核小球藻培養(yǎng)液的循環(huán)利用

符虹宇，李雁群,3，蔡奇珍，梁皓輝，黎釗坪，胡雪瓊

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核小球藻培養(yǎng)液的循環(huán)利用

符虹宇1,2，李雁群1,2,3，蔡奇珍1，梁皓輝1,2，黎釗坪1,2，胡雪瓊1,2

（1. 廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院 / 2. 廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院海洋藥物研究所 / 3. 廣東省水產(chǎn)品加工與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 湛江 524088）

【目的】探討蛋白核小球藻采收后培養(yǎng)液是否能循環(huán)再用于小球藻的培養(yǎng)。【方法】采用小球藻分批培養(yǎng)完成采收細(xì)胞后所得培養(yǎng)廢液來配制培養(yǎng)基，重新進(jìn)入下一批次小球藻培養(yǎng)。以藻類BG11培養(yǎng)基配方為基準(zhǔn)，按照配方全部或部分補(bǔ)充營養(yǎng)鹽，通過測定藻液的光密度值間接反映藻生物量，比較小球藻在循環(huán)培養(yǎng)中的生長情況。【結(jié)果】在連續(xù)循環(huán)利用回收水至第4批次培養(yǎng)收獲時(shí)培養(yǎng)液的光密度（600 nm）為9.9，比生長速率為0.80 d-1，與第1批培養(yǎng)收獲時(shí)培養(yǎng)液的光密度（600 nm）和比生長速率相比，小球藻細(xì)胞產(chǎn)量和生長速率均未受影響。經(jīng)過4個(gè)輪次的循環(huán)培養(yǎng)，用水量可減少約75%。在連續(xù)循環(huán)培養(yǎng)中僅補(bǔ)充N、P、S鹽，至第3個(gè)循環(huán)小球藻收獲時(shí)的生物量變化在10%以內(nèi)?！窘Y(jié)論】在加糖混養(yǎng)、保持連續(xù)光照、按照BG11配方補(bǔ)全營養(yǎng)鹽的培養(yǎng)條件下，至少可對蛋白核小球藻進(jìn)行4個(gè)周期的循環(huán)培養(yǎng)。按照BG11配方量補(bǔ)充相應(yīng)的N、P、S鹽，減少其他營養(yǎng)鹽的投放，在2個(gè)循環(huán)周期內(nèi)可以維持蛋白核小球藻的正常生長。利用培養(yǎng)廢液實(shí)現(xiàn)小球藻循環(huán)經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)和減少生產(chǎn)排放方法可行。

蛋白核小球藻、微藻培養(yǎng)、培養(yǎng)液循環(huán)

小球藻（sp.）是一種普生性單細(xì)胞淡水綠藻，其適應(yīng)能力強(qiáng)，繁殖速率高，易于人工培養(yǎng)[1]。小球藻富含蛋白質(zhì)、維生素、多不飽和脂肪酸、多糖、礦物質(zhì)等，可作為膳食營養(yǎng)補(bǔ)充劑[2]。目前小球藻已被開發(fā)成如小球藻飲料、小球藻面食、小球藻營養(yǎng)片等各種健康食品[3]。有研究表明，小球藻具有良好的醫(yī)療保健作用，可幫助改善心血管疾病、高血糖癥、癌癥和提高免疫力[4]；還可生產(chǎn)高價(jià)值生物活性物質(zhì)，在醫(yī)藥方面具有開發(fā)利用前景[5]；在固定二氧化碳，減少溫室氣體，生產(chǎn)生物質(zhì)用于能源、飼料、化工原料等方面，小球藻也有很好的前景[6-8]。但是，目前小球藻的培養(yǎng)成本較高的問題未能有效解決，大規(guī)模人工培養(yǎng)的小球藻還主要局限應(yīng)用于食品、營養(yǎng)品和藥品相關(guān)的高附加值產(chǎn)品領(lǐng)域。

