全 文 ：第 9 期
收稿日期：2012－09－11
基金项目：广西科技开发计划项目（桂科攻 11107021－6）
作者简介：何珍珍（1985－），女，湖北随州人，在读硕士研究生，研究方向为食品科学与工程，（电话）13633087229（电子信箱）
hezhenmqf2008＠163．com；通讯作者，李军生（1963－），男，教授，硕士研究生导师，博士，主要从事生物分子化学修饰与功能方面的
研究工作，（电子信箱）junshenglee63＠yahoo．com．cn。
种桑养蚕以及桑蚕丝加工一直是我国的优势
产业，随着缫丝产业的蓬勃发展，缫丝汰头废水排
放是目前缫丝企业所面临的一个重要问题。 一方面
缫丝厂废弃蛋白的排放会对自然环境造成一定的
污染，另一方面废弃蛋白中珍贵的蚕丝蛋白质资源
被浪费［1－4］。如果能有效地利用缫丝废弃蛋白质生产
鱼塘氨基酸肥水剂，不但可以减轻缫丝厂传统废弃
物处理的成本和压力，而且还能切实开辟缫丝废弃
物的全新使用途径。 从汰头中提取丝胶的方法有化
学提取法和物理提取法两大类 ［5］，得到的粗丝胶蛋
白可与废丝一起水解，蚕丝水解采用微波、酸、碱、
氯化钙和酶等［6－11］。 水解后可得到 16种氨基酸的混
合物， 其中包含 6 种人体自身不能合成的氨基酸，
因此可以用于食品和化妆品的添加剂，一些含量较
高的氨基酸还具有药用价值。
氨基酸肥水剂由多种氨基酸、营养盐、微量元
素、维生素及酵素菌等多种活性物质和生长因子组
成，通过激活有益微生物繁殖和激活藻类细胞分裂
及孢子萌发，促进单细胞藻类新陈代谢，协调藻相
与菌相平衡，促使水体迅速肥沃和维持水质稳定，丰
富水体天然饵料，提高鱼虾幼苗成活率，促进鱼虾
生长。 同时能有效防止浮头或翻塘，降低水中氨氮、
亚硝酸盐、硫化氢等有毒物含量，减少疾病发生。 氨
基酸肥水剂产品越来越受到社会各界的普遍欢迎。
试验所选的小球藻 （Chlorella）和四尾栅藻
（Scenedesmus quadricanda）同属绿藻门（Chlorophy-
ta）， 是鱼类在不同生长时段可利用的天然水生饵
料。 小球藻作为单细胞微藻的一种，直径 3～8 μm，
富含蛋白质、不饱和脂肪酸、类胡萝卜素、叶黄素、
虾黄素和多种维生素，具有极高的营养价值和提高
免疫力的功能 ［12］，可作为鱼类的开口饲料。 四尾栅
藻作为栅藻类的一种，直径 10～24 μm，能为鱼类快
废丝废茧蛋白对小球藻和四尾栅藻生长的影响
何珍珍，李军生，黄国霞，阎柳娟
（广西工学院生物与化学工程系，广西 柳州 545006）
摘要：缫丝汰头中含有丰富的废丝废茧蛋白质。 采用酸水解法得到的游离氨基酸水解度为 87．33％。 利用
单因素试验设计研究氨基酸水解液添加量、温度和通氧量对小球藻（Chlorella）和四尾栅藻（Scenedesmus
quadricanda）生长的影响。 结果表明，氨基酸水解液的添加量为 5．00％、温度 25 ℃、通氧量 1．5 L ／ min 的条
件对小球藻和四尾栅藻的生长有极大的促进作用。
关键词：缫丝汰头；氨基酸水解液；小球藻（Chlorella）；四尾栅藻（Scenedesmus quadricanda）；细胞密度
中图分类号：S968．41 文献标识码：A 文章编号：0439－8114（2013）09－2107-04
Effect of Waste Silk and Cocoon Protein on Chlorella and
Scenedesmus quadricanda Growth
HE Zhen－zhen，LI Jun－sheng，HUANG Guo－xia，YAN Liu－juan
（Department of Biological and Chemical Engineering， Guangxi University of Technology， Liuzhou 545006， Guangxi， China）
Abstract： Silk reeling frigon contains abundant waste silk and cocoon protein． Acid hydrolysis method was used to get
87．33％ amino acid hydrolyzate． Single factor experiment was used to test growth of Chlorella and Scenedesmus quadricanda in
