全 文 ：第 23 卷
1 9 9 9
第 l期
年 3 月
水 生 生 物 学 报
A C I A Y H D R () I BO LO G IC A S I I C A N
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23
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1 9 9 9
不同地区螺旋藻室外大规模养殖的研究 *
沈银武 朱家明 朱运芝 宋立荣 刘永定
(中国科学院水生生物研 究所 , 武汉市 4 3 0 0 7 2)
摘要 在武汉 、 力1头和湛江进行 的螺旋藻 室外 大规模生产过程 中 , 对藻种 的选择 , 培养基调
控 , 单位面积产量和产品质量进行了研究 。 结果表明极大螺旋藻 队 C H B 4 38 表现 了较好的适
应性和 较稳定的生物量生产率 ;钝顶螺旋藻 F A C H B 4 39 在武汉地区和湛江地 区的生物量生产
率略低于极大螺旋藻 F A C】I B 4 38 。 但是在低温季节钝顶螺旋藻 H B 83 在湛江地区仍能表现出
一定的适应能力和 生物量生产率 。 分析结果表明三个地 区生产的螺旋藻粉产品质量相差不
大 。 在不 同地区或季节选用不 同的藻种搭配是保持螺旋藻生产 的连续性和稳定的生物量生
产率的一项重要措施 。
关键词 螺旋藻 , 室外大规模养殖
螺旋藻生长繁殖速度快 , 含有极丰富的营养成分和多种生理活性物质 。 许多研究表
明它可广泛用于食品 、 医药 、 养殖动物的饲料等方面 川 。 因此螺旋藻的开发和利用 当今 已
引起 了世界许多国家和地区的高度重视 协 ’ l 。 近年来 , 我国在螺旋藻的研究和应用方 面发
展很快 , 尤其在 “ 七 、 五 ” 期间国家立项 对螺旋藻的藻种选育 、 大量培养 、 工厂化生产 、 采收
干燥设备和应用等关键技术进行了攻关研究 ” , #l, ’ ] , 对我 国螺旋藻的生产和应用起了十分
重要的作用 , 从而引起 了一些投资商的极大兴趣 , 建立 了一批螺旋藻生产和产品开发的公
司和厂家 l[ 6] 。 螺旋藻是一种正在研究与开发的新型的蛋白质食物资源 , 尽管 国内外 对它
的研究与开发有着广泛的兴趣 , 但对其室外大规模生产之 中 , 不同的螺旋藻藻种或品系对
其环境与季节的适应性研究的较少 。 虽然螺旋藻有 50 余个种或品系 , 而被广泛大规模培
养 应 用 的 只 有 极 大 螺 旋 藻 (今 iar il na m a ~ a eS et h
.
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.
) 和 钝 顶 螺 旋 藻 ( .S
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“ et ns is eG ilt )
, 但这两个种又有许多品系 ,在生产上所被引进或采用的品系又多不一样 ,
而 且不 同的品系在不 同的地 区或环 境条件下表 现出 的适应性 不同 。 作者报 道在武汉
( 1 13
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2 0 0Om “ )
、 广东省东部 的汕头 ( 1 16 “ E , 2 4 o N , 2 0 , 0 0 0m 2 )和该省西部 的湛
江 ( 1 10 . 7 “ E , 21 . 4 “ N , 2 0 , 0 0 0m 2 )地 区螺旋藻大规模生产 中进行的不 同品系螺旋藻种养殖
试验与生产的结果 。
* 湖北 省科委重点支持项 目
l) 中国科学院水生生物研究所等 , 19 9 0年 。 藻类蛋 自饲料工厂化生产 中试 . 国家 “ 七. 五 ”科技攻 关项 目鉴定报
19 9 7 一 10一9收到 ; 19 9 8一 5一 1 5修 回
水 生 生 物 学 报 2 3卷
材料和方法
1
.
1藻种 螺旋藻种有极大螺旋藻 F A CH B 4 8 ( 3. 5 m a万 m a), 钝顶螺旋藻 F A C H B 4 3 9 ( S
川“ et ns is) 此两种本所提供 ; 钝顶螺旋藻 BH 83 (S 川“ eI ns is)
, 系作者分离保藏 。
1
.
