張掖市微藻生產(chǎn)技術(shù)模式研究＊

楊生輝，羅光宏，祖廷勛△，王丹霞，陳天仁，高自成

（1.河西學(xué)院凱源生物中心，甘肅省微藻工程技術(shù)研究中心，甘肅省河西走廊特色資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 張掖，734000；2.張掖市生產(chǎn)力促進(jìn)中心，甘肅 張掖 734000）

張掖市微藻生產(chǎn)技術(shù)模式研究＊

楊生輝1，羅光宏1，祖廷勛1△，王丹霞1，陳天仁1，高自成2

（1.河西學(xué)院凱源生物中心，甘肅省微藻工程技術(shù)研究中心，甘肅省河西走廊特色資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 張掖，734000；2.張掖市生產(chǎn)力促進(jìn)中心，甘肅 張掖 734000）

對典型西部寒旱區(qū)—張掖市微藻生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行初步探討。概述了張掖市微藻生產(chǎn)現(xiàn)狀，從生產(chǎn)設(shè)施、生產(chǎn)原料、生產(chǎn)技術(shù)、日常管理、采收設(shè)備與技術(shù)等方面進(jìn)行了研究，總結(jié)出了張掖市微藻生產(chǎn)的技術(shù)模式和未來發(fā)展的方向。

張掖市；微藻生產(chǎn)；技術(shù)模式

微藻是指用顯微鏡才能辨別其形態(tài)的微小單細(xì)胞或數(shù)個(gè)細(xì)胞組成的藻類類群 (除藍(lán)藻其它藻類均是真核生物），個(gè)體大小一般在2～200um，是一類在陸地、海洋分布廣泛，營養(yǎng)豐富、光合利用度高的低等自養(yǎng)生物，能夠有效地利用太陽能，通過光合作用固定CO2，將無機(jī)物轉(zhuǎn)化為各種有機(jī)物質(zhì)[1]。微藻的生物學(xué)特點(diǎn)是喜溫、喜堿、高光效。其生長的原料主要是太陽能、CO2及N2。其養(yǎng)殖節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水，適宜在荒漠地區(qū)進(jìn)行培養(yǎng)，在不適于種植傳統(tǒng)作物的地區(qū)可得到有效利用。

微藻種類繁多，是一種新型蛋白質(zhì)資源，被譽(yù)為“微型綠色功能性營養(yǎng)寶庫”，微藻細(xì)胞中含有：蛋白質(zhì)、脂類、藻多糖、β-胡蘿卜素、多種無機(jī)元素（如Cu，F(xiàn)e，Se，Mn，Zn等）等高價(jià)值的營養(yǎng)成分和化工原料[2]，被廣泛應(yīng)用于保健食品、藥品[3]，還可直接作為魚蝦等水生動(dòng)物的餌料[4]。此外，還可用于制備氫氣和氧氣、污水凈化、改良土壤、制備生物質(zhì)燃料等方面[5]。

目前人工大規(guī)模培養(yǎng)的微藻主要種類有螺旋藻、小球藻、鹽藻、紅球藻等。在張掖市主要是螺旋藻和鹽藻。

螺旋藻（Spirulina）是一類低等植物、屬藍(lán)藻門（cyomophyta）顫藻科（Oscilatoriaceae）,它們與細(xì)菌一樣，細(xì)胞內(nèi)沒有真正的細(xì)胞核（稱原核），所以又稱藍(lán)細(xì)菌。藍(lán)藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)原始，且非常簡單，是地球上最早出現(xiàn)的光合生物，在地球上已存在了35億年。經(jīng)研究證明，它含有60%～70%蛋白質(zhì)，含人體必需的8種氨基酸、多種維生素、十幾種微量元素和礦物質(zhì)，含有藻藍(lán)蛋白、β—胡蘿卜素、γ—亞麻酸和藻多糖（0.5%～1.5%）[6]等多種生物活性物質(zhì)，低糖低脂肪，具有增強(qiáng)人體免疫力、降血脂、降血糖、抗腫瘤等作用[7]，現(xiàn)為國家中藥保護(hù)品種。是國際生物學(xué)，營養(yǎng)學(xué)和醫(yī)學(xué)界廣泛關(guān)注的一種藥食兩用植物蛋白新資源[7]。

