of MnCl2·4H2O concentration on growth of Nannochloropsis oculata

綜合圖1～圖4的結(jié)果表明,在微擬球藻培養(yǎng)過程中,微量元素鈣、鎂對(duì)促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響極小,培養(yǎng)基中不需要添加該兩種元素;而鋅、錳元素對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)影響較大,須進(jìn)一步對(duì)鋅、錳的添加量展開研究。

2.2 復(fù)合金屬元素對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響

2.2.1 鋅、錳共同添加對(duì)微擬球藻生長(zhǎng)的影響

單因素試驗(yàn)中,鋅、錳的單獨(dú)作用影響了微擬球藻的生長(zhǎng)。兩種元素的共同作用如圖5所示。由圖5可知,培養(yǎng)15 d后,測(cè)定不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O的培養(yǎng)液中微擬球藻的細(xì)胞密度。當(dāng)錳質(zhì)量濃度一定時(shí),在一定范圍內(nèi),藻細(xì)胞密度隨鋅質(zhì)量濃度的增加而增大,當(dāng)培養(yǎng)液中鋅質(zhì)量濃度為60 μg/L時(shí),藻細(xì)胞濃度最大,繼續(xù)增加培養(yǎng)液中的鋅濃度,藻細(xì)胞密度開始降低。當(dāng)鋅質(zhì)量濃度一定時(shí),在一定范圍內(nèi),隨著培養(yǎng)液中錳質(zhì)量濃度的增加,藻細(xì)胞密度不斷增大,當(dāng)錳質(zhì)量濃度為400 μg/L時(shí),藻細(xì)胞密度最大,繼續(xù)增大錳質(zhì)量濃度至600 μg/L,藻細(xì)胞密度開始降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,鋅、錳為微擬球藻生長(zhǎng)所必須的營(yíng)養(yǎng)鹽,不同質(zhì)量濃度組合影響培養(yǎng)液中藻細(xì)胞密度,當(dāng)鋅質(zhì)量濃度為60 μg/L、錳質(zhì)量濃度為400 μg/L時(shí),藻細(xì)胞密度最高,為8.5×108個(gè)/mL。

圖5 不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O對(duì)微擬球藻細(xì)胞密度的影響Fig.5 Effect of ZnSO4·7H2O and MnCl2·4H2O concentration on algae cell density ofNannochloropsis oculata

2.2.2 鋅、錳共同添加對(duì)微擬球藻蛋白質(zhì)含量的影響

圖6 不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O對(duì)微擬球藻蛋白質(zhì)含量的影響Fig.6 Effect of ZnSO4·7H2O and MnCl2·4H2O concentration on protein content ofNannochloropsis oculata

不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O共同對(duì)微擬球藻蛋白質(zhì)含量的影響不同,結(jié)果如圖6所示。由圖6可知,當(dāng)錳質(zhì)量濃度一定時(shí),隨著鋅質(zhì)量濃度的升高,蛋白質(zhì)含量的變化規(guī)律類似于錳濃度一定藻細(xì)胞密度的變化規(guī)律,蛋白質(zhì)含量隨鋅質(zhì)量濃度的增加而增大,當(dāng)鋅質(zhì)量濃度為60 μg/L時(shí),蛋白質(zhì)含量達(dá)到最大,繼續(xù)增加培養(yǎng)液中的鋅質(zhì)量濃度至80 μg/L時(shí),蛋白質(zhì)含量出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。說明錳含量一定時(shí),缺鋅會(huì)影響藻液中蛋白質(zhì)的積累,但是鋅質(zhì)量濃度太高,同樣也會(huì)抑制藻液中蛋白質(zhì)的積累。當(dāng)鋅質(zhì)量濃度一定時(shí),蛋白質(zhì)含量隨錳質(zhì)量濃度的增加而不斷增大,當(dāng)錳質(zhì)量濃度為400 μg/L時(shí),蛋白質(zhì)含量最高,當(dāng)錳質(zhì)量濃度增加到600 μg/L時(shí),蛋白質(zhì)含量開始下降。當(dāng)鋅質(zhì)量濃度為60 μg/L、錳質(zhì)量濃度為400 μg/L時(shí),培養(yǎng)液中蛋白質(zhì)含量最高,為0.59 mg/mL。

