螺旋藻的开发利用与培训技术

螺旋藻的开发利用与培训技术

（一）

钝顶螺旋藻（Spirulina platensis Geitler）是蓝藻门、蓝藻纲、段殖体目、颤藻可、

螺旋藻属内的一个种。从六十年代被发现以来，引起了国际上生物学家和生物技术开发商广

泛的重视。这种藻的蛋白质含量高达58.5～71%，并具有合理的氨基酸组成（表1、表3）。

它与以往所研究的绿藻类显著不同的是，形成细胞壁结构的纤维极少，不需要经过复杂的加

工即可被人和动物消化吸收。据国外研究报导，其蛋白质的真消化率高达75%，生物学价值

达68%。螺旋藻的光能转化率高达18%，它的生物产量（以实验培养的中等产量计）可收获

25吨/公顷/年，约合每亩年产3300多斤。按含蛋白质60%计，折收蛋白质约2000斤。据丹

麦科学家B.O.依加姆博士等人分析，螺旋藻的氨基酸组份基本符合联合国粮农组织FAO的

标准，甚至可与鸡肉和牛肉相媲美（表2）。

富的赖氨酸、苏氨酸和含硫氨基酸（蛋氨酸

+胱氨酸）等人和动物的必须氨基酸，而这

正是谷物蛋白质所缺乏的。因此，把螺旋藻

用作食品、饲料或饵料的添加成份，可以起

到“蛋白质的互补作用”，可以解决植物蛋

白质营养价值低的问题。螺旋藻还含有甚为

丰富的的维生素类，其中以β-胡萝卜素（维

生素A的先驱物）含量最高，每百克藻体中

达50.0毫克；此外，螺旋藻还有安全性高，

无毒性（包括藻体与培养基），风味良好等

特点。螺旋藻的高光效特性，是人们充分利

用太阳能来提取食品和饲料的巨大潜力所

在。螺旋藻还可在造纸厂、缫丝厂、制碱厂

等工业废水中培植生长，吸收利用其中的的

C源和N源以及其他无机营养成份，从而达

到降低生产成本，防治环境污染，开展综合

利用的目的。

据国外报导，美国、日本和墨西哥的医

生用螺旋藻制成的医药品能治疗多种溃疡

病、贫血病、糖尿病、某些肝脏病患和视觉

障碍等病症，并可做减肥制剂，疗效很好。

日本还用提取——酶、β-胡萝卜素作——

药物。该藻还具有很高活性的氢酶，可作为

光合制氢的生物材料。

目前，世界上已有许多国家和地区从事螺旋藻的开发———取得了—————的实际成效，如西德和印度自1975年起进行了六年的合作研究，现已建立起螺旋藻培养体系和批量生产技术制式，并根据印度具体情况，摸索出一套适合乡村水平的培养技术制式。1974年以来，世界上已经建立起四家商业化生产螺旋藻的公司。即日本的螺旋藻公司（培养池面积

5000M2，年产150吨），泰国的大日本lnk公司（池面积2000㎡）年产100吨，我国台湾省台南县的兰宝树脂公司和墨西哥的索沙·台克斯库库公司（年产700吨）。意大利从1985年开始，在乍得湖周围，建立规模庞大的螺旋藻工厂化生产，并计划到1990年占领国际蛋白质市场5%的商品量。

我国从七十年代以来，一些生物科研单位先后从国外引进了钝顶螺旋藻藻种。中国科学院武汉水生生物所，南京大学生物系和中国科学院植物所等单位分别进行了螺旋藻生长培养和应用方面的试验。1983年4月江西省农科院从印度中央食品技术研究所和丹麦科学家那里引进了钝顶螺旋藻藻种和详细的技术资料，并从当年起进行了生长培养和应用实验。随着研究工作的逐步深入和发展，现在有不少单位展开了开发利用的研究。农牧渔业部科技司在组织了有关单位进行可行性试验的基础上，成立了科研协作组。螺旋藻作为一种有希望的蛋白质资源已在我国引起了各方面的重视和关注。

（二）

蓝藻—钝顶螺旋藻的优点是在培养技术上比绿藻—小球藻或栅藻等要简单易行。螺旋藻的藻体呈丝状（长约300～500微米，宽约8微米），藻体含有液泡，在旺盛生长时成片上浮，便于捞取收获。螺旋藻的批量培养和生产可以分为两种制式：

1）“干净制式”—利用新鲜、清洁淡水进行培养或生产，其中加进各种化学盐类。收获产品主要可用作食品、饲料或医药原料。

2）“废水制式”—以污物或污水作为螺旋藻生长的营养物质。收获的藻类产品主要用作饲料和饵料等。但产品所含污染物必须在允许的范围内，以防止通过食物链传入人体。

原种的培养方法

原种藻的保持—纯种螺旋藻可用斜面琼脂来保持。试管斜面琼脂是以2倍的琼脂+CFTRI 培养基配制成的。斜面在接种藻丝体以后，置于普通光线中培养。CFTRI培养基中的营养成分见表6.在斜面琼脂上接种的培养藻，每隔30～40天要作一次继代培养。此外，原种培养藻还可以用玻璃摇瓶加进CFTRI培养成份，以液体方式来保种。方法是：将接种了原种的培

