全 文 ：信阳师范学院学报 (自然科学版 ) Journa l o f Xinyang Normal Univ er sity
第 17卷　第 1期　 2004年 1月 ( Na tural Science Edition) Vo l. 17 No. 1 Jan. 2004
· 应用技术研究·
密封袋半连续培养新月菱形藻
王彩理 ,任建国
(中国水产科学研究院 黄海水产研究所 ,山东 青岛 266071)
摘　要:利用密封袋装置代替水泥池半连续培养新月菱形藻 ,通过控光、控温、控气来满足新月菱形藻的生
长条件要求 ,进行了密封袋培养新月菱形藻的生产试验 ,效果明显好于水泥池培养 ,对培养水体的监控情况也
进行了分析 .并根据新月菱形藻的相对生长常数 K、平均日增量 X 和平均倍增时间 G,选出其最佳生长条件:
光照 5 000～ 8 000 lx ,水温 15～ 20℃ , p H7. 8～ 8. 5,接种浓度 40× 104～ 60× 104个 /mL.
关键词:新月菱形藻 ;密封袋培养 ;接种 ;原生动物
中图分类号: Q949. 270. 5　　　文献标识码: B　　文章编号: 1003-0972( 2004) 01-0088-04
　　新月菱形藻 (N itzschia closterium )属于单胞
藻类 ,单胞藻又称微藻 ,是利用太阳光能进行光合
作用的单细胞植物 .单胞藻是水域中最主要的初级
生产者 ,是水产动物及其幼体直接或间接的饵料 .
由于其具有营养丰富、不败坏水质的特点 ,至今仍
难以用人工饵料取代 .在水产动物育苗中 ,单胞藻
饵料占有举足轻重的地位 [1 ] .
近几年来 ,随着对虾人工育苗技术的提高 ,对
藻类的需求量越来越大 ,为了满足幼虾的生长发
育 ,要求提供稳定而充足的单胞藻类 .但在实际生
产中 ,水泥池开放式培养单胞藻类往往由于生产不
稳定、易污染而导致藻类供给不足 ,使对虾育苗量
下降 ,损失很大 .为此根据实际生产需要采用了一
种封闭式培养装置 ,通过对单胞藻类包括新月菱形
藻的培养及生产应用 ,取得了良好的效果 ,为其进
一步的生产性培养提供了试验依据 .
1　材料与方法
1. 1　藻种及苗种
生产用藻种为新月菱形藻 ,由中国海洋大学藻
类实验室提供 ,先用 2 L细口瓶扩种培养 ,达到一
定浓度后供密封袋再培养用 ;苗种是利用青岛市即
墨地区洼里育苗场的中国对虾 ( Penaeus chinensis )
幼体 ,进行生产性培养藻类饵料 .
1. 2　试验材料
1. 2. 1　培养装置　装置的外架体是由角钢焊制的
长方形框架 ,外型尺寸为 2. 06 m× 1. 56 m× 0. 50
m(长×宽×高 ) ,支撑内薄膜袋和水的压力 .内薄
膜袋的尺寸与架体相同 ,有两层 ,外层为尼龙薄膜 ,
内层为无毒聚乙烯薄膜 ,厚度为 0. 10～ 0. 12 mm.
有效容积为 1. 5 m3 .充气机作为气源 ,用 5个气石
日夜充气 .
1. 2. 2　光照与温控　光照采用人工光源: 12支 40
W日光灯 ,温控采用 8002型温度控制仪 .
1. 2. 3　生长率计算　 K= ( logN T - logN 0 ) /T , G
= 0. 301× 24 /K , X= (N T- N 0 ) /T .
其中 K为相对生长常数 , T为培养天数 , G为
藻细胞平均倍增时间 , X为藻细胞平均日增量 (×
10
4个 /d) ,N T、N 0为最终、起始浓度 .
1. 3　藻细胞监测
pH值: p HS-29A酸度计 (上海雷磁仪器厂 ) ;
光照: QZ— CZ微缩照度计 (上海险峰电影机械
厂 ) ;定量计数:血球计数板 ;温度:普通温度计 .
