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不同培养条件对螺旋藻生长的影响
时间:2024-06-27 来源:admin
不同培养条件对螺旋藻生长的影响

螺旋藻,属于蓝藻颤藻科螺旋藻属,蓝绿色,形态细如丝线,呈现规则的弯曲螺旋状,作为天然藻体添加到食品中能够增强机体免疫力,有促进造血的功能;同时含有荧光素、细菌绿素等天然色素,常被应用于化妆品、生态环境、水产和医药领域中。研究指出,1 g螺旋藻的营养成分含量,相当于1 kg蔬菜和水果的营养总和。


螺旋藻富含氨基酸、维生素、矿物质、蛋白质等营养素,食用时口感独特,近年来备受关注 ,同时被世界食品协会和FAO誉为“人类最理想和最优秀的食品”以及“21世纪的最佳食品”。据研究,其蛋白质干质量高达60%以上,所含的饱和脂肪酸很少,游离脂肪酸占总脂质的70% -80% ,亚麻酸含量高达人乳的500倍。碳水化合物含为15%-20%,螺旋藻几乎含有所有维生素,同时也是硫胺素、核黄素、烟酸、生育酚等维生素的良好来源。


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研究发现,螺旋藻在培养过程中,培养环境中的光、热、水和矿物质营养元素影响螺旋藻的质量。目前市面上对螺旋藻的需求量极大,据统计在微藻类市场中占据70% ,在我国有一百多家螺旋藻的相关企业。但是,目前在市场上由于螺旋藻的生产加工还缺乏一定的技术水平,甚至一些商家销售低质量产品,市场与需求的不平衡导致优质、高质螺旋藻供不应求,因此,需要继续利用科学手段研究螺旋藻的培养和加工。本研究从光照、pH值、摇瓶次数、营养盐浓度和葡萄糖浓度,了解不同的培养条件对螺旋藻生长的影响,优化生长条件以期提高螺旋藻品质。

01
实验材料和方法

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用设置对照组的方法,将螺旋藻种分成若干组,对螺旋藻种从光照对螺旋藻生长的影响、PH值对螺旋藻生长的影响、摇瓶次数对螺旋藻生长的影响、氯化钠浓度对螺旋藻生长的影响、葡萄糖浓度对螺旋藻生长的影响等纬度得出数据,进行分析。


02
实验结果

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2.1光照时间对螺旋藻生长的影响

如表1可知,在三组实验中, A1对照组光暗周期比为12: 12时,螺旋藻干物质的含量最大,在培养到第7天时相比于培养的第1天,干物质含量增加了0.981g/L。B1组全天光照螺旋藻干物质量增加了0.674 g/L,C1组不透光黑暗处理下的样本中干物质含量减少了0.17 g/L。这表明不同的光照条件下,螺旋藻的长势受光暗周期的影响。光暗周期比设定在12 : 12时,螺旋藻的长势较全光照和暗处理的两组更好,说明此设定较为适合螺旋藻的生长。光照强度作为人工培养螺旋藻过程中的关键因素,关系到生长速率、生物量、甚至是螺旋藻藻体的纯度和藻蓝蛋白的积累。根据吸光度检测到的干物质比重,认为不同光照时间会对螺旋藻的干物质含量产生影响,与其他学者的研究结果相似。原因可能是螺旋藻吸收的光能一部分作用于光合作用,一部分作用于耗散作用,当吸收的光能过量时,出现了耗能,使细胞中所含的活性氧化基团含量升高造成了细胞破坏,导致了光抑制现象的出现。研究发现在强光及高温双重因素的作用下,螺旋藻体很快就会死亡。因此,螺旋藻与绿色植物相同,螺旋藻生长需光合作用与呼吸作用提供代谢产物才能维系正常的生存。


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表1 光照时间对螺旋藻生长的影响


2.2 pH值对螺旋藻生长的影响

由表2可知,相比于第一天,第7天不同样品组中干物质含量均出现了上升趋势,并且各组最终含量也出现了明显差异,其中,A2组增加了0.337 g/L,B2组增加了0.425 g/L,C2组增加了0.567 g/L,D2组增加了0.956 g/L,E2组增加了0.851 g/L。在五组试验中, pH=9(D2组)干物质含量的变化最大,实验第7天的干物质含量相比实验第一天增加了0.956 g/L ,且在所有样品组干物质含量最高。因此,在第7天pH为9.0时干物质含量变化最大,随着培养时间的延长螺旋藻干物质含量不断上升,因此,螺旋藻的最适生长p H为9.0 ,与学者曹婕的研究结果一致,稳定且合适的pH环境影响螺旋藻正常生长,而且可以防止杂菌对其造成污染。


