第13节 微藻培养及应用
【智慧水产】水产养殖中微藻的培养方法
【智慧水产】水产养殖中微藻的培养方法点击蓝字智慧中农即可关注您现在关注的是一个只做推广，不做广告的微信平台----智慧中农在水产养殖过程中，浮游植物（以下称微藻，即人们平常所指的水的颜色的主要组成部分）是鱼、虾、蟹、贝类等的直接或间接饵料；微藻能够降解养殖水域中氨氮等有毒物质，维持微生态平衡，促使鱼、虾、蟹、贝类等达到生态防病的目的等等。
所以要想水产养殖生态、高效、无公害，微藻能够起到非常重要的作用。
根据施肥品种、接种方式、养殖需要的不同，将繁殖微藻的方式分为以下几种。
一、使用不同的肥料繁殖微藻1．使用肥料的种类目前在水产养殖中，经常使用肥料繁殖微藻，肥料的品种有有机肥、无机肥、最新研制的复合肥料等。
（1）有机肥经常使用的有机肥有粪肥、绿肥、混合堆肥等。
有机肥肥效持久，但有机耗氧量多，条件致病微生物含量高，使用之前必须进行发酵腐熟。
要繁殖微藻一般要施足基肥，然后根据水质肥瘦、养殖生物的生长活动、天气情况等进行追肥。
①粪肥：将动物粪便充分发酵腐熟，根据养殖需要在育苗或放养苗种前15天，将一定量的发酵粪便堆放在池的四角，或将发酵粪便滤掉残渣后，用其汁液泼洒。
②绿肥：根据养殖的需要在育苗或放养动物苗种前15天，将一定量的无毒、无刺激、易腐烂的新鲜嫩草堆放在池的四角，全部浸没在水中，用泥土等压紧。
③混合堆肥：在发酵池里，将嫩草与动物粪便交替层层堆叠，层与层之间洒堆肥量10%～15％的生石灰，用土密封。
以其发酵汁液作为基肥或追肥。
（2）无机肥品种有氮肥、磷肥、钙肥等。
氮肥为硫酸氨、氯化氨、尿素等：磷肥为过磷酸钙、磷酸二氢钠等；钙肥为生石灰等；还有含有铁、锰、锌、铜、鈷等多种微量元素的复合肥等。
在海洋微藻的封闭或半封闭培养期间，还经常使用硅肥（硅酸钠等）、铁肥（柠檬酸铁等）。
2．肥料的使用在水产养殖中，肥料有时单一使用，但大部分时间是几种肥料搭配使用，以有机肥料和无机肥料相互搭配使用比较多见，有机肥多作为基肥使用，无机肥多作为追肥使用；池塘里多使用有机肥，在水产动物育苗期间，繁殖微藻多使用无机肥等。
微藻在水产养殖和特种饲料中的应用
微藻在水产养殖和特种饲料中的应用微藻在水产养殖和特种饲料中的应用微藻的种类较多，在自然界发现6万多种，有记录的有6000多种，实际上在生产车间能够应用上的只有几十种，包括蓝藻、绿藻、金藻、硅藻、红藻等各种各样的藻。
通常所见到的螺旋藻属于蓝藻，小球藻属于绿藻，大型藻类中有红藻、褐藻，如三角褐指藻、小环藻属于硅藻。
微藻应用1.功能食品：作为健康保健食品主要有螺旋藻、小球藻、雨生红球藻等，螺旋藻藻蓝蛋白可以进行免疫强化，抗氧化、抗癌症；雨生红球藻虾青素是世界上最强的抗氧化剂；小球藻中的叶黄素能够使视网膜细胞变颜色方面必须的色素；硅藻中的棕色的色素就是岩藻黄素。
螺旋藻多糖都是抗氧化的多糖，紫球藻的多糖可以占干重50%以上，是具有强烈的抗病毒和抗癌的功效，因此在功能食品上是目前微藻应用领域最为广泛。
2.水产饲料：水产养殖中，包括水产育苗、调水剂和饲料行业，如饵料行业主要是为鱼、虾、蟹和贝类提供开口饵料，所谓的开口是在动物的卵孵化出后，首先要吃的食物，像婴儿母乳，再长大点就像婴儿一样加一些米糊、乳粉、米羹之类的食物，对于苗种来说就是次级饵料，如轮虫、桡足类、枝角类的这些次级饵料的食物来源是饵料微藻，所以说其是生物饵料体系，使用非常广泛。
做饲料对于大型动物、陆生动物猪、牛、羊、马、兔、鸡等营养需求主要是蛋白多糖、油脂；对水产动物也是一样，尤其是多饱和脂肪酸是在甲壳类动物变态发育过程中是必须的，还有抗冷、抗应激的作用非常重要，因此微藻的营养成分作为饲料和饲料添加剂用途非常广泛。
3.生物燃料：从生物燃料有很多种类，如生物柴油、生物乙醇、生物气（甲烷），光合产氢都是国际研究的热点，技术一直在储备之中。
4.环境修复：在越来越多的应用领域是在环境修复方面，包括二氧化碳的减排，废水的处理，资源化利用，土壤修复等对于微藻都是非常好的应用领域。
5.生物冶金：重金属等都可以通过微藻的培养从水体、从岩石各培养基中吸收，本身微藻具有较强的富集金属的能力，体内的金属含量是胞外的上百倍至上千倍。
微藻培养及其应用前景
微藻培养及其应用前景微藻是一种能够在水中进行自养繁殖的微小生物，通常具有高效合成生长和利用太阳能的能力，同时也具备较高的蛋白质、脂肪和多糖等营养成分，因此被广泛应用于食品、医药、化工等行业。
微藻对于人类的健康和环境保护也具有重要的作用。
一、微藻培养技术微藻培养是指将微藻放置在特定的培养基中，通过恰当的灌注和环境控制，实现其生长繁殖的过程。
微藻培养分为淡水微藻培养和海水微藻培养两种，其基本原理类似。
对于淡水微藻，必须选用含硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐、无机物和穀类等元素的培养基。
而海水中的微藻则需要特殊的海水培养基。
微藻培养的最佳条件包括适宜的温度、光照和饲料。
微藻培养可以应用于很多领域，例如生产鱼类和动物饲料、提取油脂、生产肥料、制作生物柴油和生产食品等。
利用生物技术能够有效提高微藻的生长速度和产量，进而实现微藻在多个领域的应用。
二、微藻在食品和保健品领域的应用随着人们生活水平的提高，对营养和健康的关注度也越来越高。