different hydrolysate concentration， temperature and oxygen flow． The results showed that the best condition for Chlorella and
Scenedesmus quadricanda growth is 5.00% amino acids hydrolysate in 25 ℃， with oxygen flow 1．5 L ／ min．
Key words： silk reeling frigon； amino acid hydrolyzate； Chlorella； Scenedesmus quadricanda； cell density
第 52卷第 9期
2013年 5月
湖北农业科学
Hubei Agricultural Sciences
Vol． 52 No.9
May．，2013
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2013.09.066
湖 北 农 业 科 学 2013 年
速生长过程提供营养。 本研究利用缫丝废弃蛋白中
回收的蛋白质为材料，利用酸水解法得到氨基酸水
解液， 用氨基酸水解液代替无机盐 NaNO3 提供氮
源，研究氨基酸水解液的添加量、温度和通氧量对
小球藻和四尾栅藻生长的影响。
1 材料与方法
1．1 试验材料与仪器
缫丝汰头来自广西鸿艺丝绸有限公司，小球藻
和四尾栅藻购自中国科学院水生生物研究所。
主要试剂：H2SO4、NaOH、HCl、甲醛、石油醚等均
为分析纯，试验用水为蒸馏水。
主要仪器：PHS－25CW 型 pH 计（上海理达仪器
厂）、XYJ80－1 型离心机（江苏省金坛市正基仪器有
限公司）、DMB5 电子显微镜 （麦克奥迪实业集团有
限公司）、LRH－250 培养箱 （广东省医疗器械厂）、
HP－1000通氧机（广东中山创新电器有限公司）。
1．2 试验方法
1．2．1 丝胶蛋白的回收 采用酸析法与离心法相
结合， 在缫丝汰头废水中加入稀 HCl， 调整 pH 为
3．8～4．5，在等电点条件下使丝胶蛋白质絮凝而逐渐
沉淀分离 ［5］。 取沉淀后的溶液 4 000 r ／ min 离心30
min，用抽滤装置进行浓缩，按固液比（m ／ V，g/mL，下
同）为 1∶10 向沉淀中加入石油醚，6 ℃下密封静置
24 h，然后置于低于 40 ℃的鼓风干燥箱中干燥至恒
重，即为粗蛋白粉。 将缫丝汰头废丝用清水洗净，置
于低于 40 ℃的鼓风干燥箱中干燥至恒重。
1．2．2 丝蛋白的水解 称取 1．0 g 缫丝汰头废丝和
1．0 g 粗蛋白粉置于 500 mL 蒸馏瓶中， 按固液比
1∶60加入 3．5 mol ／ L的稀 H2SO4溶液，恒温加热搅拌
器 110 ℃反应 9 h ［13］，冷却，用 Ba（OH）2 完全中和。
将中和滤液减压过滤， 取上清液 4 000 r ／ min 离心
30 min，彻底除去 BaSO4沉淀，得到溶液即为氨基酸
水解液。 水解度以水解液中氨基氮与废弃蛋白中总
氮的百分比表示［14］。
1．2．3 小球藻及绿藻的测定 采用 BG11培养液［15］，
配方 ：NaNO3 （15．0 g ／ L）、K2HPO4 （4 g ／ L）、MgSO4·
7H2O（7．6 g ／ L）、CaCl2·2H2O（3．6 g ／ L）、柠檬酸 （0．6
g ／ L）、 柠檬酸铁铵 （0．6 g ／ L）、EDTA-Na2 （0．1 g ／L）、
Na2CO3（2．0 g ／L）、H3BO3 （2．86 g ／L）、MnCl2·4H2O （1．86
g ／ L）、ZnSO4·7H2O （0．22 g ／ L）、Na2MoO4·2H2O（0．39
g ／ L）、CuSO4·5H2O（0．08 g ／ L）、Co（NO3）2·6 H2O（0．05
g ／ L）。 试验前藻种扩大培养 2 周，当小球藻藻液浓
度为 4.0×106 cells ／ mL，四尾栅藻藻液浓度为 3．5×106
cells ／ mL 时， 按 1∶20 的比例接种到 250 mL 锥形瓶
中，置于有光照处静态培养，每天定时摇匀 3 次，分
别考察氨基酸水解液添加量、温度和通氧量对小球
藻和四尾栅藻生长的影响。
1）考察氨基酸水解液添加量对小球藻和四尾
栅藻生长的影响。 试验设置 8个氨基酸水解液处理
