（农药学专业论文）淡水藻的分离纯化与培养及藻体内生化成分的测定研究.pdf

i i iii ii i iii ii i i iulli y 17 9 9 6 4 7 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 圣 如需保密 解密时间年月日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果 也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料 指导教师对此进行了审定 与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明 并表示了谢意 研究生签名 季剪多 时间 删口年厂月 口日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存 使用学位论文的规定 即学生必须按照学 校要求提交学位论文的印刷本和电子版本 学校有权保存提交论文的印刷版和电子版 并提供目录检索和阅览服务 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存 汇编学位 论文 本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表 传播学位论文的全 部或部分内容 同时本人保留在其他媒体发表论文的权力 注 保密学位论文 即涉及技术秘密 商业秘密或申请专利等潜在需要提交保密的论 文 在解密后适用于本授权书 撇黼张拟号 名 僻焉 签名日期 加p 年 月f 口日 签名日期 硼驴年多月厂 日 注 请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 淡水藻的分离纯化与培养及藻体内生化成分的测定研究 目录 摘要 i a b s t r a c t i 第一章绪论 1 1 藻的概述 1 1 1 藻的分类 分布及形态 1 1 2 微藻的培养 2 1 3 藻体内的化学物质和活性成份 2 2 藻的应用 3 2 1 用作饲料 3 2 2 用作生物柴油 3 2 3 用作药品保健品 4 2 4 用作其他材料 4 2 5 化妆品 5 3 藻用作饲料的研究进展 5 3 1 成分分析判断饲料可行性 5 3 2 评价养殖结果与生化成分的关系 7 4 藻用作生物柴油的研究进展 8 4 1 含脂量的提高 1 0 4 2 合适的产藻设备 1 0 5 立题依据和意义 1 l 第二章藻的分离纯化与培养 1 2 l 引言 1 2 2 1 仪器与药品 1 2 2 2 实验方法 1 4 2 2 1 采样及处理 1 4 2 2 2 藻的分离纯化 一1 4 2 2 3 藻的品种鉴定 1 4 2 2 4 藻的放大培养 15 3 结果与讨论 1 5 3 1 纯化出的淡水藻种类别 1 5 3 2 十种淡水藻的吸收曲线 1 7 3 3 十种淡水藻的生长曲线 18 4 结论 1 9 第三章藻体内糖 蛋白质 色素 脂肪含量测定 2 1 李珍宁华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 1 引言 2 l 2 实验部分 2 l 2 1 仪器与药品 2 l 2 2 实验方法 2 2 2 2 1 藻体的生物培养 2 2 2 2 2 藻干重的测量方法 2 2 2 2 3 糖与蛋白质的测定方法 2 2 2 2 4 色素测定方法 2 3 2 2 5 脂肪测定方法 2 4 3 结果与讨论 2 4 3 1 藻干重的计算方法确定 2 4 3 2 藻的葡萄糖含量动态变化 2 5 3 3 藻蛋白质含量的动态变化 2 6 3 4 藻色素含量的动态变化 2 8 3 5 藻脂肪含量的动态变化 2 9 4 结论 一3 0 第四章藻体内脂肪酸含量测定 3 2 1 引言 3 2 2 实验部分 3 2 2 1 仪器与药品 3 2 2 2 实验方法 3 2 2 2 1 藻体的生物培养 3 2 2 2 2 脂肪酸的提取 3 3 2 2 3 脂肪酸酯的合成及测定 3 3 2 2 4 气质联用的测定条件 3 3 3 结果与讨论 3 3 3 1 藻a 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 3 3 3 2 藻b 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 一3 5 3 3 藻c 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 3 6 3 4 藻d 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 3 6 3 5 藻e 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 3 7 3 6 藻f 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 3 9 3 7 藻g 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 4 0 3 8 藻h 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 4 l 3 9 藻a 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 