一种利用黄原胶筛选高沥水性螺旋藻藻丝的方法

摘要

本发明涉及螺旋藻生产技术，旨在提供一种利用黄原胶筛选高沥水性螺旋藻藻丝的方法。包括：取适量培植于生产池中的螺旋藻藻液，依次Zarrouk’s培养液稀释至浊度为0.5、浊度为0.4，再用50μm的滤网过滤滤液；将收集到的藻泥转入分离桶中，与等体积的含0.04％黄原胶的Zarrouk’s培养液混匀，使藻体分散；静置培养5天后，收集浮游至液面的藻丝，即获得具有高沥水性能的螺旋藻藻丝。本发明利用黄原胶粘附作用筛选高沥水性藻丝，与传统的藻丝单体分离培养法相比，不仅简便、快捷、有效，而且成本低，并适合大规模、批量式、高通量筛选。

权利要求

1.一种利用黄原胶筛选高沥水性螺旋藻藻丝的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取适量培植于生产池中的螺旋藻藻液，用Zarrouk’s培养液稀释至浊度T为0.5；

(2)用1000μm的滤网滤除藻液中的杂质后，取适量滤液用Zarrouk’s培养液稀释至浊度T为0.4；然后用50μm的滤网过滤滤液，采收藻体并聚集为藻泥；

(3)将收集到的藻泥转入分离桶中，与等体积的含0.04％黄原胶的Zarrouk’s培养液混匀，并使藻体分散；静置培养5天后，收集浮游至液面的藻丝，即获得具有高沥水性能的螺旋藻藻丝。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：将获得的螺旋藻藻丝送至生产池中培养。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，动态检测培植于生产池中的螺旋藻藻液，取浊度T范围在0.5≤T≤0.8的藻液备用。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，用50μm的滤网过滤、采收藻体时，滤至藻泥自然不滴水；然后用Zarrouk’s培养液润洗涤藻泥，再滤至藻泥自然不滴水，备用。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，先向分离桶中加入藻泥，然后以实心不锈钢管作导流棒加入含黄原胶的Zarrouk’s培养液。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，分离桶为圆柱形不锈钢分离桶，混匀时使用实心不锈钢管搅拌使藻体充分分散。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，使用塑料畚斗铲取悬浮在液面的藻丝。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，螺旋藻的静置培养条件为：以40W日光灯为光源，分离桶液面的光照强度为54μmolphotons·m-2·d-1；按光照12h和黑暗12h交替的方式控制光照条件，光照时温度28℃、黑暗时温度20℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用分光光度计测定藻液浊度T用于表征螺旋藻生物量，设定分光光度计的波长为560nm、用10mm比色皿、以Zarrouk’s培养液作空白对照。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按下述方法预估藻液和Zarrouk’s培养液的取用体积：设螺旋藻藻液的起始浊度为T1，体积为V1；拟配制目标藻液的浊度为T2，体积为V2；拟添加Zarrouk’s培养液的体积为V2-V1；依据线性稀释原理，由T1×V1＝T2×V2，得V1＝(T2×V2)/T1，再由(V2-V1)求出添加Zarrouk’s培养液的量。

说明书

一种利用黄原胶筛选高沥水性螺旋藻藻丝的方法

技术领域

[0001] 本发明属于螺旋藻生产技术，特别涉及一种利用黄原胶筛选高沥水性螺旋藻藻丝的方法。

背景技术

[0002] 螺旋藻(Spirulina)，是一种光合放氧、呈规则螺旋的原核丝状微藻，系蓝藻门(Cyanophyta)、颤藻目(Oscillatoriales)、颤藻科(Oscillatoriaceae)的一个属[武汉植物学研究,1997,15(4):369-374]。因富含优质蛋白和多种生物活性物质而受到国内外的极大关注，并已在大量研究的基础上形成了庞大的螺旋藻产业，成为目前全球研究开发规模最大，应用前景最广泛的经济微藻。

[0003] 目前国内外螺旋藻粉生产，普遍采用循环式跑道池培养，再用孔径约50μm的滤网过滤采收与清洗藻体，并沥至自然不滴水时，将藻泥喷雾干燥制得干粉。这一工艺虽成熟且已基本实现自动化，但因螺旋藻在培植过程中会因温度、光照、培养液成分等变化，藻丝会发生源于DNA突变的变短、变小、变直、沥水性能变差等多种变异，进而严重影响螺旋藻的采收与干燥[Journal of Phycology,2005,41(3):622–628]。目前，绝大多数螺旋藻基地藻体采收后沥至自然不滴水时，藻泥的含水量仍高达95％以上，即100kg藻泥干燥所得藻粉不足5kg，干燥1kg藻粉至少需消耗6元的燃油或天然气。如此高的干燥能耗，不仅极大限制了螺旋藻粉作为优质饲料蛋白源在畜禽和水产养殖等需求量更大领域的大规模应用，而且一些生产基地为降低干燥成本而擅自燃烧煤炭甚至柴薪，严重破坏生态、污染环境。

