微藻培养条件研究

【摘要】微藻因其特定的生理习性，在能源、环保、食品等领域有巨大的应用潜力，但目前大规模、高纯度培养微藻在实际中难于实现。因此，对微藻培养条件需要进行深入研究。本文根据近几年国内外对微藻的研究，对各种因子（N、P、光照、CO2等）对微藻生长过程及副产物产量的影响进行分析，为优化微藻培养条件改进垫定基础。

【关键词】微藻；培养条件

前言

微藻种类繁多、生长方式独特、产物丰富多样，使其在食品、医药、能源等领域有广泛的应用前景。但目前大规模、高纯度培养微藻在实际中难于实现。因此，对微藻培养条件需要进行深入研究。本文根据近几年国内外对微藻的研究，对各种因子（N、P、光照、CO2等）对微藻生长过程及副产物产量的影响进行分析，为优化微藻培养条件改进垫定基础。

1.微藻概况

微藻在陆地、海洋广泛分布，其生长周期短、速度快、繁殖能力强、个体较小，通常呈单细胞、丝状体或片状体，结构简单、以单细胞或集群生活，大部分能进行自养光合作用，少部分为异养生长，营水生、陆生、气生、共生的低等植物。微藻营养丰富、光能利用度高，可将H2O、CO2和无机盐转化为有机源，是地球有机资源的初级生产力。

2.培养条件对微藻生长繁殖的影响

2.1氮源对微藻生长的影响

2.1.1氮浓度对微藻的影响

谢仁荣通过单因子分析法测定不同浓度的KNO3对丛粒藻生长的影响，得出当KNO3浓度为0时，葡萄藻几乎无生长。随着KNO3浓度的提高，丛粒藻的生长速率逐渐增大；当KNO3浓度大于200mg/L时，继续增加KNO3的浓度，其生长速率增大已不太明显，但可延长葡萄藻的对数生长期，导致最后生物量的增加[1]。因此，在对数生长期添加适量氮源对获得较高的生物量是有利的。

2.1.2不同类型的氮源对微藻的影响

叶林超等研究了NH4HCO3、（NH4）2SO4、NaNO3、NH2CONH2、NH4C1和NH4H2PO4 6种氮源对小球藻生长的影响，得出在第3―5d时小球藻的生长指标达到最大值，添加NH4HCO3对小球藻生长的促进作用最明显，其细胞密度、吸光度、干重和叶绿素含量等指标都是最高的，其次为NaNO3和NH2CONH2，而（NH4）2SO4、NH4C1和NH4H2PO4效果不明显[2]。

许多研究表明微藻最易利用铵态氮，但是随着NH4被利用，培养基pH逐渐下降，会抑制微藻的生长，因而在培养微藻的过程中需尽可能及时补充氮源，使其浓度保持在微藻生长适宜的范围内。

2.2磷源对微藻生长的影响

磷是藻类生长的一个重要限制因子。谢仁荣在研究磷对葡萄藻生长的影响时发现，随着K2HPO4的浓度的升高，葡萄藻的生长明显加快，说明K2HPO4是影响葡萄藻生长的显著因子[2]。与氮源不同的是当初始培养基中不加K2HPO4时，葡萄藻也能缓慢生长，这是因为藻种将细胞内储存的磷释放供生长需要[3]。因此，在补充氮源的同时需注意保证适宜浓度的磷源。

2.3CO2对微藻生长及产物的影响

CO2是目前利用光生物反应器培养微藻的重要碳源和pH调节剂，郭祯等研究CO2对亚心形扁藻生长及光合放氢的影响时，得出CO2的影响是多方面的，CO2不仅参与藻细胞的生理代谢活动，改变培养液的pH值，还影响细胞内酶的活性[4]。另外，高浓度的CO2还抑制光合电子传递，导致PSⅡ光化学活性下降，进而影响藻细胞的生长繁殖[5]，因此，只有保证适量的CO2浓度才可促进扁藻细胞的生长。

2.4光照对微藻培养的影响

光照是光能自养微藻进行光合作用的必要条件，光照强度对某些产油微藻产油量的影响，因藻种不同而出现不同效应。石娟等对小新月菱形藻及等鞭金藻的研究发现，低光照下藻细胞脂肪含量高，而高光下则相反[6]。Mortenson等研究表明，增加光强能够促进脂肪酸含量的增加[7]。

结语

微藻在能源、环保、医药、食品等领域应用潜力巨大，但目前大规模、高纯度培养微藻在实际中难于实现。

本文通过分析微藻培养过程中的生长代谢特点和各种影响因子的作用机理，得出CO2、氮源、磷源、光照是影响微藻生长的主要因素，由此，可以从增加CO2的曝气，适时适量补充氮、磷，调节光照强度等几个方面来改进微藻的培养条件。

参考文献

[1]谢仁荣.几种理化因子对一株野生丛粒藻生长的影响[J].安徽农学通报，2009，15（9）：58-59.

[2]叶林超，叶均安，徐国忠，刘建新.碳酸氢铵等不同氮源对小球藻的生长的影响[J].水产科学，2007，26（6）：319-322.

[3]华汝成.单细胞藻类的培养与利用[M].北京：农业出版社，1983，135-137.

[4]郭祯，陈兆安，陆洪斌，虞星炬等.CO2对亚心形扁藻生长及光合放氢的影响[J].西安交通大学学报，2008，42（6）：779-783.

[5]Satona. Kuranon. Inhibition of photosynthesis by intracellular carbonican hy-drase in icroalgae under excess concent rations of CO2[J].Photosynth Res，2007，26（6）：319-322.

[6]石娟，潘克厚.不同光照条件对小新月菱形藻和等鞭金藻8701生长及生化成分的影响[J].中国水产科学，2004，11（2）：121-128.

[7]王清，都基峻，石应杰.培养藻类制取生物能源的研究[J].四川环境，2009，28（5）：57-61.