微藻生產(chǎn)的成本構(gòu)成主要有培養(yǎng)基營養(yǎng)鹽、培養(yǎng)過程的動(dòng)力能源消耗、藻細(xì)胞采收過程的動(dòng)力能源消耗、藻細(xì)胞干燥的能源消耗和藻培養(yǎng)過程的用水和水處理費(fèi)用等。為降低微藻生產(chǎn)成本，目前已經(jīng)對藻種選育、培養(yǎng)條件優(yōu)化、貼壁培養(yǎng)技術(shù)等[9-10]不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)開展了大量研究。生產(chǎn)用水雖然單價(jià)較低，甚至可以直接從自然水體中抽取，但水在輸送、預(yù)處理和排放水凈化處理等方面的費(fèi)用卻必須投入，而且培養(yǎng)用水量越大成本越高。微藻的培養(yǎng)用水如果能夠在一定時(shí)間內(nèi)循環(huán)利用，不進(jìn)行排放和凈化，則可以有效簡化操作，節(jié)約資源和成本。但關(guān)于培養(yǎng)廢水是否可以直接再利用于微藻培養(yǎng)，以及如何循環(huán)利用等方面的研究報(bào)道鮮見。本研究以小球藻為對象，通過對培養(yǎng)蛋白核小球藻后的廢液進(jìn)行循環(huán)利用，觀察循環(huán)水對蛋白核小球藻生物量生長的影響，探討循環(huán)培養(yǎng)的可能性以及措施，以期達(dá)到降低微藻生產(chǎn)成本，提高微藻生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

1 材料與方法

1.1 材料

蛋白核小球藻購自中國科學(xué)院淡水藻種庫，編號(hào)FACHB-5。

1.2 基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方及培養(yǎng)條件

BG11培養(yǎng)基基礎(chǔ)配方中，N鹽：NaNO31.5 g/L；P鹽：K2HPO40.04 g/L；S鹽：MgSO4?7H2O 0.075 g/L；CaCl2?2H2O 0.036 g/L；Na2CO30.02 g/L；A4：C6H8O70.60 mg/L、（NH4）3Fe（C6H5O7）20.60 mg/L、Na2EDTA 0.10 mg/L；A5：H3BO32.86×10-3g/L、MnCl2?4H2O 1.81×10-3g/L、ZnSO4?7H2O 0.22×10-3g/L、Na2MoO4?2H2O 0.39×10-3g/L、CuSO4?5H2O 0.80×10-4g/L、Co(NO3)2?6H2O 0.49×10-4g/L。

用1 mol/L NaOH或HCl調(diào)整培養(yǎng)基的pH至6.5，然后將配制好的培養(yǎng)基分裝進(jìn)250 mL錐形瓶，每瓶90 mL，經(jīng)121 ℃高壓蒸汽滅菌30 min，冷卻后加入10 mL 40 g/L無菌葡萄糖母液（經(jīng)過115 ℃滅菌處理20 min）。搖床培養(yǎng)條件為（26 ± 1）℃，2 000 lx連續(xù)光照，150 r/min。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%的葡萄糖混養(yǎng)的方法適當(dāng)提高藻細(xì)胞密度，縮短每批次的培養(yǎng)時(shí)間。先通過測定小球藻在7 d培養(yǎng)期內(nèi)的藻細(xì)胞密度，繪制生長曲線，尋找分批培養(yǎng)條件下生物量生長處于培養(yǎng)周期平臺(tái)期的時(shí)間，確定每批次培養(yǎng)的藻細(xì)胞收獲時(shí)間。

第1個(gè)循環(huán)培養(yǎng)（cycle 1）按照常規(guī)方法培養(yǎng)，用純凈水配制培養(yǎng)基，一定天數(shù)后離心收獲藻細(xì)胞并收集培養(yǎng)廢液用于制備第2個(gè)循環(huán)培養(yǎng)（cycle 2）培養(yǎng)基的配制用水。同理，第3（cycle 3）、四個(gè)（cycle 4）循環(huán)培養(yǎng)則各取前一個(gè)循環(huán)培養(yǎng)采收時(shí)離心得到的培養(yǎng)廢液來配制培養(yǎng)基。小球藻在循環(huán)水培養(yǎng)的探究中，不同循環(huán)間除培養(yǎng)基用水不同外，添加的營養(yǎng)鹽成分和含量均相同。

