代祿梅 李濤 吳華蓮 吳后波 向文洲

（1. 中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所 中國(guó)科學(xué)院熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510301；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3. 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州），廣州 511458；4. 中國(guó)科學(xué)院南海生態(tài)環(huán)境工程創(chuàng)新研究院，廣州 510301）

微藻是一種分布廣泛、種類繁多的光合生物，具有生長(zhǎng)速度快、能吸收CO2、光合效率高，不與糧食作物競(jìng)爭(zhēng)土地等特點(diǎn)［1-3］；同時(shí)，能夠合成蛋白質(zhì)、糖類、油脂、色素等活性物質(zhì)，在醫(yī)藥、食品、飼料、化妝品、可再生能源等領(lǐng)域具有很好的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值［4-5］。富含多糖的微藻是生產(chǎn)生物乙醇和β-葡聚糖的理想原料［6-7］。β-葡聚糖是D-葡萄糖通過(guò)β-糖苷鍵連接而成的多糖［8］，主要分布在酵母、真菌、植物和藻類中［9］。β-葡聚糖具有抗輻射、抗癌和抗腫瘤活性，以及調(diào)節(jié)機(jī)體免疫、調(diào)節(jié)血糖和降低膽固醇等功能［10-11］。目前，研究發(fā)現(xiàn)微擬球藻和紫球藻是β-葡聚糖的重要來(lái)源［7，12］。

營(yíng)養(yǎng)鹽和環(huán)境因素（如鹽度、溫度、光照等）可以影響微藻生長(zhǎng)和生物質(zhì)組成［13］。研究表明，高鹽條件可誘導(dǎo)微藻細(xì)胞中糖類化合物的積累，如在咸水中培養(yǎng)的螺旋藻（Spirulinasp. LEB 18），其多糖含量是使用Zarrouk培養(yǎng)基時(shí)的3.3倍［14］。淡水資源的日益匱乏和可耕地面積的逐年遞減正威脅著人類社會(huì)的生存與發(fā)展，因此，利用海水資源以及大面積待開(kāi)發(fā)利用的鹽堿灘涂地對(duì)微藻進(jìn)行規(guī)模化培養(yǎng)是一種理想的途徑。

本研究以一株新分離鑒定的、含糖量較高的紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，從4種培養(yǎng)基中篩選出適合其生長(zhǎng)的培養(yǎng)基，在此基礎(chǔ)上研究了不同鹽度對(duì)該藻生長(zhǎng)、胞內(nèi)多糖及β-葡聚糖積累的影響，利用平板光生物反應(yīng)器進(jìn)一步評(píng)價(jià)紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）戶外生產(chǎn)潛力，以期為紅孢囊藻多糖的高值化開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

單細(xì)胞紅藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）分離自 中 國(guó) 南 海 西 沙 海 域 水 體（111°45.000' E，16°28.471'N），現(xiàn)保藏于中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所海藻資源與生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。

1.2 方法

1.2.1 培養(yǎng)條件 微藻于300 mL（? 3.0 cm × 60 cm）柱式光生物反應(yīng)器中進(jìn)行培養(yǎng)，單側(cè)熒光燈持續(xù)24 h照明提供光源，在培養(yǎng)前4 d，光強(qiáng)逐漸從30 μmol photons/m2s增 加 至180 μmol photons/m2s，之后保持在180 μmol photons/m2s，培養(yǎng)溫度為（25±1）oC，培養(yǎng)周期16 d，連續(xù)鼔入CO2加富的壓縮空氣（1% CO2，V/V）提供碳源。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.2.1 培養(yǎng)基優(yōu)化實(shí)驗(yàn) 以不同鹽度的4種培養(yǎng)基（改良后的f/2培養(yǎng)基、Conway培養(yǎng)基、Erdschreiber培養(yǎng)基和ASW培養(yǎng)基）對(duì)微藻進(jìn)行培養(yǎng)。各培養(yǎng)基的組成如表1所示，以南海海域上層海水進(jìn)行配制（鹽度為36‰左右）。在1.2.1條件下進(jìn)行培養(yǎng)，每組設(shè)置3個(gè)平行，每2 d測(cè)定生物量，培養(yǎng)結(jié)束，離心收集藻泥，冷凍干燥并測(cè)定總糖和β-葡聚糖含量。