2　结果与讨论
2. 1　新月菱形藻的生物学特征
新月菱形藻在分类上属于硅藻门、羽纹纲、双
菱形目、菱形藻科、菱形藻属 ,和三角褐指藻
( Phaecdactylum tricornutum Bohlin )一样是我国
较早培养、培养方法较为成熟的单胞藻饵料 ,广泛
用于贝类、虾类育苗 .
2. 1. 1　形态特征
　收稿日期: 2003-05-15
　作者简介: 王彩理 ( 1969-) ,男 ,山东青岛人 ,工程师 ,研究方向为生物饵料及食品工程 .
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　　新月菱形藻细胞呈纺锤形 ,中央膨大 ,两端细
长 ,并朝同一方向弯曲似月牙型 ,是单细胞浮游硅
藻 ,有硅质细胞壁 ,中央有一细胞核 ,细胞长 12～
23μm,宽 2～ 4μm.有 2片黄褐色的色素体 ,位于
细胞中央细胞核的两侧 .新月菱形藻在培养液中悬
浮生长 ,使水呈黄褐色 ,生长良好的种类搅拌后可
出现云雾状水雾 .其繁殖方式为纵分裂繁殖 .
2. 1. 2　生态条件
a盐度:适应范围广 ,盐度在 18‰～ 61. 5‰之
间都能生长繁殖 ,最适盐度为 25‰～ 32‰ .
b温度: 耐低温能力较强 ,生长繁殖的适温范
围为 5～ 25℃ ,最适温度范围为 15～ 20℃ .对高温
的忍耐性差 ,当温度超过 25℃时藻细胞停止生长
繁殖 ,藻体大量下沉、凝聚、结块 ,最后变白而大量
死亡 .据报道 ,在足够的光照强度下和一定范围内
温度每升高 10℃ ,光合作用速度约增加 1倍 .
c光照: 最适光照强度范围为 3 000～ 8 000
lx ,小型培养时切忌直射阳光照射 ,否则导致细胞
色素体损坏 ,藻体变白死亡 .
d酸碱度: 适应范围在 pH 7～ 10之间 ,最适范
围大约是 pH 7. 5～ 8. 5.
2. 2　新月菱形藻的半连续培养
单胞藻生长繁殖是以几何级数递增的 ,应尽量
增加一、二级培养水体 ,为后续培养提供高质量的
藻种 .新月菱形藻、三角褐指藻、金藻 3012( Pavlo-
variridis galbana )等硅藻类是低温藻类 (适温 10～
15℃ ) ,耐低温性强 ,对幼虾的性腺发育有很大的
促进作用 .青岛地区的早春天气比较冷清 ,海水温
度大都在 5～ 7℃ ,为保证单胞藻类在其适温范围
内生长 ,饵料室需要保温 ,培养用水最好加热消毒
后再使用 ,一般的预热水温度要高于单胞藻类适温
3℃左右 .新月菱形藻和三角褐指藻都繁殖快、易
培养 ,营养价值也高于其他单胞藻 ,所以两者可单
一投喂 ,但混合投喂效果更佳 .
单胞藻作为饵料 ,要求密度高、不污染、不老
化 ,然而要做到完全不污染很不容易 ,如果发生污
染 ,就必须重新获得藻种 ,为此需要专门培养藻种 .
藻种的数量一般都不大 ,要将少量藻种直接接种到
大型容器中培养 ,密度必然很低 ,时间就会很长 ,这
样一方面增加了污染的机会 ,另一方面必然降低设
备的利用率 .因此 ,单胞藻的培养一般都分为一级
培养、二级培养和三级培养 ,新月菱形藻的各级培
养情况见表 1.
