單胞藻快速培養(yǎng)技術(shù)及其影響因素

張冬冬

（錦州市農(nóng)業(yè)農(nóng)村綜合服務(wù)中心，遼寧 錦州 121000）

單胞藻是一類生活在海洋、湖泊中的單細(xì)胞藻類或單細(xì)胞藻類群落，較為原始且個體微小，是藻類生物技術(shù)的理想模式生物，在水質(zhì)凈化、食品生產(chǎn)、飼料添加劑等方面有著重要的應(yīng)用價值。隨著微藻能源的不斷發(fā)展，對其進行開發(fā)和應(yīng)用已是大勢所趨。由于我國幅員遼闊，有適宜各種單胞藻生長的條件，使用現(xiàn)代技術(shù)對單胞藻進行快速培養(yǎng)與有效利用，可以應(yīng)用到飼料、食品和漁藥等方面，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 單胞藻營養(yǎng)價值與應(yīng)用

1.1 單胞藻營養(yǎng)價值

單胞藻富含纖維素、蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)、維生素、色素、低脂肪、低糖。由于蛋白質(zhì)的“短板效應(yīng)”，當(dāng)一些重要的氨基酸缺乏時，其他的氨基酸就很難被利用。單胞藻具有多種不同的氨基酸，具有良好的消化能力，能夠很好地適應(yīng)各種生物的生長發(fā)育需要，因此可以用作飼料中的一種添加劑。不飽和脂肪酸是一種不能由水生生物自身產(chǎn)生的脂肪酸，在魚類生長過程中不可或缺，例如，二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸已被證明可以增加魚類的免疫力，提高精卵的孵化率、幼體的成活率和成體的生長率，也是魚類維持視力所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。一些海藻含有大量的蝦青素，例如雨生紅球藻具有抗氧化性的蝦青素，具有清除自由基、治皮膚癌、增強免疫力、消炎、抗癌等功效[1]。

1.2 單胞藻水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

單胞藻既可以作為貝類、蝦類、海參的飼料，也可以作為魚蝦類幼體的開口餌料，還可以作為間接餌料，培養(yǎng)輪蟲、枝角類、橈足類等動物性生物餌料，然后用來喂養(yǎng)水產(chǎn)經(jīng)濟動物。同時，由于其在生長過程中吸附有機質(zhì)，降低了水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險，而在光合作用下，可以提高水體的溶解氧，從而達到清潔水質(zhì)的作用，保證了魚蝦的存活率。在水體中應(yīng)用單胞藻類能使水體中的微生物群落結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，其生長需要利用水體中的氮、磷，降低了水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險，還能改善水質(zhì)狀況，維持生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性，降低水生動物患病率[2]。單胞藻干粉是動物飼料中常見的一種添加物，可以彌補動物飼料中所缺少的養(yǎng)分，提高經(jīng)濟價值的同時，減少了投入成本。對水產(chǎn)動物的生長繁殖有很大的促進作用。目前，大型的商品化養(yǎng)殖場已經(jīng)普遍把單胞藻產(chǎn)品作為飼料添加劑使用，經(jīng)濟效益顯著提高。

2 單胞藻培養(yǎng)現(xiàn)狀

以單胞藻為餌料，不僅能為水產(chǎn)生物提供豐富的營養(yǎng)，而且還能抑制有效成分的氧化。單胞藻的最大優(yōu)點是提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且無法被其他動物飼料所取代。在合適的環(huán)境中培育出一種能夠快速生長的單胞藻，單胞藻富含纖維素、蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)等，從而大大減少了生產(chǎn)的費用，在市場上有著很好的發(fā)展和利用價值。目前，在使用單胞藻時，存在著高成本、不易被生物降解、利用效率低下等問題，隨著微藻能源的不斷發(fā)展，對其進行開發(fā)和應(yīng)用已是大勢所趨[3]。由于我國幅員遼闊，各種單胞藻均有適合的生長條件，利用現(xiàn)代技術(shù)對其進行快速培養(yǎng)，可以在餌料、食品和漁藥等方面得到廣泛的利用，從而提高經(jīng)濟效益和社會效益。

3 單胞藻快速培養(yǎng)技術(shù)

3.1 藻種選擇

單胞藻藻種來源主要有兩種，一是采購商品濃縮藻，二是就地取藻種，從育苗場地周邊的天然坑塘中選取天然藻液，選用藻液濃度大、物種單一藻種。通常每年三月上旬是挑選天然藻種的最佳時間，由于當(dāng)時的水溫比較低，所以原生生物的數(shù)量比較小，而且藻種的純化程度也比較高，這對于后期的養(yǎng)殖是非常有益的。商品濃縮藻和野生藻液雜交培養(yǎng)會更好。若要培養(yǎng)小球藻，應(yīng)首先培養(yǎng)野生小球藻液，5 天后再加入商品濃縮藻，其成長速度要比單一用一種藻快兩倍，原因是野生藻液雖然生長緩慢，但具有較高的抗逆能力，而商品濃縮藻則能快速地成長，但其抗逆能力較弱。

