研究了超声波对三角褐指藻脂肪酸组成的影响．在三角褐指藻整个生长期中每隔１２ ｈ 对其培养液进行超声辐射，结果表明，在较短超声作用时间下不饱和脂肪酸占总脂肪酸的百分比有明显的增加，尤其是Ｃ１８∶３ 百分含量得到大幅度的提高．Effect of the ultrasonic radiation on the contents and the composition of fatty acids in Phaeodactylum tricornutum is investigated. During the whole growth phase of Phaeodactylum tricornutum, culture medium was ultrasonically radiated every 12 hours. The result showed that the percent of the polyunsaturated fatty acids (especially C18∶3) increased obviously when culture medium was radiated at short time under present condition.国家自然科学基金!（39870565）;;福建省自然科学基金!（C97006

廖启斌

张元标

李文权

王清池

陈清花

通过对三角褐指藻分别在硅不足、维生素不足、氮不足、磷不足等不同营养盐条件下培养的对比试验 ,发现随氮营养盐不足加剧 ,TPUFA含量大幅度下降 ,由对照组 42 1 3%降至 2 9 86%( 50 %N )和 2 0 1 7%( 5%N) ,EPA含量则由对照组 2 1 4 1 %降至 1 2 94%( 50 %N)和 1 0 54%( 5%N)。磷不足能导致TFA的增加和积累 ,但TPUFA(包括EPA)占总脂肪酸的百分比却呈现下降趋势。硅不足和维生素不足条件下 ,三角褐指藻体内的TPUFA均有提高 ,分别由 42 1 3%升至 43 4 8%和 45 86%。The variations in the fatty acids contents and compositin in P.tricornutum were studied under nutrient (Si, Vitamine, N and P) starved culture conditions. In N starveling experiments, TPUFA contents decreased from 42 13%(controlled) to 29 86%(50%N) and 20 17%(5%N) and 10 54%(5%N), P starvation will lead to the increase of total fatty acids (TFA), but the percentage of TPUFA tend to decrease. Si and Vitamin starvation will result in the increase of TPUFA( from 42 13% to 43 48% and 45 86%, respectively).国家自然科学基金!资助项目 ( 39870 565);; 福建省自然科学基金!资助项目 (C970 0 6

