培養(yǎng)條件對湛江等鞭金藻生長和油脂產(chǎn)率的影響

董學(xué)衛(wèi)，李有志，何慶芳，于金慧，畢玉平*

1(廣西大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧， 530004) 2(山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)中心，山東省作物與畜禽品種改良生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部黃淮海作物遺傳改良與生物技術(shù)重點(diǎn)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南，250100) 3(美國阿肯色大學(xué) 應(yīng)用科學(xué)系，美國)

微藻具備光效高，生長速度快，投入低等優(yōu)點(diǎn)，是多種高附加值天然產(chǎn)物、生物活性化合物的重要來源[1]。此外，微藻可在海水、苦咸水、市政污水等非農(nóng)用水中培養(yǎng)，減少了新鮮水消耗；也可在灘涂、鹽堿地等邊際土地上大規(guī)模培養(yǎng)，做到“不與人爭糧、不與人爭地”[2]。但是微藻生物量濃度低，造成收獲耗能大、新鮮水消耗多，導(dǎo)致微藻及其油脂生產(chǎn)成本高。因此，優(yōu)化微藻培養(yǎng)條件，提高微藻的油脂產(chǎn)率和培養(yǎng)操作的靈活性，對充分開發(fā)利用湛江等鞭金藻具有重要的意義。

影響微藻生長和油脂積累的因素一般包括：光、碳源、氮磷等無機(jī)成分、營養(yǎng)方式等。光強(qiáng)對微藻生長的影響可分為光限制、光飽和及光抑制。到達(dá)光飽和之前，增強(qiáng)光強(qiáng)可以促進(jìn)微藻生長[2]，但是油脂積累量不高，有利于微藻生長和油脂積累的最佳光強(qiáng)往往是不同的[3]。氮是組成核酸和蛋白質(zhì)的主要元素，與微藻初級代謝相關(guān)[4]。充足的氮可以促進(jìn)微藻生長，但缺氮條件卻有利于油脂積累[2]。微藻營養(yǎng)方式分為光自養(yǎng)、異養(yǎng)、兼養(yǎng)等，對其生長和油脂積累具有不同影響[5]。一般情況下，微藻在生長條件不利情況時能夠大量產(chǎn)生油脂，作為碳和能量的儲存形式[2]，但通常以較低的生物量產(chǎn)率為代價。油脂產(chǎn)率代表油脂含量和生物量綜合影響，是表征微藻油脂生產(chǎn)能力最合適的性能指標(biāo)，為提高湛江等鞭金藻開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)性，需要優(yōu)化微藻培養(yǎng)條件，提高其油脂產(chǎn)率[6]。目前，微藻培養(yǎng)的操作模式已進(jìn)行了廣泛研究，主要包括分批、分批補(bǔ)料、連續(xù)、半連續(xù)、兩步法等[5]，但這些培養(yǎng)操作模式均有不足之處。如兩步培養(yǎng)需將微藻從營養(yǎng)豐富培養(yǎng)基轉(zhuǎn)換到營養(yǎng)缺乏培養(yǎng)基，大規(guī)模培養(yǎng)時操作成本高；補(bǔ)料分批和連續(xù)培養(yǎng)常在營養(yǎng)充足條件下進(jìn)行，微藻油脂/多糖含量未必高，往往導(dǎo)致下游加工成本更高。如果可以通過一步培養(yǎng)操作實(shí)現(xiàn)微藻培養(yǎng)和油脂積累的目標(biāo)，可以降低生產(chǎn)成本，提高操作效率。

因此，本文以湛江等鞭金藻為研究對象，通過測定生長和生化組分變化，研究NaNO3濃度，光強(qiáng)和營養(yǎng)方式對生長和油脂積累的影響，并探究生長和氮消耗間的關(guān)系，以期為微藻油脂的商業(yè)化提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 藻種和培養(yǎng)基

湛江等鞭金藻(Isochrysiszhanjiangensis)來自山東省農(nóng)科院生物技術(shù)中心藻種資源庫，藻株用人工海水改良f/2培養(yǎng)基培養(yǎng)[7]。

1.2 分批培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計

湛江等鞭金藻在500 mL的錐形瓶中培養(yǎng)，使用300 mL滅菌的改良f/2培養(yǎng)基，光周期為14∶10，日光燈管提供光照，溫度控制在(25±1) ℃，通入純空氣或含CO2的空氣。培養(yǎng)條件見表1。