1.2.2.2 鹽度適應(yīng)性實(shí)驗(yàn) 以適合紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）生長(zhǎng)的培養(yǎng)基為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，分別通過(guò)補(bǔ)充去離子水或NaCl進(jìn)行鹽度調(diào)節(jié)，設(shè)置不同的鹽度水平（10‰、18‰、28‰、38‰、48‰、58‰和68‰），研究其對(duì)該藻生長(zhǎng)、胞內(nèi)總糖及β-葡聚糖積累的影響。在1.2.1條件下進(jìn)行培養(yǎng)，每組設(shè)置3個(gè)平行，每2 d測(cè)定生物量，離心收集藻泥，冷凍干燥并測(cè)定總糖含量和β-葡聚糖含量。

1.2.2.3 戶外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn) 于廣州非雨季對(duì)微藻進(jìn)行戶外培養(yǎng)評(píng)價(jià)小試，藻細(xì)胞經(jīng)室內(nèi)擴(kuò)種后直接接入戶外光徑為6 cm的平板式光生物反應(yīng)器（長(zhǎng)120 cm× 高120 cm，有效體積為72 L），培養(yǎng)時(shí)間為18 d，連續(xù)鼔入含1% CO2的壓縮空氣提供碳源和攪拌，培養(yǎng)前期采用遮陽(yáng)布遮擋反應(yīng)器，隨著藻細(xì)胞濃度增加，逐漸增加光照面積，培養(yǎng)周期內(nèi)，白天平均氣溫為17.7±1.8℃，每2 d測(cè)定生物量，每4 d離心收集藻泥，冷凍干燥并測(cè)定總糖和β-葡聚糖含量，每天鏡檢觀察雜藻和原生動(dòng)物情況。

表1 四種不同培養(yǎng)基成分

1.2.3 生物量測(cè)定 采用干重法進(jìn)行測(cè)定。取5-10 mL藻液，通過(guò)預(yù)先稱量好的混合纖維過(guò)濾膜（0.45 μm）進(jìn)行過(guò)濾，并用去離子水清洗，再將有藻細(xì)胞的濾膜放置在80℃烘箱烘至恒重，用減差法得到微藻生物量干重（Dry weight，DW）。

1.2.4 總糖含量測(cè)定 取10 mg藻粉，加入5 mL 1 N H2SO4，在80oC水浴攪拌提取0.5 h，8000 r/min離心8 min，收集上清液。反復(fù)提取3-5次，合并上清液并定容至50 mL。利用硫酸苯酚法測(cè)定微藻總糖含量［15］。

1.2.5 β-葡聚糖含量測(cè)定 采用酶試劑盒“Mushroom and Yeast Beta-Glucan Assay Procedure”（K-YBGL 12/16，Megazyme，Bray，Ireland）并按照其說(shuō)明書(shū)中的步驟測(cè)定β-葡聚糖含量。具體步驟如下：

1.2.5.1 總葡聚糖含量測(cè)定 稱取約90 mg藻粉于帶蓋玻璃螺口試管，加入2 mL冰浴后的12 mol/L H2SO4，冰浴2 h后，加入10 mL H2O，振蕩10 s，沸水浴2 h，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶，加入6 mL 10 mol/L KOH溶液，并用200 mmol/L NaAc緩沖液（pH5）定容至100 mL。取適量溶液于5000 r/min離心10 min，吸取0.1 mL上清液于另一干凈玻璃螺口試管中，加入0.1 mL處理過(guò)的bottle 1中溶液（含1，3-β-葡聚糖外切酶和β-葡萄糖苷酶，已按試劑盒說(shuō)明處理），40oC水浴60 min，加入3 mL GOPOD試劑（按試劑盒說(shuō)明配制），繼續(xù)于40oC水浴20 min，在510 nm測(cè)定其吸光值。