2 培养基 武汉和湛江使用 aZ r ou k 培养基 v[] , aN H C O , 减半 (武汉 )或减五分之三 (湛
江 ) , 同时其他原料略有减少 。 汕头由于靠近海边 , 地下水为咸水 , 所用培养基根据水质分
析结果参照 aZ mr uk 培养基适 当减少或减免部分原料 。
L 3 水源 武 汉地 区采用 自来 水 (水 源来 自东湖水厂 )培养 ; 汕头采用地下井水 (井 深
30 m
, 咸水 )培养 ; 湛江采用地下井水 (井深 80 m , 淡水 )培养 。
1
.
4 生产主要管理技术措施 控制培养密度 (接种 密度 为 O 6D 6 0n m .0 05 以上 )和采
收密度 (O 6D 6 0 n m 0
.
8一 1 . 0) 。 采收后根据清洗 时回流液被稀释的倍数或测定回流液中
N
.
P
.
K
.
C 等元 素的含量适 当补充培养原料 。 根据培养液养料消耗情况或培养液纯洁度
更换 培养 液 , 一 般 2一 3 月更 换 一次 。 控 制培 养 液 的深度 (夏季 20 一 2 c5 m , 秋 季 巧一
1c8 m )
, 每天测定水位的深度定时补充所蒸发的水分 。 在养殖过程 中 , 每天定时取样进行
显微镜观察 , 发现病虫害和 杂藻立即进行处理 。 在养殖 过程 中 , 如发现鞭 毛虫 、 原生动
物 、 轮虫等虫 害以及席藻 、 小球藻 、 硅藻等杂藻时 , 采取提 高 p H 值 , 加硫酸铜 、 漂 白粉 、 强
氯精进行防治 。
L S 生物量测定 试验生物量用干重表示 ( 80 ℃ , Zh) 。 大规模生产的产量按各个工厂每
月生产的实际产量计算 。
1
.
6 产品质量检测 产 品质量分别 由农业部食 品质量监督检验测试中心 (武汉 )和 中华
人民共和国卫生监督检疫站 (湛江 )检测 。
2 结果
2
.
1 不同地区藻种的适应性的选择
2
.
1
.
1 钝顶螺旋藻与极大螺旋藻的生长比较 在武汉 比较了钝顶螺旋藻 1人 C H B 4 39 与极
大螺旋藻 F A C H B 43 8 的生长速度 , 结果表明在开放的循环式跑道培养池 ( 10 0 m ’ )中连续
培养时 , 极大螺旋藻的生长速率高于钝顶螺旋藻 (图 l ) 。 在覆盖薄膜的循环式跑道培养池
,卫洲产n丈呀
…OóU自已口旧公9ǎ工()
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3 4
时 间 T l m 。 ( d )
2 3
时 I旬 1 ’ l rn 。 ( d )
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图 l 极大螺旋藻 与钝顶螺旋藻 生长速度 的比较
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o f 人 、 二。 。 FA C H B 4 3 8 (- 一 )
an d s 夕 al te n s 八 FA C H B 4 3 9 (一. 卜 )
图 2 极大螺旋藻 与钝顶螺旋藻生生物量生产率的
比较
R g Z P r浏cu it v i it e s o f 5 m u 、 am FA C H B 4 3 8 ( . )
a n d s 尸za 份 n 、 八 FA C l l B 4 39 (口 )
1 期 沈银武等 :不 同地区螺旋藻室外大规模养殖的研究 1 6
(5 0m
’
)中连续培 养时 , 采收浓度控制在 O既 60 1 . 0 以上 , 采收后浓度控制在 O既 6 0 . 5
左右时 , 极大螺旋藻和钝顶螺旋藻的生物量生产率相差不大 , 极大螺旋藻略高于钝顶螺旋
藻 (图 2 ) 。
2
.
1
.