4 2 3 1 0 藻b 的动态脂肪酸组成及相对百分含量 4 3 淡水藻的分离纯化与培养及藻体内生化成分的测定研究 4 结论 4 4 第五章藻体内矿物质含量测定 4 5 l 引言 4 5 2 实验部分 4 5 2 1 仪器与试剂 4 5 2 2 仪器条件 4 5 2 3 实验方法 4 7 2 3 1 藻的培养 4 7 2 3 2 标准溶液配制 4 7 2 3 3 样品前处理 4 7 3 结果与讨论 4 7 3 1c r 和c d 的条件优化 4 8 3 2 样品分析结果 4 9 3 3 方法精密度及加标回收率 4 9 4 结论 5 0 第六章展望 5 3 参考文献 5 4 付图 6 1 致谢 6 3 淡水藻的分离纯化与培养及藻体内生化成分的测定研究 摘要 淡水藻的种类繁多 分布广泛 生长速度快 生物量大 由于其体内含有蛋 白质 脂肪 碳水化合物 各种多不饱和脂肪酸 必需氨基酸和色素等化合物 同时还含有抗生素 毒素等生物活性物质而得到广泛的应用 已报道的应用研究 集中在水生动物饵料 生物柴油 食物 医药保健品 化妆品和高分子材料等方 面 由于石油能源的日益缺乏和水生动物饲料的限制性 目前藻类应用的研究重 点在生物柴油和动物饲料两个方面 同类研究的藻源主要集中在海藻的研究上 淡水藻的研究还比较少 同时由于湖北属于淡水湖泊较多的地区 因此本论文从 湖北淡水区分离纯化出十种淡水藻 并对于纯化出的十种藻做了如下的研究 1 分离鉴定出十种淡水藻 通过制作生长曲线了解十种藻在培养基中的适应 情况 结果发现这十种藻中有八种绿藻 两种硅藻 绿藻a 为蛋白核小球藻 绿藻b 为月牙藻 绿藻c 为尖形栅藻 绿藻d 为锯齿栅藻 绿藻e 为小球藻 绿藻f 为椭圆小球藻 绿藻g 为柯氏并联藻 绿藻h 为土生绿球藻 硅藻a 为 中型脆杆藻 硅藻b 为钝脆杆藻披针形变种 从生长曲线了解到绿藻比较适合在 s e 培养基和相应培养条件下生长 而硅藻在该d 1 培养基中生长较为缓慢 同时 根据生长速率的不同将其生长时期分为四个生长时期 2 测定十种淡水藻体内蛋白质 葡萄糖 脂肪和色素含量在四个时期的动 态变化情况 结果发现蛋白质含量范围从 占干重百分比 1 9 1 到1 8 5 8 葡 萄糖含量范围从 占干重百分比 5 0 2 到4 9 9 1 脂肪含量范围从 占干重百 分比 2 8 6 到3 1 2 9 色素含量范围从1 3 8 3m g l 到9 5 6 7m g l 得出综合营 养价值比较高的藻为绿藻a 蛋白核小球藻 绿藻b 月牙藻 绿藻f 椭圆小球藻 绿藻g 柯氏并联藻 硅藻a 中型脆杆藻 硅藻b 钝脆杆藻披针形变种 同时通 过脂肪的比较 得出具有潜在生物柴油原料的藻类为硅藻b 钝脆杆藻披针形变 种 3 测定十种淡水藻四个时期的脂肪酸动态含量 结果发现绿藻的主要脂肪 酸组成为多不饱和脂肪酸 而硅藻的主要脂肪酸组成为单不饱和脂肪酸 综合比 较脂肪酸和蛋白 葡萄糖 脂肪和色素得出最佳可作为水产动物饵料的藻类及其 投放时期 分别为绿藻b 月牙藻 投放时期为第四时期生长静止期 绿藻f 椭 圆小球藻 投放期定为第四时期生长静止期 绿藻g 柯氏并联藻 将第四时期 李珍宁华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 生长静止期作为其的投料时期 绿藻h 土生绿球藻 将第三时期指数期作为投 料的最佳时期 硅藻a 中型脆杆藻 投料期为第四时期生长静止期 硅藻b 钝脆 杆藻披针形变种 其投放期为第四时期生长静止期 4 测定作为饵料的六种藻的矿物质含量情况 发现元素m g 的含量范围为 5 6 7 8 1 9 0 8m g 儋 f e 的含量范围为2 7 6 0 1 0 8 1m g g m n 的含量范围为 2 0 3 8 7 7 8 4m g g k 的含量范围为1 1 1 6 3 8 1 7 m g g c a 的含量范围为1 5 9 0 7 1 6 1m e c g z n 的含量范围为o 1 1 8 6 1 4 0 8m g g c u 的含量范围为0 2 5 2 2 1 5 2 5 m g g n i 的含量范围为0 0 0 2 4 0 0 2 5m g g p b 的含量范围为0 0 0 4 0 0 0 8 m g g c r 和c d 未检出 藻b f g h a b 均含m g f e c a m n k 较多 其 中含常量及微量元素最多的藻是f h 通过上述研究可以考虑将月牙藻 椭圆小球藻 柯氏并联藻 土生绿球藻 中型脆杆藻 钝脆杆藻披针形变种应用于水生动物养殖 继续后续的活体喂养应 用试验 以得到营养价值较高的藻类缓解水产动物饲料品种缺乏的问题 同时对 于含脂量高的硅藻钝脆杆藻披针形变种 可以通过培养条件 培养方式的改变或 分子生物学技术再次提高其脂含量 然后通过将藻体提脂 皂化 甲酯化等一系 列实验获得具有较高产率的生物柴油 关键词 绿藻硅藻分离营养组成生物柴油水养殖产业 淡水藻的分离纯化与培养及藻体内生化成分的测定研究 a b s t r a c t t h e r ea r eal a r g ed i v e r s i t yi n 舶s hw a t e ra l g a e w h i c hh a v eag r e a tg r o wr a t ea n d b i o m a s s a n dt h e s ea l g a ec a l lb ef o u n di na l lo v e rt h ew o r l d m