不同質(zhì)量濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響

馬玉心　葉立果　崔大練　楊圣瓊　周秋怡　聞雪萍

摘要 [目的]研究不同質(zhì)量濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響。[方法] 研究不同質(zhì)量濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻生物量、多糖含量、藻膽蛋白含量、質(zhì)量葉綠素a含量的影響。[結(jié)果]NaCl質(zhì)量濃度為0.5% 時(shí)，鈍頂螺旋藻產(chǎn)量最大、葉綠素a濃度最高、藻膽蛋白含量最高；當(dāng)NaCl質(zhì)量濃度低于0.5%時(shí)，鈍頂螺旋藻產(chǎn)量隨著NaCl質(zhì)量濃度的升高而增大，所得藻中葉綠素a含量、藻膽蛋白含量隨著NaCl質(zhì)量濃度的升高而增多；當(dāng)NaCl質(zhì)量濃度高于0.5%時(shí)，鈍頂螺旋藻產(chǎn)量隨著NaCl質(zhì)量濃度的升高而減小，所得藻中葉綠素a含量、藻膽蛋白含量隨著NaCl質(zhì)量濃度的升高而減少；NaCl質(zhì)量濃度為0.6%時(shí)，鈍頂螺旋藻的多糖含量最高，但質(zhì)量濃度0.6%與0.5% NaCl的多糖含量差異不大，且NaCl質(zhì)量濃度對(duì)多糖含量的影響趨勢(shì)也呈先增加后減少。[結(jié)論]NaCl脅迫對(duì)鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量影響顯著。

關(guān)鍵詞 鈍頂螺旋藻；NaCl質(zhì)量濃度；葉綠素a；多糖；藻膽蛋白

中圖分類號(hào) S-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）18-0013-03

Effects of NaCl Concentrations on the Growth and Nutrient Content of Spirulina platensis

MA Yuxin，YE Liguo，CUI Dalian et al （College of Marine Science and Technology，Zhejiang Ocean University，Zhoushan，Zhejiang 316000）

Abstract [Objective] To research the effects of NaCl concentrations on the growth and nutrient content of Spirulina platensis.[Method] We researched the effects of NaCl concentrations on the biomass，polysaccharide content，phycobiliprotein content，chlorophyll a content.[Result]When NaCl concentration was 0.5%，the yield of S.platensis was the highest，with the maximum chlorophyll a concentration and the highest phycobiliprotein content.When NaCl concentration was lower than 0.5%，the yield of S.platensis enhanced with the increase of NaCl concentration，and the chlorophyll a concentration and phycobiliprotein content increased with the enhancement of NaCl concentration.When NaCl concentration was higher than 0.5%，the yield of S.platensis decreased with the increase of NaCl concentration；and the chlorophyll a concentration and phycobiliprotein content decreased with the enhancement of NaCl concentration.When NaCl concentration was 0.6%，polysaccharide content of S.platensis was the highest，but there were little differences in polysaccharide contents between 0.6% and 0.5% NaCl concentrations，and the influence of NaCl concentration on polysaccharide content was increased at first and then decreased.[Conclusion]NaCl stress had significant influences on the S.platensis growth and nutrient content.

Key words Spirulina platensis；NaCl concentration；Chlorophyll a；Polysaccharide；Phycobiliprotein

螺旋藻是一種開發(fā)價(jià)值極高的新資源微藻，它富含藻多糖、不飽和脂肪酸、藻膽蛋白、β-胡蘿卜素、超氧化物歧化酶（SOD）以及多種維生素等生物活性物質(zhì)，具有營(yíng)養(yǎng)保健、預(yù)防疾病和輔助治療的功效，是天然保健食品和藥源食物[1-2]。目前全世界已知螺旋藻有30余種，國(guó)內(nèi)外人工養(yǎng)殖和工廠化生產(chǎn)的螺旋藻只有極大螺旋藻和鈍頂螺旋藻2種。與鈍頂螺旋藻相比，極大螺旋藻的藻絲更長(zhǎng)、螺距更寬，但從營(yíng)養(yǎng)成分來說，鈍頂螺旋藻的營(yíng)養(yǎng)成分更高、更易于吸收，所以國(guó)際上都食用鈍頂螺旋藻[3]。近年來，關(guān)于鈍頂螺旋藻在光照、溫度及部分重金屬離子的影響下的生理生化效應(yīng)已較為明晰[4-5]，然而在關(guān)于NaCl脅迫對(duì)鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)狀況和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響研究方面雖做出了相關(guān)工作[6]，但在NaCl脅迫對(duì)鈍頂螺旋藻的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響趨勢(shì)上仍存在較大空白。鑒于此，筆者研究了NaCl質(zhì)量濃度對(duì)鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的影響，對(duì)指導(dǎo)螺旋藻養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)、降低養(yǎng)殖成本具有重要意義，對(duì)于定向獲取藻藍(lán)蛋白、多糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的養(yǎng)殖商有重要借鑒價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料來源與培養(yǎng)

