低氮胁迫对蛋白核小球藻生化组分和絮凝性能的影响

作者：赵艳; 汪成

来源：植物营养与肥料学报, 2019, 25(03): 489-497.

• 蛋白核小球藻
• 低氮胁迫
• 生化组分
• 胞外聚合物
• 絮凝

【目的】蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)蛋白含量高,富含各种必需氨基酸和多种营养保健因子,2012年被我国增列为新资源食品。本文以蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)为材料,研究低氮胁迫对自养和兼养来源的藻细胞生化组分和絮凝性能的影响,为开发应用提供技术支撑。【方法】分别以BG11基本培养基和BG11添加10 g/L葡萄糖接种培养蛋白核小球藻,获得自养和兼养来源的种子藻细胞。以BG11基本培养基中18 mmol/L硝酸钠为正常供氮对照,设置硝酸钠水平为3、6、9 mmol/L的低氮胁迫培养基。种子藻细胞培养14天后,分别采用干重法、脂染色法测定藻细胞干重生物量和总脂含量;蛋白和淀粉含量的测定采用紫外分光光度法;用三维荧光光谱分析藻细胞胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)组分和含量。【结果】1)自养与兼养来源的蛋白核小球藻在低氮胁迫处理下均能生长,自养来源藻细胞更能迅速感应低氮胁迫的条件变化,转接后第1天即开始快速生长。四个胁迫处理中,以硝酸钠6 mmol/L组藻细胞干重和油脂含量最高。该低氮胁迫培养4天后,所有藻细胞样品生长到达稳定期,此时自养与兼养来源的藻细胞干重分别为2.56 g/L和4.62 g/L,藻细胞油脂含量分别为15.5%和39.3%,与正常对照组(硝酸钠18 mmol/L)相比均显著增加。2)低氮胁迫处理能提高蛋白核小球藻的油脂产率。其中6 mmol/L胁迫处理4天后,兼养藻细胞油脂产率最高,达到129.56 mg/(L·d),同比是自养来源藻细胞的7.95倍。3)兼养组藻细胞胞内外蛋白、淀粉(多糖)初始含量显著高于自养组。藻细胞油脂、蛋白、淀粉含量在低氮胁迫处理培养2天或3天内均显著下降,之后低氮胁迫组藻细胞胞内外蛋白含量持续下降,细胞油脂与胞内淀粉含量开始回升,在第4天出现明显的拐点。4) 6 mmol/L低氮胁迫处理4天后,自养来源藻细胞中,对藻细胞絮凝有促进作用的蛋白类色氨酸物质含量比对照组增加40.3%,兼养来源藻细胞蛋白类色氨酸物质和对藻细胞絮凝有抑制作用的胡敏酸和富里酸类腐殖酸物质的含量分别为对照组的83.6%、74.8%和54.8%。兼养和自养组藻细胞自絮凝率分别为78.5%和80.3%,均比对照组显著提高。【结论】自养与兼养来源的蛋白核小球藻对低氮胁迫处理的响应存在差异,藻细胞生化组分含量变化受培养基供氮水平和培养时间的影响。低氮胁迫通过影响藻细胞促进和抑制藻细胞自絮凝的生化组分的比例,显著提高其收获期的自絮凝率。针对供试藻种,以硝酸钠6 mmol/L低氮胁迫处理4天对蛋白核小球藻的油脂产率和絮凝性能的提升效果最佳。

• 单位
  浙江工商大学; 食品与生物工程学院