1.2.5.2 α-葡聚糖含量測(cè)定 稱取約100 mg藻粉于帶蓋玻璃螺口試管中，加入2 mL 2 mol/L KOH溶液并于冰浴攪拌20 min，加入8 mL 1.2 mol/L NaAc緩沖液（pH3.8）后，立即加入0.2 mL bottle 2（含淀粉轉(zhuǎn)葡糖苷酶和轉(zhuǎn)化酶），振蕩混勻，于40oC水浴30 min，5000 r/min離心10 min。取0.1 mL樣品液于另一干凈玻璃螺口試管中，加入0.1 mL 200 mmol/L NaAc緩沖液，加入3 mL GOPOD試劑，40oC水浴20 min，在510 nm測(cè)定其吸光值。

1.2.5.3 β-葡聚糖含量計(jì)算 利用Megazyme網(wǎng)站（www.megazyme.com）下載的Mega-CalcTM計(jì)算藻粉中總葡聚糖含量和α-葡聚糖含量，β-葡聚糖含量（%DW）=總葡聚糖含量（% DW）-α-葡聚糖含量（%DW）。

1.2.6 產(chǎn)量和產(chǎn)率計(jì)算

總糖產(chǎn)量（g/L）=Mt× Ct

總糖產(chǎn)率（mg/L·d）=（Mt× Ct- M0× C0）/d

β-葡聚糖產(chǎn)量（g/L）=Mt× Gt

β-葡聚糖產(chǎn)率（mg/L·d）=（Mt× Gt- M0×G0）/d

其中，Mt為收藻時(shí)微藻的生物質(zhì)濃度（g/L），Ct為相對(duì)應(yīng)的總糖含量（DW%），Gt為相對(duì)應(yīng)的β-葡聚糖含量（% DW）；M0為接種時(shí)微藻的生物質(zhì)濃度（g/L），Ct為相對(duì)應(yīng)的總糖含量（% DW），Gt為相對(duì)應(yīng)的β-葡聚糖含量（% DW），d為微藻培養(yǎng)天數(shù)。

1.2.7 統(tǒng)計(jì)分析 本論文中所有圖表所示的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差均由3個(gè)生物學(xué)重復(fù)和3個(gè)測(cè)定重復(fù)計(jì)算獲得；采用SPSS13.0進(jìn)行方差分析（ANOVA）和t檢驗(yàn)；檢驗(yàn)水平α=0.05，P＜0.05差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；數(shù)據(jù)處理和圖表制作使用Origin 8.1。

2 結(jié)果

2.1 不同培養(yǎng)基對(duì)紅孢囊藻（Rhodosorus sp.SCSIO-45730）生長(zhǎng)的影響

如圖1所示，培養(yǎng)周期0-4 d，紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）在4種培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)無(wú)明顯差異（P＞0.05），而在第4天后，逐漸出現(xiàn)差異。至培養(yǎng)結(jié)束（第16天），ASW培養(yǎng)基中的微藻獲得最大生物量，為（9.50 ± 0.13）g/L，顯著高于其他3個(gè)處理組（P＜0.01）；微藻在Conway培養(yǎng)基和Erdschreiber培養(yǎng)基中生物量分別為（7.15 ±0.07）g/L和（6.29 ± 0.12）g/L；而其在f/2培養(yǎng)基中生長(zhǎng)速度最慢，最終生物量為（3.35 ± 0.10）g/L。由此可見(jiàn)，ASW培養(yǎng)基更適合紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）的生長(zhǎng)。

圖1 4種不同培養(yǎng)基對(duì)紅孢囊藻（Rhodosorus sp.SCSIO-45730）生長(zhǎng)的影響

2.2 不同培養(yǎng)基對(duì)紅孢囊藻（Rhodosorus sp.SCSIO-45730）總糖和β-葡聚糖積累的影響

對(duì)4種培養(yǎng)基中微藻總糖和β-葡聚糖含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明：培養(yǎng)至第16天，除Erdschreiber培養(yǎng)基外，其余3種培養(yǎng)基中微藻的總糖含量均在47.80% DW以上，其中，ASW培養(yǎng)基中微藻總糖產(chǎn)率顯著高于其他3種培養(yǎng)基，達(dá)（286.48 ± 1.67）mg/L·d（圖2-A）。β-葡聚糖含量在4種培養(yǎng)基中的積累情況如圖2-B所示。Erdschreiber培養(yǎng)基中微藻β-葡聚糖含量顯著低于其他3種培養(yǎng)基，f/2培養(yǎng)基中微藻的β-葡聚糖含量最高，可占細(xì)胞干重的（23.42 ± 0.12）%，ASW培養(yǎng)基中微藻β-葡聚糖含量為（21.38 ± 0.10）% DW，但其產(chǎn)率顯著高于其他3種培養(yǎng)基，達(dá)（126.94 ± 1.21）mg/L·d。綜上所述，4種培養(yǎng)基中，ASW培養(yǎng)基最有利于紅孢囊藻SCSIO-45730總糖和β-葡聚糖的積累。