表 1　新月菱形藻的各级培养情况
Tab. 1 The culturing s ituations of Nitzschia closter ium
培养分级 培养方式 容器 容器消毒方式 搅动方式 光照强度 /lx
一级 纯藻种培养 3～ 5 L三角烧瓶 煮沸消毒 定期摇匀 2000～ 3000
二级 扩种培养 20 L细口瓶 浓盐酸浸泡 定期搅拌 5000～ 6000
三级 生产性培养 1. 5 m3密封薄膜袋 250× 10- 6NaClO浸泡 充气机充气 8000～ 10000
　　半连续培养就是在一次性培养的基础上 ,当藻
类达到一定浓度后 ,每天或隔天收获半数藻种 ,并
补充半数水体和营养盐 ,继续培养 .半连续培养可
使藻类细胞不断保持指数期生长 ,效果比一次性培
养要好得多 .新月菱形藻收获后的浓度与培养周期
的关系见表 2.
表 2　新月菱形藻的稀释浓度与培养周期
Tab. 2 The dilute concentration and
culturing cycle of Nitzschia closterium
稀释浓度 /104个· mL- 1 培养周期 /d
30～ 50 3～ 4
50～ 80 2～ 3
100 2
150 1～ 2
200 1
2. 3　新月菱形藻的培养液
单胞藻在生长繁殖过程中需要不断从外界吸
收各种无机营养物质制造有机物 .这些无机营养物
质包括其需要的各种化学元素 ,其中有些是必不可
少的 ,主要有碳、氢、氧、氮、硫、磷、钾、钙、镁、铁、氟
10种常量元素和铁、锰、锌、铜、钼、钠、硅、铅等微
量元素 .这些元素在海水中都有一定数量 ,其中碳、
硫、氢、氧等含量相当丰富 ,一般不会成为海洋中单
胞藻生长繁殖的限制因子 .氮、磷、钾、铁等在海水
中含量虽然比较多 ,但不同海域的含量差别很大 ,
往往会成为制约海洋中单胞藻生长繁殖的因子 .
对于人工培养的单胞藻 ,氮、磷、钾的含量往往
远远不够 ,因此在培养液中加入氮、磷、钾的盐类是
必不可少的 ,所谓的营养盐培养液主要是指氮、磷、
钾的盐类 .海水中的铁的含量一般为 0. 01 mg /L,
这对高密度培养单胞藻是不够的 ,因此培养液中也
需要铁盐 .海水中的微量元素也不能满足需要 ,但
在生产培养中一般不加 ,往往只加消耗量较大的几
种主要营养物质 .另外 ,这些微量元素对单胞藻来
说都有一个最低最高需求量 ,如果低于最低需求
量 ,就会抑制其生长 ,高于最高需求量也会对单胞
藻产生毒害作用 [2 ] .需要特别注意的是 ,微量元素
的适量和致毒量之间的幅度是很小的 .因而在单胞
藻的培养过程中 ,根据单胞藻对营养的需求 ,采用
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王彩理 ,等:密封袋半连续培养新月菱形藻
理想的配方 ,配成对藻细胞生长繁殖优良的培养
液 ,以提高培养效率是十分重要的 .
生产实践表明 ,分次加入营养盐比一次性加入
的方法好 ,可能是分次加入营养盐使营养盐浓度差
别小 ,环境条件较稳定 ,又满足藻种所需要的营养
元素 ,有利于藻类的生长 .随着藻类的生长分次加
入营养盐 ,当单胞藻处于指数生长期时 ,营养盐停
加 .投喂前 24 h不要加营养盐 ,这样既有利于藻类
的生长繁殖 ,也不危害对虾幼体 [3 ] .
生产用新月菱形藻的营养盐配方: NaNO3的
质 量比 为 302× 10- 6 , KH2 PO4 为 2× 10- 6 ,
FeC6 H5O7为 0. 2× 10- 6 .添加方法:按总水体比例
施加营养盐 ,视藻类生长情况 ,每天或隔天按总水
体的 1 /3补加 .半连续培养收获再加水后 ,按加消
毒海水的量加营养盐继续培养 .经多次收获后 ,袋
内杂质及老化细胞会增多 ,底部也会出现附壁现象
及沉淀 ,这时即可全部收获 .密封袋培养情况见表
3.
