螺旋藻(Spirulina)是一種具有重要開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值的自養(yǎng)原核生物。它具有光合效率高、生長(zhǎng)繁殖快和對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是少數(shù)能大規(guī)模培養(yǎng)的微藻之一。國(guó)內(nèi)外研究表明，螺旋藻具有抗疲勞、抗輻射、抗病毒、抑腫瘤、增強(qiáng)免疫力等多種功能，這使螺旋藻及其活性成分在功能性食品的研究與開(kāi)發(fā)方面有廣闊的應(yīng)用前景。
在螺旋藻的形態(tài)、繁殖習(xí)性、氮素營(yíng)養(yǎng)、藻種保存、生產(chǎn)條件及分類(lèi)等方面，已有許多研究報(bào)導(dǎo)，而關(guān)于光照對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)影響的研究大多數(shù)集中在光照時(shí)間和光照強(qiáng)度，光照波長(zhǎng)對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)影響方面少見(jiàn)報(bào)道。本文研究在LED燈照射下，光照波長(zhǎng)對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)速率的影響，為螺旋藻養(yǎng)殖業(yè)提供參考。
1材料與方法
1.1材料
1.1.1藻種藻種為鈍頂螺旋藻，采自廣州市格棱生物科技開(kāi)發(fā)有限公司吳川生物養(yǎng)殖基地。
1.1.2培養(yǎng)液采用Zarrouk培養(yǎng)液作為基本培養(yǎng)液，再加少量微量元素溶液A5和B6，三者的比例(v/v):1000∶1∶1。Zarrouk培養(yǎng)液的組成(g/L):NaHCO3，16.80;NaNO3，2.50;NaCl，1.00;KH2PO4，0.41;K2SO4，1.00;MgSO4·7H2O，0.20;CaCl2·2H2O，0.04;FeSO4·7H2O，0.01;EDTA，0.08。微量元素溶液A5的組成(g/L):H3BO3，2.86;MnCl2·4H2O，1.80;MoO3，0.01;ZnSO4·7H2O，0.22;CuSO4·5H2O，0.08。微量元素溶液B6的組成(mg/L):NH4VO3，22.90;NiSO3·7H2O，47.80;NaWO4，17.90;Ti2(SO4)3，40.00;Co(NO3)2·6H2O，4.40。
1.2方法
1.2.1實(shí)驗(yàn)藻體原液的培養(yǎng)將藻種和培養(yǎng)液按體積比1∶20置于大小為100 cm×50 cm×50 cm的玻璃培養(yǎng)缸中，在上方以兩根30 W的日光燈照射培養(yǎng)，光照周期L∶D=12 h∶12 h，用12 W的渦輪攪拌器攪拌，攪拌周期為10 min/h。將藻液培養(yǎng)至該實(shí)驗(yàn)條件下的最大濃度，作為實(shí)驗(yàn)的藻體原液。
1.2.2螺旋藻的形態(tài)觀察吸取藻體原液少許滴在載玻片上，置于顯微鏡下，放大100倍觀察螺旋藻的形態(tài)。
1.2.3標(biāo)準(zhǔn)曲線制作取100.00 mL的藻體原液，經(jīng)已知干重的濾紙過(guò)濾，對(duì)濾得的藻泥用蒸餾水沖洗數(shù)次，以洗去藻體表面吸附的鹽分，瀝干后放入烘箱80℃真空干燥至恒重，計(jì)算得到藻體原液的螺旋藻干物質(zhì)含量為1.240 g/L。
分別吸取10.00 mL、25.00 mL、40.00 mL、55.00 mL、70.00 mL、85.00 mL、100.00 mL藻體原液于相應(yīng)編號(hào)的100 mL容量瓶中，加培養(yǎng)液至刻度線，搖勻。在560 nm波長(zhǎng)下測(cè)定光密度(Optical Density，簡(jiǎn)稱OD)，結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 OD值與螺旋藻干物質(zhì)含量的關(guān)系
1.2.4螺旋藻生長(zhǎng)曲線試驗(yàn)
在1000 mL錐形瓶中加入500 mL用培養(yǎng)液稀釋了20倍的藻液，在培養(yǎng)箱中日光燈照射培養(yǎng)，光照強(qiáng)度6000 lx，光照周期L∶D=12 h∶12 h，輕微攪拌培養(yǎng)12 d。每天10∶00用分光光度計(jì)在560 nm處測(cè)定OD值。
1.2.5不同波長(zhǎng)光照對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)的影響試驗(yàn)
(1)在編號(hào)為A、B、C、D的四個(gè)1000 mL錐形瓶，分別加入500 mL稀釋了20倍的藻液，置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，光照強(qiáng)度6000 lx，光照周期L∶D=12 h∶12 h，輕微攪拌培養(yǎng)12 d。