圖2 4種不同培養(yǎng)基對(duì)紅孢囊藻（Rhodosorus sp.SCSIO-45730）總糖和β-葡聚糖積累的影響

2.3 不同鹽度對(duì)紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）生長(zhǎng)及細(xì)胞的影響

紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）在不同鹽度ASW培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況，如圖3所示。該藻在低鹽（10‰）或高鹽（68‰）環(huán)境中生長(zhǎng)被嚴(yán)重抑制，藻細(xì)胞已經(jīng)凋亡甚至是裂解（圖4-A和4-G）；在其它5個(gè)鹽度條件下（18‰、28‰、38‰、48‰和58‰），其均能正常生長(zhǎng)，但生長(zhǎng)速度存在明顯差異。隨著鹽度從18‰增加到38‰，微藻生長(zhǎng)速度變快，生物量顯著增加（P＜0.01）；至培養(yǎng)結(jié)束（第16天），38‰鹽度下微藻生物量為（13.70 ± 0.21）g/L，較18‰鹽度下的生物量（7.10 ± 0.01）g/L）增加了93.0%（P＜0.01）。隨著鹽度繼續(xù)增加至58‰，微藻生長(zhǎng)受到抑制，生物量明顯降低，至第16天時(shí)，58‰鹽度下的微藻生物量降至（4.03 ± 0.16）g/L（P＜0.01）。此外，紅孢囊藻SCSIO-45730細(xì)胞形態(tài)也隨著鹽度的增加而變化，如圖4所示，在培養(yǎng)至第8天，隨著鹽度的增加，微藻細(xì)胞逐漸變大，顏色逐漸變淺，細(xì)胞呈現(xiàn)聚團(tuán)現(xiàn)象。鹽度為18‰時(shí)，微藻主要呈單細(xì)胞狀態(tài)，而鹽度為48‰和58‰時(shí)細(xì)胞明顯增大（圖4-E和圖4-F）且聚集成團(tuán)。

綜合不同鹽度下紅孢囊藻（Rhodosorussp.SCSIO-45730）生長(zhǎng)及細(xì)胞形態(tài)結(jié)果，可認(rèn)為該藻在18‰-58‰鹽度范圍內(nèi)能正常生長(zhǎng)且生物量高。其中，38‰鹽度最利于微藻生長(zhǎng)，鹽度低于或高于38‰均會(huì)對(duì)微藻生長(zhǎng)造成一定程度的抑制。

圖3 不同鹽度對(duì)紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）生長(zhǎng)的影響

圖4 不同鹽度下紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）細(xì)胞形態(tài)（第8天）

2.4 不同鹽度對(duì)紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）總糖和β-葡聚糖積累的影響

對(duì)不同鹽度下微藻總糖進(jìn)行提取和測(cè)定發(fā)現(xiàn)（圖5-A），在培養(yǎng)結(jié)束（第16天），微藻的總糖含量和產(chǎn)率，在18‰-38‰鹽度范圍內(nèi)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，在38‰-58‰鹽度范圍內(nèi)呈下降趨勢(shì)。38‰鹽度組微藻的總糖含量最高，達(dá)（48.52±0.07）% DW，其產(chǎn)率可達(dá)（412.58±2.88）mg/L·d，顯著高于其它鹽度組（P＜0.01）。此外，β-葡聚糖測(cè)定結(jié)果表明（圖5-B），微藻中β-葡聚糖含量和產(chǎn)率隨著鹽度增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；在鹽度為18‰時(shí)，微藻中β-葡聚糖含量最高，達(dá)（22.76±0.08）% DW，而β-葡聚糖產(chǎn)率在鹽度為28‰和38‰時(shí)無(wú)明顯差別，分別為（120.22±1.67）mg/L·d和（119.70±0.59）mg/L·d，顯著高于其它鹽度組（P＜0.01）。

