一种新型微藻培养系统在室内硅藻高密度培养中的应用

    传统的大面积水泥池或塑料池户外微藻培养池，具有造价便宜和运营简单的优势，但也有产能有限的缺点，以硅藻为例，高密度的情况下也只能达到300000细胞/mL。除此以外，在很多地方，包括干旱的地区，室外培养池容易受到沙尘的影响，同时，一些小型生物也会对生物安全系统造成威胁，增加了发病的风险。
 
    在沙漠干旱地区的室外培养池，高入射光通量（˃10万勒克斯）会导致热冲击，使藻类细胞白化，生长率下降，生长大小不一致，最终会导致培养系统的崩溃。相比之下，室内垂直管状微藻培养系统更有效、更可控、更洁净，但也存在生产成本也高的问题，其中包括生产车间、耗能、培养基灭菌、熟练工人等各方面的成本。
 
    现在，商业对虾养殖已经由热带和亚热带沿海区域发展到内陆甚至沙漠地区，一方面是出于生物安保的考虑，另一方面则是出于运输成本的考虑。在这种情况下，育苗企业也必须跟进，小型的苗企或者藻类培养企业具有更明显的成本控制优势。
 
    三十年前，藻类的生产成本是相当高的，是虾苗生产成本的三分之一左右，对硅藻的理化和生产技术方面的理解还处在初级阶段。随着科学技术的发展，微藻培养技术也得到很大的提高，微藻的细胞的生产也大为改善，研发出如短柱形、树干形、挂袋、层挂包等各种培藻模式，但在商业化推广上，室内微藻培养系统的成本较高还是最大的挑战。
 
改善光照和生产效率
 
    在室外培藻系统，大部化的光照量会快速地被上层透光区的悬浮藻类所吸引，一个最大的挑战即是如何往大水体中增加更多的光照，以提高生产效率和降低生成成本。我们在传统的30吨水培藻系统做了一项改进，通过增加藻类单位面积光照获取量使得室内培藻生产效率最优化。
 
    以角毛藻为例，具体的操作是，用92%透明率的亚克力缸代替传统的角毛藻培养池，并在缸中垂直装入24支40瓦的日光灯，以保证培藻水体中达到300-500勒克斯光合有效辐射。同时，将盐度降低至25ppt，使用微型制冷器使水温保持在23°C，这样有利于提高藻类细胞脂质含量和延长藻类的对数生长期。
 
    二氧化碳按0.2%的浓度供入培养水体中，这样用利于提高藻类细胞干蛋白的含量，并使二氧化碳气体形成8mm的气泡，这样有利于气体能垂直向上溢出，打破水体表面的张力。因硅藻在生长过程中，如果氮含量受限，就会释放出多糖类代射产物，因此，每隔1天要往水体补充营养盐，用量按常规用量的50%补充。
 
    培育微藻时，一般72小时就要收取了，这时候藻类的浓度能达到3.0×106/mL，此时可以收取整个培养池中67%的藻类，收取后马上补充经过过滤和巴氏消毒的海水和充足的营养盐。这个培藻系统可以连续使用42天，42天后必须排空清洗，先用2ppm的EDTA溶液冲洗，然后用高盐度卤水冲洗，再用淡水冲洗。然后重新灌注23°C的海水，按1.0×106细胞/mL的初始密度重新接种。
 
展望
 
    据天波图格萨天主教大学著名的微藻培育专家A.P. Carvalho博士说，在微藻培育方面，没有一套所谓的最好的培育系统，只有与环境最适应的系统，也就是我们说的因地制宜。这个系统的特点就是侵浸式光照、半连续培养、生产成本较低，通过不断添加培养基，可以让藻类生长期维持在一个较高的水平，比较适合内陆对虾育苗企业。
 
 
翻译：李钒
来源：Global Aquaculture Advocate