■ 周賢君 潘文敏

（貴州大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院水產(chǎn)科學(xué)系,貴州貴陽 550025）

螺旋藻（Spirulina spp.）屬藍藻門（Cyanophta），藍藻綱（Cyanophyceae），藻殖段目（Hormogonales），顫藻科(Oscillatoriaceae)，螺旋藻屬(Spirulina)[1]。藻體為不分枝的絲狀體，沒有膠鞘包被，細胞圓柱形，呈疏松或緊密的有規(guī)則的螺旋狀彎曲。螺旋藻因有較高含量的蛋白質(zhì)及豐富的氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分而深受人們的喜愛。我國于20世紀(jì)70年代開始了對螺旋藻的研究，主要研究了螺旋藻的培養(yǎng)條件、營養(yǎng)價值和保健價值。當(dāng)前螺旋藻已經(jīng)廣泛應(yīng)用于保健品、飼料、化妝品及廢水處理等領(lǐng)域，并且都取得了較好的效果[1]。但是，我國目前的螺旋藻培養(yǎng)技術(shù)基本都是采用培養(yǎng)液進行培養(yǎng)，這使得其培養(yǎng)成本較高，售價高昂，普通的消費者難以承受，導(dǎo)致螺旋藻及其加工產(chǎn)品成了少數(shù)人的奢侈品而被冷落，銷路不暢，不利于螺旋藻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，如何降低螺旋藻的培養(yǎng)成本成為了許多人關(guān)注的焦點。

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，畜禽糞便的量越來越多。然而，大多數(shù)畜禽糞便卻沒有得到充分的利用，有的直接堆放在路邊，或直接排放于河流中，不僅會污染環(huán)境和水資源，而且還可能導(dǎo)致各類疾病的發(fā)生。如果畜禽糞便能用于培養(yǎng)螺旋藻，既可顯著降低螺旋藻的生產(chǎn)成本，又能凈化環(huán)境，變廢為寶，所獲得的螺旋藻也可作為飼料及化工原料，能有效地解決目前我國蛋白原料緊張的局面，這種既有環(huán)境效益又有經(jīng)濟效益的“雙贏”方式，符合可持續(xù)發(fā)展與循環(huán)經(jīng)濟的原則，具有廣闊發(fā)展前景。本研究旨在探索畜禽糞便能否用于螺旋藻的培養(yǎng)以及培養(yǎng)效果，以便尋求一條切實可行的可持續(xù)發(fā)展的路子。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 藻種來源

試驗所用螺旋藻為鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis），藻種來源于星星活餌藻種公司（http://shop34824737.taobao.com）。取處于指數(shù)生長期的螺旋藻用于試驗接種。

1.1.2 培養(yǎng)液的來源與制備

培養(yǎng)所用的雞糞和牛糞均來自貴州大學(xué)試驗農(nóng)場的養(yǎng)雞場和奶牛場。試驗前先讓雞糞、牛糞自然發(fā)酵兩周，然后各取2 kg分別放入兩個盆中，加入6 L的蒸餾水?dāng)噭?，靜置。一周后過濾，取濾液進行加熱煮沸0.5 h，以殺死其中的微生物，冷卻備用，即制得雞糞、牛糞浸出液。

1.2 試驗方法

1.2.1 螺旋藻培養(yǎng)方法

試驗在室內(nèi)進行，采用智能光照恒溫培養(yǎng)箱進行培養(yǎng)。本次試驗的培養(yǎng)容器為三角瓶。試驗開始時，在每個三角瓶中加入150 ml培養(yǎng)液（雞糞或者牛糞浸出液），每種溶液各4瓶。然后向每個瓶中加入處于指數(shù)生長期的螺旋藻藻種5 ml，蓋上紗布，并用橡皮筋扎緊，放在智能光照恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。

1.2.2 螺旋藻培養(yǎng)條件

培養(yǎng)溫度為恒溫28℃，光照為6級（8 500 Lx～15 000 Lx），從每天8:00至20:00進行有光培養(yǎng)，20:00至第2 d早上8:00無光培養(yǎng)（即12 h光照、12 h黑暗）。培養(yǎng)過程中每天搖動三角瓶3次，搖動時間分別是8:00、12:00、20:00。