养瓶放置在光线中，每天摇动2～3次，并每隔30～40天进行一次换液继续培养，这样也可

达到继代保种的目的。印度螺旋藻培养，开始时采用的是Zarrouk 氏培养基，（国际上通常采用的高浓度碳酸氢铵培养基，表4）由于这种培养基配制麻烦，且价格很贵，所以后来研究改用了

一种简化培养基，以此培养基得到的螺旋藻产量

同样较高。

为了避免这种最初接种物，在直射阳光的照

射下发生藻细胞脱色现象，因此在开始一、两天

要采取遮荫措施。经过了两三天，当培养物逐渐

生长并且达到一定厚度，呈较深的青色时，方可

稀释进大玻璃瓶内进行二次培养。原种培养物的

保持与接种物的生长培养详见表5。

螺旋藻的露天培养方法

螺旋藻的室外大批量培养，要在光照、培养

液的pH 值、营养物、最初接种浓度和控制污染

的条件达到最佳程度时，才能良好地生长。

影响室外培养的因素：

藻的室外培养系统甚为复杂，它受外界的与

内部的各种因素相互作用的影响。图1所表示的

是这种相互作用的示意形式。

利用自然条件进行藻类的大批量生产，显然

应选在气候条件适宜的地区和季节。但事实上各

度的变化等多种气候因子。有些场所尽管具备了有利的气候条件，但缺乏所需要的其他方面的基本条件而只得作罢论。因此，必须考虑到环境条件的综合作用。

关于螺旋藻的室外培养和加工步骤可以参见图1，其生物技术因子详见图2.

培养池:

为使藻的培养做到既经济实用又简便易行，培养池的选择和建造是很重要的一个条件。培养池的式样与构筑材料应因地制宜，考虑成本。水池可用塑料制品构成，也可在地上挖坑，其中铺以塑料薄膜；或用砖与水泥衬砌。至于形状和大小没有特别要求。印度中央食品技术研究所以聚氯乙烯塑料组装板建池（图3），池面积有5㎡和11㎡两种规格，池的容积分别为600立升和1400立升。此外，还建有31㎡面积的水泥池。水池培养液的深度不宜超过20-25cm。水池过深，阳光难以投射进下部藻层中。因此，水泥衬砌池因有高碱性的钙离子或其他元素，很易溶融到池液内并蓄积在藻的细胞中。

营养物

目前国际上对螺旋藻的实验室培养，一般仍采用Zarrouk 氏培养基，但这种培养基在用作大面积培养时成本太高，并且其中有几种化学药剂市上不易购到。印度中央食品技术研究 所试验应用了一种较简单的营养配方（见表6），其中的A 5溶液和EDTA （乙底酸）则完全省去。但在培养池中要补充一些粗制海盐，用以补给某些微营养成份。这种CFTRI 培养基成份以后又以商品化肥代替，如尿素、复合肥以及过磷酸盐等（表6）。这样，培养基就更进一步得到了简化。

太阳能（30-35千勒克斯）

培养基营养物（CF

斜面培养 15-20分钟）

原种藻

（一级培养） （二级培养）（9.0-10.0）

据印度试验，以上介绍的营养成份中所用的化学制品数量，还可以利用农村废弃物来部分地取代（表6）。在螺旋藻的大批量培养生长过程中，一定要制定出一种最佳营养标准。否则，生产成本一高，其价格也就很高。降低生产成本还有个办法是将收获了藻的培养液继续循环培养使用。但对营养物的添加浓度应严格掌握，以求最大限度地降低成本。为了达到这一目的，只对消耗掉的营养物加以添补而非对全部营养物进行添加。这种部分添加的办法，可在4～5个培养周期（亦即收获3～4次）内应用。这种半连续培养过程一结束，又要配制全价营养成分的新鲜培养液。