微藻所含的营养成分丰富，尤其是含有多糖、脂肪和蛋白质等营养素，因此微藻被广泛应用于食品和保健品的制造中。
1、螺旋藻螺旋藻是微藻中一种常见的类型，它主要用于制造螺旋藻片、螺旋藻丝和螺旋藻芝士等食品。
螺旋藻除了含有高蛋白、多糖和脂肪等营养素之外，还具有抗氧化、抗肿瘤、降血脂、降血糖和增强免疫力等功能。
2、绿藻绿藻是微藻中一种常见的藻类，其可以用于制造蛋白粉、蛋白饮料和营养补品等。
绿藻中含有多种营养成分，如蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质、多糖和抗氧化物质等，都对人体健康十分有益。
三、微藻在医药领域的应用微藻的营养成分和药用价值也受到了越来越多的关注，因此，微藻在医药领域的应用越来越广泛。
1、螺旋藻螺旋藻中含有大量的β-胡萝卜素，这是一种转化为维生素A的重要原料。
维生素A是维持视觉健康和皮肤健康所必需的。
此外，螺旋藻还含有丰富的蛋白质、多糖、叶绿素和生长激素等，可以抑制癌症细胞的生长和繁殖，并有助于提高患者的免疫系统。
微藻接种及培养word版
接种就是把藻种接到新配好的培养液中的整个操作过程。
接种过程虽很简单，但应注意藻种的质量、接种藻液的数量和接种的时间三个问题。
1、藻种的质量藻种的质量对培养结果影响很大，一般应选取无敌害生物污染、生活力强、生长旺盛的藻种来接种培养。
外观藻液的颜色正常，且无大量沉淀，无明显附壁现象发生。
2、藻种的数量接种量和接种密度对提高产量甚为重要。
接种量是指藻种的绝对数量；接种密度是指藻种接种后的密度。
接种量，总的原则是“宜大不宜小”。
室内利用三角烧瓶、细口玻璃瓶等进行藻种培养时，接种的藻液量与新配制的培养液量的比例为1:2—4。
二级培养和三级培养由于培养容器容量大，接种量可根据具体情况灵活掌握，但最少不低于1:50.（一般我们三级接种是1:20）3、接种的时间一般来说，接种时间最好是在上午8—10时，不宜在晚上。
因为不少藻类晚上藻细胞下沉，而白天藻细胞有趋光上浮的习性，尤其是具有运动能力的种类更明显。
上午8—10时一般是藻细胞上浮明显的时候，此时接种可以吸取上浮的且运动能力强的藻细胞做藻种，弃去底部沉淀的藻细胞，起着择优的作用。
1、按微藻营养模式的不同，培养方式可分为光自养、混合营养和异养三种。
（1）光自养培养光自养是微藻的自然营养方式。
微藻的光合自养生长受到很多环境因素的影响，包括营养条件、光照、温度、pH和通气条件等。
优化上述因素以满足微藻生长的需要，是光合自养条件下实现微藻高密度培养的前提条件。
目前实现微藻高密度光合自养培养主要采用三种方法：优化微藻培养基和培养条件，采用不同稀释比及分批补料培养避免底物抑制，或采用连续培养提高微藻生产率，以及开发具有高光能传递效率的光生物反应器。
优化培养基和培养条件可以提高微藻的生物量和代谢产物的积累。
在发状念珠藻细胞光合自养培养过程中，以BG11为基础培养基，采用中心组合设计对培养基成分进行优化，在优化后的培养基中培养20d，发状念珠藻细胞干重和多糖产量分别较优化前增加了50.6%和34.9%。
微藻在水产养殖中有哪些应用
微藻在水产养殖中有哪些应用微藻Microalgae是一群体型微小2-30微米、能进行光合作用的低等植物总称,包括真核和原核两个大类.以微藻的亚细胞结构、色素组成和生殖方式等特征为依据的经典分类法,将微藻分为蓝藻门蓝细菌、绿藻门、红藻门、金藻门、硅藻门等多个门类.目前全世界已发现的微藻种类超过6万种,有记载的超过6千种,科学研究中涉及到的约几百种,而应用于生产实践的仅有几十种.微藻富含蛋白、多糖、脂肪多不饱和脂肪酸、色素等多种营养成分和生物活性物质,可广泛应用于人类健康食品、水产饵料和动物饲料、水质净化、医药开发等多个传统领域,以及微藻生物燃料新领域,具有重要的经济价值和社会效益.一、微藻饵料在水产育苗中的应用微藻作为水产动物苗种的开口饵料和次级饵料生物的营养强化食物,在水产育苗中的地位无可替代,其核心地位表现在：一方面,微藻是贝类、对虾幼体和部分鱼类幼体的直接开口饵料,相当于婴儿母乳；另一方面,微藻也是培养轮虫、卤虫、桡足类和枝角类等水产养殖次级饵料生物所必需的食物,相当于婴儿食品.常见的饵料微藻约有20多个属、40多种,包括硅藻、金藻和绿藻种类,主要用于贝类和虾类育苗,以及淡海水浮游动物轮虫、桡足类等培养.微藻的营养成份丰富而且全面,是水产养殖动物苗种的初级食物.对40多种常见饵料微藻的成份含量分析表明：蛋白20-40％、脂肪酸10-20％、碳水化合物5-12％.微藻蛋白质质量较高,尤其是必需氨基酸的含量与鱼粉相当甚至更优,如天冬氨酸和谷氨酸可高达7.1-12.9%,半胱氨酸、蛋氨酸、色氨酸和组氨酸的含量在0.4-3.2%之间,其他氨基酸含量在3.2-13.5%之间.多不饱和脂肪酸PUFA是水产动物幼体发育所必需的营养,而微藻是PUFA的原初生产者.许多微藻,尤其是硅藻和金藻中,含有丰富的二十碳五烯酸EPA、二十二碳六烯酸DHA和花生四烯酸ARA.例如,角毛藻中EPA含量可达到总脂肪酸含量的20-25％,骨条藻中EPA含量也超过20％；等鞭金藻中DHA的含量可达到总脂肪酸含量的10％以上,巴夫藻中同时含有丰富的EPA>15%和DHA10%,微拟球藻和部分硅藻中的的ARA含量最高可达4％.