L-肉碱强化对异养小球藻(Chlorella vulgaris)种群增长、脂肪酸组成及相关酶活性的影响

摘要

研究了L-肉碱对异养小球藻（Chlorella vulgaris）种群增长、生化组成、收获量、脂肪酸组成及主要脂肪酸代谢酶活性的影响，目的是提高异养小球藻自身的营养价值、降低商业成本，为其生产应用、产品研发等提供科学依据及数据支持。用不同浓度L-肉碱（0，50，100，200 mg/L）在不同时间（6 h、24 h、96 h）强化异养小球藻，试验选用BG-11培养基，初始密度为5×106 cells/mL，25℃、不间断充气，培养时间为144 h，每处理3个重复，试验重复3次。结果显示： 1、L-肉碱对异养小球藻种群增长影响显著（P＜0.05） 在6 h添加不同浓度L-肉碱（0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）强化异养小球藻，各处理组种群密度均显著高于对照组（P＜0.05），且各处理组之间差异性显著（P＜0.05）。种群密度大小依次是100 mg/L组＞200 mg/L组＞50 mg/L 组＞对照组，其中 100 mg/L 处理组在试验 72 h 种群密度达到最大，为24.78×106 cells/mL，是起始浓度的4.96倍。 在24 h添加不同浓度L-肉碱（0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）强化异养小球藻，在试验的第 24-48 h，各处理组种群密度较对照组显著升高（P＜0.05）。在试验的48-144 h，各处理组种群密度均显著高于对照组（P＜0.05），其中100 mg/L肉碱处理组小球藻的种群密度显著高于对照组及其他两处理组（P＜0.05），其在异养72 h种群密度达到最高，为30.83×106 cells/mL，是起始浓度的6.17倍。 在96 h添加不同浓度L-肉碱（0 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）强化异养小球藻，在试验的96-120 h，各处理组在生长末期又出现了种群密度上升的趋势，且肉碱处理组小球藻种群密度均显著高于对照组（P＜0.05），3个处理组间小球藻种群密度差异显著（P＜0.05）。种群密度大小依次是100 mg/L组＞200 mg/L组＞50 mg/L组＞对照组，其中100 mg/L处理组在试验120 h种群密度达到最大，为17.72×106 cells/mL，是起始浓度的3.54倍。 生长周期结束后，各处理组小球藻的干重、鲜重均显著高于对照组（P＜0.05），且各处理组间差异显著（P＜0.05）。各处理组小球藻收获量大小的顺序依次为100 mg/L组＞200 mg/L组＞50 mg/L组＞对照组，其中在24 h添加100 mg/L肉碱处理组小球藻的收获量最大，分别为干重1.47g，鲜重5.78g。6 h、24 h、96 h 添加肉碱处理组其总脂及可溶性蛋白质含量均显著高于对照组（P＜0.05），且各处理组间差异显著（P＜0.05），100 mg/L肉碱处理组显著高于对照 组及其他处理组（P＜0.05），其中异养 24 h 添加肉碱处理组其总脂及可溶性蛋白质含量最高，分别为21.79％、50.81 mg/kg。 2、L-肉碱对异养小球藻脂肪酸组成影响显著（P＜0.05） 在6 h添加L-肉碱（50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）强化异养小球藻结果显示：200 mg/L处理组∑SFA含量显著低于对照组（P＜0.05），50 mg/L、100 mg/L处理组其∑SFA含量显著高于对照组（P＜0.05）。各处理组∑HUFA、∑PUFA含量均显著高于对照组（P＜0.05），且3个处理组间差异显著（P＜0.05）。100 mg/L、200 mg/L处理组脂肪酸n-3/n-6比值显著高于对照组（P＜0.05），50 mg/L处理组脂肪酸n-3/n-6比值与对照组无差异。 在24 h添加L-肉碱（50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）强化异养小球藻结果显示：各处理组∑SFA含量显著低于对照组（P＜0.05），且3个处理组间差异显著（P＜0.05）;50 mg/L肉碱组和100 mg/L肉碱组∑HUFA含量显著高于对照组和200 mg/L肉碱组（P＜0.05），且这两组之间差异不显著。200 mg/L肉碱组∑HUFA含量显著高于对照组（P＜0.05）。50 mg/L肉碱组∑PUFA含量显著高于其他3组（P＜0.05），100 mg/L肉碱组和200 mg/L肉碱组∑PUFA含量显著高于对照组（P＜0.05），且两组间差异不显著。各处理组脂肪酸n-3/n-6比值均显著高于对照组（P＜0.05），且3个处理组间差异显著（P＜0.05）。 在96 h添加L-肉碱（50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L）强化异养小球藻结果显示：各处理组其∑SFA含量显著低于对照组（P＜0.05），且3个处理组之间差异不显著;50 mg/L肉碱组∑HUFA和∑PUFA含量显著高于对照组和100 mg/L肉碱组（P＜0.05），但与200 mg/L肉碱组差异不显著;各处理组脂肪酸n-3/n-6比值均显著高于对照组（P＜0.05），且3个处理组间差异显著（P＜0.05）。 3、L-肉碱对异养小球藻相关脂肪酸代谢酶活性影响显著（P＜0.05） 在6 h添加L-肉碱强化异养小球藻结果显示：在12 h时，50 mg/L肉碱组的ACC、KAS、FAD2活性均显著高于其他3组（P＜0.05），50 mg/L与100 mg/L肉碱组MAT酶活性显著高于对照组和200 mg/L肉碱组（P＜0.05），且两组间差异不显著。在36 h时，各处理组间ACC、MAT和FAD2酶活性均差异显著（P＜0.05），其中50 mg/L肉碱组以上酶的活性最高。50 mg/L肉碱组KAS酶活性显著高于其他3组（P＜0.05），100 mg/L与200 mg/L肉碱组显著高于对照组（P＜0.05），但两组之间差异不显著。在108 h时，100 mg/L与200 mg/L肉碱组以上4种酶的活性均显著高于对照组和50 mg/L肉碱组（P＜0.05），且两组间差异不显著，50 mg/L肉碱组显著高于对照组（P＜0.05）。 在24 h添加L-肉碱强化异养小球藻结果显示：在添加L-肉碱强化前，以上4种酶活性差异不显著，在36 h时，各处理组间ACC、MAT和FAD2酶活性均 差异显著（P＜0.05），其中100 mg/L肉碱组ACC和MAT活性最高。100 mg/L肉碱组KAS酶活性显著高于其他3组（P＜0.05），50 mg/L、200 mg/L肉碱组KAS酶活性显著高于对照组（P＜0.05），但两组间差异不显著。在108 h时，各处理组间4种酶活性差异均显著（P＜0.05）。 在96 h添加L-肉碱强化异养小球藻结果显示：在添加L-肉碱强化前，以上4种酶活性差异不显著，在108 h时，各处理组ACC、KAS和FAD2酶活性差异均显著（P＜0.05），且50 mg/L肉碱组酶活性最高。50 mg/L肉碱组MAT酶活性显著高于其他3组（P＜0.05），100 mg/L、200 mg/L肉碱组显著高于对照组（P＜0.05），且两组间差异不显著。 结论：在本试验条件下，在小球藻异养培养24h时添加100 mg/L肉碱能够通过提高乙酰辅酶A羧化酶、丙二酰基-CoA:ACP转酰基酶、β-酮脂酰-ACP合酶、Δ12脂肪酸去饱和酶活性，来改善其脂肪酸组成，尤其是多不饱和脂肪酸与n-3/n-6脂肪酸比值升高，进而促进其种群增长和改善其生化组成。

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