表1 不同培養(yǎng)條件的特征

對于光自養(yǎng)培養(yǎng)，提供不同光強(qiáng)，無機(jī)碳作碳源(含2% CO2空氣流)。對于兼養(yǎng)培養(yǎng)，用葡萄糖(0.2 g/L)和無機(jī)碳(含2% CO2空氣流)作碳源；對于光異養(yǎng)培養(yǎng)，培養(yǎng)基中提供葡萄糖(0.2 g/L)，并添加10-6mol/L 3-(3, 4-二氯苯基)-1, 1-二甲脲(DCMU)，持續(xù)通入空氣。所有通氣培養(yǎng)中，通氣比為0.2 vvm。為評估氮濃度對湛江等鞭金藻生長和油脂積累影響，以NaNO3為氮源，培養(yǎng)物分別接種于氮質(zhì)量濃度分別為75、375和750 mg/L的改良f/2培養(yǎng)基中。分別選取低光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)(low light, LL)和高光強(qiáng)為200 μmol/(m2·s)(high light, HL)的光照，以研究光強(qiáng)對湛江等鞭金藻生長和油脂積累的影響。實(shí)驗(yàn)過程中，每天測細(xì)胞密度和培養(yǎng)基中氮濃度，培養(yǎng)結(jié)束后測干重和各生化組分含量。

1.3 微藻生長和生化成分測定

細(xì)胞個數(shù)采用顯微鏡直接鏡檢計數(shù)。微藻在6 000×g條件下離心5 min，純化水洗滌2次，放入預(yù)干燥和稱重的培養(yǎng)皿中，40 ℃干燥至恒重，重量分析法測干重?？傊捎肂LIGH等的方法測定[8]。多糖采用苯酚硫酸法，葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)[9]。蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)染色法測定，以牛血清白蛋白為標(biāo)準(zhǔn)[10]。采用DONG等[11]的方法將藻類生物質(zhì)直接甲酯化，氣相色譜分析脂肪酸甲酯組成。

1.4 生物量產(chǎn)率和油脂產(chǎn)率測定

生物量產(chǎn)率(Pbiomass)按公式(1)計算：

(1)

油脂產(chǎn)率(Plipid)按公式(2)計算：

(2)

1.5 氮濃度測定

通過紫外分光光度法測OD220nm[12]，由標(biāo)準(zhǔn)曲線換算成NaNO3濃度，該方法原理是人工海水主要成分在紫外域具有吸收光譜。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

所有結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。所有數(shù)據(jù)用SPSS 10(Chicago，IL，USA)中的單向ANOVA(方差分析)和Duncan多重范圍試驗(yàn)(P<0.05)進(jìn)行評估。

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)條件和營養(yǎng)方式對湛江等鞭金藻生物量濃度影響

如圖1所示，光強(qiáng)分別為100和200 μmol/(m2·s)時，不同營養(yǎng)方式下，隨NaNO3質(zhì)量濃度升高(從75 mg/L升高到750 mg/L)，微藻生物量濃度在逐步增大。培養(yǎng)9 d后，NaNO3質(zhì)量濃度為75 mg/L、光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)光異養(yǎng)時生物量濃度最低為0.46 g/L，NaNO3質(zhì)量濃度為750 mg/L，光強(qiáng)為200 μmol/(m2·s)兼養(yǎng)時生物量質(zhì)量濃度最高為2.20 g/L。氮是合成蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的必需元素，增加氮供應(yīng)生物量濃度將增加，這與其他研究結(jié)果一致[13]，也有研究證明，氮濃度較低時會導(dǎo)致細(xì)胞營養(yǎng)不足，從而影響微藻的正常生長[4]。

在相同的光強(qiáng)和NaNO3質(zhì)量濃度條件下，兼養(yǎng)培養(yǎng)可獲得最高的生物量濃度(0.78～2.2 g/L，平均為相同條件下光自養(yǎng)培養(yǎng)的1.34倍，光異養(yǎng)培養(yǎng)的2.28倍)，表明湛江等鞭金藻可同時利用CO2和葡萄糖2種碳源，并獲得更高產(chǎn)量。兼養(yǎng)培養(yǎng)具有將有機(jī)碳和無機(jī)碳同化的優(yōu)勢，可將外部提供的或呼吸過程中產(chǎn)生的CO2進(jìn)行同化[14]。特別是葡萄糖存在下，通過光合作用將有氧呼吸時釋放的CO2進(jìn)行再固定被證明是兼養(yǎng)培養(yǎng)條件下生物質(zhì)合成的關(guān)鍵[15]。此外，兼養(yǎng)培養(yǎng)還可以減少自養(yǎng)培養(yǎng)時的自遮蔽問題，也可以降低異養(yǎng)時的成本增加問題[14]，因此兼養(yǎng)培養(yǎng)(以有機(jī)碳如葡萄糖作為補(bǔ)充)在微藻生物質(zhì)和次生代謝產(chǎn)物生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用[16]。

