彭立成 谢郑松 阮经盛 夏道演

摘 要：经济在快速发展，社会在不断进步，药物和个人护理品是一类微量有机污染物，难以进行生物化学降解，大多数经生活、工业和医药废水等排入水环境中，对人类安全和生态环境产生了巨大安全风险。双氯芬酸及其钠盐，作为一种典型的药物和个人护理品，是非甾体类抗炎镇痛药，与同类药物相比，双氯芬酸钠（DCF）具有疗效好、简便安全和经济实用等优点，在多个国家和地区的医药行业中被广泛使用。由于DCF的大量使用，再加上其半衰期长、残留量高的原因，使得DCF广泛出现在水体中。

关键词：雨生红球藻;双氯芬酸钠;虾青素;油脂;多糖

引言

雨生红球藻（Haematococcuspluvialis）是一种单细胞的淡水绿藻，在分类学上属于绿藻门（Chlorophyta），绿藻纲（Chlorophyceae），团藻目（Volvocales），红球藻科（Haematococcaceae），红球藻属（Haematococcus）。雨生红球藻的生活史较复杂，其生长阶段大体可分为营养生长阶段和生产虾青素阶段。环境适宜的条件下，雨生红球藻以绿色游动的营养细胞存在，在此阶段细胞生长旺盛，繁殖迅速，生物量猛增，但其体内虾青素合成量较低;当雨生红球藻处于胁迫环境中时，鞭毛退化，进入静止阶段，形成不动细胞，此时细胞内大量积累虾青素。

1雨生红球藻中虾青素的生物合成

虾青素合成需要以初级类胡萝卜素的β-胡萝卜素（β-Carotene）为前体，β-胡萝卜素合成的前体物质为异戊烯焦磷酸（Isopentenylpyrophosphate，IPP）和二甲基烯丙基焦磷酸（Dimethylallylpyrophosphate，DMAPP），其中雨生红球藻中的IPP是通过非甲羟戊酸途径合成的，DMAPP是由IPP异构酶（IPI）催化IPP生成的。首先，3个IPP分子在牻牛儿牻牛儿焦磷酸合成酶（GGPPsynthase，GGPS）的作用下被依次添加到DMAPP中产生C20牻牛儿牻牛儿焦磷酸（Geranylgeranylpyrophosphate，GGPP）。两个GGPP分子的头对尾缩合在八氢番茄红素合成酶（Phytoenesynthase，PSY）催化下得到第一个在紫外光谱区有吸收的C40的前体物质八氢番茄红素（Phytoene）。接下来的4步反应是由八氢番茄红素去饱和酶（PhytoenedesaturaseⅠ，PDS）和ζ-胡萝卜素去饱和酶（ζ-CarotenedesaturaseⅡ，ZDS）催化的八氢番茄红素的连续去饱和反应，依次生成六氢番茄红素（Phytofluene）、ζ-胡萝卜素（ζ-Carotene）、链孢红素（Neurosporene）、番茄红素（Lycopene），其中由PDS催化的反应是该途径的限速步骤，通过这些反应增加了共轭碳-碳双键的数量。

2材料与方法

2.1实验培养

雨生红球藻（FACHB-712），购于中国科学院水生生物研究所淡水藻种库。藻种保存及扩大培养均在光照培养箱（MGC-400B）中进行，采用BG11培养基，培养条件为22℃、光照强度50μmol/（m2·s）、光暗比12h∶12h。气升柱式玻璃管的光生物反应器利用毛细管持续通入5%（体积分数）CO2，使藻种悬浮生长。利用柱式光生物反应器研究DCF浓度对雨生红球藻生长的影响，设置质量浓度梯度分别为0（对照）、10、50、100、200mg/L。每组实验3个平行样，将藻种接种于0.7L培养基，初始接种质量浓度为0.3g/L，室温培养12d后检测分析。

2.2雨生红球藻培养条件的确定

（1）光暗周期的确定。调节BBM培养基pH至8.0，将处于指数生长期的雨生红球藻按5%的接种量接入200mLBBM培养基中，并测定此时藻液的生物量;然后将藻液分两组，每组设置三个平行，置于光照度为2000～2500lx，温度为25℃的恒温光照培养箱中，其中一组给予续光照，另一组给予12h：12h的光暗周期;每两天检测一次生物量。（2）培养基pH的确定。将BBM培养基分为四组，每组设置三个平行，调节每组的BBM培养基的pH分别为7.0、8.0、9.0、10.0;将处于指数生长期的雨生红球藻按5%的藻种量接入各不同pH的200mLBBM培养基中，并测定此时藻液的生物量;然后将所有组别置于光照度为2000～2500lx，温度为25℃的恒温培养箱中;给予连续的光照培养，每两天检测一次生物量。（3）培养温度的确定调节BBM培养基pH至8.0，将处于指数生长期的雨生红球藻按5%的接种量种接入200mLBBM培养基中，并测定此时藻液的生物量;将藻液分为四组，每组设置三个平行，将各组配置好的培养基分别置于18℃，22℃，25℃和30℃的培养箱中，培养所用光条件均为2000～2500lx连续光照;每两天检测一次生物量。

2.3雨生红球藻培养混合式培养和自养异养

在培养虾青素的过程中采用野生红球藻的培养方式产生的效果会十分的明显，在模式的选用方面，采用混合式的红球藻培养方法好自养异养的方法造成的培养虾青素产量方面的差别也会比较的大，在培养控制开展中，应该针对自养和异养中不同的控制培养条件造成的不同影响开展研究。在采用混合式培养虾青素中，细胞中绿色细胞随着培养时间的不断延长会导致在虾青素的培养中出现藻类活性细胞的活性下降的情况，并且在培养开展的过程中随着混合培养时间的不断延长导致在培养中藻类细胞的活性会出现进一步降低的情况发生，导致在混合培养虾青素中细胞在快速化生长的阶段会较快的失去应有的活力，在控制开展中采用混合式培养方式能够进一步的降低培养所用的时间，但是在实际的操作应用中，会由于在混合培养中限制了藻类植物在培养中的绿色细胞生长阶段的能量导致在培养中细胞活性降低。

结语

（1）低浓度DCF有助于提高雨生红球藻生物量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、虾青素含量，高浓度时均起抑制作用。（2）相較于对照组，10～100mg/L DCF有利于提高雨生红球藻多糖;50mg/L DCF促进油脂的合成，其他浓度均降低了油脂含量。

参考文献：

[1]李冬玲.极具经济价值的微藻-雨生红球藻[J].特种经济动植物，2014，17（3）：42.

[2]张广伦，肖正春，张锋伦，等.雨生红球藻中虾青素的研究与应用[J].中国野生植物资源，2019，38（2）：72-77.

基金项目：福建省区域发展重大项目（2017N3013）"天然虾青素在大黄鱼健康养殖中研究与应用”