i c r o a l g a eh a v e n u i n e r o u sa p p l i c a t i o n sd u et o 也e i ro r i g i n a lc h e m i c a lc o m p o s i t i o ns u c ha sp r o t e i n s l i p i d s c a r b o h y d r a t e s p o l yu n s a t u r a t e df a t t ya c i d s a m i n oa c i d p i g m e n t sa n daw i d e a r r a yo fc o m p o u n d sw i t hb i o l o g i c a la c t i v i t yi n c l u d i n ga n t i b i o t i c s a l g i c i d e sa n do t h e r t o x i n s t h ea p p l i c a t i o nr e s e a r c h e sh a v eb e e nr e p o r t e df o c u s i n go na q u a c u l t u r ef e e d s b i o d i e s e l h u m a nf o o d s p h a r m a c e u t i c a l s c o s m e t i c sa n dm a t e r i a l s r e c e n t l y t h e p r i m a r ys t u d i e so fa l g a ea r eb i o d i e s e la p p l i c a t i o na n dm a r i n ea n i m a lf o o d sb e c a u s eo f s c a r c eo i le n e r g ea n dl i m i d so fa q u a c u l t u r ef e e d s t h eo t h e rr e s e a r c h e sr e s o u r c e s a b o u ta l g a ea p p l i c a t i o na r em a r i n ea l g a e a n dt h e 舭s ha l g a e sr e s e a r c ha r el i t t l e c o n s i d e r i n gh u b e ii saa r e aw i t hl o t so ff r e s hw a t e rs oo t n r e s e a r c hs e p a r a t et e n s p e c i e so fa l g a ei nf r e s hw a t e ri nh u b e i a n dt h e ns t u d yt h e s et e np u r i t ya l g a e si n b e l o wa s p e c t s j 1 i d e n t i f yt h e s et e ns p e c i e sa n do b s e r v et h e i rg r o w t hb e h a v i o ri nd e t e r m i n a t e c u l t u r em e d i u mt h r o u g ht h e i rg r o w t hc u r v e t h er e s u l t si n d i c a t et h a te i g h ts p e c i e sa r e g r e e na l g a ew h i c ha r ea l g a ea c h l o r e l l ap y r e n o i d o s a a l g a ebs e l e n a s t r u mb i b r a i a n u m a l g a ecs c e n e d e s m u sa c u t i f o r m i s a l g a ed s c e n e d e s m u ss e r r a t u s a l g a eec h l o r e l l a v u l a g r i s a l g a efc h l o r e l l ae l l i p s o i d e a a l g a egq u a d r i g u l ac h o d a t i i a l g a eh c h l o r o c o c c u mh u mc o l aa n dt w os p e c i e sa r ed i a t o mw h i c ha r ed i a t o maf r a g i l a r i a i n t e r m e d i a d i a t o mbf r a g i l a r i ac a p u c i n av a r 1 a n c e o l a t a f r o mt h eg r o w t hc 趸l l v ew e c a l ls e et h eg r e e na l g a ea r em a t c ht ot h es ec u l t u r ea n dc o r r e s p o n d i n gg r o w t hf