淡水藻類的分離純化方法探索

王梅梅，熊亞南，劉愛華，章廣玲

（河北聯(lián)合大學(xué)，河北唐山063000）

淡水藻類的分離純化方法探索

王梅梅，熊亞南，劉愛華，章廣玲

（河北聯(lián)合大學(xué)，河北唐山063000）

以唐山市水源水和終端水為實驗材料，對淡水藻類的分離純化方法進行了探索，大致分為以下九種：培養(yǎng)基篩選法、稀釋分離法、平板劃線分離法、離心分離法、毛細管分離法、小滴分離法、pH值分離法、溫度分離法、抑制劑分離法。同時探索淡水藻類保藏方法。

藻類；分離純化；方法

近年來，對淡水藻與水體污染之間的關(guān)系的研究有很大發(fā)展，不僅補充了水質(zhì)化學(xué)分析的不足，而且被廣泛用于評價、監(jiān)測和預(yù)報水質(zhì)的情況［1］。某些藻類在環(huán)境保護中作為水質(zhì)監(jiān)測的指示生物，可以標(biāo)志水體的污染程度［2］。目前，國內(nèi)許多城市的供水水源多為湖泊或水庫，隨著工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，人類活動所產(chǎn)生的大量營養(yǎng)物質(zhì)和有毒物質(zhì)排入水域，造成水庫、湖泊的水體污染。由于藻毒素的危害性比較大，目前對藻毒素的研究越來越重視。研究藻類毒素首先要分離產(chǎn)毒藻種。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 水樣

（1）自來水水樣

取樣地點：河北聯(lián)合大學(xué)。

取樣時間：2011年3月～2012年3月。（2）水源水水樣

取樣地點：陡河水庫。

取樣時間：2011年3月～2012年3月。

1.1.2 培養(yǎng)基

HGZ培養(yǎng)基［3］：用于大多數(shù)藻類的培養(yǎng)，藍藻生長最佳；

水生104號含氮培養(yǎng)基［4］中加入葡萄糖（0.05g／L）：用于大多數(shù)藻類的培養(yǎng)；

自制的硅藻培養(yǎng)基：培養(yǎng)硅藻。配方：Ca（NO3）20.01g，MgSO40.01g，K2HPO40.01g，Na-SiO30.025g，KNO30.04g，蒸餾水1000ml。

