黃絲藻長途運輸方法及成分變化研究

羅建濤　王慧嶺　滕杰　張晉陽　白雪梅

摘要[目的]研究黃絲藻長途運輸方法，及時滿足養(yǎng)殖過程中所需的大量高活性藻種。[方法]通過對黃絲藻保存條件進行研究優(yōu)化，解決黃絲藻中短期長途運輸中藻種活性、成分變化及成本問題。[結果]通過預處理后的高活性藻種，降低其水分活度及含水量，然后在0℃密封環(huán)境中經(jīng)36h長途運輸過后，藻種活性達90%以上，脂肪酸、蛋白及多糖含量基本維持不變。運輸后藻種可直接進行大規(guī)模跑道池養(yǎng)殖，產(chǎn)量與運輸前相當。[結論]該研究可為解決大量藻種運輸問題提供參考。

關鍵詞 絲狀藻；運輸；脂肪酸；水活度；冷藏

中圖分類號 S981.4 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）11-0149-03

黃絲藻富含不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)、多糖、無機色素及多種微量元素，在能源環(huán)境、醫(yī)藥食品、養(yǎng)殖飼料、化妝品等行業(yè)具有廣闊的應用前景。由于藻類生長快，受制約條件較少，利用藻類生產(chǎn)二十碳五烯酸（EPA）、蛋白及活性多糖等活性物質(zhì)的產(chǎn)率比利用真菌和細菌及其他方式高出1～2個數(shù)量級。人體缺少合成EPA酶系統(tǒng)，自身不能合成EPA，只能通過從外界攝取來滿足自身需求。目前該藻主要應用于飼料行業(yè)中的禽類飼料，通過向雞飼料中添加不同比例EPA藻粉，能夠顯著提高雞蛋不飽和脂肪酸含量，其中EPA含量較高，遠高于魚油中的含量，對嬰幼兒大腦發(fā)育有明顯促進作用，且能夠預防和治療人類多種疾病。其中，排除基因因素，心血管疾病與人們的飲食習慣，尤其是脂肪的攝食種類與數(shù)量息息相關。此外，藻多糖對正常細胞無毒副作用，對防止癌癥、降低血糖血脂具有獨特效應，已成為開發(fā)新藥特藥的主要方向之一。微藻工業(yè)化養(yǎng)殖過程一般分為室內(nèi)擴種及室外養(yǎng)殖兩大部分，首先通過室內(nèi)擴種逐步擴大培養(yǎng)，最后轉接到室外大規(guī)模跑道池進行工業(yè)化養(yǎng)殖。但是，微藻的培養(yǎng)經(jīng)常因為地域養(yǎng)殖環(huán)境不同而受到限制。例如北方養(yǎng)殖季初比較寒冷，會導致藻種擴培時間較長，從而無法快速進行生產(chǎn)。當多地域養(yǎng)殖出現(xiàn)污染現(xiàn)象時，需要快速向污染現(xiàn)場運輸大量新鮮藻種供給生產(chǎn)。所以，需要一種可靠的方式，來解決大量藻種運輸問題。

目前，微藻藻種保存方式多為保種方向的研究，采用超低溫技術及防腐防凍技術相結合的方式。但是對大量藻種保存的研究較少，目前方法無法滿足跑道池生長需求。

傳統(tǒng)藻種運輸采用將濃縮藻泥密封、冷鮮運送的模式，即通過離心等方式獲得含水量大于98%的濃縮藻泥，密封冷鮮保存后運輸或者將大體積的新鮮藻種培養(yǎng)液直接運輸至目的地。這2種藻種的保存方式存在以下缺陷：藻泥含水量及水分活度較大，會引起微生物大量繁殖，導致藻泥腐敗變質(zhì)；新鮮藻種培養(yǎng)液的質(zhì)量過大，不易封存，導致運輸成本較高；并且，藻種因呼吸作用消耗胞內(nèi)物質(zhì)，長時間運輸無法保證藻種活性，導致后續(xù)養(yǎng)殖出現(xiàn)停滯生長、污染增多等情況。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1藻種。57#藻，選自新奧科技發(fā)展有限公司生物質(zhì)能中心藻種庫，該公司自主分離的一種黃絲藻。

1.1.2主要試劑及儀器。BG11培養(yǎng)基；二甲基亞砜，天津市天力化學試劑有限公司；無菌水；便攜式葉綠素熒光儀（MINI-PAM），上海澤泉科技股份有限公司；梅特勒SI114電子天平；GZX-9140MBE恒溫電熱鼓風干燥箱，上海博迅；顯微鏡（奧林巴斯CX23）；5cm管式反應器；立式甩干機（T68-80），志高集團；家用電冰箱（BCD238f/X1），海信集團；冰袋（150g），北京松雨冷藏科技有限公司；保溫袋（BJX0715-01），深圳市北極象汽車用品有限公司。

1.2方法

1.2.1藻種活性測定。取適量藻泥加入到100mLBGll培養(yǎng)基中混勻，密封避光保存20min后，將便攜式葉綠素熒光儀探頭置于藻液液面以下，進行測定，讀取葉綠素熒光數(shù)值。葉綠素熒光值能反映藻細胞當前光合作用潛力及活性狀態(tài)。

1.2.2黃絲藻長時間低溫保存條件優(yōu)化。選取高活性、無污染、藻細胞較長的藻種作為試驗材料，將藻種通過洗滌、甩干脫水，得到含水量60%～70%的藻泥，將洗滌好的藻泥均勻攤開成厚度一致的藻餅，表面噴灑一層保護液后或者直接放置于密封袋中封存。封存好的藻泥分別通過預冷后，放置于0℃環(huán)境密封保存（將裝有藻泥的密封袋與冰袋均勻隔層碼放置于保溫箱中）。保存一定時間，取出測定葉綠素熒光值，通過熒光值來判斷其細胞活性。