為了搞清楚復(fù)合元素脅迫下單個(gè)藻細(xì)胞的蛋白含量與總細(xì)胞蛋白含量的變化規(guī)律是否一致,以期通過提高單個(gè)細(xì)胞的蛋白含量,從而提高整體高密度藻蛋白含量,考察不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O共同作用對(duì)單個(gè)藻細(xì)胞蛋白質(zhì)含量的影響,結(jié)果如圖7所示,其變化規(guī)律不同于培養(yǎng)液中蛋白質(zhì)含量的變化規(guī)律。當(dāng)培養(yǎng)液中錳質(zhì)量濃度為100～200μg/L時(shí),鋅質(zhì)量濃度為20μg/L有利于單個(gè)藻細(xì)胞蛋白質(zhì)的積累,當(dāng)錳質(zhì)量濃度為400～600 μg/L時(shí),鋅質(zhì)量濃度為40 μg/L的培養(yǎng)液中單個(gè)藻細(xì)胞蛋白質(zhì)含量最高,為0.98×10-9mg,說明錳質(zhì)量濃度一定時(shí),較低的鋅質(zhì)量濃度(20～40 μg/L)能促進(jìn)單個(gè)藻細(xì)胞蛋白質(zhì)的積累,鋅質(zhì)量濃度過高反而會(huì)抑制微擬球藻中單個(gè)藻細(xì)胞中蛋白質(zhì)的含量。說明錳質(zhì)量濃度一定時(shí),低質(zhì)量濃度的鋅脅迫會(huì)促進(jìn)單個(gè)藻細(xì)胞中蛋白質(zhì)的積累。當(dāng)鋅質(zhì)量濃度一定時(shí),單個(gè)藻細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量隨錳質(zhì)量濃度的變化規(guī)律與錳濃度一定時(shí)單個(gè)藻細(xì)胞隨鋅質(zhì)量濃度的變化規(guī)律有所不同,當(dāng)鋅質(zhì)量濃度較低為20 μg/L時(shí),低質(zhì)量濃度錳(100 μg/L)的培養(yǎng)基中單個(gè)藻細(xì)胞蛋白質(zhì)含量最高,為0.87×10-9mg。當(dāng)鋅質(zhì)量濃度為40～60 μg/L時(shí),錳質(zhì)量濃度為600 μg/L的培養(yǎng)基中單個(gè)藻細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量較高,最高為0.98×10-9mg,說明當(dāng)鋅質(zhì)量濃度一定時(shí),低質(zhì)量濃度錳(100 μg/L)或高質(zhì)量濃度錳(600 μg/L)能促進(jìn)單個(gè)藻細(xì)胞中蛋白質(zhì)的積累。當(dāng)培養(yǎng)液中鋅錳質(zhì)量濃度組合為40 μg/L和600 μg/L時(shí),微擬球藻單個(gè)藻細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量最高,為0.98×10-9mg,表明鋅錳脅迫會(huì)促進(jìn)單個(gè)藻細(xì)胞蛋白質(zhì)的積累,但此時(shí)微藻細(xì)胞密度低,并不利于總蛋白含量的積累。

圖7 不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O對(duì)單個(gè)藻細(xì)胞蛋白質(zhì)含量的影響Fig.7 Effects of ZnSO4·7H2O and MnCl2·4H2O concentration on protein content in single algae cell ofNannochloropsis oculata

2.2.3 鋅、錳共同添加對(duì)微擬球藻粗脂肪含量的影響

不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O對(duì)微擬球藻粗脂肪含量影響的結(jié)果如圖8所示。當(dāng)錳質(zhì)量濃度一定時(shí),隨著鋅質(zhì)量濃度的增加,培養(yǎng)液中粗脂肪含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),變化趨勢(shì)類似于錳質(zhì)量濃度一定時(shí)藻細(xì)胞密度的變化趨勢(shì),當(dāng)鋅質(zhì)量濃度為60 μg/L時(shí),培養(yǎng)液中粗脂肪含量最高,當(dāng)鋅質(zhì)量濃度增加到80 μg/L時(shí),粗脂肪含量開始降低。當(dāng)培養(yǎng)液中鋅質(zhì)量濃度一定時(shí),微擬球藻粗脂肪含量隨錳質(zhì)量濃度的變化規(guī)律類似于錳質(zhì)量濃度一定時(shí)粗脂隨鋅質(zhì)量濃度的變化規(guī)律,當(dāng)錳質(zhì)量濃度增加到400 μg/L時(shí),微擬球藻的粗脂肪含量最高,錳質(zhì)量濃度為100 μg/L和600 μg/L時(shí),微擬球藻粗脂肪含量都較低,說明低質(zhì)量濃度和高質(zhì)量濃度的錳都會(huì)影響微擬球藻粗脂肪的積累。當(dāng)培養(yǎng)液中鋅、錳質(zhì)量濃度分別為60μg/L和400μg/L時(shí),培養(yǎng)液中粗脂肪含量最高。

圖8 不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O對(duì)粗脂含量的影響Fig.8 Effects of ZnSO4·7H2O and MnCl2·4H2O concentration oncrude lipid content ofNannochloropsis oculata

不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O的培養(yǎng)基對(duì)單個(gè)藻細(xì)胞粗脂肪含量的影響如圖9所示。

圖9 不同質(zhì)量濃度ZnSO4·7H2O和MnCl2·4H2O對(duì)單個(gè)藻細(xì)胞粗脂肪含量的影響Fig.9 Effects of ZnSO4·7H2O and MnCl2·4H2O concentration on crude lipid content in single algae cell ofNannochloropsis oculata

