不同質量濃度NaCl對鈍頂螺旋藻生長及營養物質含量的影響

馬玉心　葉立果　崔大練　楊圣瓊　周秋怡　聞雪萍

摘要 [目的]研究不同質量濃度NaCl對鈍頂螺旋藻生長及營養物質含量的影響。[方法] 研究不同質量濃度NaCl對鈍頂螺旋藻生物量、多糖含量、藻膽蛋白含量、質量葉綠素a含量的影響。[結果]NaCl質量濃度為0.5% 時，鈍頂螺旋藻產量最大、葉綠素a濃度最高、藻膽蛋白含量最高；當NaCl質量濃度低于0.5%時，鈍頂螺旋藻產量隨著NaCl質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質量濃度的升高而增多；當NaCl質量濃度高于0.5%時，鈍頂螺旋藻產量隨著NaCl質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質量濃度的升高而減少；NaCl質量濃度為0.6%時，鈍頂螺旋藻的多糖含量最高，但質量濃度0.6%與0.5% NaCl的多糖含量差異不大，且NaCl質量濃度對多糖含量的影響趨勢也呈先增加后減少。[結論]NaCl脅迫對鈍頂螺旋藻的生長和營養物質含量影響顯著。

關鍵詞 鈍頂螺旋藻；NaCl質量濃度；葉綠素a；多糖；藻膽蛋白

中圖分類號 S-3 文獻標識碼

A 文章編號 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

螺旋藻是一種開發價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，具有營養保健、預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，國內外人工養殖和工廠化生產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、螺距更寬，但從營養成分來說，鈍頂螺旋藻的營養成分更高、更易于吸收，所以國際上都食用鈍頂螺旋藻[3]。近年來，關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已較為明晰[4-5]，然而在關于NaCl脅迫對鈍頂螺旋藻的生長狀況和營養物質含量的影響研究方面雖做出了相關工作[6]，但在NaCl脅迫對鈍頂螺旋藻的營養物質含量的影響趨勢上仍存在較大空白。鑒于此，筆者研究了NaCl質量濃度對鈍頂螺旋藻的生長和營養物質含量的影響，對指導螺旋藻養殖產業生產、降低養殖成本具有重要意義，對于定向獲取藻藍蛋白、多糖等營養物質的養殖商有重要借鑒價值。

1 材料與方法

1.1 材料來源與培養

材料選用鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis），來自中國海洋大學的藻種實驗室。培養條件為：日30 ℃/夜25 ℃、晝4 000 lx/夜0 lx，光/暗周期為12 h/12 h的光照培養箱。培養周期為20 d。

1.2 方法

1.2.1 NaCl濃度梯度設置。

采用Zarrouk培養基培養，共2大組：A組100 mL培養液定量培養和B組500 mL大規模增殖培養；每組均分為12小組，設3個平行對照，NaCl質量濃度（以下簡稱濃度）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定量培養所得鈍頂螺旋藻用于藻體干重分析，500 mL大規模增殖培養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濃度的培養基中培養20 d后，用200目紗絹過濾B組培養液得到新鮮藻體，再用無菌水進行清洗得到新鮮藻體。

1.3 項目測定

1.3.1 生物量測定。將培養20 d的A組培養液置于抽濾裝置上用已稱重的濾紙進行抽濾，并用無菌水清洗2～3次。標明組別后，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量后進行培養所得藻體質量對比分析。

1.3.2 多糖含量測量。采用蒽酮硫酸法[7]。

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

1.3.4 藻膽蛋白含量測定。采用劉濤[8]的方法，稱取新鮮鈍頂螺旋藻1.0 g放入預冷的研缽，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，測定其在455、564、592、595、618、645 nm處的吸光值。藻膽蛋白含量計算公式為：

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

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

2 結果與分析

2.1 不同濃度NaCl對鈍頂螺旋藻生物量的影響

不同濃度NaCl對鈍頂螺旋藻的生長趨勢有明顯的影響。由表1可知，當培養液的NaCl濃度低于0.5%時，鈍頂螺旋藻的產量隨著NaCl濃度的增大而增大；而當培養液中NaCl的濃度高于0.5%時，鈍頂螺旋藻的產量隨著NaCl濃度的增大而減小。當NaCl濃度高于1.0%時對鈍頂螺旋藻的產量影響顯著。當NaCl濃度為0.5%時，鈍頂螺旋藻的產量達到最大值，為0.485 0 g。NaCl濃度為0.5%和2.0%的培養基所得鈍頂螺旋藻的干重相差172.93%。