2 三株螺旋藻在湛江地区 的 比较 在湛江 比 卜
较 了 极 大 螺 旋 藻 F A C H B 4 38 、 钝 顶 螺 旋 藻
FA C I】B 4 3 9 和钝顶螺旋藻 H B 8 3 的生长速度 , 结果
表明极大螺旋藻 F A C H B 4 38 生长速度最快 , 其次是
钝顶螺旋藻 H B 8 3 , 钝顶螺旋藻 FA C H B 4 39 较慢 (图
3)
。 全年生产观察结果表明在 4一 1 月极大螺旋藻
F A C H B 4 3 8
、 钝顶螺旋藻 F A C H B 4 39 和钝顶螺旋藻
H B 8 3 都能生长 。 其中以极大螺旋藻 F A C H B 4 38 生
长最 快 , 其 次 是 钝 顶 螺 旋 藻 H B 83 , 钝 顶螺 旋 藻
F A C H B 4 3 9 生长较慢 。 在此季 节有效生 长 日的平
均生物量分别 为 9 . 19 · m 一 Z d 一 ’ , .6 89 · m 一 ’ d 一 ’和
8华冬语 、
滩缸卜 _日巴O口的已é
3 4
时 I司 T l nr e ( d )
图 3 三株螺旋藻在湛江的比较
日 9 3 C o m P a n s io n o f 3 5峨 u ns o f 匆 i r u ln a in
hZ anj ia gn
, 口 l in a
.4 9
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一 ’ ; 采收率分别为 80 % , 75 % 和 65 % 。 在温度较低的季节 ( 12 月一次年 3 月 )钝
顶螺旋藻 H B 8 3仍能生长 , 生物量为 3一g4 · m 一 ’ d 一 ` , 而极大螺旋藻 队c BH 4 38 和钝顶螺
旋藻 F A C H B 4 39 则生长缓慢或停滞生长 。 据此 , 在不 同季节采用不同藻种或品系对螺旋
藻的大规模生产是很重要的 。
2
.
1
.
3 极大螺旋藻在汕头地 区的适应性 根据在湛江 (粤西 )地区 的研究结果与在汕头
(粤东 )地 区的生产季节 ( 3一 12 月 )相结合进行培养 , 选择极大螺旋藻 队 C l l B 4 38 用于生
产 , 结果表明在此季节极大螺旋藻 FA C H B 4 38 都能较好的生长 , 其 中 5一 1 月份产量都在
8 9
·
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一 ’ , 尤以 8 月份产量最高为 1 . 49 · m 一 ’ d 一 ’ (表 l ) 。
表 1 极大螺旋藻F A C H B 4 38 在汕头地区的生长情况
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l P r od
u e it v i it e s o f S ma 万ma F A C H B 4 38 i n S h an t o u
,
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月 份 有效生长 日 总产量 日平均产量 生物量生产率
E fe
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( M o n 由s ) ( k g ) ( k g zd ) ( g · m 一 , d 一 , )
3 10 6 80 6 8 6
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5 2 50
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7
8
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3 3 30
4 3 30
4 90 0
24 2 0
4 3 50
合计 ( T o alt )
l 8
2 0 9
2 120
4 3 8 30
*
3月份养殖 面积为 I O 0 0 0 nr
6 2水 生 生 物 学 报 3 2卷
2. 2不同地区螺旋藻室外大规模养殖结果
根据武汉地 区的试验结果 , 极大螺旋藻 F A C H B 4 38 和钝顶螺旋藻 F A C H B 4 39 相差
不大 , 在 5一 10 月份的大规模养殖 中 , 分别采用这两种藻进行生产 , 生物量生产率平均
店 弓 6 7 已 9 1 0 1 1
月份 M o n t hs
为 10 9 · m 一 Z d 一 ’ , 其 中 8 月份最高 (图 4) 。 在湛江
地 区于 4一 1 月采 用极大螺旋藻 F A C H B 4 38 和 10
月至次年 3 月采用钝顶螺旋藻 H B 8 3 生产 , 获得了
较 好的生物量生 产率 。 20 , 0 Om ’ 养殖 面积的产量
l一 3 月 为 Z t / 月 , 4一 9 月为 s t / 月 , 10一 12 月为
3t / 月 , 全年总产量 为 4 5t 。 按 3 6 5 d 计算 , 平均生物
量生产率为 6 . 16 9 · m 一 ’ d 一 ’ 。 在汕头地区 选用极大
螺旋藻 队 C H B 4 38 进行生产 , 平均生物量生产率
为 8 . 3 5 9 · m 一 ’ d 一 ’ 。
.2 3 不同地区螺旋藻产品质最的比较
3 个地区大规模生产的螺旋藻粉的蛋白质含量
4
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ǎ一勺已谕à
奋`-ù卜11n-é-ó几铃生沙孚断洲