微藻中还含有丰富的维生素,如VA、VC、VD2、VD3、VE、VK、VB族B1、B2、B3、B5、B6、B12、生物素、β-胡萝卜素和叶酸等,种类齐全且含量丰富,与部分人类食品中的含量和鱼类饲料推荐值相当.微藻中还含有多种结构特殊的微藻甾醇,已经发现并确认的有10多种,如角毛藻中富含岩藻甾醇,骨条藻、海链藻和扁藻中富含菜油甾醇和24-亚甲基胆固醇,红胞藻和球等鞭金藻中富含菜子甾醇,巴夫藻中含有豆甾醇和β-谷甾醇.甾醇是动物细胞膜的重要组成部分,能起到调节动物体内激素水平,抑制胆固醇吸收,促进胆固醇异化等重要生理学作用.微藻中丰富而均衡的营养成分蛋白、脂肪酸、碳水化合物和各种生物活性物质PUFA、维生素、甾醇,可满足水产养殖动物在幼苗期的正常生长发育的营养需求.已有众多研究和应用证明,在对虾日本对虾、凡纳滨对虾、中国对虾、南方滨对虾等、贝类牡蛎、扇贝、鲍鱼、海参等育苗中,合理利用饵料微藻具有提高育苗存活率、保证幼苗正常变态和发育、提高生长速度及体长和体重等各项性状指标、提高免疫力等综合作用.通常使用混合微藻比单一微藻效果更好,例如海参育苗用藻类有角毛藻、红胞藻、巴夫藻、等鞭金藻等,使用密度：1.5-4万细胞/ml；鱼类育苗中的使用品种和剂量见表2.除了作为直接开口饵料外,微藻另一个重要功能是用于饲喂轮虫、卤虫、桡足类、枝角类等次级饵料,能够明显强化次级饵料生物体内所含PUFA和各种维生素的含量,进而满足水产动物幼体对优质次级饵料的需求.在育苗生产中,微藻营养性是它的直接作用,其间接作用主要体现在对水质、水体透光度以及水体中藻相-菌相等方面的影响.在育苗水体中投放微藻,可利用微藻的光合作用产生氧气,并吸收幼苗排放的二氧化碳和氮、磷元素,控制水体中“CO2-HCO3-”平衡,达到稳定pH的作用.研究证明,多种微藻可以降低育苗水体中的细菌总数,同时能够起到稳定水体中菌相菌类结构与数量的作用,使之受有机物浓度和抗生素的影响减小.针对水产养殖产业需求,国外已有相应的产品问世,有微藻浓缩液和微藻干粉不同类型,以单藻种或多藻种复配,制成高蛋白型、高PUFA型等产品,分别适用于对虾、贝类育苗,以及轮虫、卤虫营养加富.主要品牌有Aquafauna公司的AlgaMac系列产品,Reed Mariculture公司的RotiGrow、RotiGreen、Instant Algae等系列产品,涉及小球藻、微拟球藻、球等鞭金藻、巴夫藻、海链藻和扁藻等藻种.国内绝大部分水产育苗企业,在育苗生产中都是自备微藻养殖设施,自行生产各类饵料用微藻.但是一般育苗场都普遍缺乏相应的专业技术力量,只能利用各自的藻池和天然水体粗放培养,在饵料微藻种质、生产技术和应用方法上都各自为正,导致微藻种质混乱、供应不稳定、营养成分不平衡、饵料效价低、缺乏多品种集约化生产应用技术；同时,受限于微藻高密度养殖、采收技术和浓缩液保藏技术的限制,国内几乎没有统一的、专业化的饵料微藻质量标准和集中供应点.由于供应不及时,常与育苗进度脱节,很难满足育苗中对鲜活饵料的供应量和多品种的需求,由此导致育苗成活率低、种苗抗病能力差、育苗成本高,对于后期养成非常不利.因此,建立水产饵料微藻藻种评价技术体系,开发高密度微藻培养技术、保活采收和浓缩技术、浓缩液保藏技术,构建饵料微藻标准化生产技术体系和产品质量标准,并在此基础上建立饵料微藻浓缩液专业供应点成为当务之急.我国水产养殖规模世界第一,对饵料微藻的需求量巨大.按法国学者Muller-Feuga的计算,每百万尾海水鱼、双壳贝和对虾育苗所需要的微藻生物量折算干重分别为60、14和0.65公斤.按此方法,以我国2010年这三种水产养殖动物投苗量为依据,就需要微藻16000吨干重,而目前我国商业化微藻的产量尚不足10000吨,商业化水产饵料微藻的产量微乎其微.因此,该市场的前景非常广阔,经济效益和社会效益非常显着.二、微藻调水剂在水产养殖中的应用养殖水质控制俗称为“养水”,是水产养殖技术中的重要环节,尤其在当前盛行的高密度养殖模式下,水质控制显得尤为重要.养殖过程中,通常添加各种调水剂如硝化细菌、光合细菌、乳酸菌、芽孢杆菌等菌剂,用于降解残饵和粪便中的有机物,并将具有毒害作用的氨氮和亚硝氮转化为硝酸氮.各类菌剂的使用可以从一定程度上控制水质,菌类的生长可同化水体中的无机氮,转化成细菌自身成分,同时水体中的浮游动物可摄食菌体,而后被鱼虾摄食,使水体中的氮元素重新进入食物链,降低水体中的总氮浓度.然而,各类菌种在水体中的高密度生长受到碳源的限制,目前流行的生物絮团技术需要向水体中大量的补充有机碳源如蔗糖,通过细菌絮凝成颗粒物质被养殖生物所摄食,起到调控水质的作用,但此技术的应用受到成本因素的限制.光合细菌可以利用二氧化碳进行光合作用,解决碳源缺乏的问题,但光合细菌因光谱需求及厌氧偏好等自身因素,在水体中的繁殖能力有限,且不产生氧气,不足以担此全责.进而,各类细菌的高密度生长是一个耗氧过程,会大幅度降低水体中的溶解氧.在所有能进行光合作用的生物中,微藻的光合作用能力最强,生长繁殖速度快,能够形成高密度,在氮、磷元素及光照适宜的条件下,能够在水体中快速的形成种群优势,达到迅速降低水体中氮、磷浓度,增加水体溶解氧的功效；同时,微藻易被浮游动物和滤食性动物摄食,能够起到促进营养物质循环、降低饲料系数、提高养殖动物成活率等作用.因此,微藻不仅仅在养殖水质控制环节中起到不可替代的重要作用,同时还具有整体性促进养殖效率的作用.