郑爱榕

Xiamen University Institutional Repository

第 19 卷　第 2 期 海 洋 环 境 科 学 Vol .1 9 , No .22 0 0 0 年 5 月 MARINE ENVIRONM ENTAL SCIENCE May , 2 0 0 0营养盐对三角褐指藻脂肪酸含量与百分组成的影响廖启斌 ,李文权 ,陈清花 ,郑爱榕(厦门大学海洋系 、亚热带海洋研究所 ,福建　厦门　361005)摘　要:通过对三角褐指藻分别在硅不足 、维生素不足 、氮不足 、磷不足等不同营养盐条件下培养的对比试验 ,发现随氮营养盐不足加剧 , TPUFA 含量大幅度下降 ,由对照组 42.13%降至 29.86%(50%N)和 20.17%(5%N), EPA含量则由对照组 21.41%降至 12.94%(50%N)和 10.54%(5%N)。磷不足能导致 TFA 的增加和积累 ,但 T PUFA(包括 EPA)占总脂肪酸的百分比却呈现下降趋势。 硅不足和维生素不足条件下 , 三角褐指藻体内的 TPUFA均有提高 ,分别由 42.13%升至 43.48%和 45.86%。关键词:营养盐;三角褐指藻;脂肪酸;影响中图分类号:P734.4+4;θ948.12　　文献标识码:A　　文章编号:1007-6336(2000)02-0006-04Effect of ultrasonic radiation on the fatty acid compositionin Phaeodactylum tricornutumLIAO Qi-bin , LI Wen-quan , CHEN Qing-hua , ZHENG Ai-rong(Department of Oceanog raphy , Institue of S ub tropical Oceanograghy of Xiamen Universi ty , Xiamen　361005 , China)Abstract:The variat ions in the fatty acids contents and compositin in P.t ricornutum w ere studied under nut rient(Si , Vitamine ,N and P)starved culture conditions.In N-starveling experim ents , T PUFA contents decreased f rom 42.13%(cont rolled) to29.86%(50%N)and 20.17%(5%N)and 10.54%(5%N), P-starvation w ill lead to the increase of total fat ty acids(TFA), butthe percentage of TPUFA tend to decrease.Si and Vitamin starvation w ill result in the increase of TPUFA(f rom 42.13% to43.48% and 45.86%, respectively).Key words:nut rients;P.t ricorn utum;f at ty acids;effect　　在海洋单胞藻营养成分中 ,多不饱和脂肪酸(PUFA)是重要的生物活性物质 ,除了可被利用生产高级营养保健品和抗心血管药物外 ,生产鱼虾饵料添加剂也是极具开发潜力和高经济效益有应用前景的海洋蓝色产业之一[ 1 ,2] 。不同单胞藻多不饱和脂肪酸的成分与含量差距较大 ,而且与环境条件密切相关 。营养盐对微藻脂肪酸的百分组成起到了非常重要的作用 ,本文旨在对硅 、维生素 、氮和磷几种营养盐对三角褐指藻脂肪酸含量和百分组成的影响进行探讨。1　材料和方法1.1　样品和试剂实验所选用藻种为三角褐指藻(P.tri-cornutum), 培养液采用 F/2 配方配制 , 在SPX-250型生化培养箱中培养。光暗周期为12 h/12 h ,温度恒定在 16℃,每天振摇数次 。脂肪酸标准样品购自美国 SIGMA 公司 。1.2　样品的水解和脂肪酸甲酯的制备取 50 mL 实验藻液(细胞密度 1.2×105/mL), 加0.3mL正十九酸内标液(0.2mg/收稿日期:1999-07-12 ,修改稿收到日期:1999-10-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(39870565)和福建省自然科学基金资助项目(C97006)作者简介:廖启斌(1973-),男 ,福建宁化人 ,助理研究员 ,主要从事海洋有机化学研究。