梁 磊, 方 哲 黃惠琴 朱 軍 鮑時翔

(1. 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 熱帶生物技術(shù)研究所, 海南 海口 571101; 2. 海南大學(xué) 農(nóng)學(xué)院, 海南 海口 570288)

溫度對瓊枝麒麟菜生長及色素含量的影響

梁 磊1,2, 方 哲1, 黃惠琴1, 朱 軍1, 鮑時翔1

(1. 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 熱帶生物技術(shù)研究所, 海南 ?？?571101; 2. 海南大學(xué) 農(nóng)學(xué)院, 海南 ?？?570288)

為進一步提高海南瓊枝麒麟菜(Betaphycus gelatinum)產(chǎn)量, 本研究主要探討了溫度對瓊枝麒麟菜生長及色素含量的影響。結(jié)果表明, 溫度對瓊枝麒麟菜生長的影響比較明顯, 27℃時瓊枝麒麟菜生長最快, 隨著溫度的升高或者降低, 瓊枝麒麟菜生長率均降低, 長期低于18℃或者高于36℃會造成瓊枝麒麟菜的死亡。在 27℃時瓊枝麒麟菜含水量最低, 干物質(zhì)積累最快, 即光合作用率最大。不同溫度下瓊枝麒麟菜色素含量與生長率變化趨勢基本一致, 其藻膽蛋白含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于葉綠素含量。

瓊枝麒麟菜(Betaphycus gelatinum); 溫度; 色素; 生長

瓊枝麒麟菜(Betaphycus gelatinum)隸屬于紅藻門(Rhodophyta)、真紅藻綱(Florideae)、杉藻目(Gigartinales)、紅翎菜科(Solieriaceae)、瓊枝藻屬(Betaphycus), 是熱帶、亞熱帶性海藻, 分布在中國、菲律賓、日本、印度尼西亞等地, 在我國主要分布于海南島、西沙群島和臺灣島等熱帶海區(qū)[1]。

瓊枝麒麟菜中富含的卡拉膠, 在食品、醫(yī)藥、日化及其他科研領(lǐng)域有著極為重要的應(yīng)用[2]。此外, 瓊枝麒麟菜含有豐富的生物活性物質(zhì)如海藻多糖、海藻氨酸及多種微量元素等, 具有抗腫瘤活性。瓊枝麒麟菜中含有大量的藻膽蛋白, 不僅具有良好的捕光活性, 而且在抗病毒、抗癌癥、提高機體免疫力、消炎、抗氧化等方面具有很好的效果[3]。目前, 藻膽蛋白在食品與化妝品添加劑, 保健食品生產(chǎn)等方面得到了廣泛的應(yīng)用, 同時在癌癥治療和分子檢測研究方面也受到極大重視[4-5]。瓊枝麒麟菜是極具開發(fā)潛質(zhì)的熱帶海洋藻類之一[5]。

作為南海特有的熱帶海藻, 國內(nèi)對瓊枝麒麟菜的基本生物學(xué)特性的研究仍相當(dāng)薄弱。目前在國內(nèi)市場上大部分瓊枝麒麟菜直接作為涼拌菜食用, 其直接或間接加工的各種食品有非常好的保健價值和市場前景, 尤其是在中國北方市場上供不應(yīng)求。但是海南的瓊枝麒麟菜養(yǎng)殖業(yè)受環(huán)境因素嚴(yán)重, 其中溫度是最大制約因素之一。冬季受到自北方的寒潮的影響, 海水溫度降低, 對于熱帶瓊枝海藻麒麟菜會造成嚴(yán)重危害。2008年, 湖南等地遭到嚴(yán)重冰雪災(zāi)害的同時, 海南的瓊枝麒麟菜養(yǎng)殖業(yè)也受到這次寒流的沉重打擊, 瓊枝麒麟菜死亡嚴(yán)重, 部分區(qū)域甚至全部死亡。作者在海南昌江海尾一個養(yǎng)殖基地經(jīng)過一年才恢復(fù)到寒流以前的養(yǎng)殖規(guī)模。因此本研究主要分析了溫度對瓊枝麒麟菜生長的影響, 旨在為瓊枝麒麟菜的人工養(yǎng)殖提供技術(shù)支持, 也為瓊枝麒麟菜的研究提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

瓊枝麒麟菜取自海南昌江大唐海水養(yǎng)殖有限公司養(yǎng)殖基地, 運回實驗室后用消毒海水沖洗 2～3次,放置于培養(yǎng)容器內(nèi)室溫下暫養(yǎng)。實驗前從暫養(yǎng)藻體取(1±0.05) g切段, 以供實驗用。