图 4 不 同地 区螺旋藻室外 大规模养殖的生物
量生产率
R g 4 P or d u e it v i it e s o f 辛 i ,、 l i n a in o u td o o r
la r g e一 s e a l e P r o d u e it o n i n d l fe er n t a er a s
t
均在 63 % 以上 , 粗脂肪 、 脂肪酸 、 矿物质 、 水分等的含量相差不大 。 叶绿素 a 和类胡萝 卜素
的含量武汉地 区略高于汕头和湛江地区 。 重金属及微 生物学指标等三个地 区基本相近
(表 2 ) 。
表 2 不 同地区螺旋藻粉质 t 检测结果
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e q ual i yt er
s ul st o f S P I-ulI
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项 目 武 汉 汕 头 湛 江
C o n et fl st W l h a fl S h a l t o l Z h a nJ 一a n g
634”50刘76028021门563265780191246394360587031215286蛋白质 P or elt n( % )水分 M o i s ut er (% )
灰分 A s h( % )
粗脂肪 T o alt l , p l d s (% )
叶绿素 a e hi o r o p h y l l . a (m g / k g )
类胡萝 卜素 C ar o et n o ids (m g z k g )
砷 A s (nr g / k g )
铅 P b (m g / kg )
汞 H g (m g / k g )
锅 dC ( nr g/ kg )
铜 C u ( nr g / kg )
细菌总数 B ac et n a e o u n t (个 / g )
大肠菌群 C iol fo mr s
致病菌 P a山 o g e血 e b ac et n a ’
< 3 0 / 10 0 9
未检出
< 3 0 / 1 00 9
未检 出
< 3 0 / 10 0 9
未检 出
3 讨论
螺旋藻是一种营养极其丰富的藻类 , 它吸引人们最大兴趣的开发利用原因之一是蛋
白质含量高 。 尽管在世界范围内对其大量培养和工厂化生产进行了较深人的研究 , 但在
l 期 沈银武等 : 不同地区螺旋藻室外大规模养殖的研究 6 3
室外大规模养殖 中 , 受季节 、 气候和环境因子的影响 , 对如何保持稳定的生长 , 提高生物量
生长率仍是值得进一步深人研究 的内容之一 。 目前 , 国内外工业化生产中广泛采用的藻
种是极大螺旋藻和钝顶螺旋藻 。 由于藻类的特征差异 , 同一个藻种或品系在不 同的地区
或在 同一地 区 , 因季节和环境条件的不同 , 也能表现出不同反应 。 在武汉地区极大螺旋藻
FA C
H B 4 38 的生 长速度与钝顶螺旋藻 FA C H B 4 39 相 差不大 ; 在粤西地 区极大螺旋藻
FA C H B 4 3 8 的生长速度高于钝顶螺旋藻 FA C H B 4 39 。 同时在该地区钝顶螺旋藻 H B 83
的生长速度也高于钝顶螺旋藻 F A C I」B 4 39 。 这表明钝顶螺旋藻 FA C l l B 4 39 在粤西地区
的适应性不及极大螺旋藻 FA C H B 4 38 和钝顶螺旋藻 H B 83 。 此结果则说明在不同的地
区或不同的季 节选用不同的藻种搭配进行生产是一项保持螺旋藻稳定的生物量生产率和
提高产量的重要措施 。
在螺旋藻大规模生产中要找到一个适应性强或适宜范围较广的品种或品系是较困难
的 , 极大螺旋藻 队C H B 4 38 在武汉 , 粤东 、 粤西地区都能保持较好的适应性和较高的生物
量生产率 。 不仅如此 , 利用该品系在其他地 区 (深圳 、 海 口 等 )都表现 出了较好的适应性和
较高的生物量生产率 。 此外 , 该品系还具有个体大 , 便于采收等优点 。 因此作者认为极大
螺旋藻 f A C H B 4 38 在大规模的工业化养殖中是一个十分优 良的品系 。
钝顶螺旋藻 H B 83 在粤西地区虽然在高温季节的生长速度不及极大螺旋藻 f A C H B
43 8 快 , 但是 , 在温度较低的季节仍能保持生长 , 且具有一定的生物量生产率 , 尽管产量不
如高温或较高温季节的高 , 但利用该品系在华南地区进行大规模生产 , 能保持在低温季节
不停产 , 既节省了第二年早春温度略升高需要逐步扩种或扩大面积的时间 , 又保持了一定
的生物量生产率 , 这种方式应视为螺旋藻大规模生产中的一项重要措施 。
参 考 文 献
沈银武 , 刘永定 . 螺旋藻的医疗保健作用 . 中国保健食品 , 19 97 , 2 : 25 一27
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: E l s ie r / N o r UI一 H o l la n d B i o m e id e al P r e s s
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6 4 水 生 生 物 学 报 23卷
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K e y w o r d s 匆 i r u li n a , O u dt o o r l a gr e 一 s e a l e e u l it v a it o n