1.2.2.1脫水方式對藻細胞活性的影響。選取高活性、無污染、藻細胞較長的藻種作為試驗材料，通過抽濾瓶抽干、200目濾布過濾擠干、1500r/min甩干機甩干3種方式進行脫水，測定含水量及水活度值，然后鏡檢其細胞狀態(tài)變化并測定葉綠素熒光值來評價其活性。

1.2.2.2藻餅厚度對儲存中藻種活性及其成分變化的影響。藻餅過厚，內(nèi)部由于呼吸作用產(chǎn)生的熱量無法散出，導致藻細胞葉綠素和營養(yǎng)成分降低，需要找到一個合適的厚度進行儲存。選取長絲及短絲2種藻種作為試驗材料，經(jīng)洗滌后，藻餅厚度設置5.0、3.0、1.0、0.5cm4個梯度進行密封，然后置于4℃冰箱預冷6h，再放置于0℃保溫箱中保存24h，取出觀察內(nèi)部藻絲變化、測定葉綠素熒光值及營養(yǎng)成分變化。

1.2.2.3預冷方式對儲存中藻種的影響。經(jīng)過預處理的藻種，需要經(jīng)過預冷處理，才能進行0℃儲存，否則藻細胞會因溫度急劇變化而導致活性降低。將經(jīng)過預處理后的藻餅分別經(jīng)（I）4℃預冷4h處理及（Ⅱ）表層噴灑30%二甲基亞砜，經(jīng)-20℃預冷20min處理2種方式處理后進行0℃儲存24h，測定葉綠素熒光值，并與直接進行0℃儲存的藻葉綠素熒光值進行對比。

1.2.2.4將黃絲藻藻種按優(yōu)化后的儲存條件，儲存24h后取出測定生長情況及營養(yǎng)成分變化。生長條件設定：5cm管式反應器、光照130μmol/（m²·s）、24h光照、通氣量0.4L/min（CO₂含量5%）、養(yǎng)殖體積800mL、養(yǎng)殖濃度1g/L。產(chǎn)量通過測定24h單位體積干重獲得。

2結果與分析

2.1脫水方式對藻細胞活性的影響 藻種經(jīng)過3種除水方式處理后，水分含量及水活度值如表1所示。3種脫水方式對藻種含水量及水活度影響不大，水分含量基本維持在70%-75%，水活度0.91～0.94。葉綠素熒光值均在0.8以上，說明藻細胞活性較好，光合作用能力較強，3種除水方式對藻細胞活性無影響。顯微鏡鏡檢結果正常，藻絲較長，無明顯碎細胞。大，導致藻餅內(nèi)部因呼吸產(chǎn)生的熱量不容易散出，內(nèi)部溫度過高，降低藻細胞活性。根據(jù)試驗結果，可選擇1.0～1.5cm厚度進行儲藏，既便于操作，又利于容量散出。脂肪酸、多糖及蛋白含量無明顯區(qū)別。

2.3預冷方式對儲存中藻種影響 不同預處理方式對藻細胞活性影響如圖1所示。經(jīng)預處理的藻種活性明顯優(yōu)于對照組，葉綠素熒光值均維持在0.8以上，具有較強的光合作用能力。經(jīng)分析，藻種不經(jīng)預處理，低溫會對藻細胞存在一定損傷。預處理I比預處理Ⅱ效果稍好，但是優(yōu)勢不明顯，如遇短時期內(nèi)需要大量藻種情況，可選擇Ⅱ方法進行預處理。

2.4最優(yōu)條件選擇 因脫水方式對藻種儲藏效果影響不大，甩干方式處理量較大，所以均采用甩干方式獲得藻種。根據(jù)藻餅厚度、預處理方式的最優(yōu)范圍，設計藻種儲藏方案及結果見表3、表4。經(jīng)方案a、b儲藏后的藻種生長情況最佳，且營養(yǎng)成分相對損失較少，其他方案由于藻餅厚度較大、預處理溫度低等原因，導致藻細胞受到一定損傷，營養(yǎng)成分也有所下降。相對來說，實際應用宜采用b方案，即預處理方式I，藻餅硬度1.0cm，便于操作。

2.2藻餅厚度對儲存中藻種活性及其成分變化的影響 儲存期間藻餅厚度對藻細胞活性及其成分影響如表2所示。熒光值隨藻餅厚度增加呈降低趨勢，可能由于藻餅厚度過

按照b方案，分別向內(nèi)蒙及云南2個養(yǎng)殖基地運送藻種，結果見表5。藻種經(jīng)過長達24～36h長途運輸后，立即接種跑道池進行養(yǎng)殖，平均產(chǎn)量在17～18g/（m²·d），鏡檢藻細胞正常，說明此方法可以用于黃絲藻藻種長途運輸。

3討論

該研究通過對高活性絲狀藻進行洗滌甩干、防凍液噴灑、逐步控溫技術等多步驟處理，保證藻種整體水活度及水分含量降低到一定范圍，在低溫及其他條件的共同作用下，達到抑制微生物污染，降低藻細胞呼吸消耗的目的，使藻種能夠在一段時間內(nèi)保持高活性，直接應用于生產(chǎn)。并且發(fā)現(xiàn)，該方法保存后的藻種，營養(yǎng)成分與保存前相當，基本無消耗。

科技論文寫作規(guī)范——討論

著重于研究中新的發(fā)現(xiàn)和重要方面，以及從中得出的結論。不必重復在結果中已評述過的資料，也不要用模棱兩可的語言，或隨意擴大范圍，討論與文中無多大關聯(lián)的內(nèi)容。