在相同的NaNO3質(zhì)量濃度條件下，光自養(yǎng)培養(yǎng)湛江等鞭金藻時，高光強(qiáng)(200 μmol/(m2·s))時生物量濃度增大，最高為1.76 g/L；光異養(yǎng)和兼養(yǎng)培養(yǎng)湛江等鞭金藻時，低光強(qiáng)(100 μmol/(m2·s))時生物量濃度高，兼養(yǎng)時最高為2.2 g/L，光異養(yǎng)時最高為0.97 g/L。光是合成ATP和NADPH所必需的因素，它驅(qū)動產(chǎn)生碳骨架光合作用的暗反應(yīng)[4]，對微藻的生化組成和生物量有影響[17]，因此光強(qiáng)是微藻培養(yǎng)的主要限制因素之一。光強(qiáng)過低或過高，微藻均不能有效生長[2]。較高的光強(qiáng)會使光合速率逐步增加到最大點(diǎn)，之后逐漸降低，直到光合速率被光呼吸和光抑制平衡。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，增加光強(qiáng)提高了湛江等鞭金藻光自養(yǎng)時生物量濃度，RODOLFI等[18]在平板式光生物反應(yīng)器中培養(yǎng)微擬球藻Nannochloropsis時也發(fā)現(xiàn)隨光強(qiáng)增加生物量產(chǎn)率升高的現(xiàn)象。LV等[19]證明與低光強(qiáng)和高光強(qiáng)相比，光強(qiáng)為60 μmol/(m2·s)時，小球藻C.vulgaris生物量濃度和油脂含量均升高。

圖1 不同營養(yǎng)方式、光強(qiáng)、NaNO3質(zhì)量濃度對湛江等鞭金藻生物量的影響

Fig.1 Biomass production performance of I. zhanjiangensis grown on f/2 media under different trophic modes (photoautotrophic,mixotrophic and photoheterotrophic cultivation), light intensity, and NaNO3 concentrations

綜合分析以上結(jié)果可知，NaNO3質(zhì)量濃度為750 mg/L、光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)、兼養(yǎng)培養(yǎng)可獲得最高生物量，因此是分批培養(yǎng)湛江等鞭金藻時獲得生物量的合適培養(yǎng)條件。

2.2 培養(yǎng)條件和營養(yǎng)方式對湛江等鞭金藻生化成分影響

不同培養(yǎng)條件和營養(yǎng)方式下湛江等鞭金藻生化成分見圖2。

圖2 不同營養(yǎng)方式(光自養(yǎng)、兼養(yǎng)、光異養(yǎng))、光強(qiáng)和NaNO3質(zhì)量濃度對湛江等鞭金藻生化成分的影響

Fig.2 Biochemical components of I. zhanjiangensis grown on f/2 medium under different trophic modes (photoautotrophic, mixotrophic, and photoheterotrophic cultivation), light intensity, and NaNO3 concentration

在通入CO2氣體條件下(光自養(yǎng)和兼養(yǎng))，多糖含量是30%～40%；當(dāng)使用葡萄糖為唯一碳源條件下(光異養(yǎng))，多糖含量稍低。與光自養(yǎng)相比，兼養(yǎng)和光異養(yǎng)條件下多糖含量下降，而總脂含量增加。最高多糖含量(50.8%)在NaNO3質(zhì)量濃度為75 mg/L、光強(qiáng)為200 μmol/(m2·s)、光自養(yǎng)條件下獲得，最高油脂含量(46.0%)在NaNO3質(zhì)量濃度為75 mg/L、光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)、光異養(yǎng)條件下獲得。兼養(yǎng)培養(yǎng)時油脂含量高于光自養(yǎng)培養(yǎng)。一般而言，兼養(yǎng)培養(yǎng)時，部分能量用于生長，其余能量以碳水化合物和油脂形式儲存，使得微藻細(xì)胞腫脹，體積增大，油脂含量升高[20]。碳水化合物和油脂的數(shù)值成反比，如GOODSON等[21]和LI等[16]分別在研究C.sorokiniana和Chlamydomonasreinhardtii時發(fā)現(xiàn)，油脂合成在很大程度上依賴于淀粉降解，因?yàn)槿~綠體中淀粉較少時，可以為儲存油脂提供更多空間。

