螺旋藻养殖过程中重金属控制工艺研究

余绍蕾，王 琳，鸭 乔，杜伟春

（1.云南绿A 生物工程有限公司，云南 昆明 650106；2.云南绿A 生物产业园有限公司，云南 丽江 674202）

螺旋藻（spirulina）属蓝藻门（Cyanophyta），颤藻目，颤藻科，螺旋藻属，它是由单细胞或多细胞组成的丝体，无鞘，圆柱形，呈疏松或紧密的有规则的螺旋状弯曲。其生长属性为喜光、喜碱、喜高温。螺旋藻以其极高的营养价值和卓越的医药保健功效受到许多国家和国际组织的重视和关注。目前螺旋藻制品已经进入食品、保健食品和药品领域，为大众的健康服务。

近年来，随着全社会食品安全意识的增强，消费者对食品和保健食品的质量要求越来越高。目前国内螺旋藻养殖管理粗放，还没有养殖过程中对重金属Pb、Cd 进行规范控制的技术和方法。本文主要是研究养殖过程中重金属Pb、Cd 含量的控制方法，以期对大规模培养提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

藻种：螺旋藻（实验室自备）。

试剂：FeSO4·7H2O、培养液所用试剂，均为食品级；EDTA-2Na，分析纯。

1.2 仪器

离心机；喷雾干燥仪；石墨炉。

1.3 工艺流程

检测螺旋藻养殖中生产藻粉的重金属Pb、Cd 含量；当螺旋藻养殖中藻粉中Pb 质量分数为0.88×10-6以上或Cd 质量分数0.12×10-6以上时，将FeSO4·7H2O 加入螺旋藻养殖培养基中，沉淀其中的重金属Pb、Cd，每隔40 d 将形成的沉淀物从养殖池中清除；向清除沉淀物后的培养基中加入EDTA-2Na，进一步络合其中的重金属离子沉淀，络合重金属后使其不容易被螺旋藻富集和吸收。

1.4 影响因素试验

不同质量浓度FeSO4·7H2O、EDTA-2Na：FeSO4·7H2O 0.005 g/L，EDTA-2Na 0.005 g/L；FeSO4·7H2O 0.023 g/L，EDTA-2Na 0.023 g/L；FeSO4·7H2O 0.05 g/L，EDTA-2Na 0.05 g/L。

1.5 检测方法

铅和镉检测方法：参照参见中国药典2015 版第四部 通则 铅、镉、砷、汞、铜测定方法[1]。在检测过程中，应当严格按照规定程序进行，这样才能有效地确保检测结果的准确。

2 实验结果与分析

由于螺旋藻采用工厂化养殖，因此在养殖过程中不可避免地受养殖工艺、采收工艺、营养源添加等因素的影响，造成生产的螺旋藻中重金属铅（Pb）、镉（Cd）含量不稳定，且时有超过国家标准的情况（绿色食品螺旋藻粉国家标准中规定w（Pb）≤1.0×10-6，w（Cd）≤0.5×10-6。再者，螺旋藻为较低等的水生微生物，其细胞壁成分为跟细菌类似的肽聚糖和果胶质，易于吸附和富集重金属离子，且螺旋藻细胞壁较薄，易破裂，重金属富集后不容易清除。在养殖过程中对培养液进行重金属沉降处理，能够降低螺旋藻富集。

实验结果见表1，使用的FeSO4·7H2O，可为螺旋藻提供铁离子，将其添入培养基中后，加速重金属离子沉降。由下页图1-1 可以看出，随着时间延长，养殖池中螺旋藻的铅含量逐渐降低；如果初始铅含量差异小，不同浓度FeSO4对铅含量变化影响差异小；高浓度FeSO4能够快速沉降养殖池中铅，螺旋藻中铅含量能够快速降低。由下页图1-2 可以看出，随着时间的增加，螺旋藻中镉含量逐渐降低；初始镉含量差异小，FeSO4浓度对镉含量影响差异也小；高浓度FeSO4能够快速沉降养殖池中镉，螺旋藻中镉含量能够快速降低。经过40 d 的沉降后，螺旋藻中铅质量分数均小于0.6×10-6，镉质量分数均小于0.1×10-6，符合国家食品安全标准。

图1 螺旋藻中重金属含量的变化情况

表1 不同浓度FeSO4·7H2O，EDTA-2Na 对铅和镉含量影响

3 结论

重金属污染对水产养殖影响较大，重金属在环境中残留性强，迁移性差，参与食物链循环并在生物体内积累。食用受重金属污染的食品后可能会影响身体健康。铅具有蓄积毒性[2]，对神经系统、免疫系统和心血管系统有影响，尤其对婴幼儿和少年儿童的神经系统损害较大[3]。铅可以和蛋白质的巯基、Mg2+、Ca2+的活性位点共价结合，从而影响蛋白质的功能[4]。镉及其化合物的毒性较大[5]，食用镉污染的产品后，镉主要蓄积在肾脏和心肺等器官处。影响重吸收功能，影响维生素D3 的活性，导致骨钙减少，骨质酥松、软化、变形的疾病，还会引起高血压、动脉硬化和心脏病等。

由于在螺旋藻养殖过程中部分厂家重金属控制技术和采取的控制措施欠缺，致使市场上部分螺旋藻产品重金属含量超标，广大消费者食用后将给身体带来损害和疾病隐患。在养殖过程中如果没有很好的针对重金属Pb、Cd 的控制措施，则重金属达到一定浓度时只能将培养基进行报废处理，这不仅给环境带来较大污染，同时更造成生产成本的大量增加。

本研究主要是将FeSO4·7H2O 和EDTA-2Na 搭配使用，增强对重金属的沉降。使用EDTA-2Na 络合重金属离子，使重金属Pb、Cd 不易被螺旋藻吸附和富集。FeSO4·7H2O 是生物生长不可缺少的一种物质，可以为螺旋藻提供铁离子，通过对培养基中将其大量添加后在短期内形成一种铁氧体结构的胶体状物质，加速重金属离子的沉降；清池后再添加络合物EDTA-2Na，螺旋藻重金属含量可普遍下降到可接受水平，并且减少了外部环境中重金属进入培养系统，可使螺旋藻养殖中藻粉的Pb 由初始质量分数0.88×10-6以上，降低至0.23×10-6～0.6×10-6，Cd 由初始质量分数0.12×10-6以上，降低至0.02×10-6～0.10×10-6。在满足国家规定的同时，使重金属Pb、Cd 的含量更低。而本方法和使用的物质安全无毒，投入较低不会带来其他的安全隐患，可以重复多次使用，易操作。