mL),过滤完毕置干燥器干燥后连同滤膜放入带螺帽的水解管内 , 加入 2 mL CHCl3 —CH3OH 混合液(体积比为 2∶1),充 N2 1 min后密闭封口 ,以 SCQ-250型超声波清洗器(33kHz ,250 W)超声萃取 30 min ,移出上清液 ,重复 3 ～ 4次(超声作用时间可缩短为 10 min),合并萃取液 , N2 浓缩吹干后 , 加入 2 mol/ LHCl—CH3OH 溶液 ,充 N2 后密闭(为确保气密性良好 ,可先用聚四氟乙烯材料密封瓶口后再旋上螺帽拧紧)。于 100℃水浴中反应 40min ,冷却后用 2 mL 正己烷分两次提取 ,合并提取液于具塞离心管中 ,用 N2 吹至 20 ～ 50μL供色谱分析用。1.3　气相色谱分析实验所用仪器为 SP-3420 型(北京分析仪器厂生产)气相色谱仪 , 30 m×0.22 mm SE-54弹性石英毛细管色谱柱(Australia InternationalSales),程序升温分四个阶段进行 ,第一段柱温为50℃至 120℃,升温速率 20℃/min ,于 120℃恒温1 min;第二段柱温为 120℃至 180℃,升温速率 6℃/min ,于 180℃恒温 1 min;第三段柱温为180℃至 210℃,升温速率 6℃/min ,于 210℃恒温 10 min;第四段柱温为 210℃至 280℃,升温速率 3℃/min ,于 280℃恒温 5 min。进样器温度为 300℃,氢火焰离子化检测器(FID)温度为 300℃,载气为高纯 N2 ,柱头压为 0.42 MPa ,恒流控制 ,N2 流量 30 mL/min ,H2流量 30 mL/min ,空气流量 300 mL/min ,分流比 1∶18 ,进样量 1μL。海洋微藻脂肪酸的气相色谱定性和定量分析按文献[ 3]方法进行。2　结果与讨论取高温消毒过的100 mL小三角烧瓶7个 ,编号为D0 ～ D6 ,各加入50 mL刚扩大培养的三角褐指藻。D0瓶作为对照组保持原 F/2配方 ,其余样品分别改变营养盐当中的某一项配方 ,以使D1瓶硅酸盐为原配方的 5%(即 Na2SiO3·9H2O为 1 mg/L),D2瓶维生素为原配方的 5%(即维生素 B1 为 0.005 mg/L , 维生素 B12为0.025 mg/ L),D3瓶氮营养盐为原配方的 50%(即NaNO3为 3.75 mg/ L),D4瓶氮营养盐为原配方的 5%(即 NaNO3 为 0.375 mg/L), D5 瓶磷营养盐为原配方的 5%(即 NaH2PO4 为 0.25mg/L),D6瓶氮 、磷营养盐均为原配方的 5%(即 NaNO3 为 0.375 mg/L 、NaH2PO4 为 0.25mg/L)。以上藻液样品在生化培养箱中(16℃)培养一周左右 ,在对数生长期过滤采集样品 ,按上述方法酯化测定 ,结果见表 1。表 1　营养盐对三角褐指藻脂肪酸百分组成影响Tab.1　Effect of nutrients on the fatty acid composition in P.tricornutum (%TFA＊)脂肪酸组分样　品　编　号D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6C14∶0C15∶0C16∶4C16∶3C16∶2C16∶1C16∶0C18∶4C18∶3C18∶2C18∶1C18∶0C20∶4C20∶5C20∶1C22∶6TSFATMUFATPUFATFA/ %K/ d-18.190.302.470.9110.00　26.06　15.50　0.961.472.906.070.650.8421.41　1.101.1624.64　33.23　42.13　　5.612　0.0897.810.302.700.889.8326.6　15.5　1.081.333.154.720.710.8522.58　0.881.0924.32　32.2　43.48　　5.869　0.0928.070.323.181.6210.20　22.46　15.59　1.161.442.915.980.911.0623.10　0.811.1824.89　29.25　45.86　　5.4840.0910.06　0.302.283.116.0220.60　26.14　0.591.081.904.141.311.2012.94　7.590.7437.81　32.34　29.86　　4.626　0.0885.860.272.360.111.3631.70　28.88　1.211.592.118.531.180.3210.54　3.420.5836.19　43.64　20.17　5.28　0.0546.240.311.380.034.4432.95　20.24　2.091.682.2710.37　0.930.4815.64　0.430.5427.72　43.75　28.54　10.16　　0.0645.500.241.751.092.2633.42　23.90　1.581.561.7910.36　0.840.3212.95　1.740.6930.48　45.52　24.00　　8.131　0.053　　　＊注:T FA 为总脂肪酸;TSFA 为总饱和脂肪酸;TMUFA 为总单不饱和脂肪酸;TPUFA 为总多不饱和脂肪酸。 