常压室温等离子体诱变对螺旋藻中氨基酸成分的影响闫春宇，胡冰涛，王素英*(天津商业大学 生物技术与食品科学学院...

常压室温等离子体诱变对螺旋藻中氨基酸成分的影响

摘 要：旨在了解常压室温等离子体诱变处理对螺旋藻氨基酸含量及营养价值的影响。以TJF1为出发藻株，多功能等离子体诱变仪对藻株进行诱变处理，日立L-8900氨基酸自动分析仪测定其氨基酸组成和含量，利用模糊识别法和氨基酸比值系数法对突变体与出发藻株的氨基酸营养价值进行评价。结果表明：与出发藻株相比，15个突变株中的17种氨基酸含量均高于出发藻株，总氨基酸含量差异显著；突变株的氨基酸含量分布与出发藻株保持一致；总必需氨基酸与总氨基酸含量比值(E/T)维持在0.43～0.45，没有明显变化；2种营养价值评价结果表明，等离子体诱变没有降低氨基酸营养价值；突变株10的总氨基酸含量最高，比出发藻株高出53.52%，可以作为高产蛋白优势藻株。

关键词：螺旋藻；常压室温等离子体诱变；氨基酸；营养评价

螺旋藻[Spirulina(Arthrospira)]是一种多细胞原核蓝藻，主要分布在热带、亚热带地区的淡水或盐碱湖泊[1]。它不仅富含蛋白质、维生素、不饱和脂肪酸和微量元素，而且氨基酸种类齐全，必需氨基酸组成合理，易被人体吸收利用。此外，有些氨基酸还具有多种药理活性，在调节神经、内分泌、免疫和酶活性等方面发挥作用。因此螺旋藻是世界公认的食药同源功能性食品[2-3]。作为一种新型产业，目前虽有60多个国家养殖螺旋藻，但生产的螺旋藻粉主要作为饲料、饵料应用，缺乏多元化的食用、药用产品。其原因主要是养殖藻种单一，养殖过程中藻种退化现象严重，导致生长快、蛋白质及其他活性物质含量高的藻种匮乏。因此，利用诱变育种及相关技术改良现有螺旋藻品种，选育遗传稳定、单一功能性物质含量丰富且高产的突变体势在必行。

常压室温等离子体(ARTP)诱变技术是利用氦气辉光放电形成的等离子射流中的各种活性粒子作用在微生物体上诱发突变[4]。该技术具有放电均匀稳定，活性粒子浓度高，操作简便，诱变快速，环境友好，安全无辐射，操作可控性强等优点[5-8]，相关研究表明[5,9-10]，ARTP技术可以快速突变细菌、微藻、真菌、酵母等微生物，已成为获得高产突变体的有效方法。如最早在2009年，WANG等应用ARTP对阿维链霉菌进行诱变，成功获得阿维菌素产量提高 21%的突变菌株B1a，并且优势遗传稳定[11]。FANG[12]等在2013年利用ARTP诱变仪对藻株S. platensis FACHB-904诱变处理，同时采用高通量筛选出了生长速率提高10.5%的突变株，并且有2个突变株的含糖量分别提高了40.3%、78%，并且这种优势在不同的培养条件可以稳定保持。

本实验利用多功能等离子体诱变仪对螺旋藻藻株进行诱变，探讨诱变对藻株氨基酸组成及含量的影响，并应用模糊识别法和氨基酸比值系数比较诱变后的藻株与出发藻株的营养价值，旨在获得氨基酸含量高、且组成合理的突变藻株，为螺旋藻养殖提供优质藻种。

1 材料与方法

1.1 诱变处理

以分离自津静公路S110处自然池塘的螺旋藻藻株TJF1为出发藻株，利用多功能等离子体诱变仪对其进行诱变，具体处理见表1。

1.2 螺旋藻培养及干藻粉制备

将诱变处理的藻株接种于AB培养基，在光照强度9 000lx，光暗比(12∶12) h，温度(30/28)℃的条件下培养至对数生长末期，1 500目绢纱过滤收集藻泥，用蒸馏水洗涤3次，冷冻干燥24 h获得干藻粉，4 ℃贮藏备用。

表1 诱变处理及藻株编号信息

Table 1 The mutation treatment and number of strains

1.3 氨基酸含量测定

准确称取0.020 0 g样品于水解管中，6 mol/L盐酸水解，参照GB/T5009.124—2003《食品中氨基酸的测定》[13]方法利用全自动氨基酸分析仪进行检测。

1.4 氨基酸营养价值评价

1.4.1 模糊识别法

参照兰氏距离法[14]定义待评价物质u与标准蛋白模式a的贴近度U(a，u)，以反映待评价对象的营养价值，贴近度越接近1，表示物质的营养价值越高。贴近度计算公式[15]如下：



(1)

式中:ak为标准蛋白模式的第k种EAA含量，1≤k≤7；uik为第i个评价对象的第k种EAA含量，1≤k≤7。

1.4.2 氨基酸比值系数法[16]

利用WHO/FAO必需氨基酸模式[17]，计算不同藻株必需氨基酸比值(RAA)、氨基酸比值系数(RC)、比值系数分(SRC)。SRC作为评判物质营养价值的指标，表示物质中蛋白质的相对营养价值，SRC越接近100，说明物质营养价值越高[16,18]。



(2)



(3)

SRC=100-RSD×100

(4)

RSD为RC的相对标准差。

表2 FAO/WHO模式蛋白中各必需氨基酸含量 单位：%

Table 2 The content of essential amino acids in the model protein proposed by the FAO/WHO

2 结果与分析

2.1 诱变对氨基酸含量的影响

出发藻株及突变体的氨基酸测定结果如表3、表4所示。

表3 16株藻株氨基酸组成和含量 单位：mg/g

Table 3 The amino acid composition and content of 16spirulina strains



表4 16株藻株氨基酸组成和含量

Table 4 The amino acid composition and content of 16 spirulina strains