不同质量浓度NaCl对钝顶螺旋藻生长及营养物质含量的影响

马玉心　叶立果　崔大练　杨圣琼　周秋怡　闻雪萍

摘要 [目的]研究不同质量浓度NaCl对钝顶螺旋藻生长及营养物质含量的影响。[方法] 研究不同质量浓度NaCl对钝顶螺旋藻生物量、多糖含量、藻胆蛋白含量、质量叶绿素a含量的影响。[结果]NaCl质量浓度为0.5% 时，钝顶螺旋藻产量最大、叶绿素a浓度最高、藻胆蛋白含量最高；当NaCl质量浓度低于0.5%时，钝顶螺旋藻产量随着NaCl质量浓度的升高而增大，所得藻中叶绿素a含量、藻胆蛋白含量随着NaCl质量浓度的升高而增多；当NaCl质量浓度高于0.5%时，钝顶螺旋藻产量随着NaCl质量浓度的升高而减小，所得藻中叶绿素a含量、藻胆蛋白含量随着NaCl质量浓度的升高而减少；NaCl质量浓度为0.6%时，钝顶螺旋藻的多糖含量最高，但质量浓度0.6%与0.5% NaCl的多糖含量差异不大，且NaCl质量浓度对多糖含量的影响趋势也呈先增加后减少。[结论]NaCl胁迫对钝顶螺旋藻的生长和营养物质含量影响显著。

关键词 钝顶螺旋藻；NaCl质量浓度；叶绿素a；多糖；藻胆蛋白

中图分类号 S-3 文献标识码

A 文章编号 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

螺旋藻是一種开发价值极高的新资源微藻，它富含藻多糖、不饱和脂肪酸、藻胆蛋白、β-胡萝卜素、超氧化物歧化酶（SOD）以及多种维生素等生物活性物质，具有营养保健、预防疾病和辅助治疗的功效，是天然保健食品和药源食物[1-2]。目前全世界已知螺旋藻有30余种，国内外人工养殖和工厂化生产的螺旋藻只有极大螺旋藻和钝顶螺旋藻2种。与钝顶螺旋藻相比，极大螺旋藻的藻丝更长、螺距更宽，但从营养成分来说，钝顶螺旋藻的营养成分更高、更易于吸收，所以国际上都食用钝顶螺旋藻[3]。近年来，关于钝顶螺旋藻在光照、温度及部分重金属离子的影响下的生理生化效应已较为明晰[4-5]，然而在关于NaCl胁迫对钝顶螺旋藻的生长状况和营养物质含量的影响研究方面虽做出了相关工作[6]，但在NaCl胁迫对钝顶螺旋藻的营养物质含量的影响趋势上仍存在较大空白。鉴于此，笔者研究了NaCl质量浓度对钝顶螺旋藻的生长和营养物质含量的影响，对指导螺旋藻养殖产业生产、降低养殖成本具有重要意义，对于定向获取藻蓝蛋白、多糖等营养物质的养殖商有重要借鉴价值。

1 材料与方法

1.1 材料来源与培养

材料选用钝顶螺旋藻（Spirulina platensis），来自中国海洋大学的藻种实验室。培养条件为：日30 ℃/夜25 ℃、昼4 000 lx/夜0 lx，光/暗周期为12 h/12 h的光照培养箱。培养周期为20 d。

1.2 方法

1.2.1 NaCl浓度梯度设置。

采用Zarrouk培养基培养，共2大组：A组100 mL培养液定量培养和B组500 mL大规模增殖培养；每组均分为12小组，设3个平行对照，NaCl质量浓度（以下简称浓度）分别为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定量培养所得钝顶螺旋藻用于藻体干重分析，500 mL大规模增殖培养所得钝顶螺旋藻用于叶绿素a含量、多糖含量和藻胆蛋白含量分析。

1.2.2 钝顶螺旋藻的收集。

在不同NaCl浓度的培养基中培养20 d后，用200目纱绢过滤B组培养液得到新鲜藻体，再用无菌水进行清洗得到新鲜藻体。

1.3 项目测定

1.3.1 生物量测定。将培养20 d的A组培养液置于抽滤装置上用已称重的滤纸进行抽滤，并用无菌水清洗2～3次。标明组别后，将附着有新鲜钝顶螺旋藻的滤纸置于80 ℃烘箱烘干至恒重。A组藻连同滤纸置于分析天平中精确称量减去已称重的滤纸质量后进行培养所得藻体质量对比分析。

1.3.2 多糖含量测量。采用蒽酮硫酸法[7]。

1.3.3 叶绿素a含量测定。采用PHYTO-PAM-Ⅰ 型浮游植物荧光测定仪测定叶绿素含量，稀释比例为20倍。

1.3.4 藻胆蛋白含量测定。采用刘涛[8]的方法，称取新鲜钝顶螺旋藻1.0 g放入预冷的研钵，分批加入10 mL 0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH=6.8），冰浴下研磨成匀浆。将匀浆液在离心机中5 000 r/min离心10 min（2～4 ℃），所得上清液为样品提取液。吸取样品上清液，测定其在455、564、592、595、618、645 nm处的吸光值。藻胆蛋白含量计算公式为：