小球藻在補(bǔ)加不同營養(yǎng)鹽成分和含量的循環(huán)培養(yǎng)基中的生長狀況的探究中，同一循環(huán)不同營養(yǎng)鹽組間，添加的營養(yǎng)鹽成分和含量均不同。以BG11培養(yǎng)基配方為基礎(chǔ)，共劃分7個(gè)營養(yǎng)組，其分別為：全BG11、全NPS（按BG11配方，僅添加N、P、S鹽）、全N半PS（N鹽含量與BG11一致，P鹽和S鹽為BG11配方量的一半）、全N半PS + CaCl2?2H2O、全N半PS + Na2CO3、全N半PS + A4、全N半PS + A5。每組設(shè)置3個(gè)平行。以純凈水配制的常規(guī)培養(yǎng)基作為對照。

圖1 循環(huán)培養(yǎng)流程

1.4 藻細(xì)胞密度測定

液體培養(yǎng)中小球藻干重與培養(yǎng)液的吸光度成一定的線性關(guān)系，可通過測定光密度值間接代表小球藻的生物量[11]。將待測藻液用可見分光光度計(jì)[WFJ7200，尤尼柯（上海）儀器有限公司]測定其在600 nm處的光密度值（600 nm)，以每組未接種的培養(yǎng)基作為該組的空白對照。

1.5 數(shù)據(jù)處理

藻細(xì)胞在第天的比生長速率μ計(jì)算公式：

μ=（lnN–ln1）/（- 1），

式中，N是第天時(shí)小球藻的生物量，1是小球藻初始培養(yǎng)的生物量。

2 結(jié)果與分析

2.1 小球藻在正常培養(yǎng)條件下的生長曲線

在1.2節(jié)所述的BG11培養(yǎng)基中批式培養(yǎng)，小球藻的生長曲線如圖2所示。由圖2可以看出，接種1 d后，小球藻快速生長，培養(yǎng)2 d后的培養(yǎng)液的（600 nm）值是培養(yǎng)1 d后的指數(shù)倍數(shù)，說明此時(shí)處在小球藻對數(shù)生長期。培養(yǎng)至3 d，小球藻開始進(jìn)入穩(wěn)定期，3 ~ 7 d的光密度值基本保持不變。因此，以4 d為一個(gè)批次培養(yǎng)周期的培養(yǎng)時(shí)間，培養(yǎng)4 d后收獲藻細(xì)胞，培養(yǎng)時(shí)間不至于太長，生物量已經(jīng)達(dá)到生長周期的平臺(tái)期，且較穩(wěn)定。

圖2 蛋白核小球藻在混養(yǎng)條件下的生長曲線

2.2 小球藻在循環(huán)水培養(yǎng)基中的生長

利用培養(yǎng)廢液循環(huán)培養(yǎng)小球藻，其生長情況如圖3所示。第1個(gè)循環(huán)即利用純凈水配置的BG11培養(yǎng)基培養(yǎng)小球藻，第2、3、4循環(huán)即利用培養(yǎng)廢液培養(yǎng)小球藻。在接種后0 ~ 1 d，第2個(gè)循環(huán)中小球藻的生長速度較其他循環(huán)快，可能小球藻對培養(yǎng)廢液有短暫適應(yīng)期。在培養(yǎng)1 ~ 2 d，各個(gè)循環(huán)中小球藻均迅速增長，但其生長曲線各不相同。培養(yǎng)3 d后，各個(gè)循環(huán)中小球藻的生長均趨于穩(wěn)定。由于小球藻干重與培養(yǎng)液的吸光度成一定的線性關(guān)系，依據(jù)培養(yǎng)4 d后收獲時(shí)小球藻的光密度值，小球藻的生物量在第2個(gè)循環(huán)中是高于第1個(gè)循環(huán)，而在第3、4個(gè)循環(huán)中，其生物量較第2個(gè)循環(huán)是下降的，但與第1個(gè)循環(huán)比較無顯著差異。經(jīng)過4個(gè)循環(huán)后，小球藻的生物量沒有表現(xiàn)出下降趨勢，說明通過利用培養(yǎng)廢液循環(huán)培養(yǎng)小球藻，減少水排放、降低總成本在一定程度上是可行的，并且可以繼續(xù)循環(huán)培養(yǎng)小球藻，進(jìn)一步探究循環(huán)培養(yǎng)的極限。