圖5 不同鹽度對(duì)紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）總糖含量和產(chǎn)率的影響

2.5 戶外生長(zhǎng)及總糖和β-葡聚糖積累情況

紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）在戶外6 cm光徑平板光生物反應(yīng)器中的生長(zhǎng)情況如圖6所示，培養(yǎng)至第18天，微藻生物量達(dá)1.34 g/L，產(chǎn)率為74.44 mg/L·d，藻液顏色由暗紅色（圖6-B）變成黃褐色（圖6-C）。微藻前后顏色差異說(shuō)明，微藻細(xì)胞色素及藻膽蛋白含量和組成可能發(fā)生變化。

圖6 紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）在戶外平板光生物反應(yīng)器中的生長(zhǎng)情況

總糖和β-葡聚糖測(cè)定結(jié)果表明（圖7），隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，紅孢囊藻SCSIO-45730細(xì)胞內(nèi)總糖和β-葡聚糖含量呈增加趨勢(shì)，在第16天，藻細(xì)胞內(nèi)總糖和β-葡聚糖顯著增加，分別占干重的（52.78± 0.27）%和（16.39 ± 0.15）%，至培養(yǎng)結(jié)束（第18天），藻細(xì)胞內(nèi)總糖和β-葡聚糖含量分別為干重的（54.47 ± 0.33）%和（17.46 ± 0.27）%，其單位體積產(chǎn)量分別為0.73 g/L和0.23 g/L。

3 討論

3.1 不同培養(yǎng)基中紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）生長(zhǎng)、總糖和β-葡聚糖積累情況

培養(yǎng)條件如培養(yǎng)基、鹽度、光照、溫度等對(duì)微藻的生長(zhǎng)和生化組成有重要影響，進(jìn)而會(huì)影響微藻的開(kāi)發(fā)利用［16］。培養(yǎng)基優(yōu)化實(shí)驗(yàn)表明，ASW培養(yǎng)基最有利于紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）生物量、總糖和β-葡聚糖的積累。在該條件下，微藻生物量、總糖和β-葡聚糖產(chǎn)率分別為（9.50 ± 0.13）g/L、（286.48 ± 1.67）mg/L·d和（126.94 ± 1.21）mg/L·d。Li等［17］利用同樣的ASW培養(yǎng)基培養(yǎng)紫球藻（Porphyridium purpureumSCS-02），生物量為5.54 g/L，其總糖產(chǎn)率為133.75 mg/L·d，表明ASW培養(yǎng)基有利于單細(xì)胞紅藻的培養(yǎng)，可以選擇其為基礎(chǔ)培養(yǎng)基對(duì)紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）進(jìn)行進(jìn)一步培養(yǎng)研究。此外，紅孢囊藻SCSIO-45730較高的生物量表明其有較大的開(kāi)發(fā)利用潛力。

圖7 紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）在戶外培養(yǎng)過(guò)程中總糖和β-葡聚糖含量的變化

3.2 不同鹽度下紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）生長(zhǎng)、總糖和β-葡聚糖積累情況

鹽度是影響海洋微藻生長(zhǎng)的一個(gè)重要環(huán)境因子，過(guò)低或過(guò)高都會(huì)引起微藻生長(zhǎng)及生化組成變化。如鹽藻（Dunaliella salina）在20‰-100‰鹽度范圍內(nèi)均能正常生長(zhǎng)，其生物量在40‰鹽度時(shí)達(dá)到最高值1.19 g/L［18］；三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）的生長(zhǎng)在低鹽度或者高鹽度下均受到一定程度抑制，且高鹽度對(duì)藻細(xì)胞生長(zhǎng)的抑制作用更明顯［19］，與本研究結(jié)果一致。鹽度偏低或偏高會(huì)引起微藻細(xì)胞內(nèi)某些酶，如1，5-二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco，光合作用限速酶）等，以及離子轉(zhuǎn)運(yùn)體（如Na+/H+轉(zhuǎn)運(yùn)體等）活性的降低，從而使微藻生長(zhǎng)受到抑制［20］。本研究中，紅孢囊藻（Rhodosorussp.SCSIO-45730）具有廣泛的鹽度適應(yīng)性，可在18‰-58‰鹽度范圍內(nèi)正常生長(zhǎng)，在鹽度為38‰時(shí)可獲得最大生物量，為13.70 g/L，顯著高于同等培養(yǎng)條件下紫球藻（Porphyridium purpureumSCS-02）的生物量［17］。而隨著鹽度變化，微藻細(xì)胞大小的變化及聚團(tuán)現(xiàn)象與細(xì)胞內(nèi)外滲透壓的變化以及胞外多糖的分泌有關(guān)［19］。