1.2 實驗方法

1.2.1 藻體培養(yǎng)

藻體均采用1L塑料燒杯培養(yǎng), 每杯放一個切段,加海水800mL, 海水取自海口西海岸海域。海水相對密度1.024, pH8.53, 10 d更換一次海水, 用氮磷鉀16∶7∶8的農(nóng)用復(fù)合肥配制500∶1的肥料水, 每5天把瓊枝置于肥料水中浸泡5 min。

1.2.2 實驗設(shè)計

共設(shè) 36、33、30、27、24、21、18、15℃共 8個梯度, 每個梯度3個平行組。置于智能光照培養(yǎng)箱內(nèi)(海曙賽福PGX-250C), 光強5000 lx, 光照周期L∶D=12∶12。

1.2.3 生長率

藻體日相對生長率(RDG)用下式計算:

公式,Wi為起始質(zhì)量,Wf為最終質(zhì)量,d是培養(yǎng)天數(shù)。

1.2.4 葉綠素

葉綠素含量測定方法參見侯福林[7]的方法。

1.2.5 藻膽蛋白

藻膽蛋白含量測定方法參見張薇君的方法[8]。

1.2.6 含水量

取瓊枝, 用吸水紙吸干表面水分, 稱質(zhì)量為W1; 105℃條件下烘干12 h, 稱質(zhì)量為W2; 干物質(zhì)含量計算公式為(W2/W1)×100%; 含水量計算公式為(1–W2/W1)×100%。

1.2.7 數(shù)據(jù)的處理與分析

數(shù)據(jù)以平均值表示, 所得數(shù)據(jù)用統(tǒng)計軟件SAS9.0進行單因子方差分析, 以P＜0.05作為差異顯著水平。

2 結(jié)果

2. 1 溫度對瓊枝麒麟菜存活的影響

瓊枝麒麟菜可在 33～21℃的海水中生長, 30～27℃生長最快。 在36℃以上或者21℃以下均不能正常生長, 瓊枝麒麟菜在低于 18℃的海水中20 天內(nèi)全部死亡。長期處于較低溫度下會造成瓊枝麒麟菜的白化死亡。

2.2 溫度對瓊枝麒麟菜日生長率的影響

作為熱帶海藻, 瓊枝麒麟菜對低溫較為敏感。27℃時日生長率最高, 達0.9%, 從27℃到36℃日生長率從0.9%下降到0.63%, 從27℃到18℃日生長率從0 .9%降到0。方差分析表明, 27℃時瓊枝日生長率顯著比其他溫度下高(圖1)。

圖1 溫度對瓊枝麒麟菜日生長率的影響Fig.1 Effect of temperature on the growth rate of Betaphycus gelatinum

2.3 溫度對瓊枝麒麟菜含水量的影響

溫度是影響植物生長的重要因素, 對瓊枝麒麟菜干物質(zhì)積累和含水量有一定的影響, 實驗結(jié)果如表1所示。

實驗表明, 隨著溫度的升高, 瓊枝麒麟菜的含水量逐漸降低, 27℃時含水量最低, 溫度繼續(xù)升高, 影響瓊枝麒麟菜的正常生長, 含水量有所增加。瓊枝麒麟菜在27℃時生長率最高, 含水量最低, 干物質(zhì)積累最快。

表1 溫度對瓊枝麒麟菜含水量的影響Tab.1 Effect of temperature on the moisture content of Betaphycus gelatinum

2.4 溫度對瓊枝麒麟菜色素含量的影響

2.4.1 對葉綠素含量的影響

與最高生長率出現(xiàn)在水溫 27℃不同, 瓊枝麒麟菜葉綠素 a含量的峰值出現(xiàn)在水溫 30℃, 達到78μg/g, 水溫33、27、24、21℃時葉綠素a含量次之,水溫在36、18℃時葉綠素a含量最低(圖2)。15℃時瓊枝麒麟菜20 天內(nèi)白化死亡, 不再測定其葉綠素含量。方差分析表明, 海水溫度 30℃時瓊枝麒麟菜葉綠素 a含量顯著比其他條件下高, 但海水溫度 18℃到21℃之間瓊枝麒麟菜葉綠素a含量差異不顯著。葉綠素b在紅藻中作用較小, 含量較少。