1 張掖市微藻生產(chǎn)現(xiàn)狀

張掖市目前從事微藻生產(chǎn)的企業(yè)主要是甘肅凱源生物技術(shù)開發(fā)中心，年產(chǎn)螺旋藻粉5～8t，產(chǎn)品由螺旋藻片、螺旋藻營養(yǎng)掛面、苦蕎等螺旋藻復(fù)合片系列產(chǎn)品[9]，產(chǎn)品銷往省內(nèi)、廣東、新疆、陜西、青海、內(nèi)蒙等地。

甘肅凱源生物技術(shù)開發(fā)中心在錢學(xué)森先生“多采光、少用水、新技術(shù)、高效益”沙產(chǎn)業(yè)思想指導(dǎo)下，結(jié)合河西地方自然條件特色，發(fā)展沙產(chǎn)業(yè)，以藻類研究為突破口，先后投資700多萬元，自主設(shè)計(jì)并建成了智能化連拱體日光能螺旋藻養(yǎng)殖基地10000m2、年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為8～10t藻粉，GMP中試加工車間800m2，使養(yǎng)殖技術(shù)和工藝設(shè)施得到很大改善，為降低生產(chǎn)成本、提高單位面積產(chǎn)量和質(zhì)量提供了保證，具有較高的應(yīng)用和推廣價(jià)值，也為促

進(jìn)微藻科技成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)微藻規(guī)?；?jīng)營搭建了中試平臺(tái)。

2 張掖市螺旋藻生產(chǎn)技術(shù)模式

2.1 生產(chǎn)設(shè)施

甘肅凱源生物技術(shù)開發(fā)中心根據(jù)河西走廊氣候溫度、濕度、光照等自然因素特點(diǎn)并結(jié)合螺旋藻的生長條件、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)建造的GSKY-Ⅱ型螺旋藻生產(chǎn)設(shè)施。有五部分組成：第一部分是聯(lián)拱體日光溫室；第二部分是跑道式螺旋藻養(yǎng)殖池；第三部分是半地下室螺旋藻過濾采收室。第四部分是養(yǎng)殖與采收輸送系統(tǒng)。第五部分是智能化控制裝置。形成“智能裝置—溫室—養(yǎng)殖池—物料輸送管道—采收”的全封閉一體化螺旋藻養(yǎng)殖系統(tǒng)。其生產(chǎn)設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)獲國家發(fā)明專利2項(xiàng)、實(shí)用新型專利2項(xiàng)。

2.1.1 聯(lián)拱體日光溫室

主體采用熱鍍鋅鋼架結(jié)構(gòu)，覆蓋材料采用厚度為10mm的中空聚碳酸酯（PC）板覆蓋,適合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，外型美觀，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，介于溫室種植作物的要求，溫室配有外遮陽系統(tǒng)、循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)、卷幕通風(fēng)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能很好地調(diào)節(jié)室內(nèi)小氣候環(huán)境，使螺旋藻少受外界自然氣候的影響，延長養(yǎng)殖時(shí)間，提高了螺旋藻的產(chǎn)量和品質(zhì)。

1）智能化聯(lián)拱體日光溫室設(shè)計(jì)建造參數(shù)

①型號(hào)：GSKY-Ⅱ型。

②性能指數(shù):

（1）抗風(fēng)荷載:垂直于溫室表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，一般≤0.50KN/m2；

（2）抗雪荷載:溫室屋面水平投影面上的雪壓，一般≤0.30KN/m2；

（3）最大排雨量:110 mm/h；

（4）電參數(shù):220V,50Hz,PH1/380V,50Hz,PH3

③屋頂形式：雙弧拱型。

④骨架結(jié)構(gòu)：取材為熱鍍鋅低碳鋼管材料，由柱、梁、屋架等組合成溫室共同工作的構(gòu)件。材料內(nèi)外壁熱鍍鋅，內(nèi)外壁有完整的鍍鋅層，鍍鋅層厚度≥0.08mm，鐵件無任何明顯的銳角毛刺存在。鋼管全部符合GB/T13793-92直縫電焊鋼管標(biāo)準(zhǔn)，鋼材全部采用Q235-A牌號(hào)。鋼管結(jié)構(gòu)主要技術(shù)指標(biāo)：

（1）鋼結(jié)構(gòu)連接方法及焊縫指標(biāo)。采用的連接方法主要是焊接的手工電弧焊接法，焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度綜合設(shè)計(jì)值為160kN/mm2。

（2）永久荷載的結(jié)構(gòu)自重指標(biāo)。依據(jù)構(gòu)件設(shè)計(jì)的尺寸和材料的密度計(jì)算具體確定，自重的標(biāo)準(zhǔn)值依據(jù)對結(jié)構(gòu)的不利狀態(tài)，取上線或下線值，以盡可能減小自重負(fù)荷為原則。