a c t o r s b u td i a t o ma l eg r o ws l o w l yw i t hd1c u l t u r e a n dt h e ng r o w t ht i m ei sd e v i d e dt of o u r t e r m sa c c o r d i n gt ot h er a t eo fg r o w t h 2 m e n s u r a t et h ec o n t e n to fp r o t e i n g l u c o s e l i p i da n dp i g m e n to ft e na l g a e s p e c i e si nf o u rt e r m s t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o n t e n t so fp r o t e i n g l u c o s e l i p l i da n d p i g m e n t f r o mt e n a l g a es p e c i e s a tf o u r g r o w t h r a t e sa l e 1 9 1 1 8 5 8 5 0 2 4 9 91 2 8 6 31 2 9 a n d l 3 8 3 m g l 一9 5 6 7 m g l r e s p e c t i v e l y c o n p a r e d w i t ht h en u t r i t i o n a lv a l u eo ft e na l g a es p e c i e sw ec h o s et h eg r e e na l g a eac h l o r e l l a p y r e n o i d o s a g r e e na l g a ebs e l e n a s t r u mb i b r a i a n u m g r e e na l g a efc h l o r e l l a e l l i p s o i d e a g r e e na l g a egq u a d r i g u l ac h o d a t i i d i a t o maf r a g i l a r i ai n t e r m e d i aa n d d i a t o mbf r a g i l a r i ac a p u c i n av a r 1 a n c e o l a t af o rt h eb e s tn u t r i t i o n a la l g a e m e a n w h i l e c o m p a r e dw i t hl i p i do f t e na l g a es p e c i e sw ec o n c l u d et h ed i a t o mbf r a g i l a r i ac a p u c i n a i l l 李珍宁华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 v a r 1 a n c e o l a t aw a st h ep o t e n t i a lb i o d i e s e lr e s o u r c e 3 d e t e c t e dt h ec o n t e n t so ff a t t ya c i d sf r o mt e na l g a es p e c i e sa tf o u rg r o w t hr a t e s a n dt h er e s u l t ss h o wt h a tt h ep r i m a r yc o n s t i t u t eo ff a t t ya c i di ng r e e na l g a ew a sp o l y u n s a t u r a t e df a t t ya c i d b u tt h ep r i m a r yc o n s t i t u t eo ff a t t ya c i di nd i a t o mw a s m o n o t m s a t u r a t e da m i n oa c i d t h a ti sm a y b ef o rs u r et h a ta l g a eb a l g a ef a l g a e1 3 i d i a t o maa n dd i a t o mbc a nb ef e e df o ra q u a c u l t u r ea tt h ef o r t hg r o wt e r m a l g a eh c a l l b ef e e df o ra q u a c u l t u r ea tt h et 1 1 i r dg r o wt e r mc o m p a r i n gt h ec o n t e n t so ff a t t ya c i d p r o t e i n c a r b o h y d r a t e l i p i da n dp i g m e n tf r o mt e na l g a es p e c i e sa tf o u rg r o w t hr a t e 4 d e t e c tt h em i n e r a l e l e m