全 文 ：招巴生里玉刀吐一一- 一一一一一一
树训一喘
螺旋藻 ( S pi r u li n a )是一种个体仅有 3 0 0一 5 0 0拌m
的微藻类水生植物 , 属于蓝藻 门 , 由于其活体形似螺
旋 . 故名。 原产非洲及中南美地区 ,这种被誉为 “ 微型营
养宝库 ” 的螺旋藻 ,每公斤所含营养相当于 1 0 0。公斤
各种蔬菜的总和 ,植物蛋白质含量高达 70 % ,并富含维
生素和氨基酸 , 具有较高的食用和药用价值 , 在食品工
业饲料和饵料工业 、 医药卫生工业 、 航空航天领域都有
极大的开发潜力 , 因而其工厂化生产过程近 20 多年在
世界许多地区都得到迅速发展 。 螺旋藻已被联合国世
界粮农组织列为 21 世纪人类食品开发计划 ,称之为 人
类未来最理想的食品 ,其开发利用前景十分广阔 。
现将当前螺旋藻的工厂化生产介绍如下 :
一 、 利用天然湖沼和池塘养殖
螺旋藻原本是自天然湖泊中分离获得的特殊变异
类型 , 这些湖泊 (尤其是盐碱湖 )的 自然地理条件和水
质营养条件也十分适于这类藻类的生长和繁殖 , 比较
容易形成以螺旋藻为主的压倒优势的生物类群 。 因而 ,
只需稍加改造就可进行大规模的开发性生产 。
利用天然湖泊养殖虽然是最原始的生产方式 , 同
时也是最经济的投资方式 。 其对设备条件要求很低 , 湖
水的肥力可由其自然恢复 , 因而可谓是一劳永逸 。 但
是 , 另一方面 , 目前发现的可生产螺旋藻的天然湖泊毕
竟是有限的 , 目前的研究水平尚未达到在所有的天然
湖泊和池塘 的水面上都能成功地进行螺旋藻养殖 , 因
而这种生产方式存在着很大的局限性 。
二 、 利 用开放式 r
培养池养殖 }开放式培养池养殖 }是在天然湖 泊养殖的基 !础 上衍生而来 的生产方 }式 , 以天 然 日光为光源 }和热源 · 培养池的深度 }一 般 为 2 0一 25 cm , 而其 }规模从数平方米到 数百 }公 顷均 可 · 所采用的材 }料可因地制氢 培养液 }也多进行 了 人工 改造 , }主要包括调节 p H ,增加 }碳源 `如碳酸氢钠等 ’ 和 }氮 源 (如尿素等 ’ 的比重 {等措施 。 依靠培养池 , 人 !
们可以不局限于使用湖
水进行生产 ,几乎 所有
的水源 (包括 海水和工
业废水等 ) . 只要经过适
当的改造或藻种驯化 ,
都可进行培养 。
开放式培养池生产
可分为的淡水制和海水
制 , 前 者可再分 为干净
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低色素产品的相对成本 。 如利
用姜黄提取姜黄色 素的同时 ,
还可开发出姜黄油 ,姜黄色粉 ,
姜黄淀粉及姜黄纤维等系列产
口口口 。
二 、 选择性地开辟和扩大
原料来源
尽管含有色素的生物材料
种类繁多 , 但 只有那些色素含
量高且易于大规模栽种或培养
(如微生物 )的材料才有实用价
值 。 如蔬菜中的辣椒 , 中药材中
的姜黄 、红花等是最有希望的
夭然红色素和黄色素的原料来
源 。 应重点加以研究 。 当然 , 某
些特殊的色素如紫色素 、 黑色
2 2
素的原料来源有限 , 充分发掘
和利用其 自然资源同样具有重
要的意义 。
三 、 系统地进行 色素的稳
定性研究
夭然色素的稳定性一般都
不如合成 色素 , 在提取 、精制和
应用的过程中易受到多种理化
因素的影响 ,从而 限制 了天然
色 素的大 规模开发 和广泛 应
用 ,影 响天然色素稳定性的因
素主要有光照 、 高温 、 金属离子
和酸碱度等四种 。 但色素的种
类不同或色素所处的环境条件
不同时 ,色素受影 响的程度不
同 。 笔者曾对姜黄色素的稳定
J胜作过详细的研究 。 有关光照
的研究结果表明 : 不同 p H (9 ·
0
、
7
.
