黄丝藻长途运输方法及成分变化研究

罗建涛　王慧岭　滕杰　张晋阳　白雪梅

摘要[目的]研究黄丝藻长途运输方法，及时满足养殖过程中所需的大量高活性藻种。[方法]通过对黄丝藻保存条件进行研究优化，解决黄丝藻中短期长途运输中藻种活性、成分变化及成本问题。[结果]通过预处理后的高活性藻种，降低其水分活度及含水量，然后在0℃密封环境中经36h长途运输过后，藻种活性达90%以上，脂肪酸、蛋白及多糖含量基本维持不变。运输后藻种可直接进行大规模跑道池养殖，产量与运输前相当。[结论]该研究可为解决大量藻种运输问题提供参考。

关键词 丝状藻；运输；脂肪酸；水活度；冷藏

中图分类号 S981.4 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）11-0149-03

黄丝藻富含不饱和脂肪酸、蛋白质、多糖、无机色素及多种微量元素，在能源环境、医药食品、养殖饲料、化妆品等行业具有广阔的应用前景。由于藻类生长快，受制约条件较少，利用藻类生产二十碳五烯酸（EPA）、蛋白及活性多糖等活性物质的产率比利用真菌和细菌及其他方式高出1～2个数量级。人体缺少合成EPA酶系统，自身不能合成EPA，只能通过从外界摄取来满足自身需求。目前该藻主要应用于饲料行业中的禽类饲料，通过向鸡饲料中添加不同比例EPA藻粉，能够显著提高鸡蛋不饱和脂肪酸含量，其中EPA含量较高，远高于鱼油中的含量，对婴幼儿大脑发育有明显促进作用，且能够预防和治疗人类多种疾病。其中，排除基因因素，心血管疾病与人们的饮食习惯，尤其是脂肪的摄食种类与数量息息相关。此外，藻多糖对正常细胞无毒副作用，对防止癌症、降低血糖血脂具有独特效应，已成为开发新药特药的主要方向之一。微藻工业化养殖过程一般分为室内扩种及室外养殖两大部分，首先通过室内扩种逐步扩大培养，最后转接到室外大规模跑道池进行工业化养殖。但是，微藻的培养经常因为地域养殖环境不同而受到限制。例如北方养殖季初比较寒冷，会导致藻种扩培时间较长，从而无法快速进行生产。当多地域养殖出现污染现象时，需要快速向污染现场运输大量新鲜藻种供给生产。所以，需要一种可靠的方式，来解决大量藻种运输问题。

目前，微藻藻种保存方式多为保种方向的研究，采用超低温技术及防腐防冻技术相结合的方式。但是对大量藻种保存的研究较少，目前方法无法满足跑道池生长需求。

传统藻种运输采用将浓缩藻泥密封、冷鲜运送的模式，即通过离心等方式获得含水量大于98%的浓缩藻泥，密封冷鲜保存后运输或者将大体积的新鲜藻种培养液直接运输至目的地。这2种藻种的保存方式存在以下缺陷：藻泥含水量及水分活度较大，会引起微生物大量繁殖，导致藻泥腐败变质；新鲜藻种培养液的质量过大，不易封存，导致运输成本较高；并且，藻种因呼吸作用消耗胞内物质，长时间运输无法保证藻种活性，导致后续养殖出现停滞生长、污染增多等情况。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1藻种。57#藻，选自新奥科技发展有限公司生物质能中心藻种库，该公司自主分离的一种黄丝藻。

1.1.2主要试剂及仪器。BG11培养基；二甲基亚砜，天津市天力化学试剂有限公司；无菌水；便携式叶绿素荧光仪（MINI-PAM），上海泽泉科技股份有限公司；梅特勒SI114电子天平；GZX-9140MBE恒温电热鼓风干燥箱，上海博迅；显微镜（奥林巴斯CX23）；5cm管式反应器；立式甩干机（T68-80），志高集团；家用电冰箱（BCD238f/X1），海信集团；冰袋（150g），北京松雨冷藏科技有限公司；保温袋（BJX0715-01），深圳市北极象汽车用品有限公司。

1.2方法

1.2.1藻种活性测定。取适量藻泥加入到100mLBGll培养基中混匀，密封避光保存20min后，将便携式叶绿素荧光仪探头置于藻液液面以下，进行测定，读取叶绿素荧光数值。叶绿素荧光值能反映藻细胞当前光合作用潜力及活性状态。

1.2.2黄丝藻长时间低温保存条件优化。选取高活性、无污染、藻细胞较长的藻种作为试验材料，将藻种通过洗涤、甩干脱水，得到含水量60%～70%的藻泥，將洗涤好的藻泥均匀摊开成厚度一致的藻饼，表面喷洒一层保护液后或者直接放置于密封袋中封存。封存好的藻泥分别通过预冷后，放置于0℃环境密封保存（将装有藻泥的密封袋与冰袋均匀隔层码放置于保温箱中）。保存一定时间，取出测定叶绿素荧光值，通过荧光值来判断其细胞活性。