⑤溫室框架：跨度6m，開間4m，拱桿間距1m，肩高2m，頂高3.5m，拱間距0.6m，中間可連棟。

⑥覆蓋材料：選擇透光覆蓋材料。選用時(shí)主要考慮的要素有：

（1）透光性。要求風(fēng)光透過曲線應(yīng)在太陽光譜中波長0.35-3微米的近紫外線、可見光、近紅外線范圍內(nèi)透過率高，有利于螺旋藻的光合成和室內(nèi)增溫；

（2）強(qiáng)度。要求結(jié)實(shí)耐用，經(jīng)得起分吹、雨打、日曬、冰雹的沖擊和積雪壓力，本項(xiàng)目選用的中空聚碳酸酯（PC）板覆蓋材料，要求指標(biāo)有縱向和橫向的拉伸屈強(qiáng)度Mpa≥60，彎曲強(qiáng)度Mpa≥80；

（3）耐候性。要求有防老化的性能，應(yīng)保持覆蓋材料的使用壽命，主要考慮在高溫、堿性、強(qiáng)光下變脆和喪失必要的強(qiáng)度，以及透光性衰減；

（4）防霧、防滴性（無滴性或流滴性）。要求表面要有防霧滴活性劑，以降低表面張力，增強(qiáng)材料表面與睡得親和性；

（5）保溫性。要求覆蓋材料對3微米以上熱輻射的透過率要低，以阻擋設(shè)施內(nèi)向外界失散熱輻射；

（6）其甩。如防塵性，材料不能有靜電，以防吸塵；換要求表面耐磨和阻燃等特性。

PC板又稱陽光板溫室。它主要是以PC板作為籠蓋材料的一種溫室，PC板于20世紀(jì)70年代在歐洲問世并被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室建設(shè)上，是繼玻璃,薄膜之后被稱為第四代籠蓋材料。它的主要是聚碳酸酯，結(jié)構(gòu)是透明中空的，一般為雙層或三層，另外還有單層波浪板結(jié)構(gòu)。PC板溫室骨架采用熱鍍鋅鋼管裝配式，堅(jiān)固耐用、防侵蝕、抗老化，溫室采光面積大，室內(nèi)光照平均，透光率可達(dá)79%～81%，密封性好、抗沖擊性強(qiáng)，保溫性效果好，是目前所有籠蓋材料中綜合機(jī)能最好的一種。綜合考慮，選擇了厚度為10mm的中空聚碳酸酯（PC）板作為GSKY-Ⅱ型螺旋藻生產(chǎn)設(shè)施的覆蓋材料,使中空聚碳酸酯（PC）板首次應(yīng)用在養(yǎng)殖螺旋藻裝置上。

⑦面積：溫室屋脊走向?yàn)槟媳毕?，單拱棚長60m，寬12m。

2.1.2 跑道式螺旋藻溫室養(yǎng)殖池

螺旋藻養(yǎng)殖基地設(shè)施設(shè)計(jì)必須防止因地下水上升而使池底發(fā)生凍脹破壞和池子使用的防滲要求。所建基地地基，要質(zhì)地堅(jiān)硬，土壤密實(shí)，設(shè)計(jì)必須防止池子因地基不均勻沉陷和溫度應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫間隙、斷裂等現(xiàn)象；養(yǎng)殖池底面增加防凍設(shè)施，底面鋼筋網(wǎng)加洪凝土，增強(qiáng)冬季凍脹對池底破壞的防護(hù)能力，防止池底凍裂造成滲漏；養(yǎng)殖池底面增加防滲漏設(shè)施，底面鋼筋網(wǎng)加洪凝土與地面之間鋪設(shè)防滲漏膜，確保營養(yǎng)液不滲漏，降低養(yǎng)殖成本；為增加養(yǎng)殖池整體穩(wěn)定性，沿池底部周邊和沉陷縫處須設(shè)計(jì)池墻，池壁外側(cè)須設(shè)計(jì)為斜坡式。螺旋藻正常生長常漂浮水面，設(shè)計(jì)增加攪拌裝置，使藻體隨水流上下沉浮交換，防止產(chǎn)生光傷害和光饑餓現(xiàn)象出現(xiàn)，同時(shí)還能排出過剩O2，減少因氧飽和而產(chǎn)生的光合抑制。