圖3 蛋白核小球藻在循環(huán)水培養(yǎng)基中的生長

2.3 補(bǔ)充不同含量N、P、S營養(yǎng)鹽循環(huán)培養(yǎng)中小球藻生物量的變化

為了探討在循環(huán)培養(yǎng)中是否可以減少營養(yǎng)鹽的用量，以降低培養(yǎng)成本，本研究按1.2節(jié)所述在循環(huán)培養(yǎng)廢液中補(bǔ)充相應(yīng)的N、P、S營養(yǎng)鹽，而不是添加完整營養(yǎng)鹽，觀察收獲時(shí)小球藻生物量的變化。從圖4可以看出，僅補(bǔ)充N、P、S營養(yǎng)鹽，小球藻收獲時(shí)的生物量從第3個(gè)循環(huán)開始下降，到第4個(gè)循環(huán)時(shí)，收獲時(shí)的生物量較用純凈水培養(yǎng)減少20%。循環(huán)培養(yǎng)中，在第2、3循環(huán)中僅補(bǔ)充N、P、S營養(yǎng)鹽，小球藻收獲時(shí)的生物量變化在10%以內(nèi)，可考慮在第4個(gè)循環(huán)時(shí)補(bǔ)全配方中營養(yǎng)鹽，維持循環(huán)培養(yǎng)中小球藻的生物量。當(dāng)在循環(huán)培養(yǎng)廢液中按1.2所述配方補(bǔ)全N鹽，而P、S鹽減半，其他營養(yǎng)鹽不補(bǔ)充時(shí)，從第2個(gè)循環(huán)培養(yǎng)開始，小球藻的生物量產(chǎn)量明顯下降（＜0.05），第2至4個(gè)循環(huán)的生物量分別只有正常培養(yǎng)條件下的54%、56%、56%。僅補(bǔ)充全N半PS在1個(gè)循環(huán)內(nèi)是無法維持小球藻的正常生物量。僅補(bǔ)充全NPS營養(yǎng)鹽，隨著循環(huán)數(shù)的增加，收獲時(shí)小球藻的生物量隨之減少，且減少幅度逐漸增大。但僅補(bǔ)充全N半PS的循環(huán)培養(yǎng)中雖然生物量有所減少，但變化幅度不大。

2.4 全N半PS的循環(huán)培養(yǎng)液中補(bǔ)充其余營養(yǎng)鹽條件下小球藻生物量的變化

為了觀察在補(bǔ)全N營養(yǎng)鹽同時(shí)減少P、S營養(yǎng)鹽供給的情況下，單獨(dú)補(bǔ)充BG11配方中其他營養(yǎng)鹽組分是否能使小球藻生物量產(chǎn)量得到一定程度的恢復(fù)，根據(jù)1.3節(jié)所劃分的營養(yǎng)鹽組分，在循環(huán)培養(yǎng)廢液中補(bǔ)充相應(yīng)的營養(yǎng)鹽。從圖5可以看出，單獨(dú)補(bǔ)充CaCl2?2H2O、Na2CO3、A4、A5這4個(gè)營養(yǎng)鹽組分，收獲時(shí)的小球藻生物量均無顯著提高（> 0.05）。

同一循環(huán)不同組之間相同字母表示差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（> 0.05）

The same letter between different groups in the same cycle mean the difference between them has no statistical significance (> 0.05)

圖4 補(bǔ)充N、P、S鹽對循環(huán)培養(yǎng)下小球藻生物量的影響

Fig. 4 The effect of supplementing Nitrogen, Phosphorus and Sulfur salt on biomass ofin cycling culture

同一循環(huán)不同組之間相同字母表示差異不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（> 0.05）

The same letter between different groups in the same cycle mean the difference between them has no statistical significance (> 0.05)

圖5 補(bǔ)充其余營養(yǎng)鹽對循環(huán)培養(yǎng)下小球藻生物量的影響

Fig. 5 The effect of supplementing other nutrients on the biomass ofin cycle culture