表 3　一级培养与密封袋培养的比较
Tab. 3 The compar ison of Nitzschia closterium
in one grade and closed-bag cultivation
天数 /d 一级培养 /104个· mL- 1 袋内培养 /104个· m L- 1
0 29 23
1 63 45
2 135 102
3 205 195
4 398 291
5 - 405
X /10
4个· d- 1 92. 2 76. 4
K /d
- 1
0. 28 0. 25
G /d 25. 8 28. 9
2. 4　接种及收获
把藻液加入新的培养液中的操作或原瓶中剩
余的藻种加入新的培养液继续培养叫做接种 .为了
避免培养的单胞藻老化、死亡 ,必须适时而及时地
接种 ,使一开始培养时藻种就在培养液中达到较高
的密度 ,利用藻细胞的体外分泌液抑制原生动物 ,
缩短培养周期 .在环境条件不好 ,藻细胞生长不良 ,
原生动物易出现的条件下 ,更应加大接种量 .这样
使单胞藻的生态环境保持适宜 ,其种群就会兴旺发
达、长盛不衰 .接种量总的原则是“宜大不宜小” ,例
如一级培养的接种量应掌握在 1∶ ( 1～ 2) ,接种密
度以 1∶ ( 4～ 5)为好 ,中继培养和生产性大量培养
接种量可根据具体情况而定 ,一般为 1∶ ( 10～
20) .
每瓶要接种的藻种都要逐一镜检 ,有原生动物
的藻种一定不要接进薄膜袋中 ,接种时间最好在晴
天上午 8∶ 00～ 10∶ 00,要选择生活力强、生长旺
盛、颜色正常的藻种 ,新月菱形藻的收获情况见表
4.
表 4　新月菱形藻的收获情况
Tab. 4 The gaining situation of Nit zschia closterium
单胞藻 接种浓度 收获浓度 总收获量
新月菱形藻 /104个· mL- 1 40～ 60 300～ 350 0. 8～ 1. 0
等鞭金藻 / 104个· mL- 1 50～ 80 300～ 350 0. 8～ 1. 0
　　藻细胞的快速生长繁殖需要培养液中有足够
浓度的由藻细胞本身产生的物质如羟基乙酸等 ,在
高比例接种中培养液含有大量的羟基乙酸而有利
于藻类的生长 ,藻类数量上的绝对优势通过分泌较
多的抗生物质而抑制了敌害生物 ,又可使藻细胞在
新培养液中营养浓度不至于差别过大 ,减少了对新
环境的适应时间 ,缩短了延缓期 ,尽早进入指数生
长期 .一般单胞藻藻种与培养液比例为 1∶ 2～ 1∶
5
[4 ]
.在新月菱形藻 17 d的培养中共收获藻液 7
次 ,平均 2. 4 d收获 1次 ,平均浓度为 330× 104
个 /m L,大大好于往年的水泥池培养 ,见表 5.
表 5　新月菱形藻密封袋和水泥池的半连续培养比较
Tab. 5 The semicontinuously culturing
comparison of closed-bag with cement bank
三级培养 周期 /d 接种浓度→收获浓度 ( 104个 /mL,共 17 d)
密封袋 2. 4 70→ 310　120→ 350　60→ 300　 100→ 310　130→ 360　110→ 300　 70→ 310
水泥池 4. 0 40→ 220　 140→ 280　150→原生动物　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　注:条件:光照: 2 500～ 12 000 lx;水温 10～ 18℃ ; p H
值 8. 4～ 8. 8;海水比重 1. 020.
收获的时间选择在指数生长期末 ,此时可达最
高的藻细胞密度 ,即利用现有的调控手段已经不能
再使指数生长期延长了 ,此时就需要收获了 ,然后
加入等量的培养液继续培养 ,每次的收获量以 1 /2
左右为宜 .如果不发生污染 ,这样的收获可以一直
持续下去 ;如果发生污染 ,则要全部收获后重新接
种 .