组和 1 个 BG11 培养液对照组。 氨基酸水解液处理
组用 pH 7．0 的氨基酸水解液替代 BG11 培养液中
的 NaNO3， 分别添加 0．25％、0．50％、2．50％、5．00％、
7．50％、10．00％、15．00％、20．00％的氨基酸水解液。每
组设 3 个平行。 温度 28 ℃，光照度 5 000 lx［16］，培养
16 d，每隔 2 d 于上午 10∶00 进行藻细胞计数，测定
藻细胞密度。
2）考察温度对小球藻和四尾栅藻生长的影响。
将小球藻和四尾栅藻溶液分别置于 10、15、20、25、
30、35 ℃下，光照度 5 000 lx，通氧量 I．5 L ／ min，培养
7 d，于每天上午 10∶00 进行藻细胞计数，并计算其
平均增长量。
3）考察通氧量对小球藻和四尾栅藻生长的影
响。将小球藻和四尾栅藻溶液以不同通氧量（0、0．5、
1．0、1．5、2．0、2．5 L ／ min）处理，光照度 5 000 lx，温度
28 ℃，培养 7 d，于每天上午 10∶00 进行藻细胞计数，
并计算其平均增长量。
2 结果与分析
2．1 废丝蛋白的回收率
丝胶蛋白的等电点为 3．8～4．5，当丝胶蛋白溶液
的 pH 在此范围内时， 丝胶蛋白的絮凝量最大。 因
此，一般将初滤除杂的废水 pH 调整至 4．0，以提高
丝胶蛋白的回收率。 本研究中丝胶蛋白回收率为
7．33％。
2．2 氨基酸水解度
水解液中氨基氮为 14．03 mg ／ mL， 水解度为
87．33％。 这与李勇等［13］研究的水解蚕丝及其饮料的
制备中氨基酸得率为 89．8％的结果基本一致。
2．3 氨基酸水解液添加量对小球藻和四尾栅藻生
长的影响
氨基酸水解液添加量对小球藻生长的影响如
图 1 所示。 从图 1 中可以看出，前 6 d 为迟缓期，各
组小球藻的生长缓慢；6～10 d 为对数生长期， 各组
小球藻的生长趋势明显不同；10～12 d 为稳定期，藻
细胞密度达到最大值；12～16 d 为衰亡期，随着培养
基中营养元素不断被消耗， 小球藻的生长受到抑
制，藻细胞密度趋于平稳；并且随着氨基酸水解液
添加量的增加， 抑制作用更为明显。 添加 0．25％、
0．50％、2．50％、5．00％、7．50％、10．00％、15．00％、20．00％
的氨基酸水解液时，小球藻的细胞密度均明显高于
对照组， 说明氨基氮的添加能促进小球藻的生长。
2108
第 9 期
其中氨基酸水解液的添加量为 5.00％时对小球藻生
长的促进作用最大。
氨基酸水解液添加量对四尾栅藻生长的影响
如图 2 所示。 从图 2 可以看出，前 6 d 为迟缓期，各
组四尾栅藻的生长缓慢；6～10 d 为对数生长期，各
组藻的生长趋势明显不同；10～12 d 为稳定期，藻细
胞密度达到最大值；12～16 d 为衰亡期，随着培养基
中营养元素不断被消耗， 四尾栅藻的生长受到抑
制 ， 藻细胞密度趋于平稳 。 添加 0．25％、0．50％、
7．50％、10．00％、15．00％、20．00％的氨基酸水解液时，
四尾栅藻的细胞密度均低于对照组，四尾栅藻的生
长受到抑制， 并且随着氨基酸水解液添加量的增
加， 抑制作用表现得更为明显； 添加量为 2．50％和
5．00％时，四尾栅藻的细胞密度明显高于对照组。 且
以氨基酸水解液添加量为 5.00％时对四尾栅藻的促
进作用最大。
分析其原因， 可能是与无机物氮源 NaNO3 相
比，氨基酸水解液作为氮源更适合小球藻和四尾栅
藻的生长；小球藻的最适氮质量浓度范围为 25～250
mg ／ L， 四尾栅藻的最适氮质量浓度范围为 25～150
mg ／ L［17］。 郑晓宇等 ［18］的研究表明，在氮源的添加量
低于最适生长浓度时对绿藻的生长起促进作用，当
高于最适生长浓度时对绿藻的生长起抑制作用，这
与本研究的结果是一致的。
2．4 温度对小球藻和四尾栅藻生长的影响
温度对小球藻生长的影响如表 1 所示。 由表 1
可知，温度在 10～35 ℃范围内小球藻的细胞密度随
生长时间的延长均有不同程度的增长。 温度在 10～
25 ℃范围内时，随着温度升高，小球藻的细胞密度
逐渐增加，日均增长量为（5．16～15．73）×104 cells ／ mL，
温度为 25 ℃时藻细胞密度达到最大，日均增长量为
15．73×104 cells ／ mL；温度在 30～35 ℃范围内时，随着
温度升高小球藻的细胞密度增长放缓，日均增长量
从 8．49×104 cells ／ mL 降至 0．97×104 cells ／ mL， 表明
