浅谈环境因子对工业化盐藻生产的影响

浅谈环境因子对工业化盐藻生产的影响

王晓颖徐会香

天津长芦汉沽盐场有限责任公司300480

摘要：盐藻是一种光能转化率高、生产繁殖快、适于养殖的单细胞藻。利用盐田卤水资源开展盐藻规模化养殖，从中生产富含天然β-胡萝卜素的盐藻加工产品。而盐藻大规模工业化生产，受环境因素、生长阶段和培养方式等影响。本文主要论述了环境因素包括光照强度、卤水盐度、营养盐氮源的投入方式和投入浓度对盐藻生长和类胡萝卜素积累的影响。

关键词：盐藻；工业化生产；环境因素

盐藻是一种分布于海洋、盐湖、盐田的缺少完整细胞壁结构的双鞭毛、单细胞绿藻。藻体内能合成并积累类胡萝卜素，因此作为类胡萝卜素的良好天然资源，盐藻极具开发应用潜力。盐藻制品因其具有抗氧化、抗癌及提高免疫力等功能,已广泛用于营养保健，医药业和畜牧、水产养殖业等领域。通过提高养殖技术和生产效率进一步降低成本，盐藻的工厂化养殖将会成为有经济前景的生产方式。

盐藻广泛分布于土壤、沼泽、海水及温泉等，在一些不适合其它生物生长的极端环境如高盐度湖泊中也能生长。盐藻的规模化养殖工艺分为3种：封闭式、半封闭式和开放式。其需要根据当地的气候、投资规模、自然资源分布等条件选择。开放式养殖模式存在产量、目标产物含量低等情况，再者开放式养殖需要较好的周边环境，盐藻的大规模工业化养殖，一般是以添加营养作营养基，带有机械搅拌的封闭式浅水道半连续生产方式。

盐藻生产的工艺流程如图1。

微藻的生物量及其营养价值受环境因素、生长阶段和培养方式等影响。影响盐藻生长的环境因素主要是营养条件、温度、光照和PH，它们对盐藻干物产量、化学组成及其含量均有影响。通过改变氮、磷等的用量、营养盐浓度、温度、光照强度、光质、光照时间和培养时间等，都可以使盐藻富集某些特定的化学组分。

1、碳源

盐藻属光合自养型生物，可直接利用空气中的CO2进行生长，但CO2必须先溶于水，且主要以HCO-的形式被利用。HCO3-也可以作为盐藻生长的碳源，加入NaHCO3可使盐藻的生长量增加。CO32-除可以作碳源外，还起着调节pH的作用。通过控制通入的CO2量，可使培养液中的pH降低并维持在一定的范围内。CO2的供给是向培养液中鼓泡，气泡的大小及其在培养液中的停留时间，影响CO2的溶解度和利用程度。除CO2等无机碳源外，在有光照的条件下还可以利用碳水化合物等有机碳源养殖盐藻。

2、氮源

氮源对盐藻的生长起着重要作用。用NaNO3、NaNO2、（NH4）2SO4或尿素作氮源时，盐藻的生物量、蛋白质含量和叶绿素都有所增加。硝酸盐是最常见的主要氮源，亚硝酸盐也可作为盐藻的氮源，且和硝酸盐以同样的方式影响盐藻生物量的积累。铵盐也可作盐藻的氮源。盐藻所产生的挥发性物质的量也依赖于氮源。

3、磷酸盐

磷酸盐的种类和浓度也影响盐藻的生长率和化学组成。K2HPO4、KH2PO4、K3PO4和过磷酸盐都能使盐藻迅速生长。缺磷时，盐藻中可溶性蛋白质和结构蛋白减少，脂肪酸组成也会发生改变；［N］/［P］的比值对盐藻的生长也有一定影响。当［N］/［P］的比值在25-30时盐藻的生长速率最高。

4、矿物质及微量元素

盐藻生长所必需的矿物质元素有：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe等10余种，除此之外，还需要加一些B、I、Zn、W等微量元素。

5、pH

pH的调控对盐藻的培养十分重要。盐藻生长的最适pH为7.0-9.0。pH过低，容易被其它藻类污染；pH过高，可利用的CO2量将受到限制。盐藻可以很好地耐受pH的逐渐改变，但pH的突然改变对其有害。调控培养液pH的最好方法是利用CO2。

盐藻对盐度也有较强的耐受性，高盐水体中使盐藻成为优势种。

6、温度

盐藻的最适宜生长温度为25-30℃，最高生长温度为35℃，最低为5℃，室内培养比室外培养对温度更敏感。低于5℃盐藻生长缓慢，细胞几乎不增殖，当温度超过35℃后，藻细胞会逐渐死亡。其它因素的互相作用也影响盐藻的生长。

7、光照度

盐藻在光合自养生长过程中，当营养和温度不限制其生长时，光就成为影响其生长的主要因素，其生长的最适光照度为30-35Klx。盐藻对光的利用率取决于藻细胞吸收光的多少，控制细胞密度是控制个体细胞获得光能的有效办法。盐藻的生长率和生物量是光照度的函数，其产量和蛋白质含量随光照度（20-60Klx）和温度（30-40℃）的增加而增加。光照度还影响盐藻的色素含量及其利用有机碳源和氮源进行混合生长。其脂肪酸组成以及饱和与不饱和脂肪酸的比例也受到光照条件的影响。

光线和温度对盐藻的作用是互相的，盐藻对强光辐射比较敏感。当培养的盐藻由于搅拌不良而出现层流或没进行搅拌时，表面的细胞受到强光直投射，会有光抑制现象发生。

8、生物因子

在盐藻开放养殖过程中，往往会有些细菌存在，同时要防止其它生物的污染。要尽可能在培养过程保持盐藻的最适培养条件。对营养物质的浓度较易控制，特别是NaHCO3对维持盐藻单藻培养有重要的作用。此外，影响种间竞争最重要的因素是温度。

当温度与盐藻的最适培养温度相差越远，盐藻的生长就越缓慢，生物污染就越容易出现。培养液维持一定的盐藻细胞浓度也有助于防止污染的发生。盐藻自身的种群密度较高时，单位面积的太阳辐射才能充分利用。

9、流动培养

盐藻的流动培养是获得高生物量的重要条件，这主要是通过混合搅拌藻体的方法来实现的。搅拌的目的在于提高光体作用效率，防止藻体下沉，减小营养物质梯度和气体梯度，还能产生间歇光效应。

盐藻的混合搅拌装置有浆板轮、重力流循环泵、空气提升搅拌系统、螺旋桨、喷射器等，还有人工搅拌。浆板轮是开发式浅水道（或透明聚乙烯膜覆盖藻池）培养盐藻时最普遍使用的。

盐藻工厂化养殖技术仍有许多工作可做。当前最主要的是通过提高养殖技术和生产效率进一步降低成本。应用计算机对光强、光密度、pH值及温度等进行优化控制实现过程自动化生产系统。盐藻的工厂化养殖将会成为有经济前景的生产方式。

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