建立和维持养殖水体中特定微藻种群优势的过程俗称调水色,能够起到净化水质、增加溶解氧、抑制有害微生物、肥水并提供饵料,构建养殖水体生态系统的重要作用,是养殖生产的一个重要环节.此种结合微藻的水产养殖方式在国外称之为绿水greenwater养殖方式,相对应的,水体中不含微藻的养殖方式称为清水clearwater养殖.常见的有益水色有三类：1、棕色：主要含硅藻,是养虾的最佳水色,硅藻是对虾的优质饵料；2、淡绿/翠绿色：主要含绿藻,能大量吸收氮,净化水质；3、淡黄、金黄色、黄绿：主要含金藻、微拟球藻等.研究和生产实践都证明,“绿水”养殖与“清水”养殖相比,在提高存活率、降低有害菌数量、提高产量、降低饵料系数、增加养殖收益等方面具有明显的优势.如在凡纳滨对虾的养殖实验中发现,“绿水”方式养殖的单尾对虾收获体重比对照“清水”养殖平均高40％以上,饵料系数为1.8,而对照为2.6；在罗非鱼的养殖实验中发现,“绿水”养殖方式能显着的控制水体中有害菌的数量；在军曹鱼稚仔鱼的养殖实验中发现,使用“绿水”方式养殖,存活率比对照提高接近100％.菲律宾East Kalimantan地区11公顷的养殖池中进行对虾和罗非鱼混养的生产性实验中证明,“绿水”方式养殖能使对虾增产20％,罗非鱼增产3.42倍,由此带来的经济效益非常明显.在鱼类育苗中“绿水”方式也有明显的优势作用,国外研究证明在大菱鲆、鲻鱼、金头鲷、大西洋大比目鱼、海鲈等鱼类育苗中,采用绿水方式直接在育苗水体中利用微藻培养的次级饵料,如轮虫进行育苗,鱼苗的体长、体重、生长速率、成活率等多项指标均明显的高于对照.养殖户多在养殖池中利用自然水体中的土着藻种调水色,此种方法的缺陷是,只能被动的利用水体中的土着藻种,无法根据需求进行优化选择；同时,一旦池塘出现“倒藻”现象,再培藻时间较长；而且,当季节变化时,光照和水温发生变化,加之水体氮磷比失调等原因,养殖水体中优势藻种种群也会随之发生变化,极有可能产生有害水色,如蓝藻水色.因此完全有必要经常补加有益藻种,使之在水体中保持优势种群地位,以保证水色稳定.由此可见,调水剂藻种的潜在市场非常大.国外已有利用人工培养的微藻直接添加入养殖水体,以维护水色稳定,常用的藻种主要是绿藻和金藻类,如小球藻,扁藻、微绿球藻、塔胞藻、等鞭金藻、巴夫藻等.另外,真眼点藻纲的微拟球藻也是常用的藻种,其产品形式为高密度微藻浓缩液或藻浆/膏.国内与微藻调水剂相关的产品主要有两类,一类为培藻剂,成份多为微量元素、氮磷肥、有机肥等；或掺有部分菌剂,用于养殖水体肥水；另一类即为藻种,但此类产品市场规模目前较小,有待开发.值得注意的是,目前市场上已见到假冒产品,或以绿颜色水冒充微藻浓缩液,或声称干藻粉能复活,或声称培藻剂中带有藻种.这些虚假信息欺骗误导养殖户,已经造成经济利益的损害,在生产中需认真鉴别.微藻调水剂的市场异常庞大.按我国2010年海水养殖数据计算,池塘模式的养殖面积有413835公顷,仅按每亩0.2公斤干重微藻调水剂计算按每年每亩池塘泼洒两次计算,每次1公斤浓缩藻泥,两次约合干重0.2公斤,需求量在1200吨干重以上；淡水池塘养殖的面积是海水面积的5倍以上,微藻调水剂需求量在6000吨干重以上,而目前此市场的开发度几乎为零.三、微藻在贝类净化中的潜在应用双壳贝类通常在自然海域养殖,其滤食习性使得其在生长过程中极易感染、富集环境中的有害物质,如致病菌、贝类毒素、重金属、石油烃、农兽药、放射性物质等.“贝类净化”即是指在贝类产品上市之前,采集成体贝类,在净化海水中暂养,达到消灭贝类产品中有害微生物、降低贝类体内富集的毒素、重金属等物质含量,净化后的贝类产品可达到高规格食品标准,甚至可以生吃.贝类净化中遇到的一个重要问题是,在净水暂养过程中,由于缺乏饵料,会导致贝类“变瘦”,出肉率下降,直接影响产品品质和价格.如在贝类净化的水体中,添加微藻作为贝类饵料,则可以防止这一情况发生,并且可以添加特定的微藻,使得贝类通过摄食富集EPA、DHA或维生素等生物活性物质,以此达到“保肥”、增质的效果,并提升产品价值,尤其是针对出口产品,此技术应用前景巨大.我国贝类产量名列世界第一,主要双壳贝类养殖品种有牡蛎、蚶、贻贝、江珧、扇贝、蛤、蛏等.根据2011中国渔业统计年鉴的统计数据,我国2010年以上所列品种总产量有1000多万吨.近年来,因我国贝类养殖海区污染逐年加重,贝类质量问题引发的疾病或中毒事件亦愈来愈频繁；我国出口的贝类产品多次在国外被检出卫生指标超标,遭到退货、索赔甚至销毁,造成了巨大的经济损失和不良影响,尤其是欧盟国家对我国贝类出口自1997年以来一直未放开,贝类产品食品安全问题日益受到重视.我国于2002年出版了贝类净化技术规范标准号：SC/T 3013-2002,但贝类净化的产业进程一直发展缓慢.贝类净化的专职工厂也仅有青岛、福州、大连等地少数几家企业,年净化处理量不过十万吨左右,仅占我国贝类产量1％.欧美等诸多国家都要求上市贝类必须强制要求净化,我国虽尚未在此领域有立法规定,但随着国家对食品安全的日益重视,贝类净化终有一天会以立法的形式予以确定执行,微藻在此领域的应用亦将随之得到推广.此应用领域的市场较之育苗和调水剂市场并不逊色,我国每年有千万吨贝类的净化处理需求,即使按1000吨贝类0.5吨微藻的比例计算,也有每年5000吨左右的微藻需求量.四、微藻在新型水产饲料中应用和前景微藻中富含蛋白、脂肪、多糖、维生素、抗氧化物质、色素、微量元素等,营养价值可与肉蛋奶类食品相媲美,甚至优于这些食品.