1.1.3 染液［5］

魯哥氏碘液；中性紅；梅氏蘇木色素等。

1.2 水樣的采集和培養(yǎng)方法

1.2.1 水樣的采集方法

自來水水樣：酒精燈灼燒水龍頭5min，放水5min，取樣時在水柱周圍點燃用紗布纏繞的火圈，形成局部無菌區(qū)，用已滅菌的三角瓶取樣。

水廠水和水源水水樣：用75%酒精浸泡過的塑料桶裝樣采集水廠水水樣，采樣后迅速運回實驗室。

1.2.2 培養(yǎng)方法

液體培養(yǎng)：在三角瓶中培養(yǎng)，接種比例為V培養(yǎng)基∶V水樣＝1∶2。

固體培養(yǎng)：液體培養(yǎng)基中加入1.5%的瓊脂，培養(yǎng)皿中加入約1cm厚的培養(yǎng)基，加0.2ml藻液，涂布。

培養(yǎng)條件：（28±1）℃、24h連續(xù)光照（2000Lux）靜置培養(yǎng)。

1.3 藻類分離方法

1.3.1 培養(yǎng)基篩選法

根據(jù)不同藻類對營養(yǎng)物、離子等需求不同而選出不同的培養(yǎng)基，利用這些培養(yǎng)基對藻類進行初步富集篩選。

使用的培養(yǎng)基有：HGZ培養(yǎng)基，水生104號含氮培養(yǎng)基＋葡萄糖，自制的硅藻培養(yǎng)基。

1.3.2 稀釋分離法［4，6］

用5個無菌試管，在第一個試管中加入蒸餾水10ml，第2～5個試管中都加入5ml蒸餾水。在第一個試管中加藻類混合液1～2滴，充分振蕩，使其均勻稀釋。然后用消毒移液管吸取第一個試管中混有藻的液體5ml加入第二個試管中，如前振蕩，使其均勻稀釋。以后依次同樣加入第3～5試管，并都充分振蕩，使其均勻稀釋。然后分別鏡檢5個試管，如在1滴中只發(fā)現(xiàn)2～3個同一藻類個體，將這個試管作為原液，分別取1滴加到裝有培養(yǎng)基的小指管中。做大量的分離，將其放入光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

1.3.3 平板劃線分離法［4，5］

在篩選出的培養(yǎng)基中加入2%的瓊脂制成固體培養(yǎng)基，倒平板。用接種環(huán)挑取一環(huán)培養(yǎng)液，在平板上劃線，光照培養(yǎng)，待長出藻群落后挑取藻體繼續(xù)劃線，培養(yǎng)。在培養(yǎng)過程中鏡檢，直到在平板上長出單個藻群落，鏡檢為單種藻類為止。該方法可與稀釋法結(jié)合應(yīng)用。

1.3.4 離心分離法［4］

將培養(yǎng)液離心，不同種藻類雖都向離心管底部下沉，但由于其大小各不相同而以不同的速率下沉。因此，在離心的過程中，不同種的藻類可相互分離。鏡檢，選擇某種藻類含量最多的沉淀物，再加入無菌水，繼續(xù)離心，一直持續(xù)到可得到較純的藻體。

1.3.5 毛細管分離法

主要工具是微細玻璃管。用微細玻璃管在中央部加熱后拉長6～10cm，使口徑縮小到0.008～0.16mm。拉長后的毛細管供吸取藻體用。在吸取時，要利用一小段較厚的橡皮管，一端套在吸管上，作為吸取藻體用。在壓出藻體時，可直接利用吸耳球吹出。將吸入的藻體吹進裝有培養(yǎng)基的小指管中進行培養(yǎng)。

1.3.6 小滴分離法［6］

用微量取液器進行操作，把與取液器配套使用的槍尖包扎滅菌備用；將欲分離的樣品制成均勻的懸浮液并作適當(dāng)稀釋；用微量取液器吸取懸浮液，在無菌的載玻片上以縱橫成行的方式滴數(shù)個小液滴，用顯微鏡鏡檢；當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一小滴內(nèi)只有一種藻體時，用另一無菌槍尖將此小滴移入已滅菌的培養(yǎng)基內(nèi)，經(jīng)培養(yǎng)可能得到較純的藻體。

1.3.7 pH值分離法

利用HGZ培養(yǎng)基適合多數(shù)藻類的生長這一特性，將其pH值調(diào)到3，4，5，6，7，7.5，8，8.5，9，將富集的藻類混合物接種到其中。在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。這種方法可以分離那些對pH值要求比較敏感的藻類。其中藍藻多數(shù)適合生長在堿性水體中。

1.3.8 溫度分離法

此法主要用于金藻和藍藻的混合液。金藻對溫度變化敏感，喜低溫，在早春、晚秋大量繁殖。藍藻一般喜歡較高的溫度，在夏季、秋季大量生長。

將含有念珠藻和金藻的混合液放在水浴鍋中，在溫度42℃中分別培養(yǎng)6h，12h，18h，24h后，取出放入光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

金藻在42℃時停止運動，念珠藻也受到一定影響，但相對較小。

1.3.9 抑制劑分離法

利用的主要藥品有：制霉菌素、苯菌靈、多菌靈等。

利用抑制劑對真核生物有作用而不影響原核生物的特性來分離藍藻。

經(jīng)試驗觀察，制霉菌素效果較好。

1.4 藻類保藏方法

1.4.1 液體保藏

用于保藏的培養(yǎng)液濃度比正常的培養(yǎng)液濃度高一倍。試管和三角瓶均可。

1.4.2 斜面保藏

制備瓊脂培養(yǎng)基時，營養(yǎng)液濃度也比正常的培養(yǎng)液濃度高一倍，瓊脂含量不宜過多，一般1～1.5%即可；斜面也不宜過大。用膠塞或棉塞依不同藻類而定。