碳源供给

a 、碳酸氢钠 在控制条件下螺旋

藻的批量培养中，最大的一个障碍是

对于碳酸氢钠的需要量很大。在螺旋

藻的标准培养基内，碳酸氢钠的浓度

一般在16克/升左右。在印度，由于

碳酸氢钠的价格很贵，且不易买到，

因此对于碳酸氢钠的使用，要求掌握

在最低需要量的水平上，又而不致对

基本生物产量发生影响。

据印度资料报道，培养基内的碳

酸氢钠数量，可以通过使用螺旋藻逐步适应低浓度的环境而做到大幅度的减低。在露

天培养时，碳酸氢钠的投放数量甚至在低到

4.5克/升的水平时，产藻量并不比全量碳酸

氢钠（16.0克/升）获得的产量低(图4)。

但要注意，在以这种低水平量碳酸氢钠

溶液培养藻时，每次收获了藻以后一定要补

平到原来的水平量。这种低碳酸氢钠水平量

有一个好处，它可使螺旋藻的干粉成品中盐

的含量减少。因为产品中的碳酸氢钠很难被

淋洗掉，结果常常使藻的风味和适口性变差。 图3 用聚氯乙烯组装板构造的螺旋藻培养池

图4 不同浓度的碳酸氢钠用 量对螺旋藻生长的影响

b 、二氧化碳 在螺旋藻的培养

和生长方面直接利用二氧化碳做碳源

的报导尚不多见。螺旋藻吸收利用二

氧化碳受到限制的主要因素，可能是

培养基的pH 值较高（8.5～10），使二

氧化碳从酸性环境被调到了碱性。法

国石油研究所研究出一种虹吸式通气

管给螺旋藻提供燃过气体的装置，可

以做到使培养过程连续不断的循环。

培养液体中由于气体的存在，其平均

密度变小，这就起到了流动性增强的效果。这样，通过对培养液中气体注入与停注的交替进行，就可保持运动状态。对螺旋藻提供的这种燃过气气泡水，既增加了流动性，又提供了碳源。

c.用牛粪作碳源

利用二氧化碳或碳酸氢钠培养螺旋藻，在成本上是贵的。因此要大力寻找价格低廉的碳源来代用，如稻草、堆肥、牛粪等等。利用好气性微生物的分解作用（即好气性发酵），从新鲜牛粪和农家堆肥制取二氧化碳，可使空气浓度得到提高（图5）。

这种发酵制式完全不同于以释放甲烷气为主的生物产气，那是一种生物分解的厌氧活动过程，它是通过把新鲜牛粪与正在旺盛分解的堆肥相混合而产气的；而好气性生物产气则是在分解的牛粪上连续流过一薄层空气，这种办法可以做到使二氧化碳浓集100倍。

经试验，有若干种办法可使正常空气中的二氧化碳浓度得到提高（见表7）。

在所用的各种试验方法中，螺旋藻培养物均以10～13立升的玻璃瓶培养，以二氧化碳增集的空气（以堆肥为碳源），并以每分钟50至60毫升的速度通过培养液内。1公斤新鲜牛粪每小时可产二氧化碳15～20毫克。以此办法可使空气重的二氧化碳含量提高3～4%，而正常空气的CO 2含量是0.03%。在这种浓集空气中甲烷的含量可以忽略不计。建造一个简

图5 用浓集CO2的空气通入螺旋藻培养池

易的好气性发酵室来连续不断的生产出好气性生物气也是完全可以办到的。以1000公斤新鲜牛粪堆沤产气，可制取到足够的CO 2浓集空气来

供应5000～10,000立升的螺旋藻培养池。

用废弃物作营养

a 、骨粉在螺旋藻生产中的应用

农业上以及家庭生活废弃物，在藻的生物量

生产中可以有效地循环使用，至少来说可以部分

地代替某些化学品做营养成份。尿与骨粉可用来

减少硝酸盐、钙元素和磷酸盐的用量。如以这些

成份的纯盐形式添加到培养基内，生产成本就高。

经蒸煮过的骨粉比矿物质磷酸盐优越的多，

且其中含有一定量的氮成份。因此，在螺旋藻的

培养中，骨粉可以作为代用物来应用，省却通常需要的K 2HPO 4和CaCl 2（图6）。

b 、尿

尿在螺旋藻的培养中可以成功的加以应用，

用量1%（图7）。尿可以作为唯一的氮源来代替通

常培养基中2.5克/升的硝酸钠。以尿作氮源所获

得的产量可达8～10克干藻/㎡/日。用牛尿和人

尿作氮源试验两者无多大差异。

c 、生物废气

牛粪污物在产气以后，其残留植物体物质，

可以用为螺旋藻培养。在这些生物气体产出后用

为营养物的残留物呈深褐色，使得光照密度的测

定几乎无法进行。但是培养藻却由此生长良好，

这从螺旋藻的上浮生物量可以看出来，且在6～8

天后即可收获。因此，利用生物产气物至少可以替代螺旋藻培养中50%的标准营养物。

接种量

螺旋藻培养中之最佳接种浓度对于该藻的经济有效地培养十分重要。如最初接种物浓度过低，则易为别的藻类生长繁殖所淹没，或者会因光氧化作用而消失掉。反之，如最初接种物浓度过高，又会造成生长过密而致藻细胞呼吸困难；或相互遮蔽而致光能利用率降低，最终影响藻的产量。