K为生长速率常数(d-1), K =(lg N-lg N 0)/ T , N 0 为藻液初始细胞密度;N 为 T 时刻藻液细胞密度;T 为实验时间(d)。7第 2 期　　　　　　　　廖启斌等:营养盐对三角褐指藻脂肪酸含量与百分组成的影响　　由表 1数据可知 ,硅营养不足会促进脂肪酸在三角褐指藻体内的积累 ,总脂肪酸含量由对照组的 5.612%,上升至 5.869%。维生素不足会导致总脂肪酸含量的下降 ,比对照组降低了 0.128%。由生长速率常数 K 可知 ,硅营养不足和维生素不足的条件下微藻的生长速率略有增大 。硅和维生素不足能降低三角褐指藻体内的 TSFA 含量 ,但改变量较小 ,同对照组相比 ,分别降低了 1.3%和 1.0%。硅不足条件下 ,三角褐指藻体内的 TMUFA 略有降低 ,由对照组的 33.23%,降至 32.2%。在维生素不足条件下 ,TMUFA的含量下降至29.25%,改变量为 11.97%。硅不足条件下 ,EPA含量略有上升 ,比对照组提高了 5.46%,DHA含量却呈现下降趋势 ,比对照组降低了6.03%,C16∶4 、C18∶4 、C18∶2 三种不饱和脂肪酸均有不同程度的提高 ,比对照组分别提高了 9.31%、12.5%、8.62%。 TPUFA 含量同对照组相比 ,提高了 3.20%。在维生素不足条件下 ,EPA和 DHA占总脂肪酸的百分比均呈现上升趋势 ,比对照组分别提高了 7.91%和 1.78%。C16∶4 、C16∶3 、C18∶4三种不饱和脂肪酸得到较大幅度的提高 ,分别比对照组提高了 28.86%、78.52%和 21.01%。 TPUFA百分含 量 由对 照 组 的 42.13%上 升为45.86%。一些研究结果表明 ,硅营养不足会促进脂肪酸在某些微藻体内积累 ,导致微藻体内脂肪酸增加[ 4 ,5]。另有研究报道 ,在硅营养不足的情况下 ,藻体内乙酰辅酶 A羧化酶(acetyl-CoAcarboxybase)的活性增加了一倍 ,说明硅不足会激活该酶 ,从而促进脂肪在藻体内的合成[ 6]。由表 1可知 ,氮不足会导致三角褐指藻总脂肪酸含量略有下降 ,而磷不足条件下 ,总脂肪酸含量却得到大幅度的提高 , 由对照组5.612%急剧上升至 10.16%,提高近一倍 。在营养盐中 ,氮的影响最为显著 ,比较各种营养盐不足对微藻生长的影响 ,氮不足是影响微藻生长速率最为重要的一个因素 ,氮营养盐的不足会导致微藻生长速率的急剧下降[ 7] 。由表 1生长速率常数 K 数据可知 ,氮不足或磷不足均会导致三角褐指藻生长速率下降 ,氮磷营养盐越不足 ,微藻生长速率降低越显著 。图 1反映了不同氮营养盐条件下三角褐指藻脂肪酸百分含量的变化趋势 。随培养液中氮浓度的增大 ,TSFA和 TMUFA含量呈现下降趋势 , TSFA由3 6.1 9%(5 %N)降至图 1　不同氮营养盐条件下三角褐指藻脂肪酸百分含量的变化Fig.1　Variations of fatty acids in P.tricornutumwith various contents of nitrate24.64%(对照组), TMUFA 则由 43.64%(5%N)降至 33.23%(对照组);TPUFA 与前两者呈现相反的变化趋势 ,随氮浓度的增大而呈现直线上升趋势 ,在 5%N 条件下 , TPUFA含量仅为 20.17%,50%条件下为 29.86%,在原配方条件下其含量则高达 42.13%。EPA含量也随氮浓度的增大而增大 ,对照组 EPA含量是氮不足(5%N)条件下 EPA 含量的2.03倍 ,DHA的百分含量也随氮浓度的增大而增大 ,对照组 DHA含量是氮不足(5%N)条件下 DHA含量的 2倍。氮对微藻脂肪酸的百分组成起到了非常重要的作用[ 8] 。一些研究结果表明 , 氮不足会引起脂肪酸含量增加[ 9] 。但是有些微藻 ,包括绿藻和硅藻在氮营养不足的情况下脂肪酸含量并不增加 ,反映了这些藻类的代谢有所不同[ 10] 。Molina 等[ 11] 也曾研究了不同氮营养盐条件下球等鞭金藻的脂肪酸含量变化 ,结果发现当氮营养盐(NaNO3)从 0.613 mg/ L上升至 9.8 mg/L 时 , PUFA和 EPA的含量也随之升高。