全 文 ：
活性。
参考文献:
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收稿日期:2014 － 08 － 18;修回日期:2014 － 10 － 22
作者简介:于建华(1981 －)，女(蒙古族)，讲师，硕士，研究方
向为水产养殖，yjhyjh926@ 163． com．
通信作者:周 玮(1963 －)，男，教授，博士，研究方向为水产
养殖，zhouwei@ dlou． edu． cn．
超滤浓缩技术在小新月菱形藻中的应用
于建华1，周 玮2，王国栋3
(1．内蒙古民族大学 动物科学技术学院，内蒙古 通辽 028042;2．大连海洋大学 水产与生命学院，
辽宁 大连 116023;3．大连举扬科技有限公司，辽宁 大连 116023)
中图分类号:S853． 75 文献标识码:B 文章编号:1004 － 7034(2015)05 － 0138 － 03
小新月菱形藻(Nitzschia closterium)含有丰富的
多不饱和脂肪酸 EPA 和 DHA，是一种利用价值较高
的单胞藻，在水产养殖方面具有很高的应用价
值［1 － 2］。小新月菱形藻是许多贝类、海参、虾类等经
济动物苗种生产、幼体培育的优良饵料 ［3 － 4］。然而
在水产经济动物育苗时，由于小新月菱形藻培养受到
自然条件、技术水平等因素的限制，藻类供应往往不
及时，直接或间接地影响了苗种生产;因此，藻类及时
供应是成功育苗的关键。
近年来，很多学者以浓缩藻液的方式储存藻液，
以满足生产需要［5 － 6］。超滤技术由于具有应用范围
广、可以在常温下运行、能耗低、设备简单、易维护等
优点，已经在医药、化工、生物工程、食品等领域得到
了广泛的应用［7 － 10］。目前，利用超滤技术对金藻的
浓缩已有报道［11］，但对小新月菱形藻的浓缩研究报
道很少。操作压力是单胞藻饵料浓缩机的一个重要
参数，试验利用大连海洋大学研制的单胞藻饵料浓缩
机(MFZ －1)对小新月菱形藻进行浓缩，研究操作压
力和起始密度对浓缩机浓缩效果的影响，为发挥单胞
藻饵料浓缩机最佳使用性能提供依据，现报道如下。
1 材料与方法
1． 1 主要仪器及小新月菱形藻来源
MFZ －1 单胞藻饵料浓缩机，大连海洋大学研
制;CX21FS1 显微镜，购自上海肯强仪器有限公司;
XB － K －25 血球计数板，购自上海求精生化试剂仪
器有限公司;50 L 塑料桶，购自庆云三元塑料制品有
限公司。以上仪器和设备均由大连海洋大学水产与
生命学院海洋生物实验室提供。
小新月菱形藻，购自大连陆源海产科技园单胞藻
饵料培养室。
1． 2 浓缩机滤水率的测定
在饵料池(18 m3)中培养小新月菱形藻，藻液体
积为 10 m3，在密度为 1． 0 × 106，2． 0 × 106个 /mL 时
开始浓缩试验。操作压力分别为 0． 02，0． 06，0． 10，
0． 16，0． 20 MPa。试验时浓缩机进藻管口，出藻管口
放在饵料池中，出水管口放入 50 L塑料桶中。
记录由出水管过滤出的水装满 50 L塑料桶所需
要的时间，取 2 次测定的平均值。滤水率 Y =
V / T。
式中:Y为滤水率(L /min)，V为体积(L)，T为收
集 50 L水时所需要的时间(min)。
试验开始后，每隔 1 h测定滤水率和浓缩藻液密
度，当滤水率降至开机时的 1 /2 时结束试验。
1． 3 藻类的培养方法
采用 f /2 海水培养基进行培养［1］。
1． 4 数据的统计分析
采用 SPSS11． 5 软件进行相关性检验，单因素方
差分析和邓肯氏多重比较。
2 结果
2． 1 操作压力对浓缩机滤水率的影响
2． 1． 1 起始密度为 1． 0 × 106个 /mL 时不同时间的
滤水率 见图 1。
随着浓缩时间的延长，滤水率逐渐下降。刚开始
浓缩时滤水率最大，各压力组起始滤水率在
(35． 98 ± 0． 52) ～(18． 17 ± 0． 48)L /min 之间。刚
开始浓缩时，各压力组之间差异显著(P ＜ 0． 05)。浓
缩 1 h后，滤水率迅速降低，随着浓缩时间继续增加，
滤水率继续降低，但是降低幅度逐渐变小，最后趋于
稳定状态。压力越大滤水率越大，刚开始浓缩时滤水
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Heilongjiang Animal Science
and Veterinary Medicine № 05 2015
DOI:10.13881/j.cnki.hljxmsy.2015.0689
2015 年 05 月(上)
图 1 不同操作压力对浓缩机滤水率的影响
率从大到小的操作压力为 0． 20 MPa ＞ 0． 16 MPa ＞
0． 10 MPa ＞ 0． 06 MPa ＞ 0． 02 MPa，随着浓缩时间的
