小球藻EC04产胞内多糖条件优化及抗氧化活性研究

doi:10.11978/2019016

热带海洋学报 ›› 2019, Vol. 38 ›› Issue (6): 98-104.doi: 10.11978/2019016CSTR: 32234.14.2019016

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小球藻EC04产胞内多糖条件优化及抗氧化活性研究

杨海燕, 李洁琼, 刘红全(), 黄小燕, 许钟涛, 罗远康, 禤金彩, 龙寒

广西民族大学海洋与生物技术学院, 广西多糖材料与改性重点实验室, 广西南宁530008

收稿日期:2019-02-17 修回日期:2019-04-24 出版日期:2019-11-20 发布日期:2019-12-10
通讯作者: 刘红全
作者简介:杨海燕(1994—), 女, 江西省上饶市人, 硕士研究生, 主要从事微生物生物活性物质研究, E-mail: 1239289766@qq.com
基金资助:
广西自然科学基金项目(2018GXNSFAA294032);广西民族大学研究生教育创新计划项目(Gxun-chxzs 2017117);广西民族大学大学生创新创业项目(Gxun-chxzs 2017106080);广西科技基地和人才专项(桂科)(AD18126005)

Study on the optimum conditions for Polysaccharide production of Chlorella EC04 and its antioxidant activity analysis

YANG Haiyan , LI Jieqiong , LIU Hongquan (), HUANG Xiaoyan , XU Zhongtao , LUO Yuankang , XUAN Jincai , LONG Han

Guangxi Key Laboratory for Polysaccharide Materials and Modifications, School of Marine Sciences and Biotechnology, Guangxi University for Nationalities, Nanning 530008, China

Received:2019-02-17 Revised:2019-04-24 Online:2019-11-20 Published:2019-12-10
Contact: Hongquan LIU
Supported by:
Project of Guangxi Natural Science Foundation(2018GXNSFAA294032);Graduate Education Innovation Project of Guangxi University for Nationalities(Gxun-chxzs 2017117);Innovation and Entrepreneurship Project of Guangxi University for Nationalities(Gxun-chxzs 2017106080);Guangxi Science and Technology Base and Talent Project (Guike)(AD18126005)

摘要/Abstract

摘要：

小球藻胞内多糖等活性物质具有多种重要生物活性和生理功能。为提高小球藻EC04胞内多糖的产率, 采用单因素实验和L₉(3 ⁴)正交实验优化对其培养条件进行优化。在暗光比12∶12、温度24±1℃和2000Lux光照条件下, EC04产胞内多糖的最佳条件为: MgSO₄·7H₂O浓度112.5mg·L ^-1, K₂HPO₄浓度60mg·L ^-1, NaNO₃浓度1.2g·L ^-1, 维生素B₁浓度0.5mg·L ^-1, 维生素B₁₂浓度0.1μg·L ^-1。在此条件下, EC04产糖率为271.74mg·g ^-1, 细胞密度为48.027×10 ⁶cells·mL ^-1, 与基础培养基相比分别提高了97.49%和34.91%。添加VB₁、VB₁₂等也在不同程度上影响小球藻胞内多糖产率。对所提取胞内多糖进行抗氧化活性初探, 结果表明其具有一定的自由基的清除能力, 对DPPH·(1-二苯基-2-三硝基苯肼)和·OH(羟自由基)的最大清除率分别达到了82.32%和64.27%。

关键词: 小球藻, 多糖, 营养盐, 维生素, 自由基

Abstract:

Polysaccharides in Chlorella are involved in many important biological activities and physiological functions. To improve the intracellular polysaccharide production of Chlorella, culture conditions were investigated by single factor experiment and orthogonal experiment. The results showed that the maximum polysaccharide accumulation was obtained at MgSO₄·7H₂O 112.5 mg·L ^-1, K₂HPO₄ 60 mg·L ^-1, NaNO₃ 1.2 g·L ^-1, VB₁ 0.5 mg·L ^-1, and VB₁₂ 0.1 μg·L ^-1. Under these conditions, the polysaccharide production and biomass were 271.74 mg·g ^-1 and 48.027×10 ⁶cells·mL ^-1, which increased by 97.49% and 34.91%, respectively. Free radical scavenging rate of the polysaccharide was also studied. The results showed maximum scavenging rates of DPPH radical and hydroxyl radical were 82.32% and 64.27%, respectively.

Key words: Chlorella sp., polysaccharide, nutrient, vitamin, radical

杨海燕, 李洁琼, 刘红全, 黄小燕, 许钟涛, 罗远康, 禤金彩, 龙寒. 小球藻EC04产胞内多糖条件优化及抗氧化活性研究[J]. 热带海洋学报, 2019, 38(6): 98-104.