经研究发现，在螺旋藻开始培养时，最初接种浓度以每升225～250毫克为佳，亦即对于该藻培养的生物量生长最适宜。

温度

经江西省农科院两年培养实验，螺旋藻的最适宜温度是28～34℃，温度低于20℃或者高于35℃都对该藻的生长繁殖不利。江西省属亚热带气候，上半年4、5月至6、7月份雨量多且集中，阴晴相间，温度虽较适宜，但光照不稳定，对螺旋藻的生长影响较大；下半年7月份至11月上旬、气温较高，连续光照长，对于螺旋藻的生长有利。

图6 以骨粉作代用营养对螺旋藻生长的影响

蒸发作用

在藻的培养过程中，因蒸发作用而发生的池水减少，是必须注意的一个问题。经过24小时水份蒸发量测定表明，在夏日气温35℃时，每平方米培养面积约损失10立升池水。在雨季月份里，这一蒸发量要少的多，但每平方米的日蒸发量至少也在5立升左右。试验还证明，装有搅水器的培养池，其蒸发作用比静滞水培养蒸发量又要大。所以每日补充池液，是管理上的一项重要工作。补液时间宜在清晨和傍晚进行，补液后要注意测试池水的pH值。

搅水的作用

在螺旋藻的藻丝体中，含有大量的液泡，生长旺盛时藻体常上浮于培养液上部。因此，对培养池充份加以搅水，对螺旋藻的批量培养可起到促进生长的作用。搅水具有多方面的效果：可以使下层藻翻到培养层的上部，利于光线均匀地照射到全体藻细胞内；可以抑制异源藻类的好气性沉淀物的产生；搅水还可以使得营养物拌和均匀，更加有利于藻细胞吸收利用碳源。

经试验，螺旋藻在不加连续搅水的情况下也照样可以生长，但其生长速度变慢。所以，为了提高其生物产量还是以搅动水培养效果最好。一般以每天搅动两次，每次15分钟。在农村，一种最简单的办法是用一把扫帚来回搅动就可。这种办法既不需要多少能量投入，又可以节省生产成本。在印度各地的试验中，采用了多种形式的机械装置，如采用风力驱动的转轮，或以热力虹汲的搅水装置等。

pH值

培养液的pH值对于螺旋藻的生长繁殖影响很大。因pH值对于二氧化碳和矿物质在培养液中的溶解度起决定性的作用。pH值还能直接和间接地影响藻的新陈代谢作用。各种藻对于pH值得要求亦不相同。例如Cyanidium藻要求在pH2时才能达到最佳生长速度，而螺旋藻则要求pH9～11之间才能良好地生长。栅藻生长的最佳pH值要在7～8之间，近乎中性环境。

在藻的生长培养过程中，培养液的pH值会受到各种因素的影响，如营养成份与培养基的缓冲能力，二氧化碳的浓度及其溶于水时的温度高低，以及藻细胞的代谢活动等。在螺旋藻的培养过程中，因其既不用空气通入，也不与CO2混合，因此pH值可保持在9.5的水平上。甚至有时只需在开始准备培养液时加进NaOH溶液调正即可。

光照

藻类和高等植物在低光照度的情况下，至多只能利用可见光入射光能的20%左右。当植物在充分的阳光条件培育下，这一利用值还要减少。在藻类深水培养时，全部光线虽然都会被吸收掉，但由于藻体相互遮蔽的结果，下层培养物受到的光照少。至于光照强度的下降与藻池深度和藻的稠度之间的关系，可用Beer-Lambert法则来测算。根据这一法则，当在某个深度时，光线强度达到了饱和度；在这一深度点以上的一定范围内，其光能利用率总是保持在最大效率上。

光照强度在不同季节里和在不同地理区域内的差别很大。如江西省南昌地区夏季（6～8月份）太阳的入射光线非常强烈，光照强度可达到80千至110千勒克斯。螺旋藻需要的最佳光照强度是30千～35千勒克斯。但是在生长初期光照强度要阴暗一点，这可以采用竹帘等物进行遮光的办法来做到。

在印度中央食品技术研究所里，采取在培养池四周立起1～2米竹桩搭顶蓬遮荫的办法效果很好。还有一种更为简单的办法是，在太阳光最强烈时（上午11时至下午3时），直接在池上用竹帘遮盖。这种办法可以遮挡掉35～40%的光线，这时培养物可得到最佳光照强度。

在强烈日光下及时暴露很短一段时间，都将使藻细胞发生脱色，以至使蛋白质含量减低。

培养池深度

培养池内的液层深度对于藻细胞接收到的光线能量具有很大的关系，并且还会影响二氧化碳的吸收与利用。不同培养深度的生长试验表明，当培养液的深度增加到20cm深时，藻的产量呈线性增长。螺旋藻细胞体通常是升浮在水池液面上的，一般池液深度以25cm为宜。如超过这个深度标准，祗能使培养容积扩大而藻的产量却得不到增加。

