李永強(qiáng)，陳清香，師文慶*，熊正燁，李思東，李高榮，凌旭煒

(1.廣東海洋大學(xué) a.理學(xué)院;b.海洋與氣象學(xué)院，廣東 湛江 524088;2.廣州市格棱生物科技開(kāi)發(fā)有限公司吳川生物養(yǎng)殖基地，廣東 吳川 524000)

螺旋藻(Spirulina)是一種具有重要開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值的自養(yǎng)原核生物。它具有光合效率高、生長(zhǎng)繁殖快和對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是少數(shù)能大規(guī)模培養(yǎng)的微藻之一［1］。國(guó)內(nèi)外研究表明，螺旋藻具有抗疲勞、抗輻射、抗病毒、抑腫瘤、增強(qiáng)免疫力等多種功能，這使螺旋藻及其活性成分在功能性食品的研究與開(kāi)發(fā)方面有廣闊的應(yīng)用前景［2-4］。

在螺旋藻的形態(tài)、繁殖習(xí)性、氮素營(yíng)養(yǎng)、藻種保存、生產(chǎn)條件及分類(lèi)等方面，已有許多研究報(bào)導(dǎo)［5-8］，而關(guān)于光照對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)影響的研究大多數(shù)集中在光照時(shí)間和光照強(qiáng)度，光照波長(zhǎng)對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)影響方面少見(jiàn)報(bào)道。本文研究在LED燈照射下，光照波長(zhǎng)對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)速率的影響，為螺旋藻養(yǎng)殖業(yè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 藻種 藻種為鈍頂螺旋藻，采自廣州市格棱生物科技開(kāi)發(fā)有限公司吳川生物養(yǎng)殖基地。

1.1.2 培養(yǎng)液 采用Zarrouk培養(yǎng)液作為基本培養(yǎng)液，再加少量微量元素溶液A5和B6，三者的比例(v/v):1000∶1∶1。Zarrouk 培養(yǎng)液的組成(g/L)［9］:NaHCO3，16.80;NaNO3，2.50;NaCl，1.00;KH2PO4，0.41;K2SO4，1.00;MgSO4·7H2O，0.20;CaCl2·2H2O，0.04;FeSO4·7H2O，0.01;EDTA，0.08。微量元素溶液A5的組成 (g/L):H3BO3，2.86;MnCl2·4H2O，1.80;MoO3，0.01;ZnSO4·7H2O，0.22;CuSO4·5H2O，0.08。微量元素溶液 B6 的組成(mg/L):NH4VO3，22.90;NiSO3·7H2O，47.80;NaWO4，17.90;Ti2(SO4)3，40.00;Co(NO3)2 ·6H2O，4.40。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)藻體原液的培養(yǎng) 將藻種和培養(yǎng)液按體積比1∶20置于大小為100 cm×50 cm×50 cm的玻璃培養(yǎng)缸中，在上方以?xún)筛?0 W的日光燈照射培養(yǎng)，光照周期 L∶D=12 h∶12 h，用12 W 的渦輪攪拌器攪拌，攪拌周期為10 min/h。將藻液培養(yǎng)至該實(shí)驗(yàn)條件下的最大濃度，作為實(shí)驗(yàn)的藻體原液。

1.2.2 螺旋藻的形態(tài)觀察 吸取藻體原液少許滴在載玻片上，置于顯微鏡下，放大100倍觀察螺旋藻的形態(tài)。

1.2.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線制作 取100.00 mL的藻體原液，經(jīng)已知干重的濾紙過(guò)濾，對(duì)濾得的藻泥用蒸餾水沖洗數(shù)次，以洗去藻體表面吸附的鹽分，瀝干后放入烘箱80℃真空干燥至恒重，計(jì)算得到藻體原液的螺旋藻干物質(zhì)含量為1.240 g/L。

分別吸取 10.00 mL、25.00 mL、40.00 mL、55.00 mL、70.00 mL、85.00 mL、100.00 mL 藻體原液于相應(yīng)編號(hào)的100 mL容量瓶中，加培養(yǎng)液至刻度線，搖勻。在560 nm波長(zhǎng)下測(cè)定光密度(Optical Density，簡(jiǎn)稱(chēng)OD)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 OD值與螺旋藻干物質(zhì)含量的關(guān)系Tab.1 The relationship of optical density and dry matter content of spirulina

1.2.4 螺旋藻生長(zhǎng)曲線試驗(yàn) 在1000 mL錐形瓶中加入500 mL用培養(yǎng)液稀釋了20倍的藻液，在培養(yǎng)箱中日光燈照射培養(yǎng)，光照強(qiáng)度6000 lx，光照周期 L∶D=12 h∶12 h，輕微攪拌培養(yǎng) 12 d。每天10∶00用分光光度計(jì)在560 nm處測(cè)定OD值。

1.2.5 不同波長(zhǎng)光照對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)的影響試驗(yàn)

(1)在編號(hào)為 A、B、C、D 的四個(gè) 1000 mL錐形瓶，分別加入500 mL稀釋了20倍的藻液，置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，光照強(qiáng)度6000 lx，光照周期L∶D=12 h∶12 h，輕微攪拌培養(yǎng) 12 d。

