环境因子对三种海洋微藻蛋白含量的影响

05/28/2026 11:31:42

本文考察了光照时间、培养温度、二氧化碳通入量等生态因素对处于不同生长时期的小球藻、等鞭金藻、新月菱形藻中的蛋白质含量的影响。

结果表明,不同种类的微藻,生态因素对其胞内蛋白质含量的影响不同。小球藻在光照17h、培养温度19℃、每日间歇通入25mLCO2L培养液的条件下,培养至对数对数生长期,蛋白质含量达到70%;等鞭金藻在光照17h、培养温度19℃以上、不通入CO2的条件下培养至静止期,蛋白质含量接近70%;新月菱形藻光照17h、培养温度25℃、不通入CO2 的条件下培养至对数对数生长期,蛋白质含量超过70%。

海洋藻类中含有大量的生物活性物质, 这些活性物质具有多种重要的生理功能, 如高度不饱和脂肪酸能治疗人类循环系统的多种疾病, 蛋白质和糖蛋白等能提高人体的抗肿瘤活性, 增强人体免疫力、抗病毒和病原菌感染的能力。目前, 有关微藻脂肪酸的研究较多, 而对微藻中其它活性物质的研究尚少, 李师翁等人, 发现了培养基中加入乙酸钠能提高蛋白质含量。李乐农等人发现螺旋藻的蛋白含量随光照时间的延长而增加。然而, 生态因素对微藻细胞及其在不同生长时期胞内蛋白质含量的影响的研究尚未见报道。因此, 本文考察了一些生态因素包括细胞生长时期和环境条件 (如温度、通气量、光照周期等因素) 对三种处于不同分类地位的微藻在不同的生长时期胞内蛋白质含量的影响, 为阐明细胞内蛋白质合成和积累的优化生态条件, 实现大规模培养提供实验依据。

PART 01

1、 材料和方法

1.1 藻种三种处于不同分类地位的藻种由辽宁省海洋水产研究所提供, 具体分类见表1。

1.2 培养条件

培养液为经过过滤、煮沸后冷却的海水, 并加入0.1%的康维营养液。藻种用5L摇瓶间歇培养, 培养液体积4L, 接种量20%。光强6000Lux, 培养温度和光照周期依据实验确定。

1.3 蛋白质含量的测定

采用微量凯氏定氮法测定。蛋白质质量表示为蛋白质质量占干细胞质量的百分比, 藻细胞经离心浓缩后, 80℃烘至恒重。

1.4 细胞密度的测定

采用血球板计数法。
PART 02

2、结果与讨论

2.1 细胞生长周期的确定

在室温及自然光照条件下, 用5L摇瓶间歇培养小球藻、新月菱形藻及等鞭金藻, 每天振摇3 次, 用血球板计数法隔天测定细胞密度, 以在不同培养时间测定的细胞密度与初始接种量的比值 (细胞相对生长量) 为纵坐标, 培养时间为横坐标作图, 结果见图1。

从中可以明显地确定细胞生长周期, 在培养的前6d内, 细胞相对生长量明显增加, 藻细胞处于较快的对数生长期;在6d-10d, 细胞相对生长量增加缓慢, 基本处于静止期;10d后, 细胞相对生长量迅速降低, 细胞进入死亡期。

细胞生长与胞内活性物质的积累未必同步, 故分别测定了不同培养条件下处于对数生长期 (培养4d) 和静止期 (培养9d) 的细胞内蛋白质的含量, 以确定生长与积累的关系。

2.2 光照周期对微藻蛋白质含量的影响

在20℃下, 取每日光照时间分别为9、13、17h, 培养小球藻、等鞭金藻、新月菱形藻, 测定其在对数生长期、静止期的蛋白质含量, 结果见表2。

表2结果显示, 三种藻中的蛋白质含量随光照时间的延长, 均呈不同程度的增加, 光照17h时, 藻细胞中的蛋白质含量最高。主要原因是, 在培养液中营养盐充足的条件下, 随光照时间的延长, 光合作用增强, 代谢途径更有利于蛋白质的合成和积累。这与李乐农等人[7]所得的光照时间对螺旋藻内蛋白质含量的影响结果相似。光照时间相同时, 处于对数生长期的小球藻蛋白质含量高于静止期时的蛋白质含量, 而等鞭金藻在静止期时的蛋白质含量明显提高, 新月菱形藻在静止期时的蛋白质含量略微提高。这说明光照周期对不同藻细胞的蛋白质含量的影响不同, 主要受遗传因素控制。

2.3 温度对微藻蛋白质含量的影响

在日光照17h的条件下, 取培养温度分别为15、19、25℃培养上述三种微藻, 测定其在对数生长期、静止期的蛋白质含量, 结果见表3。

从表3中的数据可见, 在较好的光照条件下, 三种藻中的蛋白质含量受生长时期的影响较小, 而受培养温度的影响较大, 即小球藻在培养温度为19℃时, 蛋白质含量最高;等鞭金藻从15℃至19℃蛋白质含量增加显著, 19℃至25℃略有增加;新月菱形藻的蛋白质含量随培养温度的升高比较均匀地增加。这些结果说明, 藻种不同, 适合于蛋白质合成与积累的培养温度不同, 对培养温度的敏感性不同。在同一培养温度下, 不同生长时期的藻中, 蛋白质含量比较接近, 说明蛋白质的合成和积累受细胞对数生长期影响较小, 因此大规模培养时可将培养时间缩短到对数生长期。

2.4 二氧化碳量对微藻蛋白质含量的影响

在上述优化的日光照时间和培养温度下, 通入CO2, 一方面可降低因藻细胞生长而升高的培养液pH值, 使藻细胞处于比较适合生长的pH范围;另一方面可促进光合作用的进行, 积累胞内次级代谢产物。但是, 通入过量的CO2, 将降低培养液的pH值, 引起培养环境恶化。因此, 实验中每天定时分别往培养液中通入CO250mL、100mL、150 mL, 测定藻细胞在不同生长时期的蛋白质含量, 结果见表4。

表4中的结果显示, 无论是对数生长期还是静止期, 小球藻培养液中适量二氧化碳, 均可提高胞内蛋白质含量。等鞭金藻的蛋白质含量随培养液中CO2通入量的增加而下降, 但静止期的蛋白质含量高于对数生长期的蛋白质含量。新月菱形藻中的蛋白质含量无论在对数生长期还是在静止期, 基本上不受CO2通入量的影响。上述结果说明, 藻种不同, 合成与积累蛋白质的途径不同, 有些藻受光合作用的影响, 有些藻则不受其影响。因此, 针对不同的藻种, 优化培养条件应有所不同。
PART 03

3、讨论

考察了光照时间、培养温度及二氧化碳通入量对三种处于不同分类地位的微藻中蛋白质含量的影响。结果表明, 除遗传因素控制外, 微藻中的蛋白质含量受生态因素影响较大。对三种藻的优化培养条件分别是:小球藻在19℃、光照17h的条件下培养至对数生长期, 并按1L培养液25mL CO2的比例间歇通入CO2, 蛋白质含量可达70%以上;等鞭金藻在19℃以上、光照17h、不通入CO2的条件下, 培养至静止期, 蛋白质含量接近70%;新月菱形藻在25℃、光照17h、不通入CO2的条件下培养对数生长期, 蛋白质含量超过70%。此结果为微藻大规模优化培养提供了重要的实验依据。