2.1.3 半地下室螺旋藻過濾采收室

有五部分構(gòu)成：

①地上部分為陽光板溫室。溫室與干燥車間聯(lián)通，面積100m2，頂高3m，采用GSKY-Ⅱ型陽光溫室結(jié)構(gòu)建造。使螺旋藻采收干燥在全封閉一體化潔凈條件下進(jìn)行。

②地下部分為螺旋藻采收池。池深5.6m，長8.2m，寬7.2m。從池底至2m高處，架設(shè)了鋼絲網(wǎng)平臺(tái)，用于安置GSKY-CⅢ型采收機(jī)，采收時(shí)過濾分離的營養(yǎng)液和清洗水可由鋼絲網(wǎng)直接下漏集于池底。

③集液池。位于采收池測，50m3，與采收池聯(lián)通，用于暫儲(chǔ)分離出的營養(yǎng)液和清洗水，達(dá)到一定量后，用水泵將其抽至養(yǎng)殖池再利用。

④配備有藻清洗供水系統(tǒng)，水源符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

⑤配備GSKY-CⅢ型同步分離清洗一體機(jī)。

2.1.4 養(yǎng)殖與采收物料輸送系統(tǒng)

有藻液輸送管道、養(yǎng)殖用水供給管道、養(yǎng)殖池清洗水排出管道、營養(yǎng)液輸入管道構(gòu)成。

2.1.5 智能化控制裝置。

①測量參數(shù)：空氣中CO2的含量、陽光強(qiáng)度、室內(nèi)溫濕度、水中溶解氧氣含量、水中溶解CO2含量、水中光密度、水中pH值。

②系統(tǒng)功能：能使用網(wǎng)絡(luò)來實(shí)時(shí)監(jiān)控以上各項(xiàng)參數(shù)，并有參數(shù)超標(biāo)報(bào)警功能和生產(chǎn)月數(shù)據(jù)保存功能，系統(tǒng)安裝方便。

2.2 生產(chǎn)所用主要原料要求

水（符合GB/T5749-2006）、食用小蘇打（符合GB/T1887-1998）、食鹽（符合GB/T5461－2000）、食品級硝酸鈉（符合GB/T1891-2007）、硫酸鉀（符合GB/ T20406-2006）、藥用級硫酸鎂（符合符合中國藥典2005版二部）、藥用級硫酸亞鐵（符合中國藥典2005版二部）。

2.3 生產(chǎn)所需主要技術(shù)指標(biāo)

溫度：15～37℃、最適溫度25～32℃；光照強(qiáng)度：1000～80000lx、最適光照強(qiáng)度 10000～35000lx；pH值：7.5～13、最適pH值8～10；

2.4 生產(chǎn)所用營養(yǎng)液配方

2.4.1 實(shí)驗(yàn)室育種配方

食用小蘇打15g/L、食鹽1g/L、硝酸鈉1g/L、硫酸鉀0.5g/L、硫酸鎂0.1g/L、硫酸亞鐵0.01g/L、乙二胺四乙酸0.5ml/L。

2.4.2 大池生產(chǎn)營養(yǎng)液配方

食用小蘇打10g/L、食鹽1g/L、硝酸鈉1g/L、硫酸鉀0.5g/L、硫酸鎂0.1g/L、硫酸亞鐵0.01g/L。

2.5 螺旋藻粉生產(chǎn)工藝

實(shí)驗(yàn)室育種→藻種培養(yǎng)池→一級培養(yǎng)→二級培養(yǎng)→生產(chǎn)池→采收→沖洗→脫水→噴霧干燥→殺菌→檢驗(yàn)→包裝→入庫。

2.6 生產(chǎn)技術(shù)

2.6.1 實(shí)驗(yàn)室育種

實(shí)驗(yàn)室工作人員要在每年11月份對藻種進(jìn)行提純復(fù)狀。在顯微鏡下將長勢好、個(gè)體大、粗壯、螺旋排列整齊、顏色墨綠、無變異的藻絲挑出培養(yǎng)，對其生長勢進(jìn)行觀察。選種結(jié)束后進(jìn)行逐級擴(kuò)大培養(yǎng)，為次年生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。

2.6.2 藻種繁育

每年3月份氣溫穩(wěn)定時(shí)移入藻種小池進(jìn)行一級擴(kuò)大培養(yǎng)。藻種池要有加溫設(shè)施，以防止溫度突降造成藻種死亡。擴(kuò)大培養(yǎng)前需計(jì)算好種池實(shí)際的凈養(yǎng)殖面積。放入潔凈衛(wèi)生的水，要求平均水深25cm，通過多點(diǎn)測定出池中水的實(shí)際平均水深及體積計(jì)算各肥料施用量。當(dāng)藻種的濃度（OD值）達(dá)到1.5時(shí)進(jìn)行二級擴(kuò)大培養(yǎng)。