多數(shù)研究表明，在一定范圍內(nèi)適當(dāng)增加鹽度可促進(jìn)微藻糖類物質(zhì)積累，但是不同微藻鹽度耐受性不同［16］，如在35‰鹽度下，硅藻（Chaetoceroscf.wighamii）細(xì)胞內(nèi)糖含量較其在25‰鹽度下高［13］；在鹽度10‰-60‰范圍內(nèi)，四爿藻（Tetraselmis suecica）糖含量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，在鹽度為50‰時(shí)獲最大含量，為53.0% DW［21］。本研究中，紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）細(xì)胞內(nèi)總糖含量和產(chǎn)率在38‰鹽度時(shí)達(dá)到最大值，而在鹽度低于或高于38‰時(shí)均呈現(xiàn)不同程度的降低。據(jù)報(bào)道，微藻在高鹽條件下能積累小分子糖類以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)外滲透壓，從而降低細(xì)胞損傷及死亡，使微藻適應(yīng)高鹽環(huán)境［19］。隨著鹽度進(jìn)一步增加，細(xì)胞內(nèi)積累的糖類物質(zhì)不足以平衡細(xì)胞內(nèi)外滲透壓，為維持正常生長(zhǎng)，微藻會(huì)消耗積累的糖類物質(zhì)為細(xì)胞生長(zhǎng)提供能量，從而導(dǎo)致細(xì)胞中糖含量的降低［20］。

隨著全球能源需求和消耗增加，以及化石燃料帶來(lái)的一系列環(huán)境問(wèn)題，人們?cè)絹?lái)越重視生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)。其中，生物乙醇由于辛烷值和蒸發(fā)熱較傳統(tǒng)化石燃料高、燃燒完全、無(wú)污染等特點(diǎn)而備受關(guān)注［22］。微藻具有生長(zhǎng)快、種類多，固碳效率高，不占用農(nóng)用耕地等特點(diǎn)，被認(rèn)為是生產(chǎn)第3代生物乙醇的理想原料［23］。微藻中糖類物質(zhì)由于不含木質(zhì)纖維素，因而無(wú)需進(jìn)行前處理便可輕易轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵糖用于生物乙醇生產(chǎn)。在氮饑餓條件下，小球藻（C. vulgarisFSP-E）能積累51% DW的糖類物質(zhì)，每克底物可生產(chǎn)生物乙醇0.23 g［24］。Chen等報(bào)道［25］四爿藻（Tetraselmissp. CS-362）、紫菜（Porphyra）、斜生柵藻（S. ObliquusCNW-N）、綠球藻（Chlorococumsp.）和萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtiiUTEX90）等，含糖量為26%-60%，可用于生產(chǎn)生物乙醇。本研究中，紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）在鹽度為38‰時(shí)具有較高的生物量、總糖含量及產(chǎn)率，表明其是生產(chǎn)生物乙醇的潛在原料。