3.2 培育

培育工作一般在育苗生產(chǎn)前20 天開始，選擇無風(fēng)、晴朗的日子，將藻液從天然水坑中抽出，然后用300 目網(wǎng)兜濾進池塘，水深大約在50 cm，在進入池塘后，先施肥，然后緩慢加熱，每過6 小時上升1℃。2 天后用氈袋將其濾出，圖1 是單胞藻的培養(yǎng)過程。

圖1 單胞藻培養(yǎng)工藝流程

3.3 施肥

肥料是促進單胞藻生長的一個重要環(huán)節(jié)，因此要針對不同的單胞藻，選用適合其生長環(huán)境的營養(yǎng)液。每天施一次肥料，少施，下雨天不要施。濃度應(yīng)以5×10-6mg/m3以下的氮，低于0.5×10-6mg/m3的磷、鉀為宜，其他微量元素可從水中得到。育種場培養(yǎng)單胞藻的基本原則是不追求最大的藻液濃度，而追求最高的生長速率，因此選用較低的肥料濃度能夠使單胞藻維持在較高生長指數(shù)的水平。

4 單胞藻擴大培養(yǎng)技術(shù)

4.1 培養(yǎng)環(huán)境

培養(yǎng)用的海水在使用前必須進行消毒和殺菌。擴建廠房頂部采用透明塑料膜，兩側(cè)為玻璃，采用黑色窗簾調(diào)節(jié)光線，培育容器為尺寸小的水泥池或黑色水槽、大型水泥池等，在內(nèi)壁和上邊都刷上防水涂料，使其具有良好的吸水性。采用全密封塑料膜進行金藻培養(yǎng)，既節(jié)約成本，又易于管理，而且不會造成環(huán)境污染，實際應(yīng)用效果良好。選在晴朗的天氣，將培養(yǎng)皿內(nèi)注滿水以進行藻液接種，給池壁殺菌消毒，并能最大限度地發(fā)揮培植空間[4]。

4.2 培養(yǎng)方法

選用在指數(shù)生長階段的單胞藻。將培養(yǎng)室中的單胞藻種子放入一個小型培養(yǎng)皿中，在池底部充氣，開始?xì)怏w要少一些，使培養(yǎng)液面保持微波，調(diào)節(jié)培養(yǎng)槽上方的黑色紗布，減少光照。隨著時間推移，藻液的色澤會逐漸加深，可以適當(dāng)增加空氣，增加光照，但在正午的高溫下，要適當(dāng)調(diào)節(jié)光照，避免因陽光太強而導(dǎo)致單胞藻腐爛而死亡。小池培養(yǎng)通常需要3 ～5 天。將小池塘中的藻汁用抽水機注入大型水泥池，采用一對一的方式進行。有研究認(rèn)為，在培養(yǎng)條件好的情況下，可以分兩個池塘進行培植，而在藻液濃度高的情況下，要進行連續(xù)培養(yǎng)，適量地施肥，以確保養(yǎng)分的供應(yīng)。濃度高的藻液可以反復(fù)添加海水繼續(xù)培養(yǎng)，并補充肥料。適量添加NaHCO3、NaSi03，在大池中培養(yǎng)3～6天，以增加單胞藻光合效率。

4.3 不同藻類的培養(yǎng)方式

金藻對環(huán)境有很高的要求，每一次的接種都要嚴(yán)格與其他藻種進行隔離。角毛藻喜光，在培育時要加強光照，無需充氣或停止充氣，減少接種密度，在良好的光照條件下，可使角毛藻快速成長，不受環(huán)境污染。小球藻因其具有沉降性、喜氮質(zhì)等特點，在培養(yǎng)期間要一直維持較大的氣量，并通過添加適量的尿素來增加水體中的氮素濃度[5]。扁藻是一種喜磷的生物活性物質(zhì)，通過在培養(yǎng)中加入磷肥來增加水中的磷素濃度。扁藻在適宜的環(huán)境下，可以按生產(chǎn)需要，進行高密度的同種擴種，使其迅速擴大，并充分利用生產(chǎn)場地。