配制營養(yǎng)液時(shí)，施肥嚴(yán)格按有大到小的順序逐一進(jìn)行。溶解一種再施一種，以防止各肥料之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成沉淀，降低肥料的利用率。施肥中要注意，硫酸鎂用量少，要分多點(diǎn)撒開，硫酸亞鐵要

用少量的水溶解后再分多點(diǎn)少量的倒入池中，以求均勻。

2.6.3 生產(chǎn)池?cái)U(kuò)藻

生產(chǎn)前要對水泥大池進(jìn)行消毒、清洗，常用石灰浸泡大池，用量為1kg/m2，用水浸泡水深至35cm，時(shí)間3～5d，此時(shí)pH值為11以上。消毒后的水泥池排去水及碎石，用潔凈的自來水或井水沖刷干凈。當(dāng)外界氣溫達(dá)到和保持15℃以上，光照良好，二級擴(kuò)大培養(yǎng)藻種的濃度（OD值）達(dá)1.2時(shí)可將藻種引入生產(chǎn)大池進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。首先必須計(jì)算好藻種的濃度（OD值）、數(shù)量與大池必須的濃度（0.2以上）與數(shù)量的關(guān)系，選擇面積適宜的池子進(jìn)行擴(kuò)藻。擴(kuò)藻前需計(jì)算好池子實(shí)際的凈養(yǎng)殖面積。放入潔凈衛(wèi)生的水，要求平均水深25cm。而實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)攪拌機(jī)木板吃水6～7cm為宜，通過多點(diǎn)測定出池中水的實(shí)際平均水深及體積計(jì)算各肥料施用量。

2.6.4 生產(chǎn)采收

當(dāng)大部分藻池?cái)U(kuò)滿，部分池子濃度較高時(shí)（超過1.2）而不便擴(kuò)藻時(shí)，即可在高濃度的藻中采收。采收是通過管道將藻液自流到收藻架上過濾進(jìn)行的，過濾后的清液用泵抽回原藻池。

2.6.5 清洗

當(dāng)收藻架上有藻泥時(shí)開啟藻架上方的3層清洗噴頭進(jìn)行清洗，隨濾隨清洗，判斷是否洗凈的經(jīng)驗(yàn)方法是以藻泥不咸為好。也可用pH試紙對藻泥進(jìn)行檢測，pH值達(dá)到7時(shí)為好。如洗滌不凈會(huì)使藻粉灰分偏高。洗凈后的藻泥通過管道送往噴霧干燥車間冷藏和干燥。

2.6.6 噴霧干燥

藻粉的噴霧干燥是通過莫諾泵將一定稠度的藻泥吸送到高速運(yùn)轉(zhuǎn)的離心噴霧圓盤上，甩成霧狀后利用加熱后的熱空氣進(jìn)行干燥。開機(jī)順序應(yīng)為：鼓風(fēng)機(jī)→排風(fēng)機(jī)→霧化器油泵→霧化器→加熱→莫諾泵，關(guān)機(jī)時(shí)順序相反。當(dāng)進(jìn)口溫度達(dá)到180℃時(shí)開啟莫諾泵上料。要嚴(yán)格控制進(jìn)出口溫度，進(jìn)口溫度控制在175～185℃，出口溫度控制在75～80℃。每小時(shí)記錄一次進(jìn)出口溫度和出粉量。

時(shí)刻了解莫諾泵的速度和壓力，速度過快造成出口溫度過低，使藻粉含水量偏高，亦造成噴霧時(shí)的粘壁、顆粒過粗等現(xiàn)象，速度慢造成出口溫度過高，藻粉外觀不佳如發(fā)黃或發(fā)黑，亦造成熱量浪費(fèi)；壓力過高可能是藻泥過稠或噴頭堵塞。對通風(fēng)量的要求除需符合設(shè)備要求的真空度外，還需考慮出粉量等因素。通風(fēng)量過大，會(huì)造成出風(fēng)口藻粉的分離不完全而隨風(fēng)帶出，亦造成熱量損失。風(fēng)量過小，出粉就少。藻粉在塔中滯留時(shí)間長，顏色不佳。具體參數(shù)可根據(jù)機(jī)器的型號(hào)、性能，通過水分測定來確定。操作時(shí)經(jīng)常了解霧化器潤滑油的多少，避免霧化器磨損。時(shí)刻觀察工作時(shí)的進(jìn)出口溫度及電壓，電壓低于340伏時(shí)應(yīng)考慮關(guān)機(jī)以保護(hù)電機(jī)。雷雨天氣盡量關(guān)機(jī)，以免雷電擊壞電路及電器設(shè)備。每班生產(chǎn)結(jié)束后應(yīng)用清水清洗霧化盤。