0 或 4 . 0) 条件下阳光直接
照射 2 . 5 小时 ,姜黄色素损失
率均在 3 %左右 ; 在室内静置
时 , 平均 每天 损失约 10 % ; 而
在 暗处存放且溶液约 p H 值低
于 4 . 0 时 , 平均每天 的损失率
不到 0 . 0 05 % 。 由此可见 ,有必
要对天然色素的稳定性进行详
尽而系统的研 究 , 以便采取相
应 的措施 ,在天然色素的提制 ,
贮存 、 运输及应用过程 中尽量
避免或减少某些理化因素产生
的不 良影响 , 提高 天然色 素的
开发和应用价值 。
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水制和废水制 。 而淡水制开放式培养池是当前最普遍 目前比较成功的设计是一种被称之为 “ 轴心 式光
的培养方式 。 其特点是造价低廉 ,技术要求不甚严格 , 学生物反应器 ”的装置 。 除了采用内光源照明和计算机
因而在发展中国家普及较快 , 这种方式在生产上存在 自动控制之外 ,其最大特点是有一个多功能的轴 ,搅拌
的王要间题有 : ①干净制培养时其培养液的成本较高 , 器和收集器都是靠轴心的转动而工作的 。 收集器的原
而废水制培养对于是否能够完全除去重离子一类有毒 理如同家庭用吸尘器的吸头 ,与中空的轴心那通 . 次轴
物质的危害尚无充足的科学依据 ; ②螺旋藻的生物量 转动时把沉积在罐底的藻体收集起夹 ,再通 : 」一 冬 补传
往往因生产者的技术水平而呈现较大差异 , ③某些有 到罐外过滤加工 . 由于整个生产斌积完今祷 ’ )竿护 堆
害昆虫 (如水蚤 、 蚊蝇类的幼虫 )危害很严重 ; ④地区性 制 , 因而可全部实现 自动化 。 由于界冷 设 少、 沈浪毒 、 藻
和 季节性的限制 ,即螺旋藻 一般只 可在热带和亚热带 种纯化 , 光源控制等都可在人为设讨 的澎 少 , : 件下回
地 区繁殖 (最低渴 度 l 。℃ , 最适温度 2 。一 3 5 ℃ ) 。 因而 满完成 , 因而产品的质量也更有保障 。 这赴共 乙设备所
有得强的季 节性 ,即使在伐国的海南省 ,其生长期最长 记法比拟的 。
也只有 24() 天左右 。 目前 ,螺旋藻开发利用的几个间题 :
相对淡水而言 ,利用海水进行开放性养殖具有许 (一 )生成成本 l可题 生 产成本是工业化生 产的最
多有利条件 : ①直接利月海水为培养液 , 有限地补充一 基本的前题 。 国际市场上每公斤螺旋藻干粉的价格为
些碳源和氮源 ,②不必考虑废水制培养时有毒性物质 儿美元一三 十几美元之间不等 , 其主要庐成在于生产
经螺旋藻进入食物链的可能性 ; ③可充分利用沿海滩 成本不同 。 就多数生产者而言 ,投入的成本过高 , 布场
涂 , 不占或少占耕地 ,等等 . 我国目前就螺旋藻海水养 的销售价格也较高 。
殖方面的研究在有些省份 已取得了可喜成就 。 降低成本的主要出路在于依靠科学技术发展大规
总之 ,开放式培养池海水养殖是 夕`规模工厂化生 模的工厂化生 产 。 在技木环节上 , 淡水制培养主要有以
产的一种成功尝试 , 因而也是当前的一种发展趋势 。 但 ’ 「几个方面 : ①寻找合适的高碱性的内陆湖资源 (指碳
所面临的间题主要是成本较高 · 以及一次性投资的规 酸氢钠含量较高的湖泊 ) , 以改变以较昂贵的代价购矍
模较大和 由此带来的管理 、 加工 、转化和市场等诸多新 化工产品碳酸氢钠作为碳源添加剂的传统方式 .