(2)每天在18∶00-20∶00時(shí)A、B、C、D四個(gè)樣品采用不同波長(zhǎng)LED燈光照，對(duì)A作紅色(650-675 nm)照射處理，對(duì)B作綠色(520-545 nm)照射處理，對(duì)C作藍(lán)色(450-475 nm)照射處理，對(duì)D不作任何處理。
(3)每天10∶00用分光光度計(jì)在560 nm處測(cè)定OD值，比較四個(gè)錐形瓶中螺旋藻的生長(zhǎng)情況。
2結(jié)果與討論
2.1螺旋藻的形態(tài)
圖1是螺旋藻的顯微鏡圖。由圖可見(jiàn)，螺旋藻呈藍(lán)綠色，為絲狀體藻絲螺旋狀，藻絲長(zhǎng)500-650μm，藻絲直徑約29μm，頂端鈍圓或略尖細(xì)，末端細(xì)胞寬圓形。
圖1螺旋藻的顯微鏡圖(放大100倍)
螺旋藻螺旋結(jié)構(gòu)的形態(tài)受光照強(qiáng)度及養(yǎng)殖溫度的調(diào)控。較強(qiáng)光照和較高溫度均能引起螺旋藻的螺旋結(jié)構(gòu)變緊，螺間距減小;強(qiáng)度較小的光照和較低的溫度則使螺旋藻的螺旋結(jié)構(gòu)變松，螺間距增大。本實(shí)驗(yàn)主要是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，光照強(qiáng)度較小，溫度為25℃(螺旋藻生長(zhǎng)的最適溫度為25-35℃)，因此螺旋藻的螺旋結(jié)構(gòu)均較疏松，螺間距較大。
2.2光密度(OD)與螺旋藻干物質(zhì)含量(C)的關(guān)系
按表1數(shù)據(jù)，以螺旋藻的干物質(zhì)含量C為橫坐標(biāo)，OD值為縱坐標(biāo)，得圖2標(biāo)準(zhǔn)曲線，回歸方程為OD=1.280C+0.1831，相關(guān)系數(shù)R2=0.9973。
圖2標(biāo)準(zhǔn)曲線
從圖2的標(biāo)準(zhǔn)曲線可以看出，螺旋藻液的干物質(zhì)含量與其OD值在C=0.1-1.3 g/L時(shí)呈良好的線性關(guān)系，故可用OD值作為衡量螺旋藻生物量的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)藻液的OD值直觀地反映出螺旋藻的生長(zhǎng)情況。
2.3螺旋藻生長(zhǎng)曲線
圖3是用日光燈照射培養(yǎng)螺旋藻的生長(zhǎng)曲線，隨著養(yǎng)殖時(shí)間增加，螺旋藻干物質(zhì)含量呈上升趨勢(shì);在2 d～5 d生長(zhǎng)速率較慢，為緩慢增長(zhǎng)期;在5 d～11 d生長(zhǎng)速率較快，呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)，為快速增長(zhǎng)期;在11 d達(dá)到了生長(zhǎng)的最大濃度，干物質(zhì)含量為0.742 g/L，是初始含量的7倍。
圖3螺旋藻生長(zhǎng)曲線
2.4光照波長(zhǎng)對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)的影響
表2光照波長(zhǎng)對(duì)螺旋藻生長(zhǎng)的影響
由表2數(shù)據(jù)畫(huà)圖得圖4，對(duì)照樣采用日光燈照射。從表和圖可以看出，采用紅綠藍(lán)光處理過(guò)的螺旋藻生長(zhǎng)量明顯高于對(duì)照樣。經(jīng)過(guò)13 d養(yǎng)殖，螺旋藻干物質(zhì)含量到達(dá)最大，紅光處理的為1.232 g/L，綠色處理的為1.195 g/L，藍(lán)色處理的為0.956 g/L，對(duì)照樣的為0.742 g/L。紅光處理過(guò)的螺旋藻干物質(zhì)含量最大，比對(duì)照樣增加了66.04%。
圖4不同光照處理螺旋藻的生長(zhǎng)曲線
從波長(zhǎng)考慮，紅光(650-675 nm)波長(zhǎng)最大，綠光(522-532 nm)第二，藍(lán)光(465-475 nm)第三，較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光有利于螺旋藻的生長(zhǎng)，在紅光下生長(zhǎng)的螺旋藻光合效率最高，干物質(zhì)積累最多，這與魚(yú)腥藻的研究結(jié)果一致。
3結(jié)論
(1)螺旋藻呈藍(lán)綠色，為絲狀體，藻絲螺旋狀，螺旋直徑為29μm，長(zhǎng)度為500-650μm。
(2)螺旋藻的光密度標(biāo)準(zhǔn)曲線是:OD=1.280C+0.1831。
(3)螺旋藻生長(zhǎng)速度較快，在經(jīng)過(guò)一個(gè)12 d的生長(zhǎng)周期后，濃度達(dá)到最初濃度的7倍。
(4)經(jīng)紅綠藍(lán)光處理的螺旋藻生長(zhǎng)量明顯高于對(duì)照樣，紅光最好，生長(zhǎng)量比對(duì)照樣增加了66.04%。
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