2.6.7 過篩、包裝

噴干后的藻粉應(yīng)立即用篩粉機(jī)80目過篩，過篩中盡量減少空氣接觸，以防受潮和粉塵外逸。篩后的藻粉在干燥的房間內(nèi)，用符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的深色塑料袋作內(nèi)包裝，定量稱重后密封，再放入較硬的外包裝桶內(nèi)。密封后應(yīng)放入干燥通風(fēng)房間貯藏。

2.6.8 檢驗(yàn)入庫

包裝好的藻粉按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽檢。主要檢驗(yàn)項(xiàng)目：外觀和感官特性、菌落總數(shù)、大腸菌群、致病菌。

2.6.9 貯存

產(chǎn)品應(yīng)貯存在陰涼、干燥、通風(fēng)的倉庫內(nèi)。不得與有毒、有污染的物品混存。要做到防鼠、防蟲、防水、防鳥。藻粉按生產(chǎn)日期分垛碼放，存放時(shí)要遵循有利于先入先出、先產(chǎn)先出、按生產(chǎn)日期出貨的原則。

2.7 生產(chǎn)期間的管理

2.7.1 日常記錄

每日都要記載的項(xiàng)目有：（1）施肥、補(bǔ)肥量，池號(hào)；（2）每日7：30分和14：30分的氣溫、水溫、光照強(qiáng)度；（3）每日16時(shí)左右測定各池的OD值；（4）每日的收藻量。

2.7.2 儀器的使用

藻液濃度（OD值）的測定：使用721分光光度計(jì)，波長560nm，用蒸餾水作空白對照，1cm比色杯，靈敏度1檔測定藻液的光密度即為藻液濃度（OD值）。藻體生長情況觀測：采用普通顯微鏡觀測即可，使用50～100倍觀察了解藻絲的生長情況，如健壯程度、長短、有無其它微小生物存在等。

2.7.3 日常管理

1）攪拌：攪拌的目的是使藻體與溶液均勻分布，不使上層藻體被強(qiáng)光灼傷，下層的藻體能得到

光線照射，使全池氣體交換容易，以利藻體生長。攪拌時(shí)間可根據(jù)藻池大小、水位深淺和天氣情況決定。一般以藻液流動(dòng)一周為好，間隔時(shí)間一般30min攪拌時(shí)間為7：30-21：00。

2）補(bǔ)水：補(bǔ)水是由于藻液蒸發(fā)過多，特別是夏天高溫季節(jié)必需的措施。蒸發(fā)多造成水位下降，藻液濃度變高不利于藻體生長，另外水位下降攪拌效果也欠佳。補(bǔ)水量應(yīng)視蒸發(fā)量而定，一般補(bǔ)至原來的位置即可。

3）補(bǔ)肥：螺旋藻的生長速度很快，一個(gè)池子收藻后5-7d又可以采收，因此螺旋藻生長要消耗大量的營養(yǎng)物質(zhì)，隨著采收池中的營養(yǎng)物質(zhì)越來越少，所以必須經(jīng)常補(bǔ)肥。小蘇打是最重要的肥料，在生產(chǎn)過程中為了保持營養(yǎng)的平衡好滲透壓的關(guān)系，考慮到CO2的揮發(fā)作用，不能一次施很大的量，通常采用少量多次的方法進(jìn)行補(bǔ)肥。當(dāng)池子開始收藻后，每天補(bǔ)小蘇打1次，補(bǔ)肥量0.2g/L，施肥時(shí)采用撒施并攪拌均勻。其它肥料一個(gè)月補(bǔ)一次，具體如下：食鹽0.5g/L、硝酸鈉0.5g/L、硫酸鉀0.25g/L、硫酸鎂0.05g/L、硫酸亞鐵0.01g/l。