在相同的營養(yǎng)方式和光強(qiáng)下，NaNO3濃度越低，湛江等鞭金藻油脂和多糖含量越高；NaNO3濃度越高，蛋白質(zhì)含量越高。缺氮培養(yǎng)是微藻油脂生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的營養(yǎng)脅迫，氮饑餓下刺激油脂積累主要包括以下兩種機(jī)制。一方面，由于大多數(shù)氨基酸合成中需要氮，所以在氮饑餓時蛋白質(zhì)含量降低，并且導(dǎo)致細(xì)胞通常處入細(xì)胞周期的停滯期，可表達(dá)更高水平的應(yīng)激標(biāo)記代謝物如碳水化合物和油脂[22]。另一方面，氮饑餓條件下，微藻積累更多的油脂，也可能是將碳水化合物轉(zhuǎn)化和重新分配成脂肪，從而使油脂含量增加[23]。WASE等[24]通過基于GC-MS的代謝組學(xué)和ITRAQ標(biāo)記的蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，氮饑餓時，糖酵解、TCA循環(huán)、淀粉、油脂代謝、氮同化、氨基酸代謝和氧化磷酸化所涉及的酶增強(qiáng)，相反，卡爾文循環(huán)、光收獲復(fù)合體、乙醛酸循環(huán)、一碳代謝、戊糖磷酸途徑和核糖體的酶則減少。

相同營養(yǎng)方式下，氮濃度相同時，光強(qiáng)增加導(dǎo)致湛江等鞭金藻總脂含量降低，對綠色巴夫藻Pavlovalutheri和三角褐指藻Phaeodactylum.tricornutum研究中也發(fā)現(xiàn)了相同規(guī)律[25-26]。一般而言，光強(qiáng)升高時蛋白含量降低，而總脂和多糖含量增加[22]。微藻傾向于積聚油脂，而不是碳水化合物，因?yàn)榉e累油脂可以避免光損傷現(xiàn)象發(fā)生，同時油脂作為能量儲存比碳水化合物更有效[2]。如HO等[27]研究發(fā)現(xiàn)，高光強(qiáng)在微藻積累中性脂(TAG)或類胡蘿卜素時起刺激作用，在高光強(qiáng)(300 μmol/(m2·s))時，衣藻Chlamydomonassp. JSC4油脂產(chǎn)率為312 mg/(L·d)，油脂含量顯著高于低光強(qiáng)(30 μmol/(m2·s))時的油脂含量。本研究結(jié)果表明，湛江等鞭金藻在光強(qiáng)和NaNO3濃度升高時總脂含量降低，低氮和低光強(qiáng)利于促進(jìn)湛江等鞭金藻總脂積累。這可能是多種壓力下導(dǎo)致活性氧(reactive oxygen species, ROS)增加，造成脂肪酸和TAG生物合成相關(guān)的酶發(fā)生氧化損傷，使得碳流向其他儲存組分，從而造成油脂含量降低[28]。

2.3 培養(yǎng)條件和NaNO3濃度對油脂產(chǎn)率的影響

從表2中看出，光強(qiáng)為200 μmol/(m2·s)條件下，油脂產(chǎn)率呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢；光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)條件下，油脂產(chǎn)率逐步增大，最大油脂產(chǎn)率80.16 mg/(L·d)在低光強(qiáng)兼養(yǎng)時得到；但在低光強(qiáng)兼養(yǎng)培養(yǎng)、NaNO3質(zhì)量濃度為375 mg/L時，油脂含量更高(37.40%)。綜合考慮油脂含量和最終獲得的生物量濃度，光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)、NaNO3質(zhì)量濃度為375 mg/L兼養(yǎng)培養(yǎng)是湛江等鞭金藻大量培養(yǎng)生產(chǎn)油脂的最適培養(yǎng)條件，同時，較高的油脂含量利于下游處理，降低油脂生產(chǎn)成本。此外，與等鞭金藻Isochrysissp. 的37.8 mg/(L·d)[19]，小球藻Chlorellazofingiensis的 36.00 mg/(L·d)，小球藻C.vulgaris的27.0～35.0 mg/(L·d)，微擬球藻Nannochloropsisoceanica的56.91 mg/(L·d)，綠球藻Chlorococcumpamirum的41.00 mg/(L·d)，柵藻Scenedesmussp.的20.70 mg/(L·d)[29]等研究結(jié)果相比，本實(shí)驗(yàn)中獲得的油脂產(chǎn)率更高。