e n tc o m p o s i t i o no fs i xb e s ts e l e c t e da l g a es p e c i e s a n d t h er e s u l ts h o wt h a tt h ec o n t e n t so fe l m e n tm g f e m n kc a z n c u n i p br a n g e f r o m5 6 7 8 1 9 0 8 m g g 2 7 6 0 1 0 8 1 m g g 2 0 3 8 7 7 8 4 m g g 1 1 1 6 3 8 1 7 m g g 1 5 9 0 7 1 6 1m g g o 1 1 8 6 1 4 0 8m e g g 0 2 5 2 2 1 5 2 5m e g g 0 0 0 2 4 0 0 2 5m e g g 0 0 0 4 0 0 0 8 m g g r e s p e c t i v e l y t h ec o n t e n t so fc ra n dc d a r en o td e t e c t e d a l la l g a e s p e c i e sa r er i c hi nm i n e r a l e l e m e n tc o m p o s i t i o ns u c ha sm g f e c a m n ka n dt h e a l g a ec o n t a i nt h em a x i m u mo r d i n a r ye l e m e n t sa n dt r a c ee l e m e n t sa r eg r e e na l g a ef a n dg r e e na l g a eh a c c o r d i n gt ot h er e s e a r c ha b o v et h ea l g a eo fs e l e n a s t r u mb i b r a i a n u m c h l o r e l l a v u l a g r i s q u a d r i g u hc h o d a t i i c h l o r o c o c c u mh u m c o l a f r a g i l a r i ai n t e r m e d i aa n d f r a g i l a r i ac a p u c i n av a r 1 a n c e o l a t ac a nb ec o n s i d e r e dt ou s e di nf i s hf a r m i n g a n dt h e n c o n t i n u et of o l l o wa p p l i c a t i o no fi nv i v of e e d i n ge x p e r i m e n t a n dg e tah i g h e r n u t r i t i o n a lv a l u eo fa q u a t i ca l g a et oa l l e v i a t et h es h o r t a g eo fa n i m a lf e e dv a r i e t i e s a t t h es a m et i m e b ym e a n so fc h a n g i n gc u l t u r ew a y sa n dc u l t u r ec i r c u m s e n t e n c eo r m o l e c u l a rb i o l o g yt e c h n i q u e st oi m p r o v ei t sl i p i dc o n t e n ta g a i nr e f e rt ot h eh i i g hl i p i d c o n t e n t a l g a e o ff r a g i l a r i a c a p u c i n av a r 1 a n c e o l a t a a n dt h r o u g h as e r i e so f e x p e r i m e n t so fl i p i de x t r a c t i o n s a p o l i f i c a t i o na n de s t e r f i c a t i o nt op r o d u c eah i g hy i e l d o fb i o d i e s e l k e yw o r d s g r e e na l g a e d i a t i o m i s o l a t i o n n u t r i t i o n a lc o n t e n t b i o d i e s e l a c q u a c u l t u r e i v 淡水藻的分离纯化与培养及藻体内生化成分的测定研究 第一章绪论 据 中国淡水藻志 中的系统分类记载中国淡水藻类有1 3 门 共计1 8 纲 4 9 目1 2 7 科4 0 9 属1 4 7 4 种 不包括变种 其中就包括了绿藻门和硅藻门两大 类 绿藻和硅藻都是真核的微生物 个体较小 体内物质丰富 含有蛋白质 多 糖 脂肪酸等多种营养物质 还含有其它多种生物活性成分 因此它们的用途也 十分广泛 主要应用在水生物养殖业 食品医药保健业 废水处理与环保业 还 有的用来作化学物理方面的特殊材料使用 