4）撈臟：在攪拌時(shí)使用擋臟網(wǎng)將掉在藻液中的昆蟲、樹葉、雜物、死藻等贓物撈除。

2.7.4 螺旋藻敵害生物的防治

螺旋藻培養(yǎng)中出現(xiàn)的污染生物種類很多，危害最大的則是能在藻液中迅速大量繁殖的種類。如大型的輪蟲可直接吞食藻細(xì)胞，敵害生物分泌的代謝產(chǎn)物對藻細(xì)胞的毒害作用極大。對敵害生物應(yīng)以預(yù)防為主，要嚴(yán)格防止污染，保持培養(yǎng)藻類的生長優(yōu)勢和數(shù)量優(yōu)勢，保持藻類的良好生長，并做好藻種分離、保存及供應(yīng)工作；同時(shí)，也要及時(shí)做好防治工作，可用過濾方法清除大型敵害生物，可用藥物抑制或殺滅敵害生物，還可改變環(huán)境條件抑制或殺滅敵害生物。

2.8 螺旋藻采收技術(shù)

微藻的收獲關(guān)乎其生長生產(chǎn)狀況、產(chǎn)量、質(zhì)量和收獲得率、勞動(dòng)生產(chǎn)率等，因此，對其采收方式方法的研究和技術(shù)改進(jìn)一直是國內(nèi)外同行探討的重要問題。

目前生產(chǎn)上常用的微藻的收獲方法主要是：凝結(jié)法、沉淀法、過濾法等方法，這些方法會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量，采收效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2.8.1 螺旋藻采收技術(shù)要求

1）剔除養(yǎng)殖過程中形成的雜質(zhì)，如藻種生長裂殖過程中釋放蛋白形成的成渣，營養(yǎng)液中部分礦物質(zhì)沉淀等，保持螺旋藻的純凈。

2）螺旋藻在堿性營養(yǎng)液中生長，分離、清洗后所得藻泥的pH值要保持在7.0～7.5間，呈弱堿性狀態(tài)。

3）螺旋藻作為單細(xì)胞低等植物，其細(xì)胞壁較薄，易受機(jī)械損傷而使細(xì)胞破裂，造成蛋白質(zhì)釋放流失，影響采收率。同時(shí)釋放的蛋白隨營養(yǎng)液而去，造成營養(yǎng)液污染，影響重復(fù)利用。

4）分離獲得的藻應(yīng)呈稠泥狀，盡量減少藻泥中的水分，以使藻泥干燥時(shí)節(jié)能、省電，且保證干粉含水量≤7，符合質(zhì)量要求。

5）降低采收勞動(dòng)強(qiáng)度、減少采收人數(shù)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

2.8.2 存在的問題

目前采用的幾種方法與上述要求相比，都不同程度的存在問題，主要有：

1）由于用泵抽取藻液進(jìn)行過濾，使藻體易出現(xiàn)機(jī)械破損。

2）在梯級篩或斜面篩上收集藻泥時(shí)需要人工收集，造成藻體二次破損。

3）清洗水用量較大，造成水源浪費(fèi)。4）藻泥pH值不好控制。

5）人工或半人工采收效率不高。

2.8.3 采收設(shè)備與技術(shù)

甘肅凱源生物技術(shù)開發(fā)中心螺旋藻采收技術(shù)沿著“人工采收—半機(jī)械采收—全機(jī)械采收”的技術(shù)路徑發(fā)展，先后形成三種采收方法，即：GSKY-CⅠ型人工三級篩采收法、GSKY-CⅡ型自流式斜面篩采收法和GSKY-CⅢ型同步分離清洗一體機(jī)采收法。逐步滿足了螺旋藻采收的技術(shù)要求，解決了采收中存在的諸項(xiàng)問題，分離出的營養(yǎng)液及清洗水沒有污染，返回養(yǎng)殖池得到循環(huán)利用。使螺旋藻收采率大大提高，質(zhì)量得到保證，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

1）GSKY-CⅢ型同步分離清洗一體機(jī)采收法：將養(yǎng)殖好的螺旋藻液，通過傾斜式管道自動(dòng)流入螺旋藻採收機(jī)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)式篩選過濾滾筒的篩選過濾和噴水系統(tǒng)的沖洗，使藻液與螺旋藻分離，分離后的螺旋藻借助滾筒篩傾斜度（傾斜角可調(diào)整）和清水的沖洗向前流動(dòng)，連續(xù)流入集料器，完成螺旋藻的

採收得到藻泥，所的藻泥pH值在7～7.5之間，藻細(xì)胞完好無損傷。是一種新型的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)式螺旋藻採收機(jī)，屬于螺旋藻採收的新型機(jī)械裝備。