2.4.2 對藻膽蛋白含量的影響

與葉綠素a相同, 藻膽蛋白中的PC、APC、PE含量峰值也出現(xiàn)在30℃, 分別為987、930、287μg/g,隨著溫度的升高或降低向兩側(cè)呈遞減趨勢(圖3)。方差分析表明, 30℃時瓊枝麒麟菜藻膽蛋白各組分含量顯著比其他溫度時高。

圖2 溫度對瓊枝麒麟菜葉綠素含量的影響Fig.2 Effect of temperature on the chlorophyll content of Betaphycus gelatinum

圖3 溫度對瓊枝麒麟菜藻膽蛋白含量的影響Fig.3 Effect of temperature on the phycobiliprotein content of Betaphycus gelatinum

3 討論

瓊枝麒麟菜是熱帶海藻, 在中國大陸地區(qū)沿海不能生長, 僅分布于南海附近的海南、臺灣及西沙、南沙等熱帶海區(qū)[9-11]。在水溫低于20℃時瓊枝不能正常生長, 低于18℃時20天內(nèi)全部死亡, 27℃時瓊枝麒麟菜生長最快, 含水量也最低。雖然在自然海區(qū)瓊枝麒麟菜對低溫的耐受性會有所增強, 但是來自我國北方的強冷空氣也會對海南的瓊枝麒麟菜造成毀滅性打擊。當(dāng)然, 海水溫度高于 36℃時瓊枝麒麟菜也不能生長, 但是海南的瓊枝麒麟菜養(yǎng)殖區(qū)海水溫度一般不會高于36℃。

葉綠素 a含量大小與瓊枝麒麟菜生長率趨勢基本一致, 葉綠素b變化不明顯, 差異不大。葉綠素a是所有植物的最重要的光合作用色素, 而葉綠素 b作為輔助色素, 在瓊枝麒麟菜的光合作用中不起重要作用。

藻膽蛋白含量大小與瓊枝麒麟菜生長率趨勢基本一致, 可以推測藻膽蛋白含量與瓊枝生長存在某種密切的關(guān)系。藻膽蛋白各組分含量一般是葉綠素a的10倍左右, 一方面說明藻膽蛋白在瓊枝麒麟菜光合作用中起著重要作用, 另一方面也可以為從瓊枝麒麟菜中提取藻膽蛋白提供依據(jù)。

[1] 匡梅, 曾呈奎, 夏邦美.中國麒麟菜家族的分類研究[J]. 海洋科學(xué)集刊, 1999, 41: 168-198.

[2] 寧發(fā)子, 何新益, 殷七榮, 等. 卡拉膠的特性與應(yīng)用[J]. 食品工業(yè), 2002, 3: 30-32.

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(本文編輯: 梁德海)

The effect of temperature on the growth and pigment content ofBetaphycus gelatinum

LIANG Lei1,2, FANG Zhe1, HUANG Hui-qin1, ZHU Jun1, BAO Shi-xiang1
(1. Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology, Chinese Academy of Tropical Agricultural Science, Haikou 571101, China; 2. Agricultural college, Hai Nan Univesity, Haikou 570288, China)

Jun., 22, 2013

Betaphycus gelatinum; temperature; pigment; growth

This paper focused on the effect of temperature on the growth and pigment content ofBetaphycus gelatinumand provided useful information for promoting yield. The results showed that temperature had significant effect on the growth ofBetaphycus gelatinum. It had a highest growth rate at 27℃ and the growth rate decreased both when the temperature increased or decreased. TheB. gelatinumwould die when the temperature was higher than 36℃ or lower than 18℃.The dry matter content arrived at the peak value with the lowest miosture content at 27℃, indictive of the maximum photosynthetic rate. The trend of the growth rate ofB. gelatinumis basically coincident with that of the pigment content, and the phycobiliprotein content was far higher than the chlorophyll content at different temperatures.

S965.117

A

1000-3096(2014)03-0087-04

10.11759/hykx20100406002

2013-06-22;

2013-11-12

國家科技支撐計劃項目(2012BAC18B04-5); 海洋公益性行業(yè)科研專項(20144180402); 中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院院本級基本科研業(yè)務(wù)費專項資金項目(1630052014007)

梁磊(1983-), 男, 河南睢縣人, 研究方向為海洋生物學(xué), E-mail: lianglei1106@163.com; 鮑時翔, 通信作者, 博士, 研究員,電話: 0898-66988564, E-mail: baoshixiang@itbb.org.cn