目前由于能源资源的短缺 以微藻类 特别是含脂肪量高的硅藻类作生物柴油能源的生产原料的研究更是成为了新的 热点研究项目 m ae ta 1 1 9 9 9 j i ae ta 1 2 0 0 6 c h i s t i2 0 0 7 j o h n s o n2 0 0 9 c h i s t i 2 0 1 0 1 藻的概述 藻类广泛分布于江河湖海 池塘沟渠 盐田碱湖 潮湿土壤 树皮树叶 墙 壁乃至冰雪表面 凡是有日光 有水的地方都有他们的踪迹 藻类是地球上光能 的最大利用者 在进行光合作用过程中将无机碳转化成碳水化合物 并释放大量 的氧分子 据研究 全球海洋浮游植物生产量相当于2 3 x 1 0 1 0t c a 淡水和湿地 生产量相当于3 x 1 0 9 t c a 是水体中其他生物赖以生存的基础 m e t t i n g 1 9 9 6 1 1 藻的分类 分布及形态 硅藻门分中心纲和羽纹纲 中心纲分圆筛藻目 含圆筛藻科 根管藻目 含 管形藻科 盒形藻目 含盒形藻科 各科又分不同的属 种 羽纹纲分无壳缝目 含脆杆藻科 单壳缝目 含曲壳藻科 拟壳缝目 含短缝藻科 双壳缝目 含舟 形藻科 桥弯藻科 异极藻科 管壳缝目 含窗纹藻科 菱形藻科 双菱藻科 各科又分不同的属 种 绿藻门分葱绿藻纲 此纲含多毛藻目 绿藻纲 此纲含 团藻目 四孢藻目 绿球藻目 丝藻目 石莼目 胶毛藻目 橘色藻目 环藻目 鞘藻目 刚毛藻目 管藻目 双星藻纲 含双星藻目 鼓藻目 轮藻纲 含轮藻 目 分布与形态 硅藻和绿藻在海洋和淡水中的分布都很广泛 硅藻细胞壁外层 李珍宁华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 为硅质 内层为果胶质 细胞壁无色 透明 构造像一个盒子 分上壳和下壳 套在外面的较大 为上壳 来自母细胞 相当于盒盖 套在里面的较小 为下壳 来自细胞分裂后的子细胞 相当于盒底 硅藻上 下壳并不是紧密连在一起 而 仅仅是相互套合 硅藻细胞壁上都具排列规则的花纹 主要有点纹 线纹 孔纹 和肋纹 另外 壳缝是羽纹硅藻细胞壁上的一个重要结构 是沿壳面纵轴的一条 裂缝 通常中心硅藻类的壳面多为圆形 椭圆形 也有三角形或多角形的 羽纹 硅藻类壳面一般细长 呈两侧对称 有卵形 舟形 弓形 s 形 菱形 新月形 和椭圆形等 带面一般为长方形 方形或楔形等 绿藻门植物体的形态是多种多样的 有单细胞 群体 丝状体和叶状体 少 数单细胞和群体类型的营养细胞前端有鞭毛 终生能运动 绝大多数绿藻的营养 体不能运动 只在繁殖时形成的游动孢子和配子有鞭毛 能运动 绿藻植物的 细胞与高等植物相似 也有细胞核和叶绿体 有相似的色素 贮藏养分及 细胞壁的成分 色素中以叶绿素a 和b 最多 还有叶黄素和胡萝卜素 故 呈绿色 贮藏的营养物质主要为淀粉和油类 叶绿体内有一至数个淀粉核 细胞壁的成分主要是纤维素 游动细胞有2 或4 条等长的顶生的尾鞭型的 鞭毛 1 2 微藻的培养 微藻会根据其外部环境的变化改变自身组成结构 因此外界环境和培养方式 的变化均会对微藻的生长和内部组成造成影响 影响微藻生长的环境因素有光照 质量 c a r v a l h oc ta 1 2 0 0 9 光照强度和周期 a r a u j oc ta 1 2 0 0 5 通入二氧化碳 的含量 r i e b e s e l le ta 1 2 0 0 0 p h 值 盐度 温度 b r o o k se ta 1 19 8 5 z h ue ta 1 1 9 9 7 培养液影响因素有碳源 g u i h e n e u fe ta 1 2 0 0 9 氮源 i l l m a ne ta 1 2 0 0 0 r a n g e l v a g u ic ta 1 2 0 0 4 磷 硅 铁 l i ue ta 1 2 0 0 8 等 目前报道的关于微藻 养方式有四种 自养型 异养型 混合培养型 光照异养型 l ic ta 1 2 0 0 7 藻体内的化学物质和活性成份 藻体内含有的化学物质 蛋白及必需氨基酸 c o r n e t1 9 9 8 s o l e t t oe ta 1 脂肪及直链饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸如e p a d h a a a 等 g i l l e ta 1 2 淡水藻的分离纯化与培养及藻体内生化成分的测定研究 1 9 9 7 c e r t i ke ta 1 1 9 9 9 a b n le ta 1 2 0 0 3 碳水化合物如单糖低聚糖和多聚糖 淀粉 m c d e r m i d e ta 1 2 0 0 3 维生素如抗坏血酸和核黄素 色素如叶绿素 类胡 萝卜素如b 胡萝卜素和虾青素 藻胆素 矿物质 抗氧化物和甾醇类化合物 c a s t r o e ta 1 2 0 0 5 生物活性物质 微藻能生产大量具有生物活性的物质如抗生素 灭藻剂 毒 素 药物活性物质和植物生长调节剂 s p o l a o r ee ta 1 2 0 0 6 微藻产生的抗生素包 括特定脂肪酸 溴苯酚 丹宁酸 萜 多聚糖 乙醇 大多数抗生素来自于绿藻 金藻 p r y m n e s i o p h y t e 硅藻 蓝藻 和鞭毛藻 这些抗生素能抵抗细菌 真菌 病毒和其他藻类 例如蓝藻能代谢出 种灭藻剂杀死淡水中的许多其他藻类 鞭 毛藻和蓝藻还能产生出一些神经毒素物质使脊椎动物和非脊椎动物中毒 有的地 方由于食用某些特定鱼类而得地方性疾病 