YANG Haiyan , LI Jieqiong , LIU Hongquan , HUANG Xiaoyan , XU Zhongtao , LUO Yuankang , XUAN Jincai , LONG Han . Study on the optimum conditions for Polysaccharide production of Chlorella EC04 and its antioxidant activity analysis[J]. Journal of Tropical Oceanography, 2019, 38(6): 98-104.

图/表 11

表1

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参考文献 20

1	曹吉祥, 李德尚, 王金秋 , 1997. 10种淡水常见浮游藻类营养组成的研究[J]. 中山大学学报(自然科学版), 36(2):22-27.
	CAO JIXIANG, LI DESHANG, WANG JINQIU , 1997. Studies on biochemical composition of 10 species of common freshwater phytoplankton[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 36(2):22-27 (in Chinese with English abstract).
2	陈颖, 李文彬, 孙勇如 , 1998. 小球藻生物技术研究应用现状及展望[J]. 生物工程进展, 18(6):12-16.
	CHEN YING, LI WENBING, SUN YONGRU , 1998. Status and prospects of researches and applications of Chlorella spp. biotechnology[J]. Progress in Biotechnology, 18(6):12-16 (in Chinese with English abstract).
3	葛霞, 陈婷婷, 蔡教英 , 等, 2011. 青钱柳多糖抗氧化活性的研究[J]. 中国食品学报, 11(5):59-64.
	GE XIA, CHEN TINGTING, CAI JIAOYING , et al, 2011. Studies on the anti-oxidant activity of polysaccharide from Cyclocarya paliurus (Batal.) Iljinsk[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 11(5):59-64 (in Chinese with English abstract).
4	郝宗娣, 刘洋洋, 续晓光 , 等, 2010. 小球藻(Chlorella)活性成分的研究进展[J]. 食品工业科技, 31(12):369-372.
	HAO ZONGDI, LIU YANGYANG, XU XIAOGUANG , et al, 2010. Research progress in active components of Chlorella[J]. Science and Technology of Food Industry, 31(12):369-372 (in Chinese with English abstract).
5	黄燕娟, 王小芬, 陈向凡 , 2013. 小球藻的营养及药用价值[J]. 现代生物医学进展, 13(32):6396-6398.
	HUANG YANJUAN, WANG XIAOFEN, CHEN XIANGFAN , 2013. Analysis of the nutritional value and pharmacological action of Chlorella[J]. Progress in Modern Biomedicine, 13(32):6396-6398 (in Chinese with English abstract).
6	来林康, 邓尚贵 , 2014. 鱼腥草多糖提取工艺及抗氧化活性研究[J]. 安徽农业科学, 42(35):12646-12649.
	LAI LINKANG, DENG SHANGGUI , 2014. Study on extraction of polysaccharides from Houttuynia cordata and antioxidant activity[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 42(35):12646-12649 (in Chinese with English abstract).
7	李亚清 , 2004. 海洋微藻多糖的提取分离纯化和结构特征研究[D]. 大连: 大连理工大学.
8	申明月, 聂少平, 谢明勇 , 等, 2007. 茶叶多糖的糖醛酸含量测定及抗氧化活性研究[J]. 天然产物研究与开发, 19(5):830-833.
	SHEN MINGYUE, NIE SHAOPING, XIE MINGYONG , et al, 2007. Studies on the content of uronic acid in tea polysaccharide and its antioxidative activity[J]. Natural Product Research and Development, 19(5):830-833 (in Chinese with English abstract).
9	史成颖 , 2003. 影响钝顶螺旋藻生长的理化因子的研究[D]. 合肥: 安徽农业大学.
10	孙惠洁 , 2008. 红毛藻多糖的提取纯化及其性质的研究[D]. 厦门: 集美大学.
	SUN HUIJIE , 2008. Extraction, purification and characterization of Polysaccharides from Bangia fusco-purpurea[D]. Xiamen: Jimei University (in Chinese with English abstract).
11	谭绩业, 赵连华 , 2004. 营养盐对小球藻生长及胞内多糖含量的影响[J]. 化学与生物工程, 21(1):34-36, 44.
	TAN JIYE, ZHAO LIANHUA . 2004. Effects of nutritions on the C. vulgaris growth and on the content of saccharide[J]. Chemistry & Bioengineering, 21(1):34-36, 44 (in Chinese with English abstract).
12	王凌, 孙利芹, 赵小惠 , 2012. 一种微藻多糖的理化性质及抗氧化和保湿活性[J]. 精细化工, 29(1):20-24.
	WANG LING, SUN LIQIN, ZHAO XIAOHUI , 2012. Physicochemical property analysis of polysaccharides from marine microalgae and their antioxidation, hygroscopicity and moisture retention activities[J]. Fine Chemicals, 29(1):20-24 (in Chinese with English abstract).
13	张欣华, 杨海波, 于媛 , 等, 2000. 不同培养条件对海洋微藻多糖含量的影响[J]. 生物学杂志, 17(6):17-18.
	ZHANG XINHUA, YANG HAIBO, YU YUAN , et al, 2000. Effects of different culture conditions on the polysaccharide content of marine microalga[J]. Journal of Biology, 17(6):17-18 (in Chinese with English abstract).
14	赵雪, 董诗竹, 孙丽萍 , 等, 2011. 海带多糖清除氧自由基的活性及机理[J]. 水产学报, 35(4):531-538. doi: 10.3724/SP.J.1231
	ZHAO XUE, DONG SHIZHU, SUN LIPING , et al, 2011. The scavenging activities and mechanism on oxygen free radicals of polysaccharides from Laminaria japonica[J]. Journal of Fisheries of China, 35(4):531-538 (in Chinese with English abstract). doi: 10.3724/SP.J.1231
15	DUAN XIAOJUAN, ZHANG WEIWEI, LI XIAOMING , et al, 2006. Evaluation of antioxidant property of extract and fractions obtained from a red alga, Polysiphonia urceolata[J]. Food Chemistry, 95(1):37-43. doi: 10.1016/j.foodchem.2004.12.015
16	DUBOIS M, GILLES K A, HAMILTON J K , et al, 1956. Colorimetric method for determination of sugars and related substances[J]. Analytical Chemistry, 28(3):350-356. doi: 10.1021/ac60111a017
17	MALLICK N , 2004. Copper-induced oxidative stress in the chlorophycean microalga Chlorella vulgaris: response of the antioxidant system[J]. Journal of Plant Physiology, 161(5):591-597. doi: 10.1078/0176-1617-01230
18	REYNAUD P A, FRANCHE C , 1986. Isolation and characterization of nonheterocystous tropical cyanobacteria growing on nitrogen-free medium[J]. MIRCEN Journal of Applied Microbiology and Biotechnology, 2(4):427-443. doi: 10.1007/BF00933366
19	SHON M Y, KIM T H, SUNG N J , 2003. Antioxidants and free radical scavenging activity of Phellinus baumii (Phellinus of Hymenochaetaceae) extracts[J]. Food Chemistry, 82(4):593-597. doi: 10.1016/S0308-8146(03)00015-3
20	SUN LIQIN, WANG CHANGHAI, MA CUIHUA , et al, 2010. Optimization of renewal regime for improvement of polysaccharides production from Porphyridium cruentum by uniform design[J]. Bioprocess and Biosystems Engineering, 33(3):309-315. doi: 10.1007/s00449-009-0325-x