2.5 循環(huán)培養(yǎng)液中補(bǔ)充不同營養(yǎng)鹽組分條件下小球藻的比增長速率

利用培養(yǎng)基廢液，通過添加不同營養(yǎng)鹽組分，循環(huán)培養(yǎng)小球藻，其比增長速率如表1所示。從表中可以看出，在補(bǔ)加全BG11的條件下，4個(gè)循環(huán)內(nèi)，小球藻的比增長率較對照無顯著差異（> 0.05）。補(bǔ)加全NPS鹽組，其第2循環(huán)比生長速率較全BG11組高，第3、4個(gè)循環(huán)較全BG11組低，但與對照無顯著性差異（> 0.05）。在循環(huán)培養(yǎng)液中減少其他營養(yǎng)鹽的投放，僅補(bǔ)加相應(yīng)的N、P、S鹽，至少在4個(gè)循環(huán)內(nèi)可維持小球藻增長速率。

在減少P、S鹽投放的條件下，補(bǔ)加CaCl2?2H2O、Na2CO3、A4、A5這4個(gè)營養(yǎng)鹽組分中的任意一組，小球藻的比增長速率在2個(gè)循環(huán)內(nèi)較全N半PS組無顯著提高（< 0.05）。而在第4個(gè)循環(huán)時(shí)，任一補(bǔ)加CaCl2?2H2O、Na2CO3、A5這3個(gè)營養(yǎng)鹽組分中的一組，小球藻的比增長速率在較全N半PS鹽組有恢復(fù)現(xiàn)象，但不顯著（> 0.05）。補(bǔ)加A4營養(yǎng)鹽組分, 小球藻的比增長速率雖然較全N半PS鹽組有顯著提高，但仍顯著低于全NPS鹽組（＜0.05）。在補(bǔ)全N營養(yǎng)鹽同時(shí)減少P、S營養(yǎng)鹽供給的情況下，補(bǔ)加CaCl2?2H2O、Na2CO3、A4、A5這4種營養(yǎng)鹽組分中的任意一組，無法使小球藻的比增長速率得到較好的恢復(fù)。在循環(huán)培養(yǎng)中，可通過補(bǔ)加相應(yīng)量的N、P、S鹽在一定程度上維持小球藻的比生長速率，其他營養(yǎng)鹽可在循環(huán)一定次數(shù)后再按配方補(bǔ)全，達(dá)到節(jié)約資源、簡化操作、延長循環(huán)培養(yǎng)時(shí)間的目的。

表1 添加不同營養(yǎng)鹽條件下小球藻連續(xù)循環(huán)培養(yǎng)的比增長速率

注：同一循環(huán)不同營養(yǎng)鹽組分組之間相同字母表示差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（> 0.05）。

Note: The same letter between different groups in the same cycle mean the difference between them has no statistical significance (> 0.05).

3 討論

微藻對于生產(chǎn)生物質(zhì)用于能源、化工、飼料、食品、醫(yī)藥都有很好的前景，既可獲得生物原料又可改善生態(tài)環(huán)境的新型高效農(nóng)業(yè)。但是，由于目前微藻生物質(zhì)生產(chǎn)成本太高，微藻生產(chǎn)應(yīng)用不夠廣泛[12]。為降低微藻生產(chǎn)的成本，前人針對微藻主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)展開了研究，從育種[13-14]、培養(yǎng)[15-16]、采收[17-19]，到干燥、破碎、油脂提取等后加工[20-21]都有大量的研究報(bào)道。微藻培養(yǎng)應(yīng)以節(jié)約用水為原則，但是水的獲取、預(yù)處理和培養(yǎng)廢水的后處理成本消耗很高。就小球藻培養(yǎng)而言，按照開放池培養(yǎng)的一般水平，微藻培養(yǎng)液的藻細(xì)胞質(zhì)量濃度在0.5 ~ 2.0 g/L[22]，據(jù)估計(jì)每生產(chǎn)1 kg小球藻干物質(zhì)需用1 t水[23]。微藻生產(chǎn)中95%以上的生產(chǎn)用水在收獲藻細(xì)胞以后被排放而廢棄，另外不足5%的生產(chǎn)用水留在藻泥中，在干燥過程中損失。如果利用小球藻生產(chǎn)生物柴油，每生產(chǎn)1 kg生物柴油的耗水量將達(dá)到3.726 t[24]。水的消耗因不同的藻種和微藻生產(chǎn)技術(shù)而不同，但是水量消耗巨大是共同的特點(diǎn)。