[0004] 为此，国内外近20多年来，一直试图利用连续离心、减压抽滤、吸附交换等脱水工艺，降低螺旋藻藻泥的持水量，但因藻体的沥水性能差、藻细胞的抗机械作用力性能低等原因，而均未能奏效。同时，国内外至今仍沿用“随机分离藻丝单体→培养成藻丝群体→室内转接培养→室外扩大培养→沥水性能检测→用于生产培植”，这一筛选高沥水性能螺旋藻藻丝的传统方法，工序繁琐、耗时长、成功率低，在实际生产应用中收效甚微。

[0005] 因此，有必要建立能从大规模生产池中快速筛选出足够量、已适应生长环境且沥水性能好的藻丝群体，及时补入大规模生产池中，以保持生产池中沥水性能好的藻丝的种群优势，确保螺旋藻节能、高效、低成本生产。

发明内容

[0006] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种利用黄原胶筛选高沥水性螺旋藻藻丝的方法。

[0007] 为解决技术问题，本发明的解决方案是：

[0008] 提供一种利用黄原胶筛选高沥水性螺旋藻藻丝的方法，包括以下步骤：

[0009] (1)取适量培植于生产池中的螺旋藻藻液，用Zarrouk’s培养液稀释至浊度T(Turbidty，简写为T)为0.5；

[0010] (2)用1000μm的滤网滤除藻液中的杂质(结块的死藻等)后，取适量滤液用Zarrouk’s培养液稀释至浊度T为0.4；然后用50μm的滤网过滤滤液，采收藻体并聚集为藻泥；

[0011] (3)将收集到的藻泥转入分离桶中，与等体积的含0.04％黄原胶(xanthan gum)的Zarrouk’s培养液混匀，并使藻体分散；静置培养5天后，收集浮游至液面的藻丝(只有具高沥水性能的螺旋藻藻丝才能浮游至液面)，即获得具有高沥水性能的螺旋藻藻丝。

[0012] 本发明中，进一步包括：将获得的螺旋藻藻丝送至生产池中培养。

[0013] 本发明中，所述步骤(1)中，动态检测培植于生产池中的螺旋藻藻液，取浊度T范围在0.5≤T≤0.8的藻液备用。

[0014] 本发明中，所述步骤(2)中，用50μm的滤网过滤、采收藻体时，滤至藻泥自然不滴水；然后用Zarrouk’s培养液润洗涤藻泥，再滤至藻泥自然不滴水，备用。

[0015] 本发明中，所述步骤(3)中，先向分离桶中加入藻泥，然后以实心不锈钢管作导流棒加入含黄原胶的Zarrouk’s培养液。

[0016] 本发明中，所述步骤(3)中，分离桶为圆柱形不锈钢分离桶，混匀时使用实心不锈钢管搅拌使藻体充分分散。

[0017] 本发明中，所述步骤(3)中，使用塑料畚斗铲取悬浮在液面的藻丝。

[0018] 本发明中，所述步骤(3)中，螺旋藻的静置培养条件为：以40W日光灯为光源，分离桶液面的光照强度为54μmol photons·m-2·d-1；按光照12h和黑暗12h交替的方式控制光照条件，光照时温度28℃、黑暗时温度20℃。

[0019] 本发明中，用分光光度计测定藻液浊度T用于表征螺旋藻生物量，设定分光光度计的波长为560nm、用10mm比色皿、以Zarrouk’s培养液作空白对照。

[0020] 本发明中，按下述方法预估藻液和Zarrouk’s培养液的取用体积：设螺旋藻藻液的起始浊度为T1，体积为V1(单位为L)；拟配制目标藻液的浊度为T2，体积为V2(单位为L)；拟添加Zarrouk’s培养液的体积为(V2-V1)；依据线性稀释原理，由T1×V1＝T2×V2，得V1＝(T2×V2)/T1，再由(V2-V1)求出添加Zarrouk’s培养液的量。

[0021] 发明原理描述：

[0022] 长久以来，业界对于螺旋藻藻丝沥水性能变差的内在本质原因始终不清楚，也尚无彻底抑制其变差的方法。申请人经多年的研究发现，当藻体表面胶状粘附物增多时，藻体就会结块成团，且沥水性能明显下降。同时，在螺旋藻液中加入0.02％的黄原胶，表面含胶状粘附物的藻丝，即会结块成团，且只能分布于藻液的中、下部；而只有表面不含胶状粘附物的藻丝，才能借助其本能的驱光力及由分离桶上下层黄原胶浓度差形成的渗透力浮游至液面，并呈分散状态。本发明正是基于这一发现建立高沥水性螺旋藻藻丝的筛选方法。利用黄原胶粘附作用筛选高沥水性藻丝，与传统的藻丝单体分离培养法相比，不仅简便、快捷、有效，而且成本低，并适合大规模、高通量筛选。