延长，0． 20 MPa压力组与其他组始终差异显著(P ＜
0． 05)。
2． 1． 2 起始密度为 2． 0 × 106个 /mL 时不同时间的
滤水率 见图 2。
刚开始浓缩时滤水率最大，各压力组之间差异显
图 2 不同操作压力对浓缩机滤水率的影响
著(P ＜ 0． 05)，滤水率在(35． 01 ± 0． 42)～(18． 03 ±
0． 38)L /min之间，滤水率从大到小的操作压力为
0． 16 MPa ＞ 0． 20 MPa ＞ 0． 10 MPa ＞ 0． 06 MPa ＞
0． 02 MPa。随着浓缩时间的延长，0． 16 MPa 压力组与
其他组始终差异显著(P ＜ 0． 05)。
2． 2 操作压力对藻液密度的影响(见表 1、表 2)
随着浓缩时间的增加，浓缩密度逐渐增大。同一
表 1 不同压力、不同浓缩时间的藻细胞密度(起始密度为 1． 0 × 106个·mL － 1) × 106个·mL － 1
压力 /MPa 0 h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 h 6 h 7 h 8 h
0． 02 1． 04a ± 0． 09 1． 14a ± 0． 05 1． 26a ± 0． 01 1． 30a ± 0． 01 1． 36a ± 0． 02 1． 43a ± 0． 01 1． 59a ± 0． 04 1． 73a ± 0． 05 1． 94a ± 0． 01
0． 06 1． 10a ± 0． 02 1． 15a ± 0． 02 1． 29a ± 0． 05 1． 33a ± 0． 06 1． 42a ± 0． 07 1． 54ab ± 0． 05 1． 67a ± 70． 03 1． 82ab ± 0． 12 2． 02ab ± 0． 08
0． 10 1． 02a ± 0． 07 1． 17a ± 0． 04 1． 30a ± 0． 06 1． 39a ± 0． 03 1． 51a ± 0． 07 1． 64b ± 0． 06 1． 79a ± 0． 04 2． 13b ± 0． 10 2． 24b ± 0． 12
0． 16 1． 08a ± 0． 02 1． 25a ± 0． 04 1． 47b ± 0． 04 2． 04b ± 0． 07 2． 38b ± 0． 01 2． 94c ± 0． 01 4． 03b ± 0． 21 6． 25c ± 0． 11 14． 28c ± 0． 03
0． 20 1． 06a ± 0． 06 1． 21a ± 0． 04 1． 53b ± 0． 04 1． 96b ± 0． 11 2． 35b ± 0． 07 3． 52d ± 0． 05 4． 26b ± 0． 05 8． 57d ± 0． 05 16． 32d ± 0． 02
注:同列数据肩标字母完全不同表示差异显著(P ＜ 0． 05)，含有相同字母表示差异不显著(P ＞ 0． 05)。
表 2 不同压力、不同浓缩时间的藻细胞密度(起始密度为 2． 0 × 106个·mL － 1) × 106个·mL － 1
压力 /MPa 0 h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 h 6 h 7 h 8 h
0． 02 2． 06a ± 0． 04 2． 11a ± 0． 04 2． 29a ± 0． 02 2． 48a ± 0． 03 2． 66a ± 0． 06 2． 79a ± 0． 01 2． 94a ± 0． 07 3． 32a ± 0． 02 3． 61a ± 0． 06
0． 06 1． 95a ± 0． 05 2． 16a ± 0． 08 2． 37a ± 0． 06 2． 53a ± 0． 04 2． 71a ± 0． 12 2． 93a ± 0． 02 3． 16b ± 0． 06 3． 45a ± 0． 06 3． 80a ± 0． 04
0． 10 2． 12a ± 0． 04 2． 51b ± 0． 10 2． 85b ± 0． 06 3． 05b ± 0． 04 3． 29b ± 0． 04 3． 56b ± 0． 03 3． 89c ± 0． 05 4． 28b ± 0． 03 4． 75b ± 0． 06
0． 16 1． 92a ± 0． 12 2． 53b ± 0． 02 3． 07c ± 0． 06 3． 70d ± 0． 04 4． 65d ± 0． 05 5． 88d ± 0． 07 7． 69e ± 0． 05 15． 38d ± 0． 04 38． 47d ± 0． 08
0． 20 2． 08a ± 0． 15 2． 30ab ± 0． 11 2． 72b ± 0． 04 3． 42c ± 0． 04 3． 82c ± 0． 11 4． 36c ± 0． 09 5． 69d ± 0． 05 10． 42c ± 0． 15 22． 36c ± 0． 06