β-葡聚糖具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和重要的生物功能，目前已被許多國(guó)家如中國(guó)、美國(guó)、日本及澳大利亞等國(guó)批準(zhǔn)作為免疫調(diào)節(jié)劑和食品添加劑等功能性成分，應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和化妝品等行業(yè)［9］。據(jù)報(bào)道，微藻β-葡聚糖主要以β-1，3-鍵連接，具有低分子量和高支化度，因而可以產(chǎn)生比市售酵母β-葡聚糖更好的免疫反應(yīng)［26-27］。因此，對(duì)微藻β-葡聚糖進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究具有較大的開(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力。牟氏角毛藻（Chaetoceros mulleri）中β-葡聚單位體積產(chǎn)量為71.57 mg/L，微擬球藻（NannochloropsisNpUNAM）中β-葡聚單位體積產(chǎn)量為81.55 mg/L，它們是生產(chǎn)β-葡聚的重要來(lái)源［7，28］。紅孢囊藻（Rhodosorussp.SCSIO-45730）β-葡聚糖產(chǎn)率在38‰鹽度時(shí)達(dá)最大值119.70 mg/L·d，單位體積產(chǎn)量為1.92 g/L，因此，可作為生產(chǎn)β-葡聚糖的潛在來(lái)源。該藻細(xì)胞中β-葡聚糖含量隨著鹽度增加而降低，這一機(jī)理尚不明確，有待進(jìn)一步研究。Jia等［29］報(bào)道在氮充足條件下，β-葡聚糖可與三酰甘油競(jìng)爭(zhēng)碳源，成為微擬球藻（Nannochloropsis oceanica）細(xì)胞內(nèi)主要臨時(shí)碳儲(chǔ)存形式，在氮耗盡后，β-葡聚糖代謝調(diào)節(jié)將有利于促進(jìn)三酰甘油的合成。另有研究表明，鹽度對(duì)紫球藻氮利用有一定影響［20］，紫球藻細(xì)胞對(duì)NaNO3的消耗能力隨著鹽度增加而呈梯度性增加。因此，我們推測(cè)，高鹽度下紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）對(duì)NaNO3的消耗增加，導(dǎo)致培養(yǎng)基中NaNO3濃度降低，從而引起藻細(xì)胞內(nèi)β-葡聚糖含量降低。

3.3 戶外試驗(yàn)下紅孢囊藻（Rhodosorus sp. SCSIO-45730）生長(zhǎng)、總糖和β-葡聚糖積累情況

紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）戶外初步培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)研究表明，微藻可以在戶外正常生長(zhǎng)，在6 cm光徑平板光生物反應(yīng)器中，其生物量可達(dá)到1.34 g/L，細(xì)胞內(nèi)總糖和β-葡聚糖單位體積產(chǎn)量分別為0.73 g/L和0.23 g/L，而單位體積產(chǎn)量是確定微藻生產(chǎn)潛力的重要指標(biāo)［7］。Onay［30］報(bào)道了微藻（HindakiatetrachotomaME03）在不含市政污水的平板光生物反應(yīng)器獲得最大生物量0.89 g/L，而其在含50%市政污水的平板光生物反應(yīng)器中碳水化合物體積產(chǎn)量最高，為0.17 g/L，是生產(chǎn)生物乙醇的潛在候選物種。Rojo-Cebreros等［7］研究表明，微擬球藻（NannochloropsisNpUNAM）可產(chǎn)生81.55 mg/L β-葡聚糖，且具有在平板光生物反應(yīng)器中生產(chǎn)高產(chǎn)量β-葡聚糖的潛能，可作為β-葡聚糖的潛在來(lái)源。在戶外培養(yǎng)初步實(shí)驗(yàn)中，紅孢囊藻（Rhodosorussp.SCSIO-45730）可獲得較高的總糖和β-葡聚糖產(chǎn)量，表明其具有規(guī)模培養(yǎng)，特別是開(kāi)放系統(tǒng)培養(yǎng)以生產(chǎn)生物乙醇和β-葡聚糖的潛力，但還需要進(jìn)一步對(duì)微藻戶外培養(yǎng)性能進(jìn)行長(zhǎng)期更詳盡及系統(tǒng)的研究。

4 結(jié)論

紅 孢 囊 藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）在ASW培養(yǎng)基中生長(zhǎng)速度快，總糖和β-葡聚糖含量高，且具有較廣泛的鹽度適應(yīng)性，可在18‰-58‰鹽度范圍內(nèi)正常生長(zhǎng)，當(dāng)鹽度為38‰時(shí)，可獲得較高產(chǎn)率的生物質(zhì)、總糖及β-葡聚糖；該藻可利用戶外平板光生物反應(yīng)器進(jìn)行培養(yǎng)，紅孢囊藻（Rhodosorussp. SCSIO-45730）具有規(guī)模化生產(chǎn)生物乙醇和β-葡聚糖的潛力。