(2)每天在 18∶00-20∶00 時(shí) A、B、C、D 四個(gè)樣品采用不同波長(zhǎng) LED燈光照，對(duì)A作紅色(650-675 nm)照射處理，對(duì)B作綠色(520-545 nm)照射處理，對(duì)C作藍(lán)色(450-475 nm)照射處理，對(duì)D不作任何處理。

(3)每天10∶00用分光光度計(jì)在560 nm處測(cè)定OD值，比較四個(gè)錐形瓶中螺旋藻的生長(zhǎng)情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 螺旋藻的形態(tài)

圖1是螺旋藻的顯微鏡圖。由圖可見(jiàn)，螺旋藻呈藍(lán)綠色，為絲狀體藻絲螺旋狀，藻絲長(zhǎng)500-650 μm，藻絲直徑約29 μm，頂端鈍圓或略尖細(xì)，末端細(xì)胞寬圓形。

圖1 螺旋藻的顯微鏡圖(放大100倍)Fig.1 The microscope figure of spirulina( ×100)

螺旋藻螺旋結(jié)構(gòu)的形態(tài)受光照強(qiáng)度及養(yǎng)殖溫度的調(diào)控。較強(qiáng)光照和較高溫度均能引起螺旋藻的螺旋結(jié)構(gòu)變緊，螺間距減小;強(qiáng)度較小的光照和較低的溫度則使螺旋藻的螺旋結(jié)構(gòu)變松，螺間距增大［10］。本實(shí)驗(yàn)主要是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，光照強(qiáng)度較小，溫度為25℃(螺旋藻生長(zhǎng)的最適溫度為25-35℃)，因此螺旋藻的螺旋結(jié)構(gòu)均較疏松，螺間距較大。

2.2 光密度(OD)與螺旋藻干物質(zhì)含量(C)的關(guān)系

按表1數(shù)據(jù)，以螺旋藻的干物質(zhì)含量C為橫坐標(biāo)，OD值為縱坐標(biāo)，得圖2標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程為OD=1.280C+0.1831，相關(guān)系數(shù) R2=0.9973。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve

從圖2的標(biāo)準(zhǔn)曲線可以看出，螺旋藻液的干物質(zhì)含量與其OD值在C=0.1-1.3 g/L時(shí)呈良好的線性關(guān)系，故可用OD值作為衡量螺旋藻生物量的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)藻液的OD值直觀地反映出螺旋藻的生長(zhǎng)情況。

2.3 螺旋藻生長(zhǎng)曲線

圖3是用日光燈照射培養(yǎng)螺旋藻的生長(zhǎng)曲線，隨著養(yǎng)殖時(shí)間增加，螺旋藻干物質(zhì)含量呈上升趨勢(shì);在2 d～5 d生長(zhǎng)速率較慢，為緩慢增長(zhǎng)期;在5 d～11 d生長(zhǎng)速率較快，呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)，為快速增長(zhǎng)期;在11 d達(dá)到了生長(zhǎng)的最大濃度，干物質(zhì)含量為0.742 g/L，是初始含量的7倍。

圖3 螺旋藻生長(zhǎng)曲線Fig.3 Spirulina growth curve

2.4 光照波長(zhǎng)對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)的影響

表2 光照波長(zhǎng)對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)的影響Tab.2 Effect of light wavelength on the growth of spirulina

由表2數(shù)據(jù)畫(huà)圖得圖4，對(duì)照樣采用日光燈照射。從表和圖可以看出，采用紅綠藍(lán)光處理過(guò)的螺旋藻生長(zhǎng)量明顯高于對(duì)照樣。經(jīng)過(guò)13 d養(yǎng)殖，螺旋藻干物質(zhì)含量到達(dá)最大，紅光處理的為1.232 g/L，綠色處理的為1.195 g/L，藍(lán)色處理的為0.956 g/L，對(duì)照樣的為0.742 g/L。紅光處理過(guò)的螺旋藻干物質(zhì)含量最大，比對(duì)照樣增加了66.04%。

圖4 不同光照處理螺旋藻的生長(zhǎng)曲線Fig.4 Growth curves of different light treatment of spirulina platensis

從波長(zhǎng)考慮，紅光(650-675 nm)波長(zhǎng)最大，綠光(522-532 nm)第二，藍(lán)光(465-475 nm)第三，較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光有利于螺旋藻的生長(zhǎng)，在紅光下生長(zhǎng)的螺旋藻光合效率最高，干物質(zhì)積累最多，這與魚(yú)腥藻的研究結(jié)果一致［11］。

3 結(jié)論

(1)螺旋藻呈藍(lán)綠色，為絲狀體，藻絲螺旋狀，螺旋直徑為 29 μm，長(zhǎng)度為 500-650 μm。

(2)螺旋藻的光密度標(biāo)準(zhǔn)曲線是:OD=1.280C+0.1831。

(3)螺旋藻生長(zhǎng)速度較快，在經(jīng)過(guò)一個(gè)12 d的生長(zhǎng)周期后，濃度達(dá)到最初濃度的7倍。

(4)經(jīng)紅綠藍(lán)光處理的螺旋藻生長(zhǎng)量明顯高于對(duì)照樣，紅光最好，生長(zhǎng)量比對(duì)照樣增加了66.04%。

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