温度对杜氏藻生长和脂肪酸组成的影响

郑亚君，王翠红，许萌萌，尹春阳，陈红瑞，沙扬

（山西大学 环境与资源学院，山西 太原 030006）

温度对杜氏藻生长和脂肪酸组成的影响

郑亚君，王翠红，许萌萌，尹春阳，陈红瑞，沙扬

（山西大学 环境与资源学院，山西 太原 030006）

研究了不同温度对盐生杜氏藻（Dunaliella.salina）生长及脂肪酸组成的影响.结果表明：在20～32℃之间，提高培养温度和增加光照强度促进了盐生杜氏藻的生长；盐生杜氏藻的脂肪酸组分以C16和C18脂肪酸为主，随着培养温度的升高和光照强度的增加，藻株内饱和脂肪酸所占百分比例增加，多不饱和脂肪酸所占百分比例减小.

盐生杜氏藻；温度；生长；脂肪酸

微藻是水域体系中有机物和能量的主要提供者，富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，且具有容易繁殖、培养周期短、不占用土地等优点.微藻营养成分中的多不饱和脂肪酸（PUFA）是重要的生物活性物质，具有独特的生理功效，可提高人体免疫机能调节能力，用于生产高级营养保健品、抗心血管药物和鱼虾饲料添加剂等［1-2］.随着对微藻研究的深入，微藻在食品、能源和医药等领域已有广泛的应用，具有重要经济价值，因此受到人们越来越多的重视.微藻油脂属于单细胞油脂，其主要组分是脂肪酸，是微藻在一定的条件下，利用碳水化合物和普通油脂作为碳源在藻体内合成的，主要作为生物膜组分、代谢物和能量来源［3］.鉴于微藻油脂的巨大应用价值，要获取人类需求的油脂产品就必须加强对微藻油脂的研究，因此，研究微藻油脂的组成成分具有非常重要的意义.

盐生杜氏藻（Dunaliella salina）属于绿藻门、绿藻纲、团藻目、多毛藻科，是一种脂类含量较高的单细胞真核绿藻.细胞形态像衣藻，通常为卵圆形，当外界渗透压发生改变时，其形态可变为球形至纺锤形，具有两条等长的鞭毛和一个杯状叶绿体［4］.杜氏藻的总脂含量和脂肪酸组成因藻种不同而有差异，不同的培养条件也会对其产生影响，在诸多环境因子中，温度是一个非常重要的影响因子.本文研究了温度对盐生杜氏藻的生长和脂肪酸组成含量的影响，以期为盐生杜氏藻的开发利用提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 材料与主要仪器

藻株：盐生杜氏藻，购自中国武汉科学院水生生物研究所.

培养条件：J／L培养基，培养温度为32℃，光照强度为10 000 lx，光暗周期为（12∶12）h.

主要仪器：真空干燥机、低速离心机、气相色谱-质谱联用仪、超声波清洗器、氮气瓶、水浴锅等.

1.2 微藻生长的测定

对盐生杜氏藻的生长测定采用比生长速率计算.比生长速率是用来评价微藻的日生长情况及平均比生长速率，即其在一定时期内的总体生长情况.其计算公式如下：

其中：K为比生长速率；N0为藻液在初始时的细胞密度（个／m L）；NT为藻液在T时刻的细胞密度（个／m L）；T 为实验时间（d）.

设置三个试验温度，分别为20、26、32℃，同一温度下设三个光照强度分别为2 000、6 000、10 000 lx.每个试验做两个平行，最后取平均值.

1.3 微藻藻粉的制备

将处于稳定生长期的微藻培养液以4 000 r／min离心20 min得沉淀藻体，将浓缩的藻浆转到干燥至恒重的平底大烧杯中，再在50℃真空干燥箱中干燥至恒重.并将干燥的藻泥块研磨成藻粉，置于干燥器中低温保存.

1.4 微藻脂肪酸的提取和脂肪酸甲酯的制备［5-9］

取干藻粉25 mg放入带螺帽的玻璃试管内，加入4 m L CHC13-CH3OH混合液（体积比为2∶1），充氮气1 min后迅速密闭封口，再将试管放在超声波清洗器中超声萃取40 min，移出上层清液.以上操作重复2次（重复时超声作用时间可缩短为10 min），并将萃取液合并用氮气浓缩吹干，加入0.8 m L内标物正十九酸甲酯标准品（含量为1 mg／m L），继续用氮气吹干溶液.再加入4 m L 2 mol／L HCL-CH3OH溶液，再接着充氮气1 min，迅速密闭封口.将试管放在100℃水浴锅中，反应40 min，待其冷却后用2 m L正己烷分两次提取，合并提取液于有塞的离心管中，用氮气吹干后，加入0.5 m L正己烷溶解后，供色谱分析.

1.5 脂肪酸的气相色谱分析

微藻脂肪酸成分的分析仪器采用气相色谱-质谱联用仪，型号为Thermo Finnigan TRACE GC-MS.色谱条件：进样口温度260℃；程序升温为：120℃保留1 min，再以2.5℃／min升高到250℃保留2 min；载气为高纯氮气，恒流控制N2流量1.0 m L／min.质谱条件：电离方式为EI，电离电压为70 e V；离子源温度为250℃；进样量1μL.

