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科普知识
藻类的培养方法-水产饵料的培养
发布日期:2012-12-3

        藻类,特别是单细胞藻类的营养丰富,含有动物和人生长发育所必需的营养物质。自上世纪四十年代以来,各国学者都试图用藻类这一资源解决人类食物和动物饵料的缺乏问题。另一方面,藻类可直接或间接的作为鱼类及其他水生动物的饵料,因此,藻类培养对水产养殖具有更大意义。
        关于藻类培养,还有其他意义,如利用培养固氮蓝藻解决稻田氮素肥料;或从一些藻类提取药物;或研究藻类生理,以及用于太空食品等。在渔业利用方面,藻类培养主要是解决水产动物饵料。目前,有关海水藻类的培养较多,我国在海水养殖方面,已大规模展开了某些浮游植物的培养,如扁藻(Platymonas spp)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、盐藻(Dunaliella spp.)、新月菱形藻(Nitzschia clostertum)、牟氏角毛藻(Chaetoceros muelleri)及球等鞭金藻(Isochrysis galbana)等,已解决贝类人工养殖的早期幼体饵料问题。在淡水养殖方面,我国只进行了螺旋藻、鱼腥藻、小球藻、栅藻等的培养。
一、藻类的生长模式
         今后,随着养殖事业的发展,对一些新品种的养殖以及解决某些品种幼鱼的饵料,必然涉及到藻类的培养。因此,有必要了解藻类培养的基础知识。先仅就藻类、主要是单细胞藻类的一般培养方法及有关理论加以简述。
         单细胞藻类在培养过程中,生长繁殖的速度,出现一定的起伏,这种生长模式可划分为五个时期:
         1.延缓期这是接种后不久的时期,这个时期藻类生长繁殖不明显,近乎呈静止状态,称为延缓期;
         2.
指数增长期细胞迅速地增长,数量以指数成倍增加;
         3.
相对生长下降期细胞数量继续增加,增长速度和相对增殖量相对下降;
         4.
平衡期细胞数量达高峰后保持相对稳定
         5.
消落期藻类细胞大量死亡,细胞数目迅速减少,初期按指数下降,以后非指数下降。
二、藻类的培养方式
     1.密闭式培养:密闭式培养的目的是不使外界杂藻、菌类及其他有机体混入培养物中。将培养液密封在与外界完全隔离的透明容器中,由此通气、搅拌、输送培养液及调节水温和取样等设备,也都要与外界隔离。培养容器多为管状、也有池状,用有机玻璃或透明的聚乙烯所料做成水平管道,直立或斜立在地上,暴露阳光或人工光照下。这种培养方式,成本高,好控制,产量亦稳定。
 2.开放式培养:将藻类培养于敞开的容器(如水泥池、管道、木盆等)中。方法设备较简便,可进行小量或大面积的培养。该法培养物中易发生敌害生物污染,但成本低,使用较普遍,也是今后藻类培养所应采取的方式。开放式可分如下几种类型:
  开放循环培养:其特点式培养液借助循环水泵而不断循环流动。培养物能循环,可省却搅拌工作。
         开放非循环培养:其特点是培养液不循环流动,而定时由小管通入二氧化碳和空气到培养液中;同时也起搅拌作用。此法在大面积培养中使用较普遍。优点是设备简单,无需动力,水泵及大量的二氧化碳及通气设备。
  半开放循环培养:半开放培养是指培养容器或池、槽等场所虽仍敞开,但有些部分密闭,或用塑料布覆盖。这种培养方式,利用管道,依靠动力,使培养液流动和通入含二氧化碳的空气。该方式设备复杂,但效果较好。
三、培养液的配制
  发展藻类培养的营养配方时的主要考虑的问题是:
             a
盐的总浓度:大多是取决于有机体的生态来源。
             b
主要离子组分的组成及浓度:它们是钾、镁、钠、钙、硫酸盐和磷酸盐。
             c
氮源:硝酸盐、氨和尿素常用作配方中的氮源,根据藻种的性能和pH的最适点而定。藻类的生长主要依赖氮的可利用性。大多数微型藻干物中含有79%的氮。因此在1升培养液中生产10g细胞就至少需要500600mg/L硝酸钾。
            d
碳源:无机碳通常是用含15%二氧化碳的空气来供应的,碳的另一种供应办法是用碳酸氢盐。选用何种办法主要是根据藻类生长的pH最适点而定。
            e
pH:通常用偏酸的pH值来避免钙镁和其它微量元素发生沉淀。
            f
微量元素:培养基中的微量元素通常是用早已证明有效浓度的混合溶液来提供的(浓度在μgl-1级范围)。然而,这些微量元素的组分对藻类生长是否必须却不能总能显示。为增加微量元素的稳定性,常用柠檬酸盐和EDTA作为螯合剂。
            g. 