就是由于这些鱼类食用了藻内毒素 2 藻的应用 2 1 用作饲料 微藻是很多经济性水生生物幼体的优质饲料 其在水产动物苗种生产中的作 用一般通过两种途径实现 一是直接投放给贝类 对虾 海参 鲍类等的幼体作 为日常食料 二是通过 微藻 浮游动物 鱼类 这条食物链 给轮虫 卤虫 等动物性饲料投喂微藻 使其用作大多数鱼类幼仔的间接饵料 而微藻的质量也 决定了这些动物性饵料的营养价值 2 2 用作生物柴油 在生物柴油的研究上微藻的下列优势也让其受到广泛关注 1 与现在大量 使用的大豆棕榈油等植物性原料相比 硅藻的生长周期短 生物量大 在生产量 上相同土地面积生产的微藻油是高等植物产油量的八倍 因此使用微藻油能节省 更多的耕地面积 同时微藻能在较恶劣水环境中生长 这同样可以节省耕地面积 g a oe ta 1 2 0 0 8 s o n ge ta 1 2 0 0 8 2 微藻生产过程中需要消耗二氧化碳 缓解 温室效应 3 以微藻为原料合成的生物柴油在理化性能上与一般石油类似 并 且更重要的是其排放出的尾气中较少含有空气污染源如二氧化硫 二氧化碳 氧 3 李珍宁华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 化氮等 c h i ue ta 1 2 0 0 9 h a r w o o de ta 1 2 0 0 9 m e n ge ta 1 2 0 0 9 2 3 用作药品保健品 在1 9 7 0 年人们就开始从海洋生物中寻找抗肿瘤药物 早期的研究中 人们 从蓝细菌t o l y p r o t h r i xb y s s o i d e a 中发现一种含氮杂环化合物杀结核菌素 这种化 合物在抵抗p 3 8 8 淋巴细胞白血病上有良好活性 此后人们发现另外一种来源于 绿藻的化合物a s p i n a r i g e n a s e 能抑制老鼠体内的淋巴肉瘤 1 9 9 6 年n a t u r a lc a n c e r 组织开始从蓝绿藻中筛选具有抗癌症和h i v 病毒药物作用的活性化合物 p a t t e r s o n e t a 1 2 0 0 8 从藻l y n g b y a m a j u s c u l a 中提取出了化合物 d i b r o m o a p l y s i a t o x i n 就是这些药用化合物的一种 a r t h r o s p i r a 这种藻因其含蛋白 量较高而且能够治疗缓解高血压和高血脂而得到广泛应用 在中国和印度都有大 量生产 r a d m e r19 9 6 r a n g e l y a g u ie ta 1 2 0 0 4 d e s m o r i e u xe ta 1 2 0 0 6 绿藻 c h l o r e l l a 也因含有一种特定葡聚糖而被广泛应用 据称这种葡聚糖能降低血脂同 时还是肠道的清道夫 另有研究发现微藻内含有甾醇类物质 如从藻s p i r u l i n as p 中提取出的甾醇类化合物c l i o n a s t e r o l 可以防止心血管疾病的发生率 该藻还能 激发免疫系统 避免病毒感染和癌症 b a r r o we ta 1 2 0 0 8 同时还能增加肠道中 乳酸菌的数量 使人体荷尔蒙达到平衡 另外由于它的高蛋白含量 5 5 7 0 占 干重 使其在多年以前就被人类广泛使用 据b a r r o w 和s h a h i d i 报道 小球藻 有许多保健功能 食用后能降低血糖水平 降低胆固醇和保肝 从c h l o r e l l a p y r e n o i d o s a 和c h l o r e l l ae l l i p s o i d e a 中提取出的多聚糖成分包括葡萄糖 半乳糖 鼠李糖 甘露糖 树胶醛糖 n 乙酰半乳糖等具有免疫修复功能 从藻中提取出 的多不饱和脂肪酸e p a d h a 从还可以用来预防和治疗慢性炎症如风湿病 皮肤病 胃肠黏膜发炎 对心脏病 冠心病 动脉硬化 胆固醇和癌症的治疗都 有疗效 h w a n ge ta 1 2 0 0 6 2 4 用作其他材料 微藻c h l o r e l l av u l g a r i s 可以作为高分子材料聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯和 聚乙烯的填充剂发展合成材料i 业 z h a n ge ta 1 2 0 0 0 s c r a g ge ta 1 2 0 0 2 o t s u k i e ta 1 2 0 0 4 将5 0 质量的微藻填充到聚合体中得到的材料具有显著的可拉伸 4 好的可塑性 可 中很多与护肤产 可以抗皮肤老 e ta 1 2 0 0 5 微藻能用作大多数动物的动物饲料 事实上已有3 0 的藻类产品用作动物饲 料 目前藻a r t h r o s p i r a 的产量中有5 0 被用来作饲料添加剂 r e b o l l o s o f u e n t e se t a 1 2 0 0 1 在1 9 9 9 年用作水产业的微藻产量达到了1 0 0 0 t 其中6 2 用作软体动 物 2 1 用作小虾养殖 1 6 用作鱼类养殖 m u l l e v f e u g a e ta 1 2 0 0 4 微藻用于 水产业的主要原因在于它的营养价值 能刺激动物体内生物活性物质的生成 x i n ge ta 1 2 0 0 7 为用于水产养殖业 微藻必须具备以下几个条件 