[0023] 与现有技术相比，本发明的显著优点是：

[0024] 本发明利用黄原胶粘附作用筛选高沥水性藻丝，与传统的藻丝单体分离培养法相比，不仅简便、快捷、有效，而且成本低，并适合大规模、批量式、高通量筛选。

具体实施方式

[0025] 下面结合具体实施例子，对本发明的技术方案进行详细说明。

[0026] 1、选用样本材料：为公知的3株广泛应用于大规模生产培植的钝顶螺旋藻品系Sp-3、Sp-4、Sp-15，在申请人下属的浙江大学原子核农业科学研究所也有保存。申请人保证，在专利有效期内可按需要向社会公众提供样本。

[0027] 2、试剂和仪器：本发明中所用的食品级黄原胶为西安裕华生物科技有限公司产品；其它试剂均为分析纯；测定藻液光密度T用瑞典Pharmacia公司Ultrospec 2000紫外-可见分光光度计。

[0028] 3、筛选高沥水性螺旋藻藻丝的方法说明如下：

[0029] (1)取样测得培植于面积为300m2的大规模生产池中的钝顶螺旋藻品系Sp-3藻液的浊度T1＝0.792，拟用Zarrouk’s培养液稀释体积为V1(单位为L)的该藻液，配成目标浊度T2＝0.5的藻液V2＝150L，根据V1＝(T2×V2)/T1＝(0.5×150)/0.794＝94.5(L)、V2-V1＝150-94.5＝55.5(L)，即从大规模生产池中取94.5L藻液，加入Zarrouk’s培养液55.5L，配成浊度为0.5的藻液150L；

[0030] (2)用1000μm的滤网滤除藻液中结块的死藻等杂质，测得滤液的浊度为0.781，通过计算，取51.2L滤液，加Zarrouk’s培养液48.8L配成浊度为0.4的藻液100L；用50μm的滤网过滤采收藻体，滤至藻泥自然不滴水时，用50L的Zarrouk’s培养液润洗藻泥；滤至藻泥自然不滴水；

[0031] (3)将藻泥转入盛有50L Zarrouk’s培养液、直径80cm、高25cm的圆柱体不锈钢分离桶中；以直径25mm、长90cm的实心不锈钢管作导流棒，将导流棒插入藻液，下端抵住桶内底边缘、上端自然斜靠于桶口上沿，沿导流棒缓慢加入50L含0.04％黄原胶(xanthan gum)的Zarrouk’s培养液；插入直径25mm、长90cm、实心的不锈钢管，轻轻搅拌使藻体充分分散；并静置培养5d；培养条件为：以40W日光灯为光源，培养液面的光照强度为54μmol photons·m-2·d-1；按光照12h和黑暗12h交替的方式控制光照条件，光照时温度28℃、黑暗时温度20℃。

[0032] (4)用口径为25cm的手持塑料畚斗小心铲取悬浮至液面的藻体，即获得高沥水性的螺旋藻藻丝；

[0033] (5)将获得的高沥水性藻丝，接回至大规模生产池中培养。

[0034] 4、结果与分析

[0035] 结果显示，培植于面积为300m2的大规模生产池中的钝顶螺旋藻品系Sp-3，藻液浊度为0.792时，用50μm的滤网过滤采收藻体，沥至自然不滴水时，测得藻泥的含水量为96.6％。利用本专利方法，取94.5L上述藻液制得高沥水性藻丝，并接回生产池中培养，至浊度达0.796时，用50μm的滤网过滤采收藻体，沥至自然不滴水时，测得藻泥的含水量为
94.8％。可见，采用本专利方法快速、批量式筛选出高沥水性藻丝，可使藻泥的含固量从
3.4％上升至5.8％，即使100kg藻泥干燥所得藻粉从3.4kg增至5.2kg，增幅达52.9％，藻丝的沥水性能显著提高。

[0036] 作为验证的实例1，申请人从培植于面积为300m2的大规模生产池中、浊度为0.507的钝顶螺旋藻品系Sp-4藻液147.9L，利用本发明方法筛选出高沥水性藻丝并接回至生产池培养，可使藻泥的含固量从3.1％上升至4.8％，即使100kg藻泥干燥所得藻粉从3.1kg增至4.8kg，增幅达54.8％，藻丝的沥水性能显著提高。

[0037] 作为验证的实例2，申请人从培植于面积为300m2的大规模生产池中、浊度为0.613的钝顶螺旋藻品系Sp-15藻液122.4L，利用本发明方法筛选出高沥水性藻丝并接回至生产池培养，可使藻泥的含固量从2.8％上升至4.1％，即使100kg藻泥干燥所得藻粉从2.8kg增至4.1kg，增幅达46.4％，藻丝的沥水性能显著提高。

[0038] 上述例子进一步说明，本发明建立的快速、批量式筛选高沥水性螺旋藻藻丝的方法具有现实可行性。