维生素:许多藻类要求有硫胺素和维生素B12的供应。
四、藻种的分离培养
  单种培养,即藻类虽只有一种,但还混杂细菌;纯培养,即不仅藻类只有一种,亦无其它任何生物。纯培养比较困难,一般的分离培养往往只能做到单种培养。
  常用方法:1.离心法、2.稀释法、3.微吸管法、4.趋向反应法、5.平板分离法、6.固氮蓝藻分离培养法。
五、藻种的选择、接种和保存
          1.
藻种的选择:
         所选择的生物种应具有下列特征:
         ⑴生长迅速;
         ⑵对极端的温度和辐射条件的耐性范围大;
         ⑶蛋白质,脂类和糖类含量高,或有选择地积累一种特殊的代谢产物(如甘油);
         ⑷无毒性,且易于收获。
        根据系统的要求和特殊的方法,还可有其他要求。
         2.
接种:
        再分离到单纯藻群后,就可接种到培养液中进行培养,进而移养扩大培养。接种方法有液体接种和干藻接种。前者是将藻液直接加入培养液中进行搅拌,加入的藻种分量视水温而定,水温较低(10以内)时,多加;约占培养液总量的3040%左右,水温适宜时(2530左右),可加58%左右。后者是用干藻的藻体接种,接种量为0.10.2%。
六、管理及采收方法
    (一)管理藻类培养的管理包括培养基养料的补给、光照及温度调节、二氧化碳的补给、搅拌、防污等。在培养过程中,补给的养料,要选择肥效速,并有持久性,来源较广,价格低廉的种类。一般都以有机肥料为补肥。光照、温度的调节视种类及季节而定。室内光照一般都采用白炽电灯和荧光管。温度调节一般采用室内用白炽灯照射培养物或用温室、安装电热管等升温,室外冬季升温较困难,主要采用玻璃棚;用冷水管道降温,或经通风遮阳降温。二氧化碳的补给一般通过空气压缩机或橡皮管将含5CO2的空气通过培养物中。搅拌使藻类培养不可少的一道工序。搅拌可使培养物均匀分布,水温均匀,利于藻类生长。搅拌的方法一般为人力搅拌、风力搅拌、空气搅拌和磁力搅拌。此外还有循环流动法。防污在藻类培养中很重要,对杂藻及细菌的防治主要采用石灰、漂白粉、硫酸铜等试剂。用10.5mg/LCuSO4防止杂藻的效果较好。当有浮游动物污染时,可施用化学试剂、杀虫剂等杀灭,如硫酸铜12mg/L可杀灭轮虫、纤毛虫;漂白粉4mg/L对各种虫类均有效;食盐9‰,可杀灭轮虫;碘液5‰,再稀释到十万分之一,可杀灭纤毛虫。
    (二)培养物的采收的时间要适当,主要根据其密度大小决定。采收的方法有:
         1
.物理浓缩:
     离心法:国外使用最普遍。它利用离心力来把藻体与水液分离,是藻体下沉达到浓缩目的。主要工具是离心机。
        重力沉降法:利用重力使培养物下沉而得到浓缩物。使用的工具是沉淀器。遮光法和降温法:对趋光性强的藻类,如衣藻等进行遮蔽光线,使培养物下沉而得到浓缩物。低温使藻类也有下沉现象。
         2
.化学浓缩法:用沉淀剂如明矾、石灰等,使培养物下沉,而得到浓缩物。明矾0.30.4‰,将之研碎,加入培养物中搅拌,半小时培养物大部分下沉,在612小时后,全部下沉。石灰一般是将其1斤溶在100200斤水中,制得饱和石灰水,其用量是6%。但该两法沉淀的藻浓缩物的灰分较多。此外,较大体积的种类,如丝状体、非浮游性的藻类等可用过滤法采收。采收后的藻浓缩物即可经干燥加工成饲料或其它原料。