1.2.3 藻細胞的計數(shù)方法

藻細胞的計數(shù)采用顯微鏡直接計數(shù)法，每天計數(shù)1次。

1.2.4 總氮、總磷的測定

試驗開始及結(jié)束時測定培養(yǎng)液的總氮、總磷含量，測定方法為國標(biāo)法（GB11893—89）[2]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗數(shù)據(jù)均采用Microsoft Office Excel 2007進行運算和分析。

2 試驗結(jié)果

2.1 培養(yǎng)液的總氮、總磷含量

培養(yǎng)螺旋藻之前，雞糞、牛糞培養(yǎng)液中的總氮含量分別為31.3和89.4 mg/l，試驗結(jié)束時，雞糞、牛糞培養(yǎng)液中的總氮含量分別為27.9和74.7 mg/l，分別下降了10.9%和16.4%。

培養(yǎng)螺旋藻之前，雞糞、牛糞培養(yǎng)液中的總磷含量分別為4.6和2.6 mg/l。試驗結(jié)束后，分別為3.7和1.9 mg/l，分別下降了19.6%和26.9%。

2.2 螺旋藻在雞糞、牛糞培養(yǎng)液中的生長(見圖1)

在雞糞培養(yǎng)液中，接種后第1～9 d 4個處理組的平均藻密度分別為 0.9×104、0.8×104、1.6×104、2.2×104、3.9×104、5.7×104、11.3×104、11.9×104、8.1×104個/ml。由圖1可以看出，螺旋藻在雞糞培養(yǎng)液中的生長呈現(xiàn)先減后增再減的趨勢。接種后有2 d的延緩期，到第3 d開始進入指數(shù)生長期，到第8 d數(shù)量達到最大，此后細胞數(shù)量快速減少，進入死亡期。

圖1 螺旋藻在雞糞、牛糞培養(yǎng)液中的生長

在牛糞培養(yǎng)液中培養(yǎng)螺旋藻，在接種后的第1～9 d 4個處理組的平均藻密度分別為0.72×104、1.6×104、2.4×104、3.4×104、4.3×104、6.5×104、7.2×104、7.8×104、8.1×104個/ml。由圖1可見，在牛糞培養(yǎng)液中接種螺旋藻后，延緩期較短，接種后的第2 d即比第1 d藻細胞數(shù)量有所增加，此后一直到第9 d，都處于細胞數(shù)量增長期，其中第5～6 d增長較快，第9 d的增長速度很小，數(shù)量達到最大，開始出現(xiàn)死亡細胞。

2.3 螺旋藻在雞糞、牛糞培養(yǎng)液中的生長比較

從圖1可以看出，螺旋藻在雞糞培養(yǎng)液中接種后的延緩期比在牛糞中長，但是生長快，達到的最高密度（11.9×104個/ml）大于牛糞培養(yǎng)液中的最高密度（8.1×104個/ml）。接種后的第9 d，雞糞培養(yǎng)液中的細胞數(shù)量快速減少，而牛糞培養(yǎng)液中的細胞數(shù)量還在繼續(xù)增加，但增長速度大大減緩。

3 討論

3.1 雞糞對螺旋藻生長的影響

從圖1可以看出，螺旋藻在雞糞培養(yǎng)液中總的生長趨勢為先增后減，在增長階段呈指數(shù)增長，而后出現(xiàn)負增長，數(shù)量減少。其生長的速率則是先減后增再減的趨勢，符合藻類在一次性培養(yǎng)中的生長特性。在數(shù)量增長至最高時期，細胞數(shù)量增長了近11倍（開始時密度為1.0×104個/ml，最高密度時為11.9×104個/ml），說明螺旋藻在雞糞浸出液中能夠很好地生長和增殖。馮建新等（2003）[3]在研究土壤與雞糞浸出液對小球藻生長的影響中發(fā)現(xiàn)雞糞浸出液能夠促進小球藻的生長，而且可以單獨培養(yǎng)小球藻。韓志泉等（2002）[4]利用雞糞和小球藻混合液的配比對多刺裸腹藻的繁殖數(shù)量進行了研究，發(fā)現(xiàn)添加雞糞之后能夠增加多刺裸腹藻的繁殖數(shù)量。這與本試驗的研究結(jié)果一致，說明雞糞可以用來培養(yǎng)微藻。