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

藻蓝蛋白含量（%）=[（A618-A645）-（A595-A645）×0.15]×0.15

2 结果与分析

2.1 不同浓度NaCl对钝顶螺旋藻生物量的影响

不同浓度NaCl对钝顶螺旋藻的生长趋势有明显的影响。由表1可知，当培养液的NaCl浓度低于0.5%时，钝顶螺旋藻的产量随着NaCl浓度的增大而增大；而当培养液中NaCl的浓度高于0.5%时，钝顶螺旋藻的产量随着NaCl浓度的增大而减小。当NaCl浓度高于1.0%时对钝顶螺旋藻的产量影响显著。当NaCl浓度为0.5%时，钝顶螺旋藻的产量达到最大值，为0.485 0 g。NaCl浓度为0.5%和2.0%的培养基所得钝顶螺旋藻的干重相差172.93%。

2.2 不同浓度NaCl对钝顶螺旋藻多糖含量的影响

螺旋藻多糖具有较高的药用价值，在抗凝、抗血栓、调血脂、抗辐射、抗肿瘤方面有显著作用[9]。不同浓度的NaCl胁迫对螺旋藻的多糖含量有一定影响[10]。但其选用的藻种具体种类不明晰、所涉及的盐度包含物质种类范围较大、NaCl浓度梯度设置过于简单，对于钝顶螺旋藻受NaCl胁迫所产生的影响不够明晰。由图1可知，当培养基中NaCl的浓度不高于0.6%时，钝顶螺旋藻的多糖含量随着NaCl浓度的增加呈上升趋势。

当培养基中NaCl的浓度高于0.6%时，钝顶螺旋藻的多糖含量随着NaCl浓度的增加呈下降趋势；当NaCl浓度为0.6%时藻中多糖含量最高。而当NaCl浓度高于1.0%时多糖含量显著下降，在NaCl浓度为2.0%时含量最低，与最高值相差3.81百分点。这说明高浓度的NaCl胁迫对钝顶螺旋藻的多糖含量有显著的抑制作用。

2.3 不同浓度NaCl对钝顶螺旋藻藻胆蛋白含量的影响

钝顶螺旋藻中含有丰富的藻胆蛋白，藻胆蛋白又包含藻蓝蛋白和藻红蛋白。其中藻蓝蛋白是钝顶螺旋藻中重要的捕光色素蛋白，它以近乎100%的高效率把光能优先地传递给光系统 Ⅱ[11-13]。研究表明，藻膽蛋白具有提高人体免疫力，促进动物血细胞再生，抑制某些癌细胞等作用。蔡西栗等[14]研究显示，NaCl胁迫对藻蓝蛋白的含量影响明显，但其对钝顶螺旋藻受NaCl胁迫下藻蓝蛋白的含量影响状况研究不够清晰。由图2、3可知，当培养液的NaCl浓度为0.1%～ 0.5%时均能提高钝顶螺旋藻的藻胆蛋白含量。当NaCl浓度为0.5%时1 g新鲜藻体含藻蓝蛋白量为0.017 9 g，含藻红蛋白量为0.0027 5 g。

2.4 不同浓度NaCl对钝顶螺旋藻叶绿素a含量的影响

叶绿素是大部分植物进行光合作用的主要色素，也是钝顶螺旋藻的主要光合色素。而叶绿素a是直接参与光合作用的色素，其他辅助色素（如β-胡萝卜素等）吸收的光能必须传递给叶绿素a才能被利用。因此叶绿素a含量水平的高低直接影响到螺旋藻的光合能力强弱。Chen等[15]的研究得出NaCl胁迫对钝顶螺旋藻的光合色素含量有显著影响。由表2可知，当NaCl浓度为0.5%时，钝顶螺旋藻的生长最旺盛，培养液中藻密度最大，故测得的样液中叶绿素a浓度最高。当NaCl浓度高于1.0%时，钝顶螺旋藻的生长受到明显抑制，所测样液中叶绿素a浓度显著降低；当NaCl浓度为2.0%时，钝顶螺旋藻的生长受到的抑制最强，培养液中叶绿素a含量比最高值低27.30%。

3 结论与讨论

在螺钝顶旋藻的培养基中加入适度的氯化钠会使钝顶螺旋藻的产量提升、多糖含量增加、叶绿素a含量升高，对钝顶螺旋藻的生长有较明显的促进作用，在添加氯化钠浓度为0.5%时各项指标达到最大值；当NaCl的浓度高于0.5%时，随着浓度的逐渐加大，各项指标又逐渐降低。结果表明，0.5%NaCl浓度最适于钝顶螺旋藻的生长，而过高浓度NaCl对钝顶螺旋藻的生长有显著的抑制作用。当NaCl浓度低于0.5%时，随着浓度的增加，NaCl浓度恰好满足钝顶螺旋藻光合作用对钠离子的需要，因此光合速率和营养物质含量显著增加。而当NaCl浓度高于0.5%时，培养液的浓度逐渐加大，导致藻细胞内渗透压升高，对其光合作用和生命活动有较强抑制作用，因此光合色素含量和营养物质含量再次降低。此外，较高浓度NaCl对钝顶螺旋藻的代谢也有一定影响，使其所产生代谢废物种类及数量产生变化，进而影响到培养液的pH[16]，导致再次发生负反馈作用，抑制了钝顶螺旋藻的生长。

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