由圖9可知,培養(yǎng)液中鋅錳脅迫會(huì)促進(jìn)單個(gè)藻細(xì)胞粗脂肪的積累,當(dāng)錳質(zhì)量濃度一定時(shí),鋅質(zhì)量濃度為20～40μg/L的培養(yǎng)液中單個(gè)藻細(xì)胞的粗脂肪含量最高。當(dāng)鋅質(zhì)量濃度一定時(shí),錳質(zhì)量濃度為100 μg/L和600 μg/L的培養(yǎng)液中單個(gè)藻細(xì)胞粗脂肪含量最高。鋅質(zhì)量濃度為40 μg/L、錳質(zhì)量濃度為600 μg/L的培養(yǎng)基中單個(gè)藻細(xì)胞中粗脂肪含量最高。說明低質(zhì)量濃度的鋅脅迫會(huì)促進(jìn)單個(gè)藻細(xì)胞粗脂肪的積累,低質(zhì)量濃度和高質(zhì)量濃度的錳脅迫會(huì)促進(jìn)單個(gè)藻細(xì)胞中粗脂肪的積累。

2.3 小結(jié)

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)液中鋅質(zhì)量濃度為60μg/L,錳質(zhì)量濃度為400μg/L時(shí),藻細(xì)胞密度、蛋白質(zhì)和粗脂含量最高,分別為8.5×108個(gè)/mL、0.59mg/mL和0.71mg/mL。此濃度組合能促進(jìn)藻細(xì)胞的生長(zhǎng)及培養(yǎng)液中蛋白質(zhì)、粗脂的積累。當(dāng)培養(yǎng)液中鋅質(zhì)量濃度降至40 μg/L,錳質(zhì)量濃度增至600 μg/L時(shí),微擬球藻單個(gè)藻細(xì)胞中蛋白質(zhì)和粗脂含量最高,分別為0.98×10-9mg和1.83×10-9mg,表明培養(yǎng)液中鋅錳脅迫會(huì)促進(jìn)單個(gè)藻細(xì)胞中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累,但培養(yǎng)液中藻細(xì)胞密度較低,影響了培養(yǎng)液中藻的總物質(zhì)積累,所以為了提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累,需要保證高的微擬球藻細(xì)胞密度。

3 結(jié)論

藻類的生長(zhǎng)和油脂的積累受到多種環(huán)境因素的影響,其中微量元素的添加量具有一定的作用,影響微藻的滲透壓、對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和懸浮性等。微藻根據(jù)周圍環(huán)境因子的不同,為更好的適應(yīng)環(huán)境,便通過調(diào)節(jié)油脂的代謝以適應(yīng)周圍環(huán)境,達(dá)到生存的目的[15-16]。一些藻類只在某些營(yíng)養(yǎng)缺乏的時(shí)候,體內(nèi)才會(huì)對(duì)油脂進(jìn)行積累。但是在這種情況下,微藻的生長(zhǎng)量也會(huì)隨著降低,所以同時(shí)提高微藻生物量和油脂含量是研究的重點(diǎn)。從鈣、鎂、鋅和錳四種微量元素出發(fā),通過單因素試驗(yàn)做了鈣、鎂、鋅和錳元素的添加對(duì)微擬球藻的生長(zhǎng)影響,確定了在微藻培養(yǎng)中這鈣和鎂元素對(duì)其影響不大,鋅和錳元素對(duì)微擬球藻的生長(zhǎng)影響較大。

鋅錳是藻類生長(zhǎng)必不可少的微量元素,鋅是光合作用和代謝相關(guān)酶類的組成成分,如碳酸酐酶、酸性磷酸酶和堿性磷酸酶等,其中碳酸酐酶對(duì)水體中藻類吸收和利用無(wú)機(jī)碳起著關(guān)鍵作用[17]。錳是藻類生長(zhǎng)必不可少的一種微量元素,能活化糖酵解及三羧酸循環(huán)中的某些酶,參與光合作用,是葉綠體的重要結(jié)構(gòu)成分。本研究表明適當(dāng)?shù)奶砑愉\錳離子影響微擬球藻的生長(zhǎng)、油脂積累和蛋白合成,所以在微擬球藻的生長(zhǎng)過程中,適當(dāng)?shù)奶砑右欢ㄙ|(zhì)量濃度具有脅迫作用的鋅錳離子,是制約藻生長(zhǎng)和物質(zhì)積累的關(guān)鍵。

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LI Xia1,YU Shuijian1,LIANG Rongrong1,WANG Ni2,GUAN Bin2
(1.Qingdao Langyatai Group Co.,Ltd.,Qingdao 266400,China;2.College of Food Science and Engineering,Ocean University of China,Qingdao 266003,China)

Q178.53

0254-5071(2017)11-0105-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.023

2017-06-28

李 霞(1976-),女,高級(jí)工程師,本科,研究方向?yàn)樯锇l(fā)酵工程。