本試驗中，在雞糞培養(yǎng)液中接種螺旋藻后，剛開始時出現(xiàn)了延緩期，細胞數(shù)量減少，可能是由于藻類生長繁殖需要一定數(shù)量的由其自身產(chǎn)生而溶解在培養(yǎng)液中的某些物質(zhì)，或新培養(yǎng)液中某些物質(zhì)含量比老培養(yǎng)液中的高（接種的藻體沒有發(fā)生老化），或者是螺旋藻體由舊的環(huán)境轉(zhuǎn)到新的環(huán)境中，環(huán)境條件變化太大，藻體還不太適應(yīng)新的環(huán)境。之后細胞開始快速增殖，表明螺旋藻在適應(yīng)新環(huán)境或得到足夠的必需物質(zhì)后，藻體迅速生長，數(shù)量快速增加。在螺旋藻數(shù)量生長達到頂峰之后，螺旋藻的數(shù)量急劇下降，其原因可能是由于營養(yǎng)耗盡，培養(yǎng)液的酸堿度發(fā)生改變，或快速生長之后，細胞密度增大，藻細胞相互遮蓋使光照減少，或藻體新陳代謝過程中為緩解生物量的急劇增加與營養(yǎng)物質(zhì)供給不足的矛盾，產(chǎn)生出對自己生長不利的物質(zhì)，抑制其增長，從而導(dǎo)致藻體的數(shù)量減少[1]。

3.2 牛糞對螺旋藻生長的影響

目前有關(guān)牛糞浸出液培養(yǎng)藻類的相關(guān)研究還未見報道。本研究發(fā)現(xiàn)，螺旋藻接種在牛糞浸出液中，有1 d的延緩期，接著數(shù)量開始增長，到第9 d數(shù)量達最大值8.1×104個/ml，為接種數(shù)量（1×104個/ml）的8倍，說明螺旋藻在牛糞浸出液中能夠生長和增殖。螺旋藻在牛糞浸出液中的延緩期較短，說明牛糞浸出液比較適合螺旋藻的生長，營養(yǎng)充足。在整個培養(yǎng)期，螺旋藻持續(xù)增長。到培養(yǎng)后期增長較慢，可能由于營養(yǎng)耗盡，或?qū)?shù)期后細胞密度增大，藻細胞相互遮蓋使光照減少，或藻體新陳代謝過程中為緩解生物量的急劇增加與營養(yǎng)物質(zhì)供給不足的矛盾，產(chǎn)生出對自己生長不利的物質(zhì)，抑制其增長[1]。

3.3 雞糞、牛糞浸出液培養(yǎng)螺旋藻效果比較分析

螺旋藻在雞糞浸出液中培養(yǎng)時，延緩期較牛糞中長，但藻細胞達到的最大值比在牛糞中高，對比所測得的試驗前后的總氮、總磷含量，可能與總氮、總磷的含量差異有關(guān)。從總氮、總磷的含量來看，總磷是一個很關(guān)鍵的營養(yǎng)元素，培養(yǎng)過程中雞糞、牛糞中總磷的濃度分別下降了19.6%和26.9%。雞糞中的延緩期較長，可能同其總磷含量較高（4.6 mg/l）有關(guān)。因為在微藻的培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)液的營養(yǎng)物濃度越高，其延緩期就會越長[1]。而最后雞糞中藻細胞達到的最大值高于牛糞中的最大值，有可能是培養(yǎng)后期，牛糞中的總磷含量（1.9 mg/l）不足，營養(yǎng)物質(zhì)缺乏造成的。在今后的研究中或者實際生產(chǎn)中，將雞糞、牛糞浸出液混合使用培養(yǎng)螺旋藻效果可能會更好。