該機(jī)與GSKY-CⅠ型、GSKY-CⅡ型相比，可提高工效十倍，采收率可達(dá)到98%，使用方便可靠，性能穩(wěn)定，是一種先進(jìn)的螺旋藻采收機(jī)械。

該方法的優(yōu)點(diǎn)是將使人工采收變?yōu)闄C(jī)械采收，提高了工作效率和采收效率，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

2）GSKY-CⅢ型同步分離清洗一體機(jī)采收法關(guān)鍵技術(shù)

由河西學(xué)院、甘肅凱源生物技術(shù)開發(fā)中心，通過多年的研究試驗(yàn)，研發(fā)成功了旋轉(zhuǎn)式螺旋藻采收機(jī)，在不損失營養(yǎng)成分和產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，通過機(jī)械設(shè)備篩選、過濾、洗滌完成螺旋藻的采收。該機(jī)采收效率高，使用方便可靠，性能穩(wěn)定，是一種先進(jìn)的螺旋藻采收機(jī)械。其關(guān)鍵技術(shù)已獲得發(fā)明專利1項(xiàng)、實(shí)用新型專利3項(xiàng)。

3 張掖市微藻生產(chǎn)未來的發(fā)展方向

錢學(xué)森院士在其 《創(chuàng)建農(nóng)業(yè)型的知識(shí)密集產(chǎn)業(yè)——農(nóng)業(yè)、林業(yè)、草業(yè)、海業(yè)和沙業(yè)》一文中為我們發(fā)展微藻產(chǎn)業(yè)，指明了研究方法，確定了技術(shù)路線。

利用現(xiàn)代生物技術(shù)選育適合本地自然條件、生長快、光合效率高、品質(zhì)高、抗逆性強(qiáng)及適合于戶外規(guī)模化培養(yǎng)的優(yōu)質(zhì)藻種；利用現(xiàn)代工程技術(shù)和各種新材料研究適合本地自然條件的高效光生物反應(yīng)器和微藻生長速率快、生產(chǎn)成本低、節(jié)水的規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)；利用系統(tǒng)工程技術(shù)原理，降低生產(chǎn)成本，將微藻科研成果、產(chǎn)品配方技術(shù)、發(fā)明專利和工藝等集成組裝和配套，發(fā)揮企業(yè)的市場主體地位，加大投資力度，推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化，進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)、加工和銷售，加大對其深度開發(fā)和綜合應(yīng)用的研究，延伸產(chǎn)業(yè)開發(fā)鏈條，打造產(chǎn)業(yè)鏈，形成價(jià)值鏈，獲得高效益。

[1]陳峰.微藻生物技術(shù)[M].北京:中國輕工出版社.2009.

[2]張躍群,王勇軍.微藻的營養(yǎng)價(jià)值及其應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué),2002,27(6):42-44.

[3]鄒寧,李艷,孫東紅.幾種有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的微藻及其應(yīng)用[J].煙臺(tái)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,21(1):59)63.

[4]黃濤，陳喜，斌蔡江.螺旋藻的生物活性成分分析及其在飼料中的應(yīng)用[J].飼料工業(yè)，2003(7).

[5]況琪軍,胡征宇,趙先富,等.藻類生物技術(shù)在水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用前景探討[J].環(huán)境安全學(xué)報(bào)，2004,4S(6):46-49.

[6]朱王飛,錢勝峰.螺旋藻的營養(yǎng)價(jià)值及開發(fā)利用前景[J].飼料博覽,2005(11):36-38.

[7]王文博,高俊蓮,孫建光,等.螺旋藻的營養(yǎng)保健價(jià)值及其在預(yù)防醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用[J].中國食物與營養(yǎng),2009(1):48-51.

[8]張明峰.未來的純天然營養(yǎng)食品螺旋藻[J].世界農(nóng)業(yè),1997 (8):30-31.

[9]祖廷勛，羅光宏，王丹霞，等.現(xiàn)代綠洲形式的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)—微藻產(chǎn)業(yè)[J].生產(chǎn)力研究，2012(3):189-191.

S96

2104年甘肅省農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢企業(yè)培育項(xiàng)目（14OPIPG002)；甘肅省工程技術(shù)研究中心專項(xiàng)（1009FTGG017）；張掖市科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目（144JTCG254-08）；

△ 通訊作者：：祖廷勛（1963—），教授，碩士，研究方向農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)、微藻工程技術(shù)。E-mail：zutingxun@163.com。