2.2 不同濃度NaCl對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值，在抗凝、抗血栓、調血脂、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種類范圍較大、NaCl濃度梯度設置過于簡單，對于鈍頂螺旋藻受NaCl脅迫所產生的影響不夠明晰。由圖1可知，當培養基中NaCl的濃度不高于0.6%時，鈍頂螺旋藻的多糖含量隨著NaCl濃度的增加呈上升趨勢。

當培養基中NaCl的濃度高于0.6%時，鈍頂螺旋藻的多糖含量隨著NaCl濃度的增加呈下降趨勢；當NaCl濃度為0.6%時藻中多糖含量最高。而當NaCl濃度高于1.0%時多糖含量顯著下降，在NaCl濃度為2.0%時含量最低，與最高值相差3.81百分點。這說明高濃度的NaCl脅迫對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蛋白和藻紅蛋白。其中藻藍蛋白是鈍頂螺旋藻中重要的捕光色素蛋白，它以近乎100%的高效率把光能優先地傳遞給光系統 Ⅱ[11-13]。研究表明，藻膽蛋白具有提高人體免疫力，促進動物血細胞再生，抑制某些癌細胞等作用。蔡西栗等[14]研究顯示，NaCl脅迫對藻藍蛋白的含量影響明顯，但其對鈍頂螺旋藻受NaCl脅迫下藻藍蛋白的含量影響狀況研究不夠清晰。由圖2、3可知，當培養液的NaCl濃度為0.1%～ 0.5%時均能提高鈍頂螺旋藻的藻膽蛋白含量。當NaCl濃度為0.5%時1 g新鮮藻體含藻藍蛋白量為0.017 9 g，含藻紅蛋白量為0.0027 5 g。

2.4 不同濃度NaCl對鈍頂螺旋藻葉綠素a含量的影響

葉綠素是大部分植物進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弱。Chen等[15]的研究得出NaCl脅迫對鈍頂螺旋藻的光合色素含量有顯著影響。由表2可知，當NaCl濃度為0.5%時，鈍頂螺旋藻的生長最旺盛，培養液中藻密度最大，故測得的樣液中葉綠素a濃度最高。當NaCl濃度高于1.0%時，鈍頂螺旋藻的生長受到明顯抑制，所測樣液中葉綠素a濃度顯著降低；當NaCl濃度為2.0%時，鈍頂螺旋藻的生長受到的抑制最強，培養液中葉綠素a含量比最高值低27.30%。

3 結論與討論

在螺鈍頂旋藻的培養基中加入適度的氯化鈉會使鈍頂螺旋藻的產量提升、多糖含量增加、葉綠素a含量升高，對鈍頂螺旋藻的生長有較明顯的促進作用，在添加氯化鈉濃度為0.5%時各項指標達到最大值；當NaCl的濃度高于0.5%時，隨著濃度的逐漸加大，各項指標又逐漸降低。結果表明，0.5%NaCl濃度最適于鈍頂螺旋藻的生長，而過高濃度NaCl對鈍頂螺旋藻的生長有顯著的抑制作用。當NaCl濃度低于0.5%時，隨著濃度的增加，NaCl濃度恰好滿足鈍頂螺旋藻光合作用對鈉離子的需要，因此光合速率和營養物質含量顯著增加。而當NaCl濃度高于0.5%時，培養液的濃度逐漸加大，導致藻細胞內滲透壓升高，對其光合作用和生命活動有較強抑制作用，因此光合色素含量和營養物質含量再次降低。此外，較高濃度NaCl對鈍頂螺旋藻的代謝也有一定影響，使其所產生代謝廢物種類及數量產生變化，進而影響到培養液的pH[16]，導致再次發生負反饋作用，抑制了鈍頂螺旋藻的生長。

參考文獻

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