微藻蛋白中的必需氨基酸含量要明显优于肉类、鱼类、蛋类和大豆.面包酵母和肝脏等食品被认为是最优的维生素补充来源,而微藻中维生素的含量可与之相当,且远远超过大豆、玉米、鱼粉.微藻中还含有20多种微量元素,灰分含量则不到10%.大量的营养及毒理学研究证明,微藻是一种适宜的饲料原料,尤其小球藻、螺旋藻、盐藻和雨生红球藻等藻类产品已经通过美国FDA认证,食用安全性毋庸置疑.美国自上世纪90年代开始,每年即有超过500吨的螺旋藻用于饲料加工生产.某些微藻如螺旋藻、小球藻的蛋白含量非常高,达到甚至超过70％,某种程度上可以成为鱼粉的替代品.研究证明,小球藻和栅藻作为鱼粉的替代品用于罗非鱼饲喂,发现它们可替代饲料中50%的鱼粉含量,且在此含量下,鱼类的各个生长及生理指标均显着高于对照组.在牙鲆幼鱼饲料中添加2%椭圆小球藻,幼鱼的多项生长指标均优于对照.微藻中含有多种类胡萝卜素,如β-胡萝卜素、叶黄素,雨生红球藻中则含有高浓度1-4.5％的虾青素,这些色素可作为色素增强剂用于水产饲料,如雨生红球藻积累的虾青素用于鲑鱼肌肉增色早已得到应用.在国内的一些研究中已经证实,螺旋藻和小球藻中含有丰富的β-胡萝卜素、叶黄素等色素物质,能够有效起到增加观赏鱼体色的作用,从而提高观赏鱼的质量和销售价格,国外已有企业将之应用于生产,如德国默斯特-巴斯利尔生物饲料的小球藻素食饲料产品用于观赏鱼饲养,日本日之丸公司Ebita Breed和白仓食品Shirakura生产的观赏虾类如水晶虾、玫瑰虾饲料中即含有小球藻和螺旋藻成分.针对食用类水产动物,已有部分饲料企业利用小球藻和螺旋藻生产饲料添加剂：如福州格林生物有限公司已有小球藻饲料添加剂产品问世,可用于大黄鱼、对虾等水产动物的饲喂；美国加州Soley生物技术研究院Soley Biotechnology Institute将小球藻、螺旋藻和雨生红球藻制成混合藻粉制剂,作为虾类饲料的添加剂；美国Independence Bio-ProductsIBP公司已将微藻用于猪和鱼类饲料的生产,产品名为Algamaxx；在小鼠等哺乳动物的实验中更证明微藻具有增加产仔质量的功效.总之,微藻作为水产饲料原料或饲料添加剂有以下优点：1、饲料大宗原料,如豆粕、鱼粉等资源有限,但需求不断上升,价格逐年递增,需寻求原料新来源.微藻的多项优点使之能够成为饲料原料蛋白源、脂肪酸、维生素等的新来源.2、微藻可以通过培养条件的调节达到其营养成份调节的效果,满足不同饲料对原料成份的不同需求.3、研究证明,饲料中添加适量微藻,对水产动物生长具有明显的积极作用,并能起到节约饲料使用量的作用.4、微藻可以通过特定的培养,富集各种微量元素,并且将无机微量元素转化为更有利于生物体吸收利用的有机微量元素.5、微藻中核酸包括DNA和RNA含量较高,达到4-6％.新近的研究表明,水产饲料中添加适量核酸能起到诱食和促进水产动物生长的效果.6、许多微藻中含有PUFA,其脂肪酸可以作为水产饲料中鱼油的替代品,同时PUFA对水产养殖动物的生长、发育和品质具有重要的影响作用.7、微藻中含有多种抗氧化剂例如多种类胡萝卜素、维生素以及一些特殊的植物性化学物质,虽然作用机理尚未彻底阐明,但已经发现对水产动物具有一定的功效.8、微藻中所含多糖具有增强免疫效果,如螺旋藻多糖、紫球藻多糖,将之应用于水产饲料,有助于提高养殖动物的抗病能力.9、微藻中含有丰富的色素,如虾青素、叶黄素、β-胡萝卜素等,能够起到增加鱼类、虾类的体色和肌肉颜色等作用,可提高产品的市场价值.五、展望由于微藻的多品种高密度养殖、采收浓缩、活性保藏等技术和成本因素的制约,导致多年来微藻在水产行业的应用一直未受到重视,育苗和养殖生产中更多的倾向于利用人工配方饵料或其他生物饵料.国内外诸多研究证明,微藻,尤其是鲜活微藻产品,在促进水产动物生长和提高存活率等诸多方面的优势是人工饵料无法替代的.近年来,随着发酵、畜牧等工农业废水利用技术、二氧化碳补充技术、絮凝及超滤过滤采收技术、浓缩液保藏技术的发展和应用,微藻产品的生产成本、鲜活性、品质稳定性等诸多条件开始逐渐符合水产动物育苗饵料和养殖调水剂的生产要求,微藻在水产养殖诸多领域的优势及巨大的市场空间,注定了微藻在不久的将来必将产生巨大的应用市场.随着健康养殖的理念在水产养殖中日益受到重视,整个水产养殖业正在逐步从单纯的提高产量获取效益,转变为提高产品质量安全与健康、口感、色泽、营养成份等获取效益.因此,微藻在水产养殖产业中的优越性逐渐凸显.虽然目前微藻在水产养殖和水产饲料中的商业化应用还处于起步阶段,其优势几乎是无以伦比的,局限性在于微藻产业规模和生产成本,短期内实现微藻在养殖和饲料中的大规模应用还不现实,但是在育苗、调水剂、观赏鱼和高档鱼类饲料、以及饲料添加剂等领域的应用条件已经成熟.我国微藻产业规模世界第一,微藻产量占全世界产量的80％以上,技术成熟、原料充足,完全可以借此优势条件,率先在水产动物育苗、调水剂、观赏鱼饲料、特种水产动物饲料、名贵鱼类饲料、功能性饲料添加剂等领域的商业化产品开发和市场拓展上取得突破,从概念创新起步,通过产品创新,达到效益创优的目的.。
微藻的培养及应用实验报告
微藻的培养及应用实验报告微藻是一类小型的单细胞藻类植物，具有很高的生产力和快速生长速度，被广泛应用于生态学、生物学和环境保护等领域。