贮存液	配制体积/mL	成分	含量/g	工作液体积/mL
1	1000	NaNO₃	30	50
		K₂HPO₄	0.80
		Na₂CO₃	0.40
2	100	Citrate acid	0.30	2
		柠檬酸铁铵	0.30
		EDTA-Na₂	0.05
3	100	CaCl₂·2H₂O	1.80	2
4	100	MgSO₄·7H₂O	3.75	2
5	1000	H₃BO₃	2.86	1
		MnCl₂-4H₂O	1.81
		CuSO₄·5H₂O	0.079
		Na₂MnO₄·2H₂O	0.391
		Co(NO₃)₂·6H₂O	0.04947
		ZnSO₄·7H₂O	0.222

水平	因素
水平	MgSO₄·7H₂O浓度 /(mg·L^-1)	K₂HPO₄浓度 /(mg·L^-1)	NaNO₃浓度/(g·L^-1)
1	75	40	0.8
2	112.5	60	1.2
3	150	80	1.6

实验组	MgSO₄·7H₂O浓度 /(mg·L^-1)	K₂HPO₄浓度 /(mg·L^-1)	NaNO₃浓度 /(g.L^-1)	空列	多糖产率 /(mg·g^-1)	细胞密度 /(×10⁶cells·mL^-1)
1	3	3	1	3	168.03	48.25
2	1	2	3	2	215.15	49.34
3	3	1	3	1	175.76	41.62
4	1	3	2	3	230.12	49.13
5	2	3	3	2	225.01	52.95
6	3	2	2	1	228.21	50.21
7	2	2	1	3	218.10	45.96
8	2	1	2	1	235.52	42.41
9	1	1	1	2	177.61	35.03
K₁	207.627	196.297	187.913
K₂	226.210	220.487	231.283
K₃	190.667	207.720	205.307
极差R₁	35.543	24.190	43.370
k₁	44.500	39.687	43.080
k₂	47.107	48.503	47.250
k₃	46.693	50.110	47.970
极差R₂	2.607	10.423	4.890