2. 5　藻液监控指标
提高产量是单胞藻培养的最终目的 ,这就要求
满足单胞藻对生态环境的要求 .通过单胞藻与生态
环境的相互适应 ,使得各种单胞藻对生态环境产生
了一定的适应范围 ,在研究生态环境对单胞藻生长
繁殖的影响是从单个生态因子开始的 ,影响单胞藻
生长繁殖的主要因素有光照、温度、营养盐 ,酸碱
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　第 17卷　第 1期 信阳师范学院学报 (自然科学版 ) 2004年 1月
度、微量元素等等 .
2. 5. 1　 pH值
单胞藻属于自养型浮游生物 ,含有叶绿素等色
素体 ,能吸收光能和二氧化碳进行光合作用 ,生成
有机物供自身生长发育 ,在光照、温度、营养条件均
适合时 ,生长速度明显加快 ,同时 pH也逐渐上升 ,
到一定限度 ,藻类的生长繁殖就受到限制 ,表现在
易群居、老化、被原生动物污染等 ,所以要对 pH进
行调节 .对新月菱形藻来说 ,可 5 d调节 1次 ,使其
保持在指数生长期 .生产中主要采用充二氧化碳的
方法 ,简单、经济且实用 .一般说 ,单胞藻能直接从
水中吸收利用 CO2 ,所以海洋中碳源不会成为其生
长繁殖的限制因子 .但在人工培养条件下 ,单胞藻
生产力很高 ,碳源会成为限制因子 .所以保持藻液
中 CO2含量较高的低 pH化学环境是单胞藻培养
中必须注意的一个重要问题 .
2. 5. 2　光照
新月菱形藻属于弱光型藻类 .青岛的 4月份光
照强度是比较强的 ,有时能大大超出新月菱形藻的
光照强度上限 ,在此情况下 ,还需要适当遮挡光线 .
另外 ,不同生长期的新月菱形藻需要的光照强度也
不一样 ,根据生产经验 ,刚接种时 ,因为此时藻类密
度较低 ,进行光合作用需的二氧化碳和光照也较
少 ,光照强度在 4 000 lx就可满足其要求 ;随着培
育的进行 ,密度逐渐增加 ,所需的光照强度为 4 000
～ 8 000 lx;而在接种后期 ,准备收获了 ,此时密度
最高 ,可达 300× 104个 /mL,光合作用强烈 ,所需
二氧化碳和光照也达到高峰 ,为 10 000 lx以上 ,但
此时也最易产生原生动物。
为弥补自然采光不足和实际需要 ,装设了人工
辅助光源 ,由于发光时辐射热不高 ,所以采用冷光
源—— 日光灯 ,可达到单胞藻生长中的最大光照强
度 8 000 lx ,经实测 ,在全黑状态下的最大光照强
度为 8 200 lx.充气使藻液翻腾 ,增加了藻细胞的
受光机会 ,同时起到了间歇光照的作用 ,对其生长
特别有利 .表 6是一些藻类的培养条件 .
2. 5. 3　原生动物
单胞藻培养技术并不复杂 ,但在单胞藻培养过
程中 ,常会发生原生动物的污染而使培养归于失
败 ,原生动物的污染和危害是造成当前单胞藻生产
不稳定的主要原因 .原生动物对单胞藻的危害 ,主
要表现在以下两个方面:其一 ,直接吞食藻细胞:原
生动物数量不多时 ,影响不显著 ;当原生动物大量
繁殖时就会严重影响藻类的生产 ,尤其是轮虫的吞
食量惊人 ,在两三天内可以吃光藻细胞 ,使藻液变
清 ;其二 ,分泌有害物质毒害藻细胞:一些较小的原
生动物如微孢子虫、小白虫等通过其分泌的抗生物
质对藻类产生毒害作用 ,当原生动物分泌的抗生物
质还较少时 ,可使所培养的藻类繁殖不快 ,生长不
良 ;当原生动物大量繁殖 ,而大量分泌抗生物质后 ,
藻类会死亡下沉 ,但在一般情况下 ,只有当原生动
物在培养液中达到较大数量后才会造成严重后果 .