1.4.3 固液雙相保藏

在斜面保藏培養(yǎng)基中加入液體保藏培養(yǎng)基，液體沒過斜面為宜。該培養(yǎng)基的優(yōu)點在于培養(yǎng)液不易蒸發(fā)，可以較長時間保藏藻種。

1.4.4 補充說明

應(yīng)用以上三種培養(yǎng)基保藏時，在接種后均需先放在適宜的光照與溫度條件下，使藻種能夠迅速增殖。在藻體的生長達到最大程度前，要把其轉(zhuǎn)移到光線交暗、溫度較低處。用紙遮蓋，可防護棉塞不沾灰塵并減少蒸發(fā)。保存期間要不斷分養(yǎng)。每一藻種的保存至少分三種不同年齡，最老的用于分養(yǎng)，其余兩種備用。如固體培養(yǎng)物變干，可加入液體培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)。

2 討論

2.1 分離純化方法討論

除已有的分離方法外，根據(jù)不同藻類的生理特性，又自行設(shè)計并試驗了多種方法，如溫度分離法、pH分離法、抑制劑分離法等，且效果較好，結(jié)果見表1。

HGZ培養(yǎng)基適合多數(shù)藻類生長，藍藻生長最佳，例如念珠藻和席藻；水生104號含氮培養(yǎng)基＋葡萄糖適合大多數(shù)藻類的生長，如綠藻、金藻等；自制的硅藻培養(yǎng)基適合舟形藻的生長。平板劃線分離法、毛細管分離法和小滴分離法均可與稀釋法結(jié)合使用。培養(yǎng)過程中念珠藻和金藻混雜在一起，可用離心法進行分離，離心后念珠藻在下層，金藻在上清液中，去上清，加無菌水繼續(xù)離心，一直重復(fù)至較純，可用來分離單細胞的綠藻和金藻。pH分離法可用來分離念珠藻和席藻。HGZ培養(yǎng)基的pH調(diào)成堿性后，短時期內(nèi)只有念珠藻和席藻可以良好生長，這樣就可把其他種的藻類去除掉。注意要及時觀察念珠藻和席藻的生長情況，時間過長，它們也會死亡。溫度分離法主要適用于金藻和念珠藻的混合液中的念珠藻的分離。念珠藻耐高溫，金藻喜低溫，對溫度變化敏感。苯菌靈、多菌靈屬于農(nóng)藥類物質(zhì)，對人體有害，并且它們對藻類的生長抑制性不強，不易采用。制霉菌素相對比較安全，而且對真核藻類的抑制效果比較明顯，例如可以使金藻細胞裂解，可以殺死柵藻。這樣，對于金藻和藍藻或者柵藻和藍藻的混合液中的藍藻的分離就可在培養(yǎng)液中加入制霉菌素，可以分離出藍藻。通常加入制霉菌素的量為0.3～0.4萬單位／ml。

2.2 保藏方法討論

由于需要長期存儲，培養(yǎng)基要長時間供給藻體營養(yǎng)，所以保藏用的培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分濃度都要較高，一般比正常培養(yǎng)基濃度高一倍。