1.2.2.1脱水方式对藻细胞活性的影响。选取高活性、无污染、藻细胞较长的藻种作为试验材料，通过抽滤瓶抽干、200目滤布过滤挤干、1500r/min甩干机甩干3种方式进行脱水，测定含水量及水活度值，然后镜检其细胞状态变化并测定叶绿素荧光值来评价其活性。

1.2.2.2藻饼厚度对储存中藻种活性及其成分变化的影响。藻饼过厚，内部由于呼吸作用产生的热量无法散出，导致藻细胞叶绿素和营养成分降低，需要找到一个合适的厚度进行储存。选取长丝及短丝2种藻种作为试验材料，经洗涤后，藻饼厚度设置5.0、3.0、1.0、0.5cm4个梯度进行密封，然后置于4℃冰箱预冷6h，再放置于0℃保温箱中保存24h，取出观察内部藻丝变化、测定叶绿素荧光值及营养成分变化。

1.2.2.3预冷方式对储存中藻种的影响。经过预处理的藻种，需要经过预冷处理，才能进行0℃储存，否则藻细胞会因温度急剧变化而导致活性降低。将经过预处理后的藻饼分别经（I）4℃预冷4h处理及（Ⅱ）表层喷洒30%二甲基亚砜，经-20℃预冷20min处理2种方式处理后进行0℃储存24h，测定叶绿素荧光值，并与直接进行0℃储存的藻叶绿素荧光值进行对比。

1.2.2.4将黄丝藻藻种按优化后的储存条件，储存24h后取出测定生长情况及营养成分变化。生长条件设定：5cm管式反应器、光照130μmol/（m²·s）、24h光照、通气量0.4L/min（CO₂含量5%）、养殖体积800mL、养殖浓度1g/L。产量通过测定24h单位体积干重获得。

2结果与分析

2.1脱水方式对藻细胞活性的影响 藻种经过3种除水方式处理后，水分含量及水活度值如表1所示。3种脱水方式对藻种含水量及水活度影响不大，水分含量基本维持在70%-75%，水活度0.91～0.94。叶绿素荧光值均在0.8以上，说明藻细胞活性较好，光合作用能力较强，3种除水方式对藻细胞活性无影响。显微镜镜检结果正常，藻丝较长，无明显碎细胞。大，导致藻饼内部因呼吸产生的热量不容易散出，内部温度过高，降低藻细胞活性。根据试验结果，可选择1.0～1.5cm厚度进行储藏，既便于操作，又利于容量散出。脂肪酸、多糖及蛋白含量无明显区别。

2.3预冷方式对储存中藻种影响 不同预处理方式对藻细胞活性影响如图1所示。经预处理的藻种活性明显优于对照组，叶绿素荧光值均维持在0.8以上，具有较强的光合作用能力。经分析，藻种不经预处理，低温会对藻细胞存在一定损伤。预处理I比预处理Ⅱ效果稍好，但是优势不明显，如遇短时期内需要大量藻种情况，可选择Ⅱ方法进行预处理。

2.4最优条件选择 因脱水方式对藻种储藏效果影响不大，甩干方式处理量较大，所以均采用甩干方式获得藻种。根据藻饼厚度、预处理方式的最优范围，设计藻种储藏方案及结果见表3、表4。经方案a、b储藏后的藻种生长情况最佳，且营养成分相对损失较少，其他方案由于藻饼厚度较大、预处理温度低等原因，导致藻细胞受到一定损伤，营养成分也有所下降。相对来说，实际应用宜采用b方案，即预处理方式I，藻饼硬度1.0cm，便于操作。

2.2藻饼厚度对储存中藻种活性及其成分变化的影响 储存期间藻饼厚度对藻细胞活性及其成分影响如表2所示。荧光值随藻饼厚度增加呈降低趋势，可能由于藻饼厚度过

按照b方案，分别向内蒙及云南2个养殖基地运送藻种，结果见表5。藻种经过长达24～36h长途运输后，立即接种跑道池进行养殖，平均产量在17～18g/（m²·d），镜检藻细胞正常，说明此方法可以用于黄丝藻藻种长途运输。

3讨论

该研究通过对高活性丝状藻进行洗涤甩干、防冻液喷洒、逐步控温技术等多步骤处理，保证藻种整体水活度及水分含量降低到一定范围，在低温及其他条件的共同作用下，达到抑制微生物污染，降低藻細胞呼吸消耗的目的，使藻种能够在一段时间内保持高活性，直接应用于生产。并且发现，该方法保存后的藻种，营养成分与保存前相当，基本无消耗。

科技论文写作规范——讨论

着重于研究中新的发现和重要方面，以及从中得出的结论。不必重复在结果中已评述过的资料，也不要用模棱两可的语言，或随意扩大范围，讨论与文中无多大关联的内容。