目前并没有有效地根除原生动物的方法 ,主要以防
为主 ,防治结合 ,最大限度地减少其危害 .首先要严
格消毒所用器具和海水: 一级培养器具用煮沸消
毒 ,二、三级培养器具用 1∶ 5的盐酸或次氯酸钠溶
液浸泡 ,海水用质量比为 50× 10- 6次氯酸钠处理 ;
其次是一定要防止纯藻种污染 ,因为被污染的藻种
难以保种 ,就没有后继藻种充实 .新月菱形藻的一
级培养要求在视野中决不能发现原生动物 ,二级培
养中每个视野不超过 1个 [5 ] .
表 6　常见单胞藻类的生长参数
Tab. 6 The growing indexes of unicellular algae
单胞藻 培养温度 /℃ 最适温度 /℃ 光照强度 /lx
新月菱形藻 5～ 28 15～ 20 3 000～ 8 000
三角褐指藻 5～ 25 10～ 15 3 000～ 5 000
　　原生动物属于异养型浮游动物 ,吸收氧气氧化
有机物 ,释放二氧化碳并同时获得能量以维持个体
生长 .根据这个特性 ,在培养新月菱形藻的密封袋
中适当充以二氧化碳 ,这样水中的氧气和其他气体
被二氧化碳挤跑 ,原生动物可因缺氧而窒息死亡 ,
还可以避免通过空气污染微生物 ,所以在使用密封
袋培养新月菱形藻过程中基本没发现原生动物 .
总之 ,利用密封袋半连续培养新月菱形藻效果
良好 ,特别是在天气异常的条件下能提供充足的藻
类供应 ,保证了对虾幼体的藻类喂养 ,培养成功率
高 . 具有方法简单、成本低 ,培养的藻类密度大、不
易被污染 ,生产周期短等优点 ,非常适用于中大型
生产性培养 .
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The method of the process of information processing
and transforming—— mathematic models
LIAN Zhi-gang, LI Qiao-xing,MOU Qiong
( Depar tment of Ma th ematics and Info rma tion Science, Guangxi Univ ersity, Nanning 530004, China )
Abstract: Ma thematic model means is to express the state, the reation and the process of thing s in
mathematic language, then to fo rm explanation, judgement and prediction af ter deduction, calculation and
analysis. Today , the era of info rmation, i t play s a vi tal impo rtant ro le and also becomes an ef fectiv e to ol
in the process o f informa tion t ransforming and processing , while it is the car rier o f informa tion.
Key words: logically abstract; the process of info rmation t ransforming and processing; mathematic model
责任编校:郭红建
(上接第 91页 )
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The semicontinuous cultivation of Nitzschia closterium by colsed-bag
WANG Cai-li, REN Jian-guo
( Yellow Sea Fisheries Resea rch Institute o f China Fisheries Research Institute , Qingdao 266071, China )
Abstracts: N itzschia closterium was cul tured by clo sed-bag device instead o f cement pond. By controlling
ligh t, temperature and a tomsphere can meet the need of i ts g row th. The results show that the ef fect of
closed-bag is better than that of cement pond. Based on the investiga tion of some impacting parameters,
such as rela tive g row th constant, average daily increase amount and average double time, w e obtained the
optimal condi tions fo r culturing Nitzschia closterium a re as fol low s, illumination time of 5 000～ 8 000 lx ,
w ater tempera ture o f 15～ 20℃ , p H value of 7. 8～ 8. 5 and inocula ting concert ra tion of 40× 104～ 60×
104 /mL.
Key words: Nitz schia closterium; clo sed-bag semicontinuously cul turing; inocula tion; pro to zoon
责任编校:任长江
118
　第 17卷　第 1期 信阳师范学院学报 (自然科学版 ) 2004年 1月