海水螺旋藻培育及养殖技术研究

钟熙，王磊，陈世平

（1.威海市文登区水产技术推广站，山东 威海 264400；2.威海市文登区海洋环境监测站，山东 威海 264400；3.中国人民解放军总医院，北京 海淀 100036）

螺旋藻隶属于蓝藻门，段殖藻目，颤藻科，螺旋藻属，是地球上最为古老的生物之一，其结构是由单细胞或者多细胞组成的丝状体。螺旋藻营养均衡，含有很多人体必需的营养素，能够较好的被人体吸收，被认为是理想的食物和药食资源。目前，我国主要的养殖品种有2种，一种是原产墨西哥的极大螺旋藻，另一种是原产于非洲乍得湖的钝顶螺旋藻。由于螺旋藻不仅可以补充人体蛋白质及维生素，还具有提高机体免疫力、降血糖、降血脂等多种功效，在人类保健食品领域发挥着越要越重要的作用。目前国内外螺旋藻养殖方式基本上为淡水开放式藻池培养，培养的藻体具有腥臭味、鲜藻出水保存时间短、有害物质污染和重金属超标等问题。本单位利用中国医学真菌保藏管理中心陈世平教授培育的海水螺旋藻种，在实验室进行了扩大培养，并进行了人工养殖，已经连续2年时间。该研究旨在阐明海水螺旋藻培育及人工养殖技术，以期为功能性海水螺旋藻培育及工厂化养殖提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

从中科院武汉水生研究所分别获得淡水钝顶螺旋藻和淡水极大螺旋藻。经采用物理诱变方法进行藻种驯化：60Co-γ辐射。60Co-γ辐射采用10 Gy到25 000 Gy逐渐加大辐射量降低藻体个体抵抗力，经过多代优化筛选，控温、控光、控pH值及各种营养成分调配等情况下筛选出单个稳定的优良藻体于培养液中，加以纯化得海水螺旋藻。

培养基采用扎洛克配方，所有试剂均为分析纯，UV2800分光光度计。

1.2 试验方法

1.2.1 温度对藻种的影响 设置光强为3 000 lx，光暗比为 14：10（h），接种浓度为 OD560 nm=0.3，温度设置为常见的15、20、25、30和35℃。将接种后的海水螺旋藻藻种放置在温度恒定的光照培养箱中，每组3个平行，通气条件下进行半连续培养。每天17：00取少量藻液用分光光度计测量其在560 nm处的吸光值，根据吸光值的大小计算比生长率，根据公式（Inx2-Inx1）/（t2-t1）计算得到，x1和x2分别代表时间t1和t2处藻液的生物量浓度。

1.2.2 盐度对藻种的影响 根据海水螺旋藻的生长适应范围，以 NaCl调整盐度，分别为：20、22、25、27、30、33、35、40 共 8 个梯度，连续测定 1 个月内该藻在不同盐度下的生长情况。每天17：00取少量藻液用分光光度计测量其在560 nm处的吸光值，根据吸光值的大小计算比生长率，根据公式（Inx2-Inx1）/（t2-t1）计算得到，x1和x2分别代表时间t1和t2处藻液的生物量浓度。

1.2.3 光照对藻种的影响 以OD560 nm=0.3为接种浓度，设定光强为 2 000 lx、3 000 lx、4 000 lx、5 000 lx 4个光照强度，温度设定为30℃，光暗比为14：10，半连续培养，每天更换培养基使藻液回到初始浓度。每天17：00取样，取30 mL藻液，用事先已知重量的干燥滤纸过滤，然后放入烘箱中85℃隔夜烘干。在干燥皿中冷却20 min，称重，然后根据所取藻液的体积换算成单位体积藻液生物量浓度（g/L），每次3个重复。

1.2.4 pH值对藻种的影响 将海水螺旋藻按OD560 nm=0.3接入到锥形瓶中，其他条件恒定，连续培养一个月，每天固定时间测定培养液的pH值，并测定螺旋藻的生长情况。

1.2.5 优化培养条件 温度维持在（30±1）℃、pH值维持在9.5±0.01，将藻泥按1.0 g/L的量直接接入玻璃缸中培养一个月，以生物量为指标，考察光照强度、通气量、接种量、采收量对藻体生长的影响。

2 结果

2.1 温度对藻种的影响

通过研究发现，适合生长的温度范围较宽，35℃时比生长率最大，培养28 d后比生长率为621.8%±19.3%，除 15℃、20℃组外（P＜0.05），其他组差异不具统计学意义，对高温、低温胁迫均有较强的抗性，15℃时仍有较高的生物量增长率，该藻种尤其适合在季节性温差、日温差较大的文登环境养殖，也可以在热带、亚热带地区培养，并且蛋白质含量变化不大，最低温度组15℃时蛋白质含量差异不显著，说明该海水螺旋藻种具有很好的抗低温性能，利于在北方地区大规模养殖。

2.2 盐度对藻种的影响

通过研究发现，海水螺旋藻种对盐度有很强的适应性，在20～40范围内都可生长，在27盐度下平均生长率为650%±21.7%（每7 d一个周期），与其他组差异显著，说明最适生长盐度为27。

表1温度对藻种生物量增长的影响

2.3 光照对藻种的影响

通过研究发现，恒定细胞密度下进行半连续培养时，海水螺旋藻的比生长速率随着光强的升高而升高，说明在培养过程中需要给予充足的光照，以避免影响其产量。

2.4 pH值对藻种的影响

经过连续15 d的pH值监测，发现海水培养螺旋藻过程中，pH值变化较为缓和，从最初接种期的8.3到15 d后OD值达到1.2时的9.2，都处于螺旋藻适合生长的范围，原因可能是海水具有较强的缓冲能力，所以pH值变化比较缓和。

2.5 优化培养条件

通过方差分析得出最佳配比为3 000 lx光照，通气量210 L/h，接种量为5 L（接种到30 L培养基中，即1∶6的比值），采收量为0.5，此时30 d后的平均生物量增长率最大。通过试验发现采收率对生物量的增长影响最大，采收量过多或过少都会影响最终产量，而最佳采收量为生长量一半时会使产量达到最高。

表2盐度对藻种生物量增长的影响

表3光照对藻种生物量增长的影响

表4螺旋藻生长过程中pH值随生长量变化情况

3 讨论

该成果将淡水养殖的螺旋藻藻种经过驯化，在控温、控光、控pH值及各种营养成分调配等情况下培育出新型海水养殖螺旋藻。现有的螺旋藻胞宽8～10 μm，长 6～11 μm，螺间距 43～57 μm，藻丝长200～700 μm，而在威海地区培育出的海水螺旋藻胞宽 30～40 μm，长 35～50 μm，螺间距紧凑，藻丝长可达1 mm。该试验发现，驯化的海水螺旋藻具有耐低温特性，但随着水温的升高生长速率增加，35℃达到峰值，最适生长盐度接近于威海地区天然海水，受光照强度的增加生长速率逐渐增高，光抑制作用不明显，因此，实际生产中，建议在相对封闭的养殖系统养殖。

表5正交结果表