温度过高会抑制小球藻的生长。 因此，小球藻的最
适生长温度为 25 ℃。
温度对四尾栅藻生长的影响如表 2所示。 由表
2 可知，温度在 10～25 ℃范围内时，随着温度升高及
生长时间的延长， 四尾栅藻的细胞密度逐渐增加，
日均增长量为 （5．07～15．73）×104 cells ／ mL，当温度
为 25 ℃时藻细胞密度达到最大 ， 日均增长量为
15．73×104 cells ／ mL；温度在 30～35 ℃范围内时，随着
温度的升高四尾栅藻的细胞密度增长放缓，日均增
长量从 8．73×104 cells ／ mL 降至 2.29×104 cells ／ mL，
表明温度过高会抑制四尾栅藻的生长。 因此，四尾
栅藻的最适生长温度为 25 ℃。
2．5 通氧量对小球藻和四尾栅藻生长的影响
藻类进行自养生长时会利用 CO2释放出 O2，培
养基中通入大量的无菌氧气能够加强藻液混合，促
进藻细胞在光区和暗区之间循环运动，从而提高藻
细胞密度。 通氧量对小球藻生长的影响如表 3 所
示。 由表 3 可知，通氧量在 0～1．5 L ／ min 区间内，随
着通氧量的增大及生长时间的延长，小球藻的细胞
密度逐渐增大，日均增长量为 （15．70～19．61）×104
cells ／ mL， 说明适量的氧气通入会促进小球藻的生
长，提高其繁殖速度，当通氧量为 1．5 L ／ min 时藻细
表 1 温度对小球藻生长的影响
温度
℃
10
15
20
25
30
35
0 d
20.1
19.9
19.7
20.0
20.1
19.8
1 d
25.2
27.1
33.3
42.1
30.2
20.9
2 d
29.1
30.2
40.4
69.5
39.8
22.1
3 d
36.4
38.5
43.8
80.6
47.3
22.9
4 d
40.2
44.3
58.6
89.2
53.6
23.5
5 d
46.1
50.1
64.5
100.2
65.2
24.4
6 d
50.4
55.3
70.3
113.3
72.3
25.9
7 d
56.2
63.4
79.1
130.1
79.5
26.6
日均增长量
5.16
6.21
8.49
15.73
8.49
0.97
细胞密度//104 cells/mL
表 2 温度对四尾栅藻生长的影响
温度
℃
10
15
20
25
30
35
0 d
17.6
17.5
17.6
17.5
17.5
17.6
1 d
22.4
26.6
32.3
40.8
34.5
21.9
2 d
23.3
29.3
35.0
58.2
40.1
23.3
3 d
30.3
34.6
40.8
73.8
45.8
28.3
4 d
36.1
39.9
53.1
85.2
52.1
30.2
5 d
39.4
47.5
60.1
97.5
67.8
32.1
6 d
45.7
54.2
67.8
110.1
70.5
32.6
7 d
53.1
60.3
75.5
127.6
78.6
33.6
日均增长量
5.07
6.11
8.27
15.73
8.73
2.29
细胞密度//104 cells/mL
对照组
0.25%
0.50%
2.50%
5.00%
7.50%
10.00%
15.00%
20.00%
160
140
120
100
80
60
40
20
0
细
胞
密
度
//1
04
ce
lls
/m
L
2 4 6 8 10 12 14 16
时间//d
图 1 氨基酸水解液添加量对小球藻生长的影响
图 2 氨基酸水解液添加量对四尾栅藻生长的影响
对照组
0.25%
0.50%
2.50%
5.00%
7.50%
10.00%
15.00%
20.00%
120
100
80
60
40
20
0细
胞
密
度
//1
04
ce
lls
/m
L
2 4 6 8 10 12 14 16
时间//d
何珍珍等：废丝废茧蛋白对小球藻和四尾栅藻生长的影响 2109
湖 北 农 业 科 学 2013 年
胞密度达到最大，日均增长量为 19．61×104 cells ／ mL；
通氧量在 2．0～2．5 L ／ min 区间内， 随着通氧量的增
大， 小球藻的细胞密度增长放缓， 日均增长量从
15．49×104 cells ／ mL 降至 10．79×104 cells ／ mL，说明通
氧量过大会抑制小球藻的生长， 降低其繁殖速度。
因此，小球藻的最适通氧量为 1．5 L ／ min。
