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海洋微藻中脂类生物标记物在天然海水中降解行为的研究

孙书勤  
【摘要】: 本论文以室内培养的方式,研究指数生长前期与稳定期后期收获的两种海洋微藻中,中性脂与脂肪酸分子在天然海水中的降解行为与组成变化规律,以及稳定期后期收获的两种海洋微藻细胞膜与细胞内脂肪酸在有氧降解过程中组成与含量的变化。主要结果如下: 1.不同生长期收获的两种海洋微藻脂类分子组成 指数生长前期与稳定期后期收获的两种海洋微藻,在有氧微生物参与的条件下,中性脂部分都检出植醇(phytol)与4种脂肪醇(12-ROH、14-ROH、16-ROH、18-ROH),但甾醇部分组成两种微藻稍有不同,亚心型扁藻检出11种甾醇,分别是27△~5(27△~5, Cholest-5-En-3β-ol),27△~0(27△~0, 5α-cholest-22-en-3β-ol),28△~(5,22)(28△~(5,22), 24-methylcholest-5,22-Dien-3β-ol),28△~(22)(28△~(22), 24-methylcholest-22-en-3β-ol),28△~5(28△~5, 24-methylcholest-5-en-3β-ol),28△~0(28△~0, 23, 24-dimethyl-5α-cholest-22-en-3β-ol),29△~(5,22)(29△~(5,22), 24-Ethylcholestt-5, 22-Dien-3β-ol),29△~(22)(29△~(22), 23, 24-dimethyl-5α-cholest-22-en-3β-ol),29△~5(29△~5, 24-Ethylcholestt-5-en-3β-ol),29△~0(29△~0, 23, 24-dimethyl-5α-cholest-22-en-3β-ol),30△~(22)(4α,23,24-trimethyl-5α-cholest-22-en-3β-ol),而等鞭金藻3011中没有检出27△~0,其余组分与亚心型扁藻检出的相同。但是脂肪酸组成因收获时期而异。指数生长前期收获的两种海洋微藻都检出12种脂肪酸,包括7种饱和脂肪酸12:0、14:0、15:0、16:0、17:0、18:0、20:0,3种单不饱和脂肪酸18:1(n-9)、18:1(n-7)、20:1,2种多不饱和脂肪酸18:2与20:5。而稳定期后期收获的两种微藻,除与指数生长前期相同的脂肪酸分子外,亚心型扁藻还检出了16:1(n-9)与22:6,而等鞭金藻3011包含16:1(n-9)、16:1(n-7)与22:6。 2.指数生长前期收获的两种海洋微藻细胞中脂类物质在有氧条件下的变化规律 在有氧微生物条件下,亚心型扁藻总脂肪酸前一个月内浓度变化不大,一个月后浓度明显升高。等鞭金藻总脂肪酸在前一周内发生明显降解,此后浓度略有升高。相对于脂肪酸,指数生长前期收获的两种海洋微藻中性脂含量较少,浓度变化趋势大体一致:在培养的前一个月中,发生明显降解,等鞭金藻3011的降解速率比亚心型扁藻的降解速率快;而一个月后中性脂的总量略有升高。 两种微藻中,主要饱和脂肪酸组分都包含16:0(一般占总脂肪酸的50%)与18:0(一般占总脂肪酸的20%),但变化情况随藻种而异。亚心型扁藻中,16:0在前一个月内发生降解浓度降低,一个月后浓度升高;18:0在整个培养期浓度持续升高,后半个月的增加速率较快。而等鞭金藻中,16:0与18:0都在培养的前半个月内发生降解,16:0降解速率比18:0略快,半个月后两种脂肪酸浓度都呈增加趋势。在亚心型扁藻体内主要不饱和脂肪酸组分为18:1(n-9),随着时间的变化,浓度明显降低,培养结束时几乎完全降解。而等鞭金藻3011中18:1(n-9)与18:2浓度变化情况相对复杂。 中性脂分子包括脂肪醇、植醇、甾醇,其中主要组分为植醇与甾醇。两种微藻的植醇降解模式一致,在培养期内均发生显著降解,培养结束时几乎完全降解。各微藻所含甾醇种类较多,变化情况复杂。 3.稳定期后期收获的两种海洋微藻细胞中脂类物质在有氧条件下的变化规律 与指数生长前期收获的微藻相比,稳定期后期收获的微藻总脂肪酸的初始浓度较高,且降解模式也不同。亚心型扁藻在前14内总脂肪酸浓度略有升高,但14天到21天之间浓度迅速下降,随后浓度稍有升高。等鞭金藻3011与亚心型扁藻的变化情况大不相同,在培养过程中,等鞭金藻3011的总脂肪酸发生明显降解,但在培养的最后1周内浓度略有升高。两种微藻的总中性脂含量都少于各自的总脂肪酸含量。亚心型扁藻总中性脂浓度在前3天内迅速下降,此后浓度变化不大。等鞭金藻3011总中性脂在培养的前一个月发生降解,一个月后浓度几乎不变。 亚心型扁藻中,饱和脂肪酸16:0与18:0含量较大。在培养的前两周内16:0浓度变化不大而18:0浓度却迅速升高,半个月后二者都发生明显降解。等鞭金藻3011中,饱和脂肪酸以14:0,16:0,18:0为主,三种组分降解情况各异。14:0在培养的前一个月内迅速降解,一个月后浓度基本不变。16:0是在培养的前35天内发生降解,35天以后浓度略有波动。18:0变化较为复杂。亚心型扁藻中,18:1(n-9)为含量较高的不饱和脂肪酸,在培养的前三周内发生降解,21天后浓度迅速升高。等鞭金藻3011中,18:1(n-9)在培养的第一周内迅速降解,此后浓度变化不大。 与指数生长前期收获的微藻相比,稳定期后期收获的两种微藻细胞中植醇初始浓度较高,且在培养期内均发生显著降解。亚心型扁藻中主要甾醇组分28△~5在培养前2周内迅速降解,浓度几乎降到0,14天后浓度发生波动上升。等鞭金藻3011中29△~(5,22)、29△~5、30△~(22)含量较多。29△~(5,22)与29△~5在培养的前2周内浓度变化不大,2周后发生降解,但29△~5降解程度较大。30△~(22)在前7天内浓度稍有增加,此后发生缓慢降解。4.稳定期后期收获的两种海洋微藻中细胞内与细胞膜脂肪酸组成与含量变化 稳定期后期收获的亚心型扁藻,在有氧降解的不同时期细胞内和细胞膜脂肪酸含量及分子组成明显不同。在第0天,亚心型扁藻细胞膜与细胞内脂肪酸含量分别为14.03%,与85.97%,细胞内组分主要是16:0(39.08%)、18:1(n-9)(18.41%)、18:0(10.87%)。而在培养的第7天,组成发生一定变化,细胞膜脂肪酸含量极少(3.7%),而细胞内16:0(49.46%)与18:0(28.32%)含量接近90%。 稳定期后期收获的等鞭金藻3011,在第0天,细胞膜与细胞内脂肪酸含量分别为20.70%与79.30%,细胞膜中主要组分为18:1(n-7)(5.97%)、18:0(5.73%),细胞内主要包括16:0(26.19%)、14:0(13.04%)、16:1(n-9)(11.09%)。而在培养的第42天,脂肪酸组成与第0天恰好相反,细胞膜脂肪酸含量多(75.61%),而细胞内脂肪酸较少(24.39%)。细胞膜中以16:0(36.03%)、18:0(30.22%)为主,细胞内主要是16:0(8.77%)、14:0(4.16%)。


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