本实验主要围绕微藻的培养方法和应用展开，下面将详细介绍。
一、实验目的1. 了解微藻的基本特征和生长条件。
2. 掌握微藻的培养方法，并学习在实验室中进行微藻的培养。
3. 研究微藻在环境保护领域的应用。
二、实验材料1. 微藻培养基：含有必需的营养物质、无机盐和可溶性有机物的培养基。
2. 微藻培养物：如衣藻、鞭毛藻等。
3. 培养器具：培养皿、培养瓶、搅拌器等。
三、实验步骤1. 准备培养基：按照实验要求配置好培养基，并加热至沸腾消毒。
2. 接种微藻：将培养物接种到培养基中，注意控制接种量以避免过度生长。
3. 培养条件控制：将培养瓶放置在恒温培养箱中，保持适宜的温度和光照条件，并定期给予适量的光照。
4. 观察生长情况：定期观察微藻的生长情况，包括细胞密度、形态等。
5. 收获培养物：当培养物达到一定密度时，使用离心机离心后收获培养物。
四、实验结果与分析1. 微藻的培养情况：通过观察生长培养物的密度和形态，我们可以判断微藻在不同条件下的生长情况，进而优化培养条件。
2. 微藻的生长速率：根据培养物中微藻细胞的数量变化，可以计算微藻的生长速率，为后续应用提供理论基础。
五、实验应用与展望1. 大规模培养：微藻具有高生产力和快速生长特点，可以用于大规模生产食物、饲料、生物燃料等。
2. 环境保护：微藻在废水处理、气候调节等方面具有重要的应用潜力，可以帮助提高水质和减少二氧化碳排放。
3. 生物学研究：微藻是光合作用的重要模型生物，可以用于光合作用机制的研究和相关基因的筛选。
4. 医药领域：微藻中含有一些特殊的活性成分，如抗癌活性物质，具有潜在的药物开发和治疗应用前景。
总结：通过本次实验，我们了解了微藻的培养方法和应用，并认识到微藻在环境保护、生物学研究、生物能源等领域的重要性。
未来，我们可以进一步研究微藻的优化培养条件，扩大其应用范围，为解决一些重大环境和能源问题做出贡献。
微藻的生长与光合作用研究
微藻的生长与光合作用研究微藻是一类生物领域里相对较小的藻类，它们一般具有高效的光合作用以及比较快速的繁殖能力。
因此在工业上，微藻被认为是一种十分有潜力的生产原料。
而想要了解微藻的生长和光合作用，就必须要从以下几个方面入手进行研究。
1. 微藻培养技术首先，要研究微藻的生长，就必须要有一种高效的微藻培养技术。
早期微藻研究中使用的是传统的培养方法，但是由于微藻的生长速度十分快，且微藻比较敏感，容易受到外界环境的影响，所以传统培养方法的效果并不是很好。
目前常用的微藻培养技术有两种，一种是连续培养法，另一种是批量培养法。
连续培养法是让微藻在一个被称为藻池的大型反应器中生长和繁殖，每天从反应器中取出一部分藻液，再添加新的营养物质，以维持藻液的稳定生长。
而批量培养法则是让微藻在小型培养瓶中生长，每次给微藻加入一定量的培养液，随着时间的推移，培养液里的微藻不断繁殖。
两种方法各有优劣，需要根据具体应用需求选择合适的培养技术。
2. 光合作用机理微藻的光合作用也是其非常重要的特性之一。
光合作用是所有光合有机体进行的一种基本过程，通过光合作用，光能被转化为化学能，最终转化为有机物质（如甘油三酯、蛋白质等）。
在光合作用中，光能被吸收后，经过一系列酶的作用，最终进入到反应中心，生成ATP和NADPH，构成ATP和NADPH再还原酶的还原反应链。
在光合作用的机理研究中，涉及到很多专业的物理化学概念，例如化学荧光、激光闪烁和薄膜纳米压。
此外，还有欧姆定律、光电传感器等电学原理。
为了更好地研究微藻的光合过程，需要结合各种物理化学手段，来观测和监测微藻的生理状态和光合产物。
3. 氮源或碳源除了光合作用机理之外，微藻的生长还需要一定的氮源和碳源。
通常在微藻培养过程中，氮源和碳源扮演着非常重要的角色。
一方面，这两种物质提供了藻类进行生长和繁殖所必要的营养；另一方面，氮源和碳源也影响着微藻的生长速度和养分含量。
捕捉氮气和二氧化碳是微藻所需的两种主要化学活性元素。
第13讲 微藻培养与代谢产物生产
微藻培养简单，容易产业化。
微藻提取有效成分不需要复杂的前处理。
许多微藻可产生有生理活性的化合物。
营养价值高。
（五）微藻应用领域
微藻在能源、医药、食品、水产养殖、化工、环 保、农业及航天等领域有着重要的应用价值。
保健品、功能食品：片剂、粉剂、添加剂
水产养殖：饵料
航天：安保系统
油脂的主要成分是甘油和三个脂肪酸组成的三酰甘油酯。
目前生物柴油主要是用化学法生产，在酸或者碱性催化剂 和高温(230-250℃)下进行转酯化反应，生成相应的脂肪 酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。可产生副产 品甘油。
文献讨论1
原始小球藻(Chlorella protothecoides)
有丰富的叶绿素，有吸附毒素的作用。
小球藻有免疫调节作用，抗氧化，清除自由基延缓衰老；有降 血压作用；对大肠杆菌和病毒感染，能起到抑制作用。对预防 消化性溃疡、调节血脂、防治贫血有辅助作用。
3.杜氏藻Dunaliella
细胞内常含有大量胡萝卜素，致细胞呈橘红色。环境不良 时，细胞内的结构常为所含的血色素所掩盖。本属是盐生 藻类，见于许多盐湖、盐池及一些含盐量高的水体中。
蓝藻的作用：产生了氧气，改变了大气组成与特点，为 生物进化及高等生命诞生起了非常重要的作用。
