微藻培養(yǎng)條件研究

【摘要】微藻因其特定的生理習(xí)性，在能源、環(huán)保、食品等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力，但目前大規(guī)模、高純度培養(yǎng)微藻在實(shí)際中難于實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)微藻培養(yǎng)條件需要進(jìn)行深入研究。本文根據(jù)近幾年國內(nèi)外對(duì)微藻的研究，對(duì)各種因子（N、P、光照、CO2等）對(duì)微藻生長過程及副產(chǎn)物產(chǎn)量的影響進(jìn)行分析，為優(yōu)化微藻培養(yǎng)條件改進(jìn)墊定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】微藻；培養(yǎng)條件

前言

微藻種類繁多、生長方式獨(dú)特、產(chǎn)物豐富多樣，使其在食品、醫(yī)藥、能源等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。但目前大規(guī)模、高純度培養(yǎng)微藻在實(shí)際中難于實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)微藻培養(yǎng)條件需要進(jìn)行深入研究。本文根據(jù)近幾年國內(nèi)外對(duì)微藻的研究，對(duì)各種因子（N、P、光照、CO2等）對(duì)微藻生長過程及副產(chǎn)物產(chǎn)量的影響進(jìn)行分析，為優(yōu)化微藻培養(yǎng)條件改進(jìn)墊定基礎(chǔ)。

1.微藻概況

微藻在陸地、海洋廣泛分布，其生長周期短、速度快、繁殖能力強(qiáng)、個(gè)體較小，通常呈單細(xì)胞、絲狀體或片狀體，結(jié)構(gòu)簡單、以單細(xì)胞或集群生活，大部分能進(jìn)行自養(yǎng)光合作用，少部分為異養(yǎng)生長，營水生、陸生、氣生、共生的低等植物。微藻營養(yǎng)豐富、光能利用度高，可將H2O、CO2和無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為有機(jī)源，是地球有機(jī)資源的初級(jí)生產(chǎn)力。

2.培養(yǎng)條件對(duì)微藻生長繁殖的影響

2.1氮源對(duì)微藻生長的影響

2.1.1氮濃度對(duì)微藻的影響

謝仁榮通過單因子分析法測(cè)定不同濃度的KNO3對(duì)叢粒藻生長的影響，得出當(dāng)KNO3濃度為0時(shí)，葡萄藻幾乎無生長。隨著KNO3濃度的提高，叢粒藻的生長速率逐漸增大；當(dāng)KNO3濃度大于200mg/L時(shí)，繼續(xù)增加KNO3的濃度，其生長速率增大已不太明顯，但可延長葡萄藻的對(duì)數(shù)生長期，導(dǎo)致最后生物量的增加[1]。因此，在對(duì)數(shù)生長期添加適量氮源對(duì)獲得較高的生物量是有利的。

2.1.2不同類型的氮源對(duì)微藻的影響

葉林超等研究了NH4HCO3、（NH4）2SO4、NaNO3、NH2CONH2、NH4C1和NH4H2PO4 6種氮源對(duì)小球藻生長的影響，得出在第3—5d時(shí)小球藻的生長指標(biāo)達(dá)到最大值，添加NH4HCO3對(duì)小球藻生長的促進(jìn)作用最明顯，其細(xì)胞密度、吸光度、干重和葉綠素含量等指標(biāo)都是最高的，其次為NaNO3和NH2CONH2，而（NH4）2SO4、NH4C1和NH4H2PO4效果不明顯[2]。

許多研究表明微藻最易利用銨態(tài)氮，但是隨著NH4被利用，培養(yǎng)基pH逐漸下降，會(huì)抑制微藻的生長，因而在培養(yǎng)微藻的過程中需盡可能及時(shí)補(bǔ)充氮源，使其濃度保持在微藻生長適宜的范圍內(nèi)。

2.2磷源對(duì)微藻生長的影響

磷是藻類生長的一個(gè)重要限制因子。謝仁榮在研究磷對(duì)葡萄藻生長的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著K2HPO4的濃度的升高，葡萄藻的生長明顯加快，說明K2HPO4是影響葡萄藻生長的顯著因子[2]。與氮源不同的是當(dāng)初始培養(yǎng)基中不加K2HPO4時(shí)，葡萄藻也能緩慢生長，這是因?yàn)樵宸N將細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存的磷釋放供生長需要[3]。因此，在補(bǔ)充氮源的同時(shí)需注意保證適宜濃度的磷源。

2.3CO2對(duì)微藻生長及產(chǎn)物的影響

CO2是目前利用光生物反應(yīng)器培養(yǎng)微藻的重要碳源和pH調(diào)節(jié)劑，郭禎等研究CO2對(duì)亞心形扁藻生長及光合放氫的影響時(shí)，得出CO2的影響是多方面的，CO2不僅參與藻細(xì)胞的生理代謝活動(dòng)，改變培養(yǎng)液的pH值，還影響細(xì)胞內(nèi)酶的活性[4]。另外，高濃度的CO2還抑制光合電子傳遞，導(dǎo)致PSⅡ光化學(xué)活性下降，進(jìn)而影響藻細(xì)胞的生長繁殖[5]，因此，只有保證適量的CO2濃度才可促進(jìn)扁藻細(xì)胞的生長。

2.4光照對(duì)微藻培養(yǎng)的影響

光照是光能自養(yǎng)微藻進(jìn)行光合作用的必要條件，光照強(qiáng)度對(duì)某些產(chǎn)油微藻產(chǎn)油量的影響，因藻種不同而出現(xiàn)不同效應(yīng)。石娟等對(duì)小新月菱形藻及等鞭金藻的研究發(fā)現(xiàn)，低光照下藻細(xì)胞脂肪含量高，而高光下則相反[6]。Mortenson等研究表明，增加光強(qiáng)能夠促進(jìn)脂肪酸含量的增加[7]。

結(jié)語

微藻在能源、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大，但目前大規(guī)模、高純度培養(yǎng)微藻在實(shí)際中難于實(shí)現(xiàn)。

本文通過分析微藻培養(yǎng)過程中的生長代謝特點(diǎn)和各種影響因子的作用機(jī)理，得出CO2、氮源、磷源、光照是影響微藻生長的主要因素，由此，可以從增加CO2的曝氣，適時(shí)適量補(bǔ)充氮、磷，調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度等幾個(gè)方面來改進(jìn)微藻的培養(yǎng)條件。

參考文獻(xiàn)

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