注：高光強(qiáng): 200 μmol/(m2·s);低光強(qiáng): 100 μmol/(m2·s)

2.4 培養(yǎng)條件和營養(yǎng)方式對微藻生長和氮源消耗的影響

不同培養(yǎng)條件和營養(yǎng)方式下，細(xì)胞密度和氮消耗比較見圖3。

▲-光異養(yǎng)/高光強(qiáng)；■-兼養(yǎng)/高光強(qiáng)；?-光自養(yǎng)/高光強(qiáng)；▼-光異養(yǎng)/低光強(qiáng)；◆-兼養(yǎng)/低光強(qiáng)；□-光自養(yǎng)/低光強(qiáng)

圖3 f/2培養(yǎng)基中不同培養(yǎng)條件下湛江等鞭金藻生長動力學(xué)和相應(yīng)的氮消耗

Fig.3 Growth kinetics of I. zhanjiangensis grown on f/2 medium under different cultivation conditions and corresponding nitrogen consumption

注：每個點(diǎn)代表3次重復(fù)的平均值。a, d分別為NaNO3質(zhì)量濃度為75 mg/L時的生長和氮消耗曲線；b, e分別為NaNO3質(zhì)量濃度為375 mg/L時的生長和氮消耗曲線；c, f分別為NaNO3質(zhì)量濃度為750 mg/L時的生長和氮消耗曲線。

隨培養(yǎng)時間延長，各組細(xì)胞密度均有不同程度增加。光異養(yǎng)條件下生長慢，最高細(xì)胞密度僅為52×106cells/mL，兼養(yǎng)培養(yǎng)比光自養(yǎng)和光異養(yǎng)培養(yǎng)生長快，兼養(yǎng)和光自養(yǎng)培養(yǎng)9 d最大細(xì)胞密度分別可達(dá)到112 × 106cells/mL和92× 106cells/mL (圖3-a～圖3-c)。

氮為湛江等鞭金藻生長的限制因子，這在其他微藻中也已證實(shí)[30]。氮消耗曲線顯示，NaNO3質(zhì)量濃度為75和375 mg/L培養(yǎng)基中，光自養(yǎng)和光異養(yǎng)時，氮先后在指數(shù)階段中期完全耗盡(圖3-e,圖3-f)；兼養(yǎng)條件下，氮源的消耗主要用于生長，產(chǎn)生大量微藻(圖3-d,圖3-e,圖3-f)，因此兼養(yǎng)的氮消耗比光自養(yǎng)和光異養(yǎng)條件下快。在氮源充足(NaNO3質(zhì)量濃度為750 mg/L)時，3種營養(yǎng)方式下氮均沒有耗盡，但與NaNO3質(zhì)量濃度為75和375 mg/L時的氮消耗特點(diǎn)一致，均是兼養(yǎng)最快，光異養(yǎng)消耗最慢，這也與生長曲線一致。NaNO3質(zhì)量濃度為375 mg/L時，兼養(yǎng)方式培養(yǎng)湛江等鞭金藻，既可以獲得較高的生物量和油脂產(chǎn)率，同時氮消耗率可達(dá)90%以上，利于培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的充分利用。在研究其他微藻時也發(fā)現(xiàn)，氮濃度能夠影響氮消耗率，如GONCALVES等[31]發(fā)現(xiàn)小球藻C.vulgaris，月芽藻Pseudokirchneriellasubcapitata，集胞藻Synechocystissalina和銅綠微囊藻Microcystisaeruginosa等微藻對氮的利用率達(dá)到近90%。

2.5 湛江等鞭金藻的脂肪酸組成

在光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)兼養(yǎng)條件下，不同NaNO3濃度生長的微藻培養(yǎng)物中主要脂肪酸組成用GC分析(表3)確定。

表3 光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)兼養(yǎng)培養(yǎng)條件下不同NaNO3質(zhì)量濃度時湛江等鞭金藻的脂肪酸組成