最初的原始生命在无氧条件下，是通过分解氨基酸、糖类 及脂肪获取能量的（即进行无氧呼吸），或者依靠无机氧 化物的还原获取能量。氧气性大气的出现，导致了臭氧层 的形成和有氧呼吸的产生，这在生物进化史上具有十分重 要的意义。
臭氧层的形成：臭氧层的出现，阻止了紫外线对地面的
直接辐射，保护了地球上的生命。
有氧呼吸的产生：在大气层中有了氧气以后，一些原始
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脂肪酸甘油三酯
文献讨论1
原始小球藻(Chlorella protothecoides)
微量元素溶液A5组 成 成分 H3BO3 g/L 2.860 微量元素溶液B6组成 成分 NH4VO3 g/L 22.96
MnCl2•4H2O 1.810 ZnSO4•7H2O 0.222
CuSO4•5H2O 0.079
一 引言
（一） 定义
藻类分为原核藻类和真核藻类，含有叶 绿体，可以进行光合作用。 微藻（Microalgae）一般是指那些在显 微镜下才能辨别形态微小的藻类。 迄今已知的藻类约有30,000余种，其中 微藻约占70％。微藻细胞微小、形态多 样、适应强、分布广泛。
（二）分类
微藻有原核微藻和真核微藻两大类。 根据微藻生长环境可分为水生微藻、陆生微藻和 气生微藻三种生态类群。 水生微藻又有淡水生和海水生之分，根据分布又 可分为浮游微藻和底栖微藻。 已工业化生产或有应用价值、能大量培养的种类 分别属于4个门：蓝藻门、绿藻门、金藻门和红 藻门。
2.保健食品领域的应用 • 全球的保健品企业也推出了大约200多款虾青素软、 硬胶囊、口服液的保健食品。尤其是在日本这个寿命最长 的国家最为受到欢迎，近3年来虾青素成为日本最火爆的 健康食品。东南亚包括台湾、新加坡深受其影响。我国也 有一些企业相继跟进。
微藻的危害
赤潮 、水华爆发
本节主要内容 1.微藻特点与应用领域 2.微藻培养技术 3.微藻培养生产代谢产物应用举例 本节关键问题 1.微藻培养的光生物反应器特点 2.微藻培养生产代谢产物的相关工艺技术
MoO3 0.015
KCr(SO4)2•12H2O
NiSO4•6H2O Na2WO4•2H2O
192.00
44.80 17.94
TiOSO4•H2SO4•8H2O 61.10 Co(NO3)2•6H2O 43.98
（二）杜氏藻培养生产β-胡萝卜素
与自养相比的优点： 微藻生长速度快、细胞密度高。在异养培养时，微藻细 胞密度可达到或接近大肠杆菌及酵母的浓度。 从工业化角度分析，异养培养系统更便于生产过程的控 制及稳定生产。在封闭的生物反应器中进行微藻异养培 养不但可实现纯种培养而且可保证生产的重复性和连续 性。 解除了光对微藻生长的限制，降低了微藻生产成本。 微藻异养培养可采用微生物培养中的成熟技术及设备， 易于规模放大，加快微藻及其产品的产业化进程。
1.地球什么时候出现的？ 50亿年前
2.最早的生命出现在什么时间？40亿年前
3.细菌、蓝细菌出现的时间？ 35亿年前 4.细胞核什么时间出现的？ 15亿年前
5.有性生殖最早出现的时间？ 10亿年前
6.多细胞生物是什么时间出现的？8亿年前 7.什么时候生物多样性开始变得非常丰富起来？6亿年前
8.人类出现时间？化石：６８０万年到７２０万年之间。 比较人类与黑猩猩的DNA后的最新研究提示约为600万前
蓝藻门(Cyanophyta)
是能进行光合作用的原核生物，一般呈蓝色。有 1个纲――蓝藻纲和3个目。蓝藻门在大约35亿年 前就已在地球上出现。
蓝藻和细菌在细胞结构与生物化学性质方面很类 似，结构简单，无真正的细胞核和细胞器，主要 通过细胞分裂进行增殖，能进行光合作用放出O2。
（三）在生命起源与进化中的作用
问题1：微生物依据生长时所需的能量和营养物质( 主要指碳源和供氢体)不同，可以分为哪几种类型？
营养类型 能源 碳源 氢或电子供体 水或还原态无机物 有机物 还原态无机物 有机物
光能自养型 光能
光能异养型 光能 化能自养型 化学能 化能异养型 化学能
CO2
CO2 CO2 有机物
（一）微藻的营养模式
柴油分子是由15个左右的碳链组成的，植物油分子则一 般由14-18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。
一般大豆的含油量在20%左右，花生油、芝麻等在40%左 右，而微藻的含油量最高能达到60%，至少是大豆的3倍。
藻：每公顷16837升（每英亩1800加仑）（估计数据） 麻：每公顷9354升（每英亩1000加仑） 乌桕：每公顷4705-9073升（每英亩503-970加仑） 棕榈油：每公顷4752升（每英亩508加仑） 椰子：每公顷2151升（每英亩230加仑） 油菜籽：每公顷954升（每英亩102加仑） 大豆：每公顷554-922升（每英亩59.2-98.6加仑） 花生：每公顷842升（每英亩90加仑）
第四篇 生物制品生产
第10章 微藻培养及应用
太空农场
藻类和植物在密封太空舱内进行长期实验(NASA)
太空农场
太空农场（Space Farm），学名:受控生态 生保系统（Controlled Ecological Life Support System, CELSS）：在太 空依靠繁殖绿色植物（蔬 菜、藻类等）解决航天员 所需的食物、氧气和水等 最基本物资的供应，是实 现未来长期载人星际旅行、 移民的关键技术和难题之 一。