注:同列数据肩标字母完全不同表示差异显著(P ＜ 0． 05)，含有相同字母表示差异不显著(P ＞ 0． 05)。
工作压力下，随着饵料浓缩机工作时间的延长，在工
作前 6 h各组浓缩密度差异不明显，到第 8 小时时表
现出很大差异。
压力不同则浓缩密度不同。当小新月菱形藻起
使浓缩密度为 1． 0 × 106个 /mL、浓缩 8 h 时，各压力
组浓缩密度从大到小的排序与滤水率一致，各组之间
差异显著(P ＜ 0． 05)。压力为 0． 20 MPa时，浓缩 8 h
密度最大［为(16． 32 ± 0． 02)× 106个 /mL］，0． 02 MPa
最小［为(1． 94 ± 0． 01)× 106个 /mL］。当小新月菱形
藻起使浓缩密度为 2． 0 × 106个 /mL 时，浓缩 8 h
0． 02，0． 06 MPa 组与其他组之间差异显著(P ＜
0． 05)。压力为 0． 16 MPa 时浓缩 8 h 密度最大［为
(38． 47 ± 0． 08)× 106个 /mL］，0． 02 MPa 最小［为
(3． 61 ± 0． 06)× 106个 /mL］。
3 讨论
3． 1 关于操作压力对滤水率的影响
超滤是采用压力作为推动力的膜分离技术［9］，
操作压力、操作时间影响超滤膜的滤水率。超滤膜孔
径一般为 0． 005 ～ 1． 000 μm［9］。进行小新月菱形藻
浓缩时藻细胞和水经过超滤膜，在压力作用下水通过
超滤膜，而藻细胞由于分子大被超滤膜截留下来，随
着浓缩时间的延长，被滤出的水越来越多，浓缩密度
越来越大。
本试验中，由图 1 可知，随着压力的增大，滤水率
931《黑龙江畜牧兽医》科技版
增加，滤水率最大时的压力为 0． 20 MPa，滤水率最小
时的压力是 0． 02 MPa。压力是超滤的动力，操作压
力增加则滤水率增加，这与周玮等［11］利用浓缩机浓
缩金藻时的结果一致。随着压力的增加，推动水经过
超滤膜的压力增加，大量的水分子经过超滤膜，使滤
水率增加，但是滤水率的增加幅度不是越来越大，随
着浓缩时间的延长滤水率增加幅度逐渐降低，最后趋
于稳定。根据超滤的原理，大分子的溶质随着水一起
流到膜表面，但是不通过膜，在膜表面聚积成密集的
“溶质层”，这种现象被称为浓差极化现象［10］。本试
验中，随着压力的增加、浓缩时间的延长，停留在超滤
膜表面的藻细胞越来越多，浓差极化现象越来越明
显，阻碍了水通过超滤膜，浓差极化对超滤膜的影响
抵消了增加的压力，因而后期滤水率增加幅度降低，
最后趋于稳定。本试验中，高密度浓缩时，尽管压力
增加到了 0． 20 MPa，但是滤水率并没有增加，低于
0． 16 MPa，压力越大对超滤膜的破坏就越严重，阻碍
了水分子通过超滤膜。苗豪梅等［12］研究发现，适宜
的操作压力不易形成凝胶层或膜孔堵塞。张宁等［13］
也认为，超滤的压力并不是越大越好，压力越大加速
超滤膜的压实，且耗能大。
3． 2 关于操作压力对浓缩密度的影响
在压力作用下，随着浓缩时间的延长，藻细胞密
度逐渐增加。藻细胞和水经过超滤膜，藻细胞不通过
超滤膜;因此，随着时间的延长藻细胞密度逐渐增加。
低密度浓缩 2 h 后，各组之间浓缩密度差异显著，压
力越大浓缩密度最大。当压力为 0． 20 MPa 8 h 时密
度最大。高密度浓缩时，浓缩 8 h 密度最大时的压力
为 0． 16 MPa，藻液密度浓缩至初始密度的 20 倍。由
于在 0． 20 MPa 时，浓缩机滤水率低于 0． 16 MPa，因
此 0． 20 MPa浓缩密度低于 0． 16 MPa。
3． 3 关于起始密度对浓缩机浓缩效果的影响
藻类的起使密度不同，浓缩机的滤水率和藻液的
浓缩密度不同。由图 1 和图 2 可知，在低密度时
(1． 0 × 106个 /mL)随着压力的增大，浓缩机滤水率增
加，浓缩密度增加。在高密度(2． 0 × 106个 /mL)进行
浓缩时，压力增加，滤水率增加，浓缩密度增加;但当
压力增加到 0． 20 MPa时，滤水率和浓缩密度下降，低
于 0． 16 MPa。滕建文［9］、齐辉［14］认为，料液浓度对
超滤作用有影响，料液浓度低容易过滤，料液浓度高
则过滤效率低。本试验得到相似的结论，密度越低滤
水率越高。由图 1 和图 2 可知，浓缩 1 h 后低密度浓
缩组滤水率下降趋势比高密度浓缩组平缓，密度越高
对膜孔的阻塞越强，藻细胞不易过滤。
4 结论
利用单胞藻饵料浓缩机对小新月菱形藻进行浓
缩，低密度时(1． 0 × 106个 /mL)采用 0． 20 MPa 压力、
高密度时(2． 0 × 106个 /mL)采用 0． 16 MPa 压力滤水
率最大，浓缩密度也最大。
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