容易培养 无毒性 具备适合消化的细胞大小和形状 高的营养价值和可消化的细胞壁 使 水产动物容易吸收营养 不饱和脂肪酸e p a d h a 从是水产动物生长和幼虫变成 虫的变型生长所必须的 微藻的维生素含量也应考虑到动物营养上来 近几十年 来关于微藻用作饲料的研究较薹 g a t e n b ye ta 1 2 0 0 3 主要集中在该藻是否具有 作为饲料的可行性而分析其藻细胞体内的生化组成 3 1 成分分析判断饲料可行性 通过分析微藻的生化成分含量和构成比例 与水产动物的营养需要进行对比 评价其作为饲料的营养价值 在海洋生物养殖中 微藻被用作许多水生生物的生 长饲料 如它能用作软体动物各个不同时期的饵料 一些鱼类和甲壳类动物幼仔 时期的饵料 海洋生物食物链中的浮游动物如轮虫的食物饲料等 为了提供足够 的营养 微藻必需能够含有各种均衡的营养物质 1 9 9 7 年 澳大利亚联邦科学与工业研究组织 c s i r o b r o w ne ta 1 1 9 9 7 5 李珍宁华中农业大学2 0 1 0 届硕士学位论文 从7 类藻d i a t o m s p r i m n e s i o p h y t e s p r a s i n o p h y t e s c h l o r o p h y t e s e u s t i g m a t o p h y t e s c r y p t o m o n a d s 和r h o d o p h y t e 中筛选了4 0 种微藻研究其生化组成 确定这些藻是 否能用作该地的水生物养殖 研究有三个主要的工作 首先测定一定培养条件下 藻的大小和形状 第二分析了藻的干重 叶绿素a 脂肪酸和维生素等化学成分 的含量 并将结果与已经用作饵料的藻类进行对比分析 第三研究了不同的收获 期 光照强度和光照周期对其生化组成的影响 研究结果显示 这些藻的大小都 在2 2 0 u r n 之间 除了d i a t o m 有的大小在2 0 6 0 u m 测定主要成分蛋白质 脂肪 和碳水化合物后发现 这三种物质的含量高低便不是制约其作为潜在饵料的关键 因素 而营养的关键在于多不饱和脂肪酸和维生素的含量 因为在p h a e o d a c t y l u m t r i c o m u t u m 和n a n n o c h l o r i sa t o m u s 这两种藻中蛋白和碳水化合物含量很高 但实 际运用中发现其食用价值很低 根据蛋白质 脂肪和碳水化合物以及多不饱和脂 肪酸和维生素的综合考虑结果该研究选出了十五种藻种作为备选饵料 另外 从 环境因素对生化成分的影响结果来看 培养条件也对藻类生化成分的影响较大 因此在放大培养之前 要进行培养条件的优化 及藻种的饲料互配 使其作为饲 料的营养价值达到最大 研究中四十种藻的化学成分结果如下 藻体内的蛋白含量在6 到3 4 之间 碳水化合物含量在5 到2 3 之间 脂肪含量在7 到2 3 之间 所有的品种含 有相同的氨基酸组成 并且其中富含多种必需氨基酸 在碳水化合物的组成上 多聚糖的组成相差较大 但葡萄糖的含量都较高在2 1 到8 7 占总糖 d i a t o m s p r y m n e s i o p h y t e s c r y p t o m o n a d s 和e u s t i g m a t o p h y t e s 中富含多不饱和脂 肪酸2 0 5 n 3 和2 2 6 n 3 中的一种或全部 含量大约占全部脂肪酸含量的 5 到3 5 而这两种脂肪酸对鱼类幼仔的营养是至关重要的 p a s i n o p h y t e s 含有 的脂肪酸量较少 在4 到1 0 之间 c h l o r o p h y t e s 中含有的脂肪酸含量极少在0 到3 之间 测定发现这些藻种都含有较高浓度的抗坏血酸 1 1 6 m g g 干重 和核 黄素 2 0 4 0 u g g 2 0 0 3 年 墨西哥学者研究了一种海洋绿藻e n t e r o m o r h p h as p p 的生化组成 评价其是否能作为动物食物来源 a g u i l e r a m o r a l e se ta 1 2 0 0 5 该研究测定了藻 体内蛋白质 氨基酸 胆固醇 脂肪酸 有害物质和毒素等的含量 结果显示蛋 白含量为9 到1 4 具有较高的可消化率 9 8 氨基酸种类和含量与大豆类 似 与其他食物如牛奶鱼类和肉类相比该藻体内脂肪和胆固醇含量较低 在e p a 6 淡水藻的分离纯化与培养及藻体内生化成分的测定研究 和d h a 上与其他食物相比含量较高 并且未检出副作用物质和毒素 该藻中还 含有比较高的矿物质含量 这一研究表明e n t e r o m o r h p h as p p 适合被水生动物作 为食物使用 2 0 0 7 年 韩国的研究学者也通过将已用于人工养殖的藻种u l v ap r o l i f e r a 与 绿藻c a p s o s i p h o nf u l v e s c e n s 的化学成分进行比较 评价其作为动物食品的可行 性 h w a n ge ta 1 2 0 0 8 研究结果发现c f u l v e s c e m 的蛋白和氨基酸含量均高于 u p r o l i f e r a 但脂肪碳水化合物含量均低于u p r o l i f e r a 两者均含较多的矿物质元 素n a m g k c a 和a 1 综合结果显示该藻类可用作动物食物和食品添加剂 2 0 0 9 年希腊的学者