3.杜氏藻 Dunaliella 细胞内常含有大量胡萝卜素，致细胞呈橘红色 。 环境不良时 ，细胞内的结构常为所含的血色素所 掩盖。本属是盐生藻类，见于许多盐湖、盐池及 一些含盐量高的水体中。
天然β一胡萝卜素不仅仅是优良的食品天然色素， 而且具有很强的抗氧化作用，是多种癌细胞的良 好抑制剂。
二 微藻培养技术
向日葵：每公顷767升（每英亩82加仑）
微藻不争地、不争粮食；微藻炼油还能固废减排， 例如可以用废水、废气养殖等
油脂的主要成分是甘油和三个脂肪酸组成的三酰甘油酯。
目前生物柴油主要是用化学法生产，在酸或者碱性催化剂 和高温(230-250℃)下进行转酯化反应，生成相应的脂肪 酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。可产生副产 品甘油。
藻类光生物反应器
密闭泵循环光生物反应器养殖雨生红球藻
气升式 光生物 反应器
实验室小规模光生物反应器
户外大规模封闭式光生物反应器
垂直式
倾斜式
水平式
问题2：微藻密闭式光生物反应器以什么形 状为主？为什么？
光程短， 利于光吸收， 减少光衰减的影响。
（三）培养流程
藻种 培养液
逐级放大培养
大规模培养系统
寒武纪生物大爆炸.flv
最初的原始生命在无氧条件下，是通过分解氨基酸、糖类 及脂肪获取能量的（即进行无氧呼吸），或者依靠无机氧 化物的还原获取能量。氧气性大气的出现，导致了臭氧层 的形成和有氧呼吸的产生，这在生物进化史上具有十分重 要的意义。 臭氧层的形成：臭氧层的出现，阻止了紫外线对地面的直 接辐射，保护了地球上的生命。
观赏鸟类与鱼类、水产养殖 食品、保健品、化妆品等 雨生红球藻 青素是一种红色素，可以赋予火烈鸟、三文鱼、虾 粉红颜色
• 3种异构型 • 抗氧化性：左旋＞右旋 ＞内消旋
虾青素的应用
1.化妆品领域应用 • 由于其强大的抗氧化性，全球差不多一线的化妆品品 牌均添加了天然虾青素作为其超强抗氧化剂的成分，包括 雅诗兰黛、欧莱雅的DermaE，尤其是日本的品牌高丝 （KOSE）、芳凯（FancL)、DHC以及曼秀雷登等推出 了专门的虾青素系列保湿霜、抗皱眼霜、面膜、口红等。 只要看到那些红色或橙色的宣称抗氧化的，且售价数百上 千元的化妆品都是加的虾青素这一类物质。 • 实事求是的说：光靠“弹力蛋白”“胶原蛋白”是弹不走 你的鱼尾纹的。这些不过是原料而已。
有氧呼吸的产生：在大气层中有了氧气以后，一些原始的 生物逐步产生了进行有氧呼吸的生物类型。 真核生物：真核细胞才出现，之前都是厌氧的原核生物。 “寒武纪生命大爆发 ”可能与当时空气中氧气含量的增加有 关。
（四）微藻生产生物制品的特点 利用太阳能和CO2通过光合作用生产有机物，生 长速度快、效率高、能耗低。 可以利用贫瘠土地、盐碱地等极端环境。 微藻培养简单，容易产业化。 微藻提取有效成分不需要复杂的前处理。
生长条件控制
收获
干燥
成品
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2.异养培养技术
特点：指在无光照条件下，利用外源有机物包括 糖类、蛋白水解物、有机酸等生长。 3.混养培养技术 特点：有光照的条件下，既利用CO2进行光合作 用又利用外源有机物生长，培养。
许多微藻可产生有生理活性的化合物。
营养价值高。
（五）微藻应用领域 微藻在能源、医药、食品、水产养殖、化工、环 保、农业及航天等领域有着重要的应用价值。
保健品、功能食品：片剂、粉剂、添加剂
水产养殖：饵料 航天：安保系统 转基因药物：可以食用 能源：生物柴油、氢
（六）三大经济微藻
1.螺旋藻Spirulina
含有大量的γ-亚麻酸，人体必需的不饱和脂肪酸。 螺旋藻多糖具有抗辐射损伤和改善放、化疗引起 的副反应作用，因此对肿瘤患者是食疗佳品。 螺旋藻中叶绿素含量极为丰富，是普通蔬菜含量 的10倍以上。 脂肪含量只有5%，且不含胆固醇，可使人体在 补充必要蛋白时避免摄入过多热量。
2.小球藻 Chlorella 一百多年前生物学家拜尔尼克（M.W.Beyernick）博士发 现；把希腊文Chlor(绿色)和拉丁文表示细小物质Ella组合， 将其命名为Chlorella。因为它的直径只有3～8微米。形 状呈圆球形。 营养全面而丰富，含有8种必需氨基酸和丰富的维生素及 铁、锌、钙、钾等矿物质。 有丰富的叶绿素，有吸附毒素的作用。 小球藻有免疫调节作用，抗氧化，清除自由基延 缓衰老； 有降血压作用；对大肠杆菌和病毒感染，能起到抑制作 用。对预防消化性溃疡、调节血脂、防治贫血有辅助作 用。
模式 光能自养 能源 光 光 光 有机物 碳源 二氧化碳 有机碳和二氧化碳 有机碳 有机碳
混合营养/兼性异养
光能异养 化能异养
（二）微藻培养方式
1.光能自养培养技术
（1）敞开式培养
跑道池
（2）密闭式光生物反应器培养 光生物反应器（Photobioreactor）是设计有光源系统的 主体为透明材料的生物反应器，主要用于可进行光合作 用的微藻、植物细胞、光合细菌的培养。优点： 培养密度高，收获效率也显著提高。 培养条件易于控制，易于实现高密度培养，对代谢产物 积累有利。 无污染，可实现纯种培养。 不受地域环境限制，生产期长。 适合于所有微藻的光自养培养，尤其适合于微藻代谢产 物产品的生产。