七、分析技术
          1
.细胞计数-显微镜法
         培养物中的个体数测定,是按照个体计数方法,测定和估计培养物单位容积中的个体数。计数方法同浮游植物定量的方法(见前章)。此外,也可以采用血球计数法。
          2
.分光光度计法:
         培养物的藻类密度也可用分光光度计测定。当藻类密度较低时,光径中的细胞数与测量到的光密度有一简单的几何关系。在藻类密度不大时,光密度大,细胞数目就多,即可用测得的光密度值表示细胞数目。
          3
.干重测定
         测定干重的增加量是生产估测方法中的一个最直接的方法,其步骤如下:
         ⑴取样从藻体培养液中取出有代表性的一小部分体积的藻液。取样时以下三点要特别注意:
          a
.将培养物搅拌均匀

          b
.快速吸取样品以免沉积
          c
.足够多的样品
         ⑵分离取出样品后,用过滤膜过滤或用离心法把藻体与介质分开。细胞必须洗过以除去盐分和其它污物,通常是用稀释的培养液或缓冲液。海洋藻类不能用蒸馏水洗,以免质壁分离和细胞胀破。
         ⑶干燥选择对特定有机体最适的烘干温度。
          a
.避免过热
          b
.有好的重复性
          c
.对同一样品增烘1小时后,称得统一重量。
         ⑷测定结果的表示法所得干重测定值要以单位培养液体积的干重表示。室外的培养池则用单位面积的干重来表示。
八、部分藻类的生态适应性
  三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum隶属于硅藻门。体长2628μm。繁殖方法为平行分裂。培养的生态条件为生存pH710,最适pH7.58.5;生存盐度992,最适盐度2532;生长适温525,最适温度1020
  新月菱形藻Nitzschia clostertum隶属于硅藻门。1323μm。繁殖方法为纵分裂。培养的生态条件为生存pH710,最适pH7.58.5;生存盐度1861.5,最适盐度2532;生长适温528,最适温度:1520
  牟氏角毛藻Chaetoceros muelleri隶属于硅藻门。(4.04.9×5.58.4μm。繁殖方法为无性为二分裂,环境不良形成休眠孢子。培养的生态条件为最适pH8.08.9;最适盐度:1025;生长适温530,最适温度:2530
  纤细角毛藻Chaetoceros gracilis隶属于硅藻门。57×4μm。繁殖方法为无性为二分裂也可有性生殖;环境不良形成休眠孢子。培养的生态条件为最适盐度1535;最适温度2830
  中肋骨条藻Skeletonema costatum隶属于硅藻门。直径67μm。繁殖方法为无性二分裂,也可形成增大孢子。培养的生态条件为最适pH7.58.5;最适盐度2530;生长适温832,最适温度2025
  亚心形扁藻Platymonas subcordiformis隶属于绿藻门。(1116 )×(79) 。繁殖方法为无性繁殖,动孢子,环境不良形成休眠孢子。培养的生态条件为生存pH69,最适pH7.58.5;生存盐度880,最适盐度3040;生长适温730,最适温度2028