（三）

螺旋藻的生物量增长到一定程度时即停止。这种限度是其生物学潜力所决定的，而培养藻的生长群体的发展，则随环境的不断变化而变化。

在典型的批量同步培养制式中，螺旋藻的生长过程要经历以下不同的阶段：

1、适应阶段（迟缓生长期）

2、指数生长阶段（对数生长期）

3、线性生长期

4、生长变慢阶段

5、静滞阶段

6、死亡阶段

螺旋藻在各个阶段上生长的理想曲线见图8

所示。但在实际上，每个生长阶段并非都是那么

划一典型。螺旋藻在各个阶段上的生长情况所表

示的正是藻群体对于环境条件的变化做出的反

应；接种物（藻的原种）强弱，实际采用的培养

方法，池液的营养成份，以及光照强度等等，都

对藻的生物量生长有着重要的影响作用。

培养藻在适应阶段，藻体只是依着改变了的

环境条件而驯化。生长速度在起初是缓慢的。但随着时间的推移，藻的繁殖速度也愈来愈快。待到第二个阶段时，即按指数比例生长的阶段时，培养藻已经完全适应了它的环境。这时光照强度已不再是限制性条件。由于藻的吸收而使培养液浓度发生的变化，对于藻的继续生长所产生的影响，也可以忽略不计了。

在一个光照与营养条件不受限制、完全不同步的培养池中，藻在单位时间内的生物量（即以干重、细胞数、光学密度、PCV等表示的量值）的增长，与某一任意时间内群体的生物量

成正比。如以N表示在时间t内的生物量，则可用如下公式表示：

dN

kN

dt

这里，比例常数k即是最大有效生长率。K值还可以这样表示：

01ln N K t N =

公式中N 0表示为在时间t 0时的生物数量。

我们通常最感兴趣的是藻类群体中生物量加倍时的生长期区间。以N/ N 0=2的比率带入以上公式，其相应的翻番时间以dt ′表示,则得：

ln 2

K td =

这个公式具体显示了K 和td 之间的相互关系。

螺旋藻在指数生长期内的生物量数值，可以用下列表示：

N=N 02t/td

这时的生物量所表示的是，藻细胞在一定条件下的最大繁殖能力。当其处于稳定状态时，增长值dN/dt 与群体的过量生长数D 正好相抵消。

dN kN DN O dt =-=

也就是说k=D 值。

螺旋藻在稠密培养时所经过的第三个重要生长期就是线性生长期。在这一时期内，藻细胞成倍繁殖，达到相互叠障的程度，并开始大量吸收入射光。其结果是有效生长速度减慢，而藻的生物量呈线性增长。其平衡式为:

dN k dt =

这种线性生长期一直可延续到池液内某种营养成份的消耗殆尽时，或者培养藻的呼吸作用受到抑制时才会停止。在池液营养丰富，培养藻保持良好地生长状态时，这种线性生长阶段可以保持许多天时间。

第四生长阶段中，藻的生长走向衰弱。每个细胞的受光量逐步受到限制，而呼吸作用逐渐加强。藻细胞内的合成物质，由于氧化裂解作用，使生物量的恒增值这时发生下降。其时的生长曲线渐渐接近于藻生物量最大可生长浓度的限值。

第五阶段，即静滞阶段。此时藻生物量的最大浓度与其降解过程的损失之间达到了均等。这个阶段不似以上几个阶段那么清楚分明，它是以培养物的缓慢增加状态而进入到该期的。

最后阶段，藻细胞逐渐死亡，即进入死亡阶段。这时从藻细胞中释放出有机物质，且通常以藻的生长抑制性物质释放进池液内。促成这一阶段发生的原因有：不利的环境条件，培养藻的过量放养，光照与营养物的供给受到限制，或是藻体受到其他微生物的侵害等。

上述藻的生长模式一般是在闭合条件培养时发生的。在室外连续培养或半连续培养的制式中，为了获得最大的收获产量，则要努力保持住螺旋藻的线性生长阶段。要做到这一点，就必须将池藻的培养密度控制在一定程度内。

螺旋藻在良好的密度范围内，受污染危害的发生几率最小，即使在强烈光照下，藻叶绿素的脱色也最轻微。在开始进行室外放养时，接种藻种的工作要在夜间进行，这样可以避免“光休克”的发生，同时又可使藻种在黑暗中适应好新的环境条件。依照这一办法放养，螺旋藻经5～6天培养，就可以达到0.6～0.7克/升的藻浓度。

（四）

藻的生物量产率测定法

对培养池中藻的生物量进行的估算，是用以监测藻生产系统性能的一个基本的依据。藻类培养的生长发育情况，通常是以生物量、藻细胞数、蛋白质数量或色素等的增加来表示的。现将一般所采用的评估方法摘要叙述如下。

1、总固形物（TTS）法：本数据所表示的是指一定样品内总的理化状态。对于溶解在水中矿物质、实际生物量和悬浮的非生物学固形物（如淤泥等）就无法加以区分，所以此法不能表示藻生物量的数量。

