十种淡水微藻总脂含量及脂肪酸组成特点

2014-08-28晏妮胡晓红陈椽

湖北农业科学 2014年13期

晏妮　胡晓红　陈椽

摘要：为筛选具有产油潜力的能源微藻，从贵州不同淡水环境中分离纯化了10种淡水微藻（4种绿藻，4种硅藻，2种蓝藻）并对其总脂含量及脂肪酸组成进行分析。结果表明， 10种含油淡水微藻的总脂含量为2.92% ～ 20.82%，有3种总脂含量超过10%；脂肪酸组成上，均以C16和 C18脂肪酸含量丰富，其中蓝、绿藻门C18∶4脂肪酸含量最高，均超过50%，其次为C18∶1脂肪酸和C18∶2脂肪酸，硅藻门除舟形藻外，C16∶0和C16∶1脂肪酸含量较高，针杆藻属检测出少量C22∶0和 C20∶4脂肪酸。10种淡水微藻的不饱和脂肪酸的含量占总脂肪酸的50%以上，蓝、绿藻不饱和脂肪酸高达88%以上。

关键词：淡水微藻；总脂含量；脂肪酸组成

中图分类号：Q949.2；Q54 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）13-3019-03

Contents of Total Lipid and Fatty Acid Composition of 10 Freshwater Algae

YAN Nia，HU Xiao-hongb，CHEN Chuana

（a. Institute of Life Science；Institute of Geography and Environmental Science，Guizhou Normal University， Guiyang 550001， China）

Abstract ： The content of total lipid and fatty acid composition of 10 freshwater microalgae isolated from different water areas in Guiyang were analyzed. Results showed that content of total lipid varied greatly among different categories which was 2.92% ～ 20.82% of dry weight. Only 3 kinds were more than 10% of dry weight. The C16 and C18 fatty acids were abundant in all of them. The percentage of C18∶4 was more than 50% in blue green algae and C16∶0 and C16∶1 was the main fatty acid in diatom. A little C22∶0 and C20∶4 were detected in the latter. The unsaturated fatty acids were accounted for more than 50% of the total fatty acids. The value of the unsaturated fatty acids was up to 88% in blue green algae.

Key words： freshwater microalgae； total lipid content； fatty acid composition

近年来由于石油资源日益枯竭、环保（尤其是CO2减排的迫切要求）等因素，生物质能源作为一种来源广泛的可再生能源，其开发日益受到人们的重视。微藻易培养，生长快，单位面积生物量大，很多种类富含油、烃，可以用来生产生物柴油（脂肪酸甲酯），是一类重要的生物质能源。此外，从产油微藻中提取得到的油脂成分与植物油相似[1]，且多聚不饱和脂肪酸含量高[2，3]，微藻油脂成为多聚不饱和脂肪酸的新来源，广泛应用于医药品、保健品和化工原料的领域[4]。目前国内对含油微藻的研究主要集中在海洋微藻上[5-7]，关于淡水微藻油脂含量的研究报道较少[8-10]。

本研究对贵州产10种淡水微藻油脂含量及脂肪酸组成进行分析，旨在为淡水微藻的开发和利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 淡水微藻的分离纯化

从贵阳市阿哈水库、百花湖、红枫湖的水样中分离、纯化获得10种淡水微藻。经鉴定，这10种淡水微藻分别属于蓝藻门（Cyanophyta）、绿藻门（Bacillariophyta）和硅藻门（Chlorophyt）。其中A1、A2属于硅藻门的针杆藻属（Synedra），A3属于硅藻门的菱形藻属（Nitzschia），A4属于硅藻门的舟形藻属（Navicula）；H1、H2、H3属于绿藻门的栅藻属（Tetradesmus），H4属于绿藻门的小球藻属（Chlorella）； B1、B2属于蓝藻门的螺旋藻属。

1.2 淡水微藻的培养

10种淡水微藻采用各自适宜的培养液在实验室内培养。按25%接种量将藻种接入100 mL的三角瓶中，将三角瓶置于智能人工气候培养箱中，温度（25±2） ℃，光照度3 000 lx，光周期12 h/12 h（L/D），不通气，自养培养。每天晃动3或4次。逐级扩大培养。

1.3 藻体细胞的收集

10种微藻分别在指数生长末期离心收获，采用离心机4 000 r/min离心10 min收集藻泥，用冷冻机冻干后置于冰箱保存。

1.4 总脂含量测定

样品在40 ℃烘干后放入高温灭菌的研钵中研细成粉状并称重，在藻粉中加入体积比为2∶1的石油醚、乙醚混合溶液，超声混匀30 min，在40 ℃水浴浸提5 h，加入10% KOH沉淀藻细胞，在4 000 r/min离心15 min，转移上清液，60 ℃迅速蒸去多余的溶剂至恒重并称重，计算总脂含量。

总脂含量=（油脂质量/藻粉质量）×100%。

1.5 脂肪酸成分的分析

按Christie等[11]的方法将脂肪酸甲酯化，然后用日本岛津公司GC-2014型气相色谱仪进行分析，色谱柱为毛细管柱。分别对各组分峰面积积分，用归一化法计算出脂肪酸组分的含量（以占脂肪酸总量的比例表示）。