材料選用鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis），來自中國(guó)海洋大學(xué)的藻種實(shí)驗(yàn)室。培養(yǎng)條件為：日30 ℃/夜25 ℃、晝4 000 lx/夜0 lx，光/暗周期為12 h/12 h的光照培養(yǎng)箱。培養(yǎng)周期為20 d。

1.2 方法

1.2.1 NaCl濃度梯度設(shè)置。

采用Zarrouk培養(yǎng)基培養(yǎng)，共2大組：A組100 mL培養(yǎng)液定量培養(yǎng)和B組500 mL大規(guī)模增殖培養(yǎng)；每組均分為12小組，設(shè)3個(gè)平行對(duì)照，NaCl質(zhì)量濃度（以下簡(jiǎn)稱濃度）分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.5%、2.0%。100 mL定量培養(yǎng)所得鈍頂螺旋藻用于藻體干重分析，500 mL大規(guī)模增殖培養(yǎng)所得鈍頂螺旋藻用于葉綠素a含量、多糖含量和藻膽蛋白含量分析。

1.2.2 鈍頂螺旋藻的收集。

在不同NaCl濃度的培養(yǎng)基中培養(yǎng)20 d后，用200目紗絹過濾B組培養(yǎng)液得到新鮮藻體，再用無菌水進(jìn)行清洗得到新鮮藻體。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

1.3.1 生物量測(cè)定。將培養(yǎng)20 d的A組培養(yǎng)液置于抽濾裝置上用已稱重的濾紙進(jìn)行抽濾，并用無菌水清洗2～3次。標(biāo)明組別后，將附著有新鮮鈍頂螺旋藻的濾紙置于80 ℃烘箱烘干至恒重。A組藻連同濾紙置于分析天平中精確稱量減去已稱重的濾紙質(zhì)量后進(jìn)行培養(yǎng)所得藻體質(zhì)量對(duì)比分析。

1.3.2 多糖含量測(cè)量。采用蒽酮硫酸法[7]。

1.3.3 葉綠素a含量測(cè)定。采用PHYTO-PAM-Ⅰ 型浮游植物熒光測(cè)定儀測(cè)定葉綠素含量，稀釋比例為20倍。

1.3.4 藻膽蛋白含量測(cè)定。采用劉濤[8]的方法，稱取新鮮鈍頂螺旋藻1.0 g放入預(yù)冷的研缽，分批加入10 mL 0.1 mol/L磷酸緩沖液（pH=6.8），冰浴下研磨成勻漿。將勻漿液在離心機(jī)中5 000 r/min離心10 min（2～4 ℃），所得上清液為樣品提取液。吸取樣品上清液，測(cè)定其在455、564、592、595、618、645 nm處的吸光值。藻膽蛋白含量計(jì)算公式為：

藻紅蛋白含量（%）=[（A564-A592）-（A455-A592）×0.2]×0.12

藻藍(lán)蛋白含量（%）=[（A618-A645）-（A595-A645）×0.15]×0.15

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻生物量的影響

不同濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)趨勢(shì)有明顯的影響。由表1可知，當(dāng)培養(yǎng)液的NaCl濃度低于0.5%時(shí)，鈍頂螺旋藻的產(chǎn)量隨著NaCl濃度的增大而增大；而當(dāng)培養(yǎng)液中NaCl的濃度高于0.5%時(shí)，鈍頂螺旋藻的產(chǎn)量隨著NaCl濃度的增大而減小。當(dāng)NaCl濃度高于1.0%時(shí)對(duì)鈍頂螺旋藻的產(chǎn)量影響顯著。當(dāng)NaCl濃度為0.5%時(shí)，鈍頂螺旋藻的產(chǎn)量達(dá)到最大值，為0.485 0 g。NaCl濃度為0.5%和2.0%的培養(yǎng)基所得鈍頂螺旋藻的干重相差172.93%。

2.2 不同濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻多糖含量的影響

螺旋藻多糖具有較高的藥用價(jià)值，在抗凝、抗血栓、調(diào)血脂、抗輻射、抗腫瘤方面有顯著作用[9]。不同濃度的NaCl脅迫對(duì)螺旋藻的多糖含量有一定影響[10]。但其選用的藻種具體種類不明晰、所涉及的鹽度包含物質(zhì)種類范圍較大、NaCl濃度梯度設(shè)置過于簡(jiǎn)單，對(duì)于鈍頂螺旋藻受NaCl脅迫所產(chǎn)生的影響不夠明晰。由圖1可知，當(dāng)培養(yǎng)基中NaCl的濃度不高于0.6%時(shí)，鈍頂螺旋藻的多糖含量隨著NaCl濃度的增加呈上升趨勢(shì)。