續(xù)表3

脂肪酸ρ(NaNO3)/ (mg·L-1)75037575C18∶00.66±0.070.33±0.030.44±0.05C18∶12.14±0.701.98±0.132.64±0.65C18∶20.37±0.05**0.40±0.00**0.39±0.01ALA0.42±0.210.56±0.110.43±0.17GLA0.34±0.860.35±0.110.40±0.20C20∶526.45±3.47**24.74±0.71**22.00±5.39C22∶64.95±1.21**4.76±0.32*4.18±1.99SFA33.41±0.72*34.75±2.1236.22±3.47UFA66.59±3.24*65.25±1.3163.78±3.77MUFA34.06±4.94**34.43±2.36**36.39±5.70PUFA32.53±1.54**30.82±0.25**27.39±1.84

注：SFA表示飽和脂肪酸；UFA表示不飽和脂肪酸；MUFA表示單不飽和脂肪酸；PUFA表示多不飽和脂肪酸；每個點(diǎn)代表3次重復(fù)的平均值。均與質(zhì)量濃度為75 mg/L的情況進(jìn)行比較，*代表P<0.05，**代表P<0.01。

不同NaNO3濃度條件下湛江等鞭金藻脂肪酸種類沒有明顯差異，主要脂肪酸為棕櫚油酸(palmitoleic acid，16∶1)、EPA(eicosapentaenoic acid，20∶5n3)、棕櫚酸(palmitic acid，16∶0)和肉豆蔻酸(myristic acid，14∶0)，微量組分則包括硬脂酸(stearic acid，C18∶0)，油酸(oleic acid，C18∶1)、亞油酸(linoleic acid，C18∶2)、γ-亞麻酸(γ-linolenic acid，18∶3n6，GLA)、α-亞麻酸(alpha linolenic acid，18∶3n3，ALA)和docasahexaenoic acid (22∶6n3, DHA)。

湛江等鞭金藻的脂肪酸分布與FENG等[13]報道一致，主要脂肪酸是短鏈脂肪酸(C14-C18)和多不飽和脂肪酸組分。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同NaNO3濃度培養(yǎng)的湛江等鞭金藻中脂肪酸分布變化具有規(guī)律性，即隨著NaNO3濃度增加，MUFA和SFA水平升高而多不飽和脂肪酸水平降低。PINCHETTI等[32]研究表明，氮饑餓時脂肪酸合成過程繼續(xù)進(jìn)行，SFA和MUFA增加到最大值72.2%，而多不飽和脂肪酸減少到27.7%，這與本研究中觀察到的脂肪酸分布一致。FENG等[13]研究發(fā)現(xiàn)湛江等鞭金藻中多不飽和脂肪酸是DHA，最高比例為14.9%，而在本研究發(fā)現(xiàn)其主要的多不飽和脂肪酸是EPA，最高比例為26.45%，可作為營養(yǎng)制品、功能食品和化妝品的合適來源。湛江等鞭金藻脂肪酸組成與生物柴油的最佳組成(C16∶1∶C18∶1和C14∶0比例為5∶4∶1)不同，EPA和DHA組分也會影響點(diǎn)火質(zhì)量和氧化穩(wěn)定性，因此不適用于生物柴油的開發(fā)利用[33]。

3 結(jié)論

綜上所述，分批培養(yǎng)湛江等鞭金藻時，最高油脂含量(46.00%)在NaNO3質(zhì)量濃度為75 mg/L、光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)光異養(yǎng)生長時得到，最高生物量濃度(2.20 g/L)在NaNO3質(zhì)量濃度為750 mg/L、光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)兼養(yǎng)培養(yǎng)時獲得。綜合考慮油脂含量和生物量濃度，在光強(qiáng)為100 μmol/(m2·s)、NaNO3質(zhì)量濃度為375 mg/L兼養(yǎng)培養(yǎng)時獲得最佳油脂產(chǎn)率80.06 mg/L/d，這利于油脂下游加工，降低生產(chǎn)成本。此外，與已經(jīng)報道的其他微藻生物量和油脂產(chǎn)率結(jié)果相比，本實(shí)驗(yàn)獲得的生物量和油脂產(chǎn)率更高，尤其是可提高具有商業(yè)價值的不飽和脂肪酸EPA的產(chǎn)量，能夠?yàn)檎拷缺藿鹪宓拈_發(fā)利用提供指導(dǎo)。