在微藻培養(yǎng)中培養(yǎng)液在回收藻細(xì)胞后形成的廢水是否可以再次用于微藻培養(yǎng)，需要考慮微藻的代謝產(chǎn)物是否會(huì)抑制藻細(xì)胞生長。本研究采用加糖混養(yǎng)的方式增大微藻細(xì)胞密度，以增加培養(yǎng)液中代謝物的濃度。結(jié)果顯示，在本研究條件下未出現(xiàn)代謝產(chǎn)物抑制現(xiàn)象。Monte等[25]采用膜過濾技術(shù)處理培養(yǎng)廢水實(shí)現(xiàn)杜氏鹽藻（）培養(yǎng)基的循環(huán)利用，F(xiàn)ret等[26]研究了在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模和中試規(guī)模的微擬球藻（sp.）培養(yǎng)基回用，F(xiàn)arooq等[27]研究了不同的藻細(xì)胞采收方式對普通小球藻（）培養(yǎng)液回用的影響，均發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)廢水回用于微藻循環(huán)培養(yǎng)是可能的，筆者的研究結(jié)果與上述文獻(xiàn)一致。目前，有關(guān)培養(yǎng)水的循環(huán)利用的研究極其有限，用于循環(huán)培養(yǎng)的藻種有節(jié)旋藻（）[28]、杜氏鹽藻[25]、微擬球藻[26]和普通小球藻[27]等，但是未見蛋白核小球藻循環(huán)培養(yǎng)的研究報(bào)告。本研究用培養(yǎng)廢水替代純凈水，實(shí)現(xiàn)蛋白核小球藻循環(huán)培養(yǎng)，這對于在較低細(xì)胞密度的開放池培養(yǎng)蛋白核小球藻并回用培養(yǎng)水更具有可行性和重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前循環(huán)培養(yǎng)研究中[25-28]有關(guān)培養(yǎng)水的回用大多關(guān)注采收技術(shù)和培養(yǎng)基的補(bǔ)充對循環(huán)培養(yǎng)影響，僅做了一次循環(huán)培養(yǎng)試驗(yàn)。循環(huán)水每回收利用一次，水的耗用量能減少一半，但水的消耗和廢水的排放量依然還是巨大的，故能夠?qū)崿F(xiàn)的循環(huán)次數(shù)越多，排放水量就越少，水消耗量就越少。因此，如果能夠?qū)崿F(xiàn)多次或者無限次循環(huán)，就能實(shí)現(xiàn)零排放循環(huán)培養(yǎng)。筆者通過4個(gè)循環(huán)的培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)小球藻的生物量產(chǎn)量并未受到明顯影響，說明在本實(shí)驗(yàn)條件下至少可以實(shí)現(xiàn)4次循環(huán)，經(jīng)過4個(gè)輪次的循環(huán)培養(yǎng)，可使水的消耗量減少約75%。是否能實(shí)現(xiàn)無限次循環(huán)或者需要采用何種技術(shù)加以補(bǔ)充可以實(shí)現(xiàn)無限次循環(huán)還需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)觀察。