當(dāng)培養(yǎng)基中NaCl的濃度高于0.6%時(shí)，鈍頂螺旋藻的多糖含量隨著NaCl濃度的增加呈下降趨勢(shì)；當(dāng)NaCl濃度為0.6%時(shí)藻中多糖含量最高。而當(dāng)NaCl濃度高于1.0%時(shí)多糖含量顯著下降，在NaCl濃度為2.0%時(shí)含量最低，與最高值相差3.81百分點(diǎn)。這說明高濃度的NaCl脅迫對(duì)鈍頂螺旋藻的多糖含量有顯著的抑制作用。

2.3 不同濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻藻膽蛋白含量的影響

鈍頂螺旋藻中含有豐富的藻膽蛋白，藻膽蛋白又包含藻藍(lán)蛋白和藻紅蛋白。其中藻藍(lán)蛋白是鈍頂螺旋藻中重要的捕光色素蛋白，它以近乎100%的高效率把光能優(yōu)先地傳遞給光系統(tǒng) Ⅱ[11-13]。研究表明，藻膽蛋白具有提高人體免疫力，促進(jìn)動(dòng)物血細(xì)胞再生，抑制某些癌細(xì)胞等作用。蔡西栗等[14]研究顯示，NaCl脅迫對(duì)藻藍(lán)蛋白的含量影響明顯，但其對(duì)鈍頂螺旋藻受NaCl脅迫下藻藍(lán)蛋白的含量影響狀況研究不夠清晰。由圖2、3可知，當(dāng)培養(yǎng)液的NaCl濃度為0.1%～ 0.5%時(shí)均能提高鈍頂螺旋藻的藻膽蛋白含量。當(dāng)NaCl濃度為0.5%時(shí)1 g新鮮藻體含藻藍(lán)蛋白量為0.017 9 g，含藻紅蛋白量為0.0027 5 g。

2.4 不同濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻葉綠素a含量的影響

葉綠素是大部分植物進(jìn)行光合作用的主要色素，也是鈍頂螺旋藻的主要光合色素。而葉綠素a是直接參與光合作用的色素，其他輔助色素（如β-胡蘿卜素等）吸收的光能必須傳遞給葉綠素a才能被利用。因此葉綠素a含量水平的高低直接影響到螺旋藻的光合能力強(qiáng)弱。Chen等[15]的研究得出NaCl脅迫對(duì)鈍頂螺旋藻的光合色素含量有顯著影響。由表2可知，當(dāng)NaCl濃度為0.5%時(shí)，鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)最旺盛，培養(yǎng)液中藻密度最大，故測(cè)得的樣液中葉綠素a濃度最高。當(dāng)NaCl濃度高于1.0%時(shí)，鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)受到明顯抑制，所測(cè)樣液中葉綠素a濃度顯著降低；當(dāng)NaCl濃度為2.0%時(shí)，鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)受到的抑制最強(qiáng)，培養(yǎng)液中葉綠素a含量比最高值低27.30%。

3 結(jié)論與討論

在螺鈍頂旋藻的培養(yǎng)基中加入適度的氯化鈉會(huì)使鈍頂螺旋藻的產(chǎn)量提升、多糖含量增加、葉綠素a含量升高，對(duì)鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)有較明顯的促進(jìn)作用，在添加氯化鈉濃度為0.5%時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最大值；當(dāng)NaCl的濃度高于0.5%時(shí)，隨著濃度的逐漸加大，各項(xiàng)指標(biāo)又逐漸降低。結(jié)果表明，0.5%NaCl濃度最適于鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)，而過高濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)有顯著的抑制作用。當(dāng)NaCl濃度低于0.5%時(shí)，隨著濃度的增加，NaCl濃度恰好滿足鈍頂螺旋藻光合作用對(duì)鈉離子的需要，因此光合速率和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量顯著增加。而當(dāng)NaCl濃度高于0.5%時(shí)，培養(yǎng)液的濃度逐漸加大，導(dǎo)致藻細(xì)胞內(nèi)滲透壓升高，對(duì)其光合作用和生命活動(dòng)有較強(qiáng)抑制作用，因此光合色素含量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量再次降低。此外，較高濃度NaCl對(duì)鈍頂螺旋藻的代謝也有一定影響，使其所產(chǎn)生代謝廢物種類及數(shù)量產(chǎn)生變化，進(jìn)而影響到培養(yǎng)液的pH[16]，導(dǎo)致再次發(fā)生負(fù)反饋?zhàn)饔?，抑制了鈍頂螺旋藻的生長(zhǎng)。

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