Reitan 等[ 12]曾对三角褐指藻等 7种微藻在氮限制(5%μmax , 50%μmax)条件下8　　　　　　　　　　　　　　　　海　洋　环　境　科　学　　　　　　　　　　　　　　　第 19卷脂肪酸含量变化 ,结果发现 ,随氮营养盐不足的加剧(由 50%μmax降至 5%μmax), TPUFA占总脂肪酸的百分比呈现下降趋势 , TMUFA百分比(主要是 C16∶1或 C18∶1)却呈现上升趋势。三角褐指藻体内的 C16∶3 、C18∶4 、EPA 、DHA 占总脂肪酸的百分比随氮营养盐不足的加剧而呈现下降的趋势 。表明氮 、磷营养盐是一些海洋微藻合成不饱和脂肪酸必不可少的营养盐 ,它们的不足会导致某些海洋微藻多不饱和脂肪酸含量的明显下降 。磷不足条件下(D5),同对照组 D0相比 ,十八碳脂肪酸除 C18∶2 以外 ,其他均有不同程度的提高 ,尤其是 C18∶4 由 0.96%上升至2.09%,十六碳多不饱和脂肪酸却均呈现明显的下降趋势 ,EPA和 DHA的百分含量也随营养盐中磷浓度的降低而降低 ,EPA 从 21.41%降至 15.64%,DHA 则从 1.16%降至0.54%。磷营养盐不足条件下 ,TSFA和 TMUFA 的含量均有不同程度的上升 , TPUFA 却大幅度下降 ,由 42.13%降至 28.54%。氮营养盐和磷营养盐同时不足的条件下(D6), EPA 百分含量进一步降低 ,为 12.95%,DHA含量则同 D4(氮不足)、D5(磷不足)相近 ,十八碳脂肪酸除C18∶2 外 ,其含量均高于对照组 , 但略低于D5。同单一磷不足条件下三角褐指藻的脂肪酸含量相比 ,氮磷营养盐同时不足 , TSFA 和TMUFA 进一步提高 ,而 TPUFA 却进一步降低 ,由 28.54%降至 24.0%。3　结　语营养盐是影响海洋脂肪酸含量和百分组成最重要的环境因子之一 。在各类营养盐中 ,以氮的影响最为显著 。在氮不足情况下 ,三角褐指藻的生长速率和总脂肪酸含量有明显下降。随着氮不足的加剧 , TPUFA含量大幅度下降。磷不足会导致三角褐指藻总脂肪酸的增加和积累 ,但 TPUFA(包括 EPA)的含量却呈现下降趋势 。硅不足和维生素不足都会使三角褐指藻生长速率和 TPUFA 含量有所提高 ,表明它们也是影响海洋微藻生长和生化组成的重要营养要素。参考文献:[ 1] 　于富才.海洋动植物中生物活性物质的研究概况[ J] .海洋科学 , 1994 , 4∶20-22.[ 2] 　金　骏 ,林美娇.海藻利用与加工[ M ] .北京:科学出版社 , 1993.301-306.[ 3] 　蔡阿根 , 郑爱榕 , 李文权 ,等.海洋微藻脂肪酸气相色谱分析[ J] .海洋技术 , 1998 , 17(4)∶64-68.[ 4] 　COOM BS J , DARLEY W M , HANSEN H O , et al.Studies on the biochemistry and fine st ructure of silicashell f ormation in diatoms:Chemical composit ion of Nav-i cula pel liculosa during silicon-stavat ion 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Effect of ultrasonic radiation on the fatty acid composition in -Phaeodactylum tricornutum

Effect of Ultrasonic Radiation on the Fatty Acid Composition in Phaeodactylum tricornutum

http://dspace.xmu.edu.cn/bitstream/handle/2288/141154/%e8%90%a5%e5%85%bb%e7%9b%90%e5%af%b9%e4%b8%89%e8%a7%92%e8%a4%90%e6%8c%87%e8%97%bb%e8%84%82%e8%82%aa%e9%85%b8%e5%90%ab%e9%87%8f%e4%b8%8e%e7%99%be%e5%88%86%e7%bb%84%e6%88%90%e7%9a%84%e5%bd%b1%e5%93%8d.pdf?sequence=1&isAllowed=y

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