2、总悬浮固形物（TSS）法：指对全部悬浮固形物，包括一切颗粒在内所做的估算。这些固形物以被盍尔曼（Gelman）-A玻璃纤维滤器（滤孔为1μm）从原液滤出为标准。这就意味着在估算的藻的生物量中也包括了肥料或非藻类浮游生物物质的残留物。因此，应用此法获得的生物量一般要比实际值高一些。本法仅限于在对总的生物量（不论其来源如何）进行评估时应用。此外，以盍尔曼滤器进行过滤，也不一定能从样品中滤获所有的固形物。事实上微小的单细胞蓝、绿藻类，其直径在1微米左右就能通过该滤器，这类藻就难测定到。

3、可燃性悬浮固形物（VSS）法：本法表示的主要是样品中的有机物质的量。它是通过对TSS法固形物，以550℃高温燃烧和蒸发，进行灰分测定得到的。实际上是对TSS和FSS （固定悬浮固形物或灰分）两者差值的计算。

4、总凯氏氮（TKN）法：上述TSS法在大体上也表示了总的氮成份估算，惟其对于样品中生物量氮与别的氮源氮不加区别。而TKN法却能较准确地测出总生物量中之氮含量。因为在样品中非生物学氮在一般情况下都很低。TKN估算法也不能总是可以测定藻生物量的，因为浮游原生动物或细菌中之氮有时会影响到总氮成份。

5、蛋白质评估（缩二脲）法：为了做到以氮素为基础的生物量评估法更加精确，建议采用样品的蛋白质含量评估法以代替总氮法。此法可以避免因有各种形态的无机氮而产生的误差。蛋白质评估中最简单而又标准的办法是缩二脲法，或按lowry法推导的方法，它比凯氏定氮法实验室操作要简单的多。

6、镜检与藻细胞计数法：这种方法虽被广泛用在藻的定量测定上，但由于种种原因，它在样品中藻细胞群体与密度的测定中，实际上祗能提供相近似的，甚至经常是不准确的数据。其原因是常规使用的群落计数室（血细胞计数器）中的分析量不足0.1mm3。由于这一容量本身就极微小，因此其中的细胞数也就很少，它也就不可能代表藻细胞群体的平均数。藻类在培养液中，即使被充分搅匀，仍不能达到均质分布。这样，在细胞计数时就不能做到随机抽样的程度。

为了是使总生物量与藻生物量在定量的方法上有所改进或简化，建议采用如下办法：

7、Secchi 圆盘法：一种以Secchi 圆盘来粗略估算培养藻密度的方法，它在大致上可表示培养物的悬浮固形物。该圆盘呈白色，直径约10厘米。圆盘被固定在刻有分度的标杆上。使用时，将圆盘从培养液的表面往下揿压，直至看不到白色为止，这时从标杆上读出刻度。由于圆盘的可见度取决于培养液中固体形物的浓度，这就使得TSS与相应的圆盘深度之间发生以标度形式表示的相关。

这一方法如在培养池水为某种可溶性化合物、分解的有机物质或其他染色剂染色时就不便使用了。但这一方法还有个好处是，它能表示出培养液的透光深度来，这对培养藻的自养性生长有着密切的关系。

8、藻细胞浓度集（PVC）法：在对培养藻悬浮固形物进行数量估算时，最快速的办法是测量其浓集细胞的的体积。通常采用的办法是，应用若干支特制的离心管，每只容量5-10毫升，管底呈尖细形状。样品经10分钟，3000转/分钟的速度离心沉淀，悬浮的固形物即沉向管尖部分，这样就可以读出浓集藻细胞体积占总样品的百分率。通过制定的一种PVC 与干细胞重之间的标准相关联，就能很快求出TSS值来。根据这一数值，如有必要的话，就可立即对藻池管理采取改进措施。

9、光谱吸收（光学密度）法：应用分光光度计，测定一定波长时的光学密度，这是估算培养藻中悬浮固形物密度或其浓度的一种较为精确的方法。这一方法是运用光度学原理设计的，即色散系统中的每一基本层，都散射出相同量值得透射单色光，散射的光度与色散的浓度成正比。既然光度学法能应用于藻类颗粒的悬浮液，这就为测定悬浮物中藻细胞生物量的浓度，提供了一种迅速、易行且又甚为精确的结果。这些测定均要在光合色素吸收区以外安全的进行。为了达到这一目的，所选择的波长应在550毫微米。本法在使用上比Secchi 圆盘法更正确，比干重测定法更快速。只要我们在光谱吸收与干重之间制订出两者在各种不同浓度下相关的标准曲线，就可以通过简便地测定一下吸收光谱，而求得藻生物最大致的数量了。

10、叶绿素估测法：应用悬浮固形物估测法或浓集细胞量估测法(PVC)，均不能精确地监测总生物量中藻类的数量。这些掺杂到藻生物量中的非藻生物，就有如原生动物或细菌等。既然藻类在水生生物中有其自身的叶绿素色素物，因此，测定其叶绿素将可以在藻生物量的计算上作为一种可靠的方法来使用。