4.4 培養(yǎng)管理措施

培養(yǎng)器具用洗滌劑刷凈，用漂白粉溶解或浸泡消毒，2 ～3 天后用清水清洗，晾干，在培養(yǎng)海藻之前，可以對密閉廠房進行化學(xué)蒸氣殺菌，這種殺菌比較徹底，效果更好，但是要注意處理方法，操作人員要采取防護措施，避免對自己造成損傷。除化學(xué)方法外，培養(yǎng)用水的生產(chǎn)工具應(yīng)嚴(yán)格防止污染。濾網(wǎng)用的濾網(wǎng)袋裝上水后要注意清洗和消毒，要集中存放在比較干燥、通風(fēng)的地方，定期進行消毒。營養(yǎng)鹽的溶解和噴灑使用的設(shè)備也要經(jīng)過嚴(yán)格的消毒，噴灑要做到均勻、細(xì)致，以免引起太大的水花[6]。培養(yǎng)液應(yīng)盡量避免交叉使用，縮短操作程序，如果需要間接使用，則應(yīng)確保運輸工具的滅菌消毒。要達到良好的培育效果，必須選用高密度、高品質(zhì)、高接種量的單胞藻品種。在使用時，需要大量的人工作業(yè)，應(yīng)時刻注意衛(wèi)生清潔，在搬運前使用酒精噴灑消毒，快速倒出，避免飛濺。而抽水泵的擴建，必須對水泵和水管進行嚴(yán)格的消毒，并在管道的末端用篩絹袋進行過濾，以避免原生蟲的污染。首先，要防止不同藻種之間相互污染，不能進行分段培養(yǎng)。當(dāng)蚊蟲比較多時，可以在生產(chǎn)車間安裝紗窗，或者在培養(yǎng)槽或桶上面直接覆蓋防蚊紗布。大規(guī)模單胞藻養(yǎng)殖也要注意預(yù)防，一旦有個別池塘受到污染，在滿足飼料要求的情況下，立刻施用，或采取化學(xué)措施，并對養(yǎng)殖設(shè)施進行徹底殺菌消毒。

5 單胞藻培養(yǎng)影響因素

5.1 光

光是影響單胞藻培養(yǎng)和繁殖的最重要因素，利用人工光源可以提高單胞藻的生長速度，同時也可以促進單胞藻的生長。在實驗室培育單胞藻的過程中，為了達到最快的生長繁殖速度，并縮短培養(yǎng)周期，應(yīng)經(jīng)常使用人工光源晝夜照明。但需要注意的是，人工光源技術(shù)在大規(guī)模的生產(chǎn)中，會增加投入成本，因此應(yīng)用12 小時光照和12 小時黑暗交替的光源使用方式，能夠在減少成本的同時提高培養(yǎng)效果。

5.2 接種量

在單胞藻開放式培養(yǎng)中，通常采取大劑量接種，以縮短延遲時間，促進藻體快速增殖，從而形成優(yōu)勢種，抑制有害生物的增殖，提高培養(yǎng)成功率，但同時也會增加藻種的供給，所以，合理的接種量對降低培養(yǎng)規(guī)模和降低生產(chǎn)成本具有重要意義。合適的菌種密度為30 萬～50 萬/mL，所接種的藻種濃度與菌株的類型有關(guān)：等鞭金藻220 萬～250 萬/mL，新月菱形藻為300 萬/mL，接種最好在晴朗的早晨進行，這樣可以保證藻類在接種后有一個良好的生長環(huán)境，可以快速地達到指數(shù)生長期。

5.3 pH 值

pH 值是一種很容易發(fā)生變化的影響因素，當(dāng)藻類的濃度升高時，pH 值也會升高，從而導(dǎo)致藻類的生長繁殖受到抑制[7]。過去的封閉式和半封閉式的培養(yǎng)基都用充入二氧化碳與空氣的混合氣體來調(diào)節(jié)溶液pH 值，同時也能夠為單胞藻的生長提供二氧化碳，以便進行光合作用。這種方式會增加設(shè)備投入和生產(chǎn)成本，而且培養(yǎng)技術(shù)更加復(fù)雜，單胞藻的大規(guī)模生產(chǎn)由于受到成本與技術(shù)等因素限制，很難采用這種方法，因此適合于實驗室和規(guī)模較小的單胞藻培養(yǎng)。一是在培養(yǎng)期間，當(dāng)藻類溶液濃度增大時，會增大氣體的體積，即增加二氧化碳供給，從而使pH 值保持穩(wěn)定。此外，充氣還可以使藻液翻騰，提高單胞藻接觸光照的面積，并具有間歇光照的功能，非常有利于單胞藻的快速生長。二是改良傳統(tǒng)配方效果較好，新配方中尿素為中性，不影響培養(yǎng)液的酸堿反應(yīng)，使pH 值保持穩(wěn)定。將NaHCO3加入到溶液中，可以起到緩沖pH 值的作用，在二氧化碳供應(yīng)不足的情況下，還可以參與到藻類的光合作用當(dāng)中，從而阻止pH 值升高，另外NaHCO3也能起到降低藻液pH 值的作用。

6 結(jié)論

在蝦、蟹、貝等水產(chǎn)生物養(yǎng)殖中，單胞藻是最好的開口餌料。單胞藻快速培養(yǎng)技術(shù)能夠提高單胞藻的生長速度，提升單胞藻產(chǎn)量，為水產(chǎn)生物提供充足餌料，在單胞藻培養(yǎng)過程中也要注意影響因素的控制，避免降低單胞藻生產(chǎn)效率。