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表2 同pH对螺旋藻生长的影响


由表3知,实验中吸光度与螺旋藻干物质含量的变化,可以看出不同的摇瓶次数对螺旋藻生长产生了不同的影响。设置在不摇瓶( A3组)螺旋藻干物质增加了0.801 g/L,日摇瓶1次( B3组)增加了0.941 g/L ,每日摇瓶两次(C3组)增加了0.993 g/L ,每日摇瓶3次( D3组)增加了1.063 g/L。由此可以看出,随着摇晃次数的增加,螺旋藻中的干物质含量呈现增加的趋势,因此认为增加摇晃次数可能会促进螺旋藻的生长,随时进行通气震荡有助于螺旋藻形成良好的长势。同时,在实验中发现,摇瓶次数关系到螺旋藻的团聚度,减少摇瓶次数时,螺旋藻出现结块和沉淀现象,可能会抑制生长。


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表3 不同摇瓶次数对螺旋藻生长的影响


2.4氯化钠浓度对螺旋藻生长的影响

表4显示了氯化钠浓度对螺旋藻生长的影响。由表可知,分析吸光度与螺旋藻干物质含量的关系发现,当A4组即氯化钠浓度为0 mol/L时,螺旋藻干物质增加为1.083 g/L, B4组即氯化钠浓度为0.1 mol/L时 ,增加量为1.090 g/L,C4组即氯化钠浓度为0.2 mol/L时,增加量为1.081 g/L,D4组即氯化钠浓度为0.3 mol/L时增加量为0866 g/L,E4组即氯化钠浓度为0.4 mol/L时,增加量为0.677 g/L。与Markou等l27 l研究不同盐浓度影响顿顶节旋藻生物量得出的结果相符,据此分析得不同的盐浓度会对螺旋藻的生长起到一定的影响。同时,研究发现较高的盐浓度对螺旋藻的生长具有抑制作用,不利于其生长。


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表4 不同氯化钠浓度对螺旋藻生长的影响


2.5葡萄糖浓度对螺旋藻生长的影响

葡萄糖浓度对螺旋藻生长的影响见表5。

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表5 不同葡萄糖浓度对螺旋藻生长的影响


由表5可知,当A5组即葡萄糖浓度为0 g/L时,螺旋藻干物质增加量为1.063 g/L;B5组即葡萄糖浓度为1.0 g/L时,增加量为1.141 g/L;C5组即葡萄糖浓度为2.0g/L时,增加量为1.203 g/L;D5组即葡萄糖浓度为3.0 g/儿时,增加量为1369 g/L;E5组即葡萄糖浓度为4.0 g/L时,增加量为1.101 g/L。其中,葡萄糖浓度为3.0 g/L时,螺旋藻干物质量的增加量最多, 这与田华研究得出的增添葡萄糖溶液对螺旋藻生长影响的结果相似。因此,在培养螺旋藻时加入适量葡萄糖更有利于螺旋藻生长,并且能够起到促进螺旋藻的生长作用,但是随着葡萄糖浓度的进一步升高,螺旋藻干物质含量呈现下降趋势,因此认为有必要控制葡萄糖添加量处在一定范围之内。


03
结论

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研究考察了光照时间、pH值、摇瓶次数、氯化钠浓度和葡萄糖浓度五个关键因子对螺旋藻生长的影响。通过对比不同培养条件下螺旋藻的生长变化趋势结果表明在本实验设置培养条件中光暗周期比为12 : 12,PH值约为9.0 ,盐浓度0.1 mol/L ,葡萄糖浓度为3.0 g/L ,以及增加螺旋藻的摇瓶次数时,螺旋藻干物质含量较高,生长得更好。因此,可在培养螺旋藻的过程中,调整光暗周期,设定合适的碱性环境,增加一定量的营养盐以及葡萄糖营养素。


除此之外,螺旋藻的生长不仅受到光强度的影响,而且因光的色值不同反应各异。因此在寻求螺旋藻最佳生长状况时,需要综合考虑以上培养条件之间的相互作用,特别是在生产实践中尽可能选择适宜的养殖方式、干净的养殖环境,控制由于外界培养条件导致的减产、减质,从而提高螺旋藻的抗逆性。总体而言,环境条件的改变更为直观地影响螺旋藻的生长发育控制优化培养条件能够有效地提升螺旋藻生产率,对螺旋藻的工业生产提供支撑。

文章来源:

[1] 郭雯竹,张艳春,李金哥,等.不同培养条件对螺旋藻生长的影响[J].中国果菜,2024,44(06):54-58+84.DOI:10.19590/

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