通氧量对四尾栅藻生长的影响如表 4 所示。 通
氧量在 0～1．5 L ／ min 时， 随着通氧量的增加及生长
时间的延长，四尾栅藻的细胞密度逐渐增大，日均
增长量为（15．91～19．34）×104 cells ／ mL，表明少量的
氧气通入会促进四尾栅藻的生长，提高其繁殖速度，
当通氧量为 1．5 L ／min 时， 藻细胞密度达到最大，日
均增长量为 19．34×104 cells ／ mL； 通氧量在 2．0～2．5
L ／ min 区间内，随着通氧量的增加，四尾栅藻的细胞
密度增长放缓，日均增长量从 16．99×104 cells ／ mL 降
至 10．79×104 cells ／ mL，表明大量的氧气通入会抑制
四尾栅藻的生长，其繁殖速度受到影响。 因此，四尾
栅藻的最适通氧量为 1．5 L ／ min。 可能是当光照到培
养液表面时，藻本身对光有遮挡作用，故入射光穿透
培养液时存在不断衰减的现象， 且随着藻细胞密度
的增加，这种光衰减现象会不断加重，增加通氧量会
加强培养液的混合， 使每一个藻细胞接受均等的光
照机会。但通氧量过大使之对细胞的剪切力加大，反
而不利于藻的生长［19］。同时，营养液中氧气过量能够
降低藻类对 CO2的利用，抑制藻类的自养生长，繁殖
速度降低。
3 结论
本研究以缫丝厂汰头废弃蛋白中回收的蛋白
质为材料，将丝胶蛋白回收技术与缫丝汰头处理相
结合，研究制备一种氨基酸肥水剂。 利用酸析法与
离心法相结合的方法回收缫丝汰头废水中的丝胶
蛋白，回收率达 7．33％。蛋白质水解得到的游离氨基
酸的水解度为 87．33％。用氨基酸水解液代替无机盐
NaNO3 提供氮源 ， 当氨基酸水解液的添加量为
5．00％时小球藻和四尾栅藻的生长状况最好。 小球
藻和四尾栅藻生长最适温度为 25 ℃，最适通氧量为
1．5 L ／ min。 从本研究结果可以看出，利用缫丝厂废
弃蛋白的氨基酸水解液代替无机盐 NaNO3 对小球
藻和四尾栅藻的生长有一定的促进作用。 在以后的
研究中可以通过改变培养液中 P、S、Mg 等元素的浓
度以及添加有益菌群和维生素，制备出一种最适合
藻类生长的氨基酸鱼塘肥水剂。
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表 3 通氧量对小球藻生长的影响
通氧量
L/min
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 d
20.1
19.9
19.7
20.0
20.1
19.8
1 d
41.7
46.4
52.2
54.3
51.9
45.8
2 d
69.4
73.2
79.4
83.1
78.2
70.1
3 d
80.6
84.2
89.1
95.6
88.3
76.4
4 d
89.2
93.1
97.5
104.8
96.3
80.1
5 d
101.2
105.4
110.3
119.1
102.3
83.1
6 d
113.3
114.8
120.1
128.6
118.3
85.5
7 d
130.0
138.2
145.1
157.3
128.5
95.3
日均增长量
15.70
16.90
17.91
19.61
15.49
10.79
细胞密度//104 cells/mL
表 4 通氧量对四尾栅藻生长的影响
通氧量
L/min
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 d
17.3
17.5
17.6
17.5
17.4
17.6
1 d
40.3
44.2
49.3
53.7
48.3
43.7
2 d
57.2
61.4
68.9
75.4
66.9
59.8
3 d
71.9
73.6
75.1
80.3
72.1
65.2
4 d
84.9
87.1
89.5
95.3
84.9
77.9
5 d
96.8
98.9
100.1
113.5
89.3
84.7
6 d
110.9
113.6
119.2
122.5
93.2
90.9
7 d
128.7
133.1
130.2
152.9
136.3
93.1
日均增长量
15.91
16.51
16.09
19.34
16.99
10.79
细胞密度//104 cells/mL
（责任编辑 张利艳）
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