对于藻细胞叶绿素的浸提是选用丙酮抑或乙醇，要视测定藻的藻种而定。通过读出在一定波长时叶绿素浸提物的吸收光谱，并应用下列公式，就可以计算出叶绿素的含量来。

以丙酮浸提：

叶绿素a（mg/ml）=(0.0127×A663)-(0.00269×A645)

叶绿素b（mg/ml）=（0.0229×A645）-（0.0048×A665）

叶绿素a+b(μg/ml)=(8.2×A665)+(20.2×A645)

以乙醇浸提：

叶绿素a(μg/ml)=(13.7×A665)-(5.76×A640)

叶绿素b(μg/ml)=(25.8×A649)-(7.6×A665)

叶绿素a+b(μg/ml)=(6.1×A665)+(20.04×A649)

11、蓝藻类的水溶性色素：在蓝藻中都含有某种水溶性色素（即藻蓝蛋白与藻红素）。这两种色素在任何其他藻类中是不存在的。因此，在藻的浸提物中如有这类色素出现，说明就有蓝藻存在。在栅藻和其他绿藻的的培养物中，一般不需要有这些蓝藻出现。因此，测定培养物中的水溶性色素，便成为测知该培养物有无蓝藻存在及其数量估计的一种定性的与定量的方法，尤其是当镜检法很困难或者是不可能的情况下。

在对藻色数如藻红素（PE），别藻蓝素（APC）以及藻蓝蛋白（PC）等进行定量估测时，

其上澄液（用0.15M Nacl 处理后以超声波使细胞裂开，再以离心法使色素浸提物分离）在562,615和652毫微米时加以测定。色素浓度可通过以下公式计算出来：

615652A 0.474A 5.34

PC -?= 562

615A 0.208A 5.09

APC -?= 562

A 2.41()0.849()9.62

PC APC PE -?-?=

藻的产量 藻类室外批量培养是一种特定形式的农业。其产品的数量、质量和成份，常受气候变化和其他种种因素的影响。

藻类的生长活动与细菌十分相似。只不过在多数情况下，藻类以太阳能为能源，而细菌培养上则以培养基中所添加的有机碳为能源。我们为获得藻的最佳产率，就必须对它添加足够数量的各种营养物质，以做到最大限度地利用光能的程度。

藻的生物产量通常以克（干物质）/平方米（培养物面积）/时间（日）来表示，也可以吨/公顷/年表示。有时也以克/升为单位。但这种表示法不能真实反映藻批量培养的产量情况。这是因为在藻的生产上，最重要的是藻池的采光面积，而非藻池的容积（池深）对产量发生影响。我们应该考虑到这样一种情况，即计算的生长率并不等于收获量，也就是说净产量总是低于估算的总产量。这方面的差别一般是由于收获方式，静置时间，清理与保存方法以及病虫害感染等原因造成的损失。一般来说，在正常管理情况下的藻类生产，其总产量损耗至少在10%左右，这一估计一点也不会过头。

藻类生长率的数据变幅很大，这一情况取决于放养的藻种，培养条件与气候条件，有时还会因某培养实验室或研究所而有不同；甚至有时候会与研究者的愿望适得其反。此外，有时在试验条件下得到的生长率，和室外批量培养的收获产量结果很不一致。因此我们必须区别对待两种条件下的结果，一种是在短时间内最佳生长条件下藻的生长率；另一种是在一个较长时期内，如一年甚至更长的时期内所取得的藻的生长率的平均值。

对于螺旋藻的生长率，目前国外报导的数据在10-35克/平方米/日之间。这表明，在现代藻类生产的技术条件下，完全有有可能获得最佳藻产量。

还应该看到，在过去十多年的藻类生产技术进步中，藻的平均产量在稳步提高。如果我们把1951年报导的每平方米2克的日产量，跟当今许多藻类生产工厂获得的产量做一番比较，这种进步就看得非常明显了。

在污水处理系统中，许多情况下收集的生物量中并不完全是藻生物量，其中也包含了一部分细菌的生物量在内。

即使藻类在批量培养中，其平均产量能做到提高一步，我们必须记住：30-40克/平方米/日已经是藻类生长中光合作用的上限了，它不再有可能大幅度的提高了。所以在作藻类大批量生产的可行性研究是，一定要审慎考虑到这一产率水准。

在我们计算干藻生物量时，还要计算出碳和氮的转化效率，以此来衡量化学物的转化与

营养物的利用。

印度迈索尔对蓝藻螺旋藻所做的试验发现，由于该藻呈丝状形体，增殖时间较长，其产率不算太高，一般在8-12克/平方米/日的范围内。螺旋藻的产率虽然看来很低，但要知道从CFTRI的培养结果可以看出，这种藻的投入能量成本很低，整个收获与加工过程需要的费用也不大。因此CFTRI当前正在全力以赴进行该藻的培养。