2 结果与讨论

2.1 温度和光照对盐生杜氏藻生长的影响

不同的温度、光照条件下，盐生杜氏藻的生长情况如图1所示.

图1 温度对盐生杜氏藻生长的影响Fig.1 Effects of temperature on the growth of Dunaliellasalina

从图1可以看出，盐生杜氏藻在培养温度为32℃时，达到了较高的平均比生长速率.在同一光照强度下，盐生杜氏藻的平均比生长速率在一定温度范围内随温度的升高而增加.在光照强度未达到光饱和点前，平均比生长速率随光照强度的增加而增加.

从图1还可看出，温度对盐生杜氏藻的平均比生长速率的影响较大，温度小幅度的变化就能引起平均比生长速率较大的变化.

2.2 温度和光照对盐生杜氏藻脂肪酸组成的影响

温度是微藻生长最重要的环境因子之一，不同微藻的脂肪酸组成受温度影响的差别较大.盐生杜氏藻在不同培养温度下，藻内脂肪酸的组成成分及含量（以占总脂肪酸的百分比表示）如表1所示.

表1 温度对盐生杜氏藻脂肪酸组成的影响Table 1 Effects of temperature on the composition of fatty acids of Dunaliellasalina

从表1可以看出，盐生杜氏藻的脂肪酸组成较丰富，脂肪酸成分为C14∶0、C15∶0、C16∶0、C16∶1、C18∶0、C18∶1、C18∶2、C18∶3，以C16和C18脂肪酸为主，其中脂肪酸C18∶0的含量最高.

随着杜氏藻培养温度的变化，藻株内主要脂肪酸的种类不变，而含量会有所变化.20～32℃，随温度的升高，饱和脂肪酸（C14∶0、C15∶0、C16∶0、C18∶0）的百分含量呈现增加的趋势，以C16∶0和C18∶0最为明显；不饱和脂肪酸C16∶1和C18∶1也随温度的升高而呈现增加的趋势，多不饱和脂肪酸C18∶3的百分含量随温度升高而呈现减小的趋势，脂肪酸C18∶2的百分含量也随温度升高而略有减小.总的趋势是：温度降低藻株体内脂肪酸的不饱和度增加，总不饱和脂肪酸含量所占比例提高.

由表1还可看出，盐生杜氏藻在同一培养温度下，随光照强度的变化，藻体内脂肪酸的组成含量也会发生变化.随光照强度的增加，饱和脂肪酸C16∶0和C18∶0都呈增加趋势，以脂肪酸C16∶0较为明显，而不饱和脂肪酸C16∶1、C18∶1和C18∶2的百分含量都略有减小.

3 结语

温度是影响微藻所有代谢活动的一个主要因素，也是影响微藻脂肪酸种类和脂肪酸含量的重要因素之一.对于盐生杜氏藻，随温度升高，其平均比生长速率增加，生长变快，生物量相应增加.在同一温度下，光照的强弱也影响着其生长速率.

在其生长的温度范围内，升高培养温度和增加光照强度会使其藻株内饱和脂肪酸所占比例上升，而多不饱和脂肪酸所占比例下降.其原因可能为：随着培养温度的上升，微藻新陈代谢速率提高，不饱和脂肪酸消耗量将增加，其细胞内多不饱和脂肪酸的相对含量比较低.因此，针对不同应用领域的需求，可通过升高温度和增加光照强度来提高盐生杜氏藻饱和脂肪酸的含量或降低温度和减小光照强度来促进多不饱和脂肪酸的合成.

［1］ 李荷芳，周汉秋.海洋微藻脂肪酸组成的比较研究［J］.海洋与湖沼，1999，30（1）：34-40.

［2］ 廖启斌，李文权.海洋微藻脂肪酸的气相色谱分析［J］.海洋通报，2000，19（6）：66-71.

［3］ 颜治，陈晶.微生物油脂及其开发利用研究进展［J］.粮食与油脂，2003（7）：13-15.

［4］ 陈峰，姜悦.微藻生物技术［M］.北京：中国轻工业出版社，1999：15-16.

［5］ 李文权，李芊，廖启斌，等.温度对四种海洋微藻脂肪酸组成的影响［J］.台湾海峡，2003，22（1）：9-13.

［6］ 彭兴跃，王大志，徐立，等.毫克级微藻样品中脂肪酸的分离及测定［J］.台湾海峡，1998，17（3）：289-293.

［7］ 曹春晖，孙世春，麦康森，等.30株海洋绿藻的总脂含量和脂肪酸组成［J］.青岛海洋大学学报，2000，30（3）：428-434.

［8］ 李荷芳，周汉秋.海洋微藻脂肪酸组成的比较研究［J］.海洋与湖沼，1999，30（1）：34-40.

［9］ 陈昱.7种（13株）杜氏藻的总脂含量和脂肪酸组成［J］.台湾海峡，2007，26（4）：516-520.

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

郑亚君（1987-），女，山西临汾人，环境工程专业研究生.