2 结果与分析

2.1 总脂含量分析

10种淡水微藻来看，油脂含量（表1）要低于海洋微藻（一般在15%以上），但也远高于大型藻的含油量（一般为1%左右）[7]。10种不同淡水微藻之间的总脂含量（干重含量）差别很大，为2.92%～20.82%，其中仅3种微藻的总脂含量超过10%，总脂含量最高的是绿藻门栅藻属的H2；次之为栅藻属的H1、螺旋藻属的B1；含量最低的是针杆藻属的A2。据研究，二形栅藻的总脂含量为15.97%、23.98%，测定的1株四尾栅藻的总脂含量为30.00%[12]。本研究中所得3株栅藻中有两株（H2、H1）的总脂含量分别为20.82%和10.69%，也说明栅藻总脂含量相对较高，具有较大的产油潜能。硅藻门微藻因其藻体细胞内较高的脂肪含量，被认为是最有可能实现产业化生产油脂的藻种之一[13]，但从现阶段研究看，已报道的含油高的多为海洋硅藻，有的种类含量可高达干重的49.10%[5]，与海洋硅藻相比较，此次所获得的4株淡水硅藻总脂含量相对较低，为2.92%～9.25%，平均含量约为5.8%，但基本与林学政等[14]对硅藻的测定结果相近。此次测得蓝藻门的螺旋藻总脂含量介于绿藻门和硅藻门的种类之间，两株螺旋藻总脂平均含量为8.06%，高于已报道的一种海洋蓝藻束毛藻T. thiebautii的总脂含量（3%左右）[15]，与胡秋辉等[16]对螺旋藻所测总脂含量（8.06%～10.38%）相符。

2.2 脂肪酸组成及含量分析

10种淡水微藻的脂肪酸组成如表2所示。该10种淡水微藻的脂肪酸种类差异不明显，主要包括C14、C16和C18脂肪酸，且以C16和C18脂肪酸含量丰富，不具有EPA（廿碳五烯酸）、DHA（廿二碳六烯酸），从分子结构上分析符合制备生物柴油的要求[17-19]。其中绿藻门以合成DHA、EPA的前体原料C18∶4脂肪酸的含量为最多，均超过50%，其次为C18∶1、C18∶2和C16∶0脂肪酸。大多数已报道的绿藻门海藻（包括大型藻）的研究认为绿藻门海洋微藻脂肪酸组成的最大特点是高水平的C16∶4和C18∶3脂肪酸[7]，而本研究结果显示，淡水绿藻主要脂肪酸组成上与海洋绿藻不同。螺旋藻B1、B2是此次测定的蓝藻门同一属不同2种，与陈伟平等[20]报道的一种螺旋藻C16∶0脂肪酸含量最高，其次为C18∶2脂肪酸，第三为C18∶3脂肪酸略有不同，该两种藻均以C18∶4脂肪酸含量最高，C18∶2脂肪酸次之，第三为C16∶0脂肪酸。硅藻门除舟形藻A4外，C16∶0和C16∶1脂肪酸含量较高，4种硅藻中，菱形藻、舟形藻的脂肪酸种类较针杆藻少且没有检测到C22∶0和C20∶4脂肪酸，这与大多数文献报道相一致[21]，这可能与藻种本身特性和培养条件（如温度）等有关[6]。10种淡水微藻脂肪酸含量见表2，其中饱和脂肪酸含量为4.74%～38.56%，不饱和脂肪酸含量丰富，占总脂肪酸含量的61.43% ～ 95.26%，其中硅藻门A4，绿藻门H1、H2、H3、H4和蓝藻门B1、B2七种淡水藻的不饱和脂肪酸含量占总脂肪酸的88%以上，绿藻门栅藻属H1的不饱和脂肪酸高达95%以上，使其在生产生物柴油的同时也可适用于生产其他有较高附加值的化工及保健产品。

3 结论

1）10种淡水微藻的总脂含量因微藻种类不同而有明显差异，总脂含量最高的为绿藻门栅藻H2，达干重的20.82%，硅藻门针杆藻A2总脂含量最低，仅为干重有2.92%，其中有3种微藻的总脂含量超过10%。栅藻属种类最具产油潜力。

2）对10种淡水微藻的脂肪酸组成进行分析，结果显示均以C16和C18脂肪酸含量丰富，从分子结构上分析符合制备生物柴油的要求；在10种淡水微藻所含不饱和脂肪酸中，蓝绿藻合成DHA、EPA的前体原料C18∶4脂肪酸的含量均最多，通过进一步的研究，有可能作为该种脂肪酸潜在的生产源。4种硅藻中的A1、A2、A3以C16∶0、C16∶1为主要脂肪酸，A4以C18∶4为主要脂肪酸，针杆藻属检测出C22∶0和少量 C20∶4。

3）10种淡水藻的脂肪酸含量中均以不饱和脂肪酸含量高，作为生物柴油原料的同时还可作为提取不饱和脂肪酸的一大资源，进而应用于化工，甚至于食品保健行业。

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