表1 不同分離方法的比較

表2 幾種藻種最佳保藏方法

柵藻在固體上生長細胞容易散落，分散成單個細胞，而在液體中則長勢良好；在液相中保藏的紡錘藻由于生長過于旺盛，細胞形態(tài)變化很大，且容易衰老，色素體消失；金藻在斜面或有固體的雙相培養(yǎng)基中不能正常生長，鞭毛脫落，細胞膨大，外觀看變黃、粘稠，細胞死亡；舟形藻在自制的硅藻培養(yǎng)基中生長最好，由于舟形藻具殼，比較硬，又有游動的性質(zhì)，因此在固體培養(yǎng)基中幾乎不生長，所以用液體保藏；藍藻門的三種：念珠藻、席藻都需要良好的通氣條件，所以必須用棉塞 （試管）或紗布 （三角瓶）。念珠藻在固體培養(yǎng)基上生長，但是藻鏈變短，細胞變大，且生長緩慢；另外兩種在固體培養(yǎng)基上幾乎不生長。念珠藻在純液體中生長太快，易衰老死亡，最長只能維持半個月時間；而在三角瓶中的固液雙相保藏效果最佳，可以保藏數(shù)月。席藻在試管中用固液雙相保藏效果最好，而在三角瓶的液體培養(yǎng)基中，生長迅速，藻絲聚集成團或者培養(yǎng)液變紅，這都是衰老的標(biāo)志。

保藏的藻種需要定期轉(zhuǎn)接活化，除念珠藻需要短期就進行轉(zhuǎn)接，一般三個月轉(zhuǎn)接一次；其余藻種可保藏較長時間，一年轉(zhuǎn)接一次即可。

3 小結(jié)

本實驗對唐山市水源水和終端水中藻類進行富集培養(yǎng)、分離純化。除已有的分離方法外，根據(jù)不同藻類的生理特性，又自行設(shè)計并試驗了多種方法，如溫度分離法、pH分離法、抑制劑分離法等，且效果較好。藍藻分離可以采用培養(yǎng)基初步篩選法；平板劃線分離法、毛細管分離法和小滴分離法均可與稀釋法結(jié)合使用，分離單細胞藻類，如綠藻、金藻；溫度分離法可以分離較耐高溫的藻類，抑制喜低溫藻的生長，從而達到分離目的。

同時探索各藻種的最佳保藏方法，保藏用的培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分濃度都要較高，一般比正常培養(yǎng)基濃度高一倍。念珠藻、席藻等藍藻適宜用固液雙相培養(yǎng)基保藏；舟形藻、月牙藻、柵藻、金藻適宜用液體培養(yǎng)基保藏；另外保藏的藻種需要定期轉(zhuǎn)接活化。

［1］張經(jīng)浩.論藻類植物的經(jīng)濟價值及其對人類的意義 ［J］.安徽教育學(xué)院學(xué)報，2000，18（3）：79－81.

［2］房英春，蘇寶玲.藻類與人類的關(guān)系 ［J］.特種經(jīng)濟動植物，2001，（12）：21.

［3］沈韞芬，顧曼如，施之心，等.微型生物監(jiān)測新技術(shù) ［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1991：146－147.

［4］華汝成.單細胞藻類的培養(yǎng)與利用 ［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986：272－356.

［5］朱浩然.植物制片技術(shù)學(xué) ［M］.北京：人民教育出版社，1960.

［6］湛江水產(chǎn)學(xué)校.海洋餌料生物培養(yǎng) ［M］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1980.

Separation and Purification of Algae in the Fresh Water

WANG Mei-mei，XIONG Ya-nan，LIU Ai-hua，ZHANG Guang-ling
（Hebei Union University，Tangshan Hebei063000 China）

Taking the source water and end-pipe water in Tangshan Municipality as the experimental materials，we discuss the separation and purification of the algae in the fresh water.There are about nine methods，namely substrate screening method，dilution separation method，streak plate separation method，centrifugation separation method，capillary separation，drop separation，pH separation，temperature separation and inhibitor separation.The storing of the algae is also discussed in the paper.

algae；separation and purification；method

X83

：A

：1673－9655（2013）02－0118－04

2012－08－29

唐山市重點資助項目（12130211A）。

王梅梅 （1980－），女，衡水人。河北聯(lián)合大學(xué)講師。主要研究方向：淡水藻類。