课题 。 ②研制高效能的密闭式管道式生物反应器 , 以代
三 、 利用密闭式管道系统生物反应器生产 咨目前的小规模的开放式培养池 。
管道式生产是指在一密闭的轰明管状生物反应器 ③采收方式正趋向干用筛滤法或沉积法来取代离
内借助 自然光照进行工厂化繁殖牛 产藻类的一种生产 心法 、 凝结法和漂采决 一井以此洪免消耗化学药 品和消
方式 。 由于 密闭的管道系统可以很容易与其它加工设 笼较高的能量 。
备配套 , 即 靠泵压可以把管道 内生长到一定生物量的 ①采用自动控制 一手段完善培养 、 加工和管理过程 。
藻体传递到下道工序 , 因而 整难、 生产过程可基本实现 ③延长生产周期 , 打破生产的季节性和 地域性限
自动化 。 制乃至昼夜限制 ,等等 。
与 开放式培养池比较 , 管道式反应器受环境条件 (二 )新藻种的莽选和新器种的选育 藻种的优劣
的影响较小 ,产品的产量和质量墓本上都有保障 。 在相 阳生物反应器的性能是否先讲同等重要 , 两者同是技
同条件下 ,管道式反应器的年产量为 3 3 、 / 1; 。 , 而开放式 术进步的标志 。 螺旋藻的育种目标 , 应具有下列几个方
培养池的年产量仅为 8] 川 h a 。 曾在 1关 8 年第四届国际 面的内容 :
应用微藻学会议上 , 许多专家对这种管道式生物反应 ①产最因素 。 即以高光效和高产量为主攻目标 , 日
器给予充分的肯定 ,认为这可能是当今微藻人工养殖 产量应超过 口前最高的 30 一 4 0 9 / m ￡ 的水平 。 也包括对
的主要趋势之一 。 氮的同化能力强 ,光饱和点低 , 以及在较低的温度条件
四 、 利用灌式生物反应器生产 下也能正常繁殖 。
罐式生物反应器是借助微生物生产上的发酵罐的 ②形态特征 。 以选择较大的个体为 目标 ,或选择肥
原理设计的 。 其核心设备是一个封闭的圆柱形反应罐 , 些易于结成较大团块的个体 ,前者适于打捞加工 , 而后
其内配有提供光源的照明装置和培养 、 搅拌 、抽滤以及 者易干沉积在容器的底部以便采收 。
温度控制和监测传感系统等等 。 一定量的藻种被接种 ③海水型 和异养型新变异的驯化 。 海水型变异的
到培养液内之后 , 经过一段时间的场养即可达到所要 驯化成功为利用取之 不尽 、 用之不竭的海洋资源创出
求的生物量 , 藻体就可不断地从罐中德出 。 了一条新路 异养型变异的驯化主要是以废水和废弃
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植物染色体 G 一显带的 A E G 法
张飞雄 (首郑师范大学生物扣
目前 , 植物染色体 G一显带的方法很多 ,有
胰 酶 法 〔` , 〔 , , 、 尿 素 法 〔 , , 〔 2 , , 改 良 的 S e a b r ig h t
法 〔3 ) 、 U t a k o j又法 〔 3 , 、 醋酸 地 衣 红 法 〔 3 , 〔` , 、 A S G
法 〔 5 ,和风油精诱导 〔` , 等几种 , 都取得了显著 的
效果 。 在广泛实验研究的基础上 ,我们摸索出了
一种新 的植物染色体 G 一显带方法— A E G
(醋酸 /酶 /吉姆萨 )法 ,在几种禾本科植物染色
体上诱导出了 G一带 。 现报告如下 。
一 、材料与方法
(一 )实验材料
供试材料有玉米 、类玉米 、 惹该和黑麦等几
种 。
(二 )实验方法
1
. 浸种 、 培养 : 在室温下将种子用 自来水浸
泡 1一 2小时后 ,放在铺有一层湿滤纸的培养皿
中 , 于 28 ℃左右培养催芽 。
2
. 取材 、 预处理 : 等根长至 0 . 5一 1 厘米左
右时 , 切取生长旺盛的根尖 ,放人盛有饱和 a 一
澳代蔡溶液的青霉素瓶中 ,室温下处理 3 小时 。
其间反复摇动青霉素瓶几次 ,让根尖沉入底部
使预处理均匀 。
3
. 固定 : 吸去 a 一澳代蔡溶液 ,用蒸馏水洗
10 分钟 ,而后用甲醇一冰醋酸固定液 ( 3 : l) 固
定 45 分钟 。
4
. 酶解 :倒去 固定液 ,用蒸馏水洗 5 次 , 每
次 4一 5 分钟 。 待吸净水份后 ,用 2 %的纤维素
酶 (国产 )和 2%的果胶酶 (德国产 )混 合酶液 (1
:
1) 在 37 ℃下解离 4 小时 30 分钟 (类玉米 、 慧
该和黑麦解离 4 小时 ) 。
5
. 后固定 :酶解结束 ,迅速吸掉酶液并加入
上述固定液在室温下固定 30 分钟以上 。
物的再利用为前题的 。
(三 )培养条件和其它生理学内容 . 某一特定的环
境条件对螺旋藻生长的影响 , 以及培养基的筛选和改
造 ,一直是生理学家研究的重要课题 。 目前生产上所采
用的培养基 (液 )的组成有以下发展趋势 :
①就地取材和利用废弃物为原料 。 包括工业废水
和家畜粪便等 。
②利用天然水体进行生产 , 使其肥力 自然恢复 ,如
海洋 、 湖泊等 。
③增加培养夜的重复使用次数 ,如增加培养液的
CO
Z 浓度等方法使其恢复肥力 。
④筛选和研制适于高密度的细胞生长的培养基
(液 ) 。
总之 , 螺旋藻的大规模工厂化生产蕴藏着巨大的
经济潜力 ,开发螺旋藻资源不仅有助于推动我国应用
高科技开发新型营养资源 , 而且有助于 促进传统向现
代化农业过渡 .
北京市青年科技骨干培养基金资助课题 。 部分工作得到了武汉大学宋运淳教授的指导 。