對于循環(huán)培養(yǎng)，除考慮水的回收利用，還需要關(guān)注營養(yǎng)素的回收利用。在工、農(nóng)業(yè)污水用于微藻培養(yǎng)的時(shí)候，經(jīng)過一次培養(yǎng)一般只有部分營養(yǎng)素會(huì)被消耗完全，在新一輪培養(yǎng)前需要補(bǔ)充[29]，其他未消耗完的營養(yǎng)素可繼續(xù)利用。本研究是基于食品應(yīng)用的蛋白核小球藻的培養(yǎng)，在此情形，一般用BG11等配方培養(yǎng)基，有時(shí)會(huì)加糖混養(yǎng)或添加NaHCO3等增加碳源提高生長速度和生物量產(chǎn)量。食用小球藻生產(chǎn)用的新配培養(yǎng)基成分比較確定，由于食品安全的需要，培養(yǎng)基成分也比較明確。所以，本研究采用以BG11為基礎(chǔ)來研究循環(huán)培養(yǎng)中的營養(yǎng)素消耗與補(bǔ)充問題。在本研究中，通過分析比較補(bǔ)充完全BG11培養(yǎng)基和補(bǔ)充基于BG11減少某些成分的各培養(yǎng)基配方對小球藻在循環(huán)培養(yǎng)中生物量的影響，明確在循環(huán)培養(yǎng)中蛋白核小球藻對營養(yǎng)鹽的不同需求，從而達(dá)到節(jié)省營養(yǎng)鹽成本的目的。結(jié)果表明補(bǔ)充完全BG11或補(bǔ)足BG11中的N、P、S鹽都可以在4個(gè)循環(huán)內(nèi)維持蛋白核小球藻的生物量和生長速率。本文僅進(jìn)行了4輪培養(yǎng)，如果在更多輪循環(huán)培養(yǎng)時(shí)，除N、P、S的其他營養(yǎng)鹽分別在經(jīng)過多少輪循環(huán)后需要補(bǔ)充，需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

蛋白核小球藻培養(yǎng)廢水可以回收用于下一輪培養(yǎng)，此循環(huán)培養(yǎng)至少可以進(jìn)行4次后再排放廢水。經(jīng)過4個(gè)輪次的循環(huán)培養(yǎng)，可使水的消耗量減少約75%。在以BG11基礎(chǔ)培養(yǎng)基的循環(huán)培養(yǎng)中，每次循環(huán)只要補(bǔ)加N、P、S鹽即可維持小球藻的正常生長，其他營養(yǎng)鹽成分至少在3個(gè)循環(huán)內(nèi)不必補(bǔ)充。利用培養(yǎng)廢液實(shí)現(xiàn)小球藻循環(huán)經(jīng)濟(jì)培養(yǎng)和減少生產(chǎn)排放是可行的。

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A Recycling of Culture Medium of

FU Hong-yu1,2, LI Yan-qun1,2,3, CAI Qi-zhen1, LIANG Hao-hui1,2, LI Zhao-ping1,2, HU Xue-qiong1,2

（1.,/ 2./ 3.,., 524088,）

【Objective】To investigate whether the recycled water after harvestingcould be reused for the algal cultivation.【Method】The cycling medium was prepared with the remaining culture liquid after harvesting algae cells at the end of the last cultivation batch, and then was used to the next batch of cultivation. The total or partial complement of nutrients was based on the recipe BG11 of microalgae. The biomass and the growth ofwas indirectly indicated by the optical density .【Result】At the end of the 4th successive cultivation batch, the optical density(600 nm) of broth was 9.9 and the specific growth rate was 0.80 d-1, which did not show any significant decrease comparing with the biomass concentration and the algal growth rate at the end of the first batch. After 4 successive cultivation batches, the water consumption was reduced about 75%. Only when it was supplemented with the nutrients of nitrogen, phosphorus and sulfur in successive cultivation, the change of biomass ofwas controlled within 10% in two cycles. 【Conclusion】The results showed that under the condition of adding sugar, maintaining continuous illumination and having total complement of nutrients based on the recipe BG11, at least four cultivation batches ofcould be carried out. When it had only complement of nitrogen, phosphorus and sulfur nutrients,the growth ofcould be keep in 2 successive cultivation batches. It is feasible to realize the circulatory economic cultivation ofand reduce production emissions by the recycledwaste water.

, microalgal cultivation, recycle of culture medium

Q949.99

A

1673-9159（2019）04-0049-07

10.3969/j.issn.1673-9159.2019.04.008

2019-03-19

廣東省自然科學(xué)基金（2015A030313616）；廣東省國際合作項(xiàng)目（2017A050501038）；湛江市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2015A03026）

符虹宇（1991－），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槲⒃迳锘钚晕镔|(zhì)研究與開發(fā)。E-mail：445363248@qq.com

李雁群（1963－），男，博士，教授，研究方向?yàn)榘l(fā)酵工程。E-mail：liyq2004@126.com

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（責(zé)任編輯：劉朏）