此外，外界因素的变化对于藻细胞的生长及其化学成份都有较大的影响。如光照就是一个重要的因素，它可使得藻类的代谢过程发生很大的变化。

藻类生理学活动的这些周期性变化，也使得藻细胞的化学成份发生相应的改变。如在印度迈索尔的试验发现，藻细胞内的蛋白质含量，在早晨时最高，而到了傍晚时，就变得很低。经用早晨和傍晚藻的抽样分析证明，蛋白质的百分含量变化会相差10-15%（以总生物量计算）。

蛋白质营养既然最宝贵的藻成份（就本研究工程而言），因此，我们采收培养藻的工作应在清晨做完，这一点十分重要。

（五）

把螺旋藻从池液的稀淡悬浮状态浓集起来的采收方法有很多种。但如何做到经济简易地采集藻细胞，是藻类培养与生产上降低成本，提高产率很重要的一个方面。

重力过滤法：螺旋藻比一般的微藻（如栅藻）大80～100倍以上，且呈丝状生长，因此它可以用简单、花钱少的办法收获。一种最简单的办法是用钢筋做成上下两层漏斗状架子。两层漏斗架各铺以一块普通布块，（每块0.6㎡），上层架子滤布孔以25目为宜，下层用60目滤布，架子底下置一木桶，作收贮滤液用（图9）。这一装置的收集速度是200升/㎡/小时，可使收集到的藻泥达到13%的干物质量。

对上述办法稍稍改进一下，采收效率可以提

高到670升/㎡/小时。即将上层滤面改为0.5

㎡，上下两层滤架之间装有可转动的摇杆，摇杆

下部的收刮器可以刮起下层滤架中的藻泥。这一

装置对于农村十分简便易行。

重力过滤法虽然费劳力、工效低，但对减少

电力，小规模生产的单位来说却很实用。由于滤

液很不彻底，这就自然成为下一个培养期的接种

物，这样就可以做到藻的半连续式生产培养。

螺旋藻还可以用下述办法来采收：

平板滤框压挤法：这种办法收集效率高而且

快速，但成本稍高。压滤板面积为0.3㎡，过滤

速度比重力过滤器提高2.5倍，产量也可以提高10%。用压滤板获得的藻泥产量可以抵得上离心沉淀法。离心沉淀法因其太费钱，用于螺旋藻采收上不划算。其他采收办法还有溶解空气飘集法，微孔滤筛法，离子交换法和絮凝法等。在选用絮凝法时絮凝剂可以用明矾、氢氧化铁和氯化铁等多价阳离子，或可选用马铃薯淀粉提取物和壳糖等可食性絮凝剂，但这类办

法对于螺旋藻的采收，效果均不是十分理想。

在过滤后的螺旋藻藻泥中，含有较多量的培养

液中的其他成份，因此要经过淋洗以后才能获得纯

净的高质量藻泥。淋洗要分两次进行，藻泥与水的

比例是1:10，淋洗后依然用重力过滤法浓集起来。

藻的干燥加工

螺旋藻的干燥与加工过程质量好坏，直接关系

到最终产品的的品质问题。对收集后的藻泥有多种

多样的干燥办法（表8）。但不管选用哪种方法，都

应以加工费用低，产品质量好为原则。经试验，以

圆筒式蒸汽烘干快而且产品呈粉状，质量很高。太

阳晒干法固然经济，但晒干时间长，产品质量差，

且呈片状。

在实际生产中，选用一种干燥加工的方法，首

先要看操作规模的大小，还要看加工的产品作哪一

方面的用途。如果培养藻用作饲料，且是采用乡村技术生产的，就没有必要使用电热筒式干燥的加工法。

经收获到的螺旋藻藻泥含水量很高（90-96%），因此，脱水加工过程需要较多的能量。 据试验，获得1公斤干燥藻粉（含水量4%），需要从藻泥中蒸发掉18.2公斤的水份，消耗的电能是15.7KWH 。除此以外，烘干机本身也需要1.4KWH 的电能。可见能量的消耗直接关系到成本大小。为使成本降低，一般可使最终产品的含水量保持在10%左右，用不到做到4-5%的含水量。

这里要推荐的是，利用日光干燥器晒制加工螺旋藻，比太阳直接晒干的办法在时间和效率上要提高许多。一架简单的日光干燥器是由一只木箱和一块2毫米厚的玻璃盖板组成。木箱内面涂成黑色，这样可使箱内温度升高至60-65℃。螺旋藻藻泥的铺放厚度是2-3毫米，并使箱内空气保持流通。这样，经晒干5-6小时，干藻的含水量可降低到4-8%的程度。

（本文根据国外资料结合本协作组的实际工作编译写成，

螺旋藻的营养学研究部分待后刊出—作者）