方差来源	离差平方和	自由度d_f	均方	F值	P值
MgSO₄·7H₂O	1896.310	2	948.155	76.899	0.013
K₂HPO₄	878.636	2	439.318	35.630	0.027
NaNO₃	2858.272	2	1429.136	115.908	0.009
误差	24.660	2	12.330

方差来源	离差平方和	自由度d_f	均方	F值	P值
MgSO₄·7H₂O	11.776	2	5.888	6.506	0.133
K₂HPO₄	188.961	2	94.480	104.394	0.009
NaNO₃	41.819	2	20.910	23.104	0.041
误差	1.810	2	0.905

小球藻EC04产胞内多糖条件优化及抗氧化活性研究

Study on the optimum conditions for Polysaccharide production of Chlorella EC04 and its antioxidant activity analysis

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[1]	黄谕, 王琳, 麦志茂, 李洁, 张偲. 南海热带岛礁生物土壤结皮中细菌的分离及其固砂特性初步研究[J]. 热带海洋学报, 2023, 42(6): 101-110.
[2]	张金尚, 邹定辉, 马玉, 李锐祥, 刘愉强, 孟强, 刘同木, 史华明. 南海北部水团及中尺度现象对营养盐时空分布的影响^*[J]. 热带海洋学报, 2023, 42(1): 168-181.
[3]	周月月, 王友绍. 广东沿海红树林区水质变化特征与富营养状态评估[J]. 热带海洋学报, 2022, 41(6): 1-11.
[4]	王丽芳, 黄韬, 杜川军, 郭香会. 不同海水营养盐现场连续观测系统的比较研究^*[J]. 热带海洋学报, 2021, 40(3): 103-113.
[5]	戴晓娟, 胡韧, 罗洪添, 王庆, 胡晓娟, 白敏冬, 杨宇峰. 大型海藻龙须菜凋落物分解对水质的影响[J]. 热带海洋学报, 2021, 40(1): 91-98.
[6]	张立明, 谭烨辉, 李佳俊, 黄小平, 刘甲星. 大亚湾夏季浮游植物群落结构及对淡澳河输入的响应特征*[J]. 热带海洋学报, 2020, 39(5): 43-54.
[7]	谢福武, 宋星宇, 谭烨辉, 谭美婷, 黄亚东, 刘华雪. 模拟升温和营养盐加富对大亚湾浮游生物群落代谢的影响^*[J]. 热带海洋学报, 2019, 38(2): 48-57.
[8]	谢福武, 刘华雪, 黄洪辉, 宋星宇. 大亚湾浮游植物粒级结构对温排水和营养盐输入的响应^*[J]. 热带海洋学报, 2018, 37(3): 55-64.
[9]	侯萍, 马军, 陈燕, 裴志胜, 赵静, 叶细鹏, 姜芳燕, 黄海. 几种海藻粗多糖的理化性质及结构特征分析[J]. 热带海洋学报, 2018, 37(2): 55-62.
[10]	廖秀丽, 戴明, 巩秀玉, 刘华雪, 黄洪辉. 南海南部次表层叶绿素a质量浓度最大值及其影响因子^*[J]. 热带海洋学报, 2018, 37(1): 45-56.
[11]	吴珍, 张华, 岑竞仪, 李丽, 晁爱敏, 吕颂辉. 温度对太平洋冈比亚藻Gambierdiscus pacificus的生长和多糖产量的影响^*[J]. 热带海洋学报, 2016, 35(5): 55-61.
[12]	王符菁，林元烧，曹文清，张文静，郑连明，杨位迪，王宇杰. 北部湾北部浮游植物群落结构及其与营养盐的关系[J]. 热带海洋学报, 2015, 34(6): 73-85.
[13]	陈伟洲, 许俊宾, 吴文婷, 姜红霞, 朱建一, 陆勤勤. 三种紫菜叶状体对高温胁迫的生理响应[J]. 热带海洋学报, 2015, 34(1): 49-55.
[14]	陈瑾, 卢平, 陈中颖, 严惠华, 李来胜. 惠州大亚湾春夏季大气氮磷沉降的研究[J]. 热带海洋学报, 2014, 33(2): 109-114.
[15]	江海英, 罗鹏, 于宗赫, 彭鹏飞, 胡超群. 大亚湾浒苔分子鉴定及其对养殖废水中营养盐的吸收特性研究[J]. 热带海洋学报, 2013, 32(5): 93-98.