海洋微藻培养技术的研究进展08051122赵飞

海洋微藻培养技术的研究进展

学院：海洋学院

班级：080511

学号：08051122

姓名：赵飞

指导老师：曹春晖

日期：2011-12-10

摘要：海洋微藻不仅富含蛋白质、脂肪和碳水化合物这三大类人类所必需的物质，而且还

含有各种氨基酸、维生素、抗生素、高不饱和脂肪酸以及其它多种生物活性物质。近年来丰

富的海洋微藻资源成为人们探讨的热点，海洋微藻的培养技术已经引起了国内外学者的广泛

关注。本文概括性介绍海洋微藻的主要培养技术，其中包括一、二、三级培养，细胞的固定

化培养与光生物反应器培养。

关键词：特点培养条件培养方式固定化培养光生物反应器技术展望

Study of marine microalgae cultivation

technology advances

Abstract：Marine microalgae not only rich in protein, fat and carbohydrates necessary for the three categories of human material, but also contains various amino acids, vitamins, antibiotics, high unsaturated fatty acids and other bioactive substances. The rich resources of marine microalgae in recent years become a hot spot of marine microalgae cultivation technology has attracted wide attention from scholars. This general description of the main culture of marine microalgae, including one, two, three training, culture and immobilized cell bioreactor light.

Keywords：Features Culture conditions Training methods Immobilized culture Photobioreactor Technology Foresight

随着全球性资源短缺压力的日益增加，世界沿海国家都把主要注意力集中于海洋生物的

开发利用。由于海洋微藻具有生长速度快、光合效率高、无性繁殖和适应性强等特点，是蛋

白质、精细化工和医药开发的重要资源，现已成为世界各国研究的热点[1]。因此，开发、培

养和利用海洋藻类将是长远解决人类食品资源和能源的重要途径。当今人们对微藻的开发和

研究进入了一个崭新时期，微藻的培养和产品开发成为新兴的生物技术产业，海洋微藻培养

技术也随着人们对微藻认识的加深不断发展。

一些发达国家已把细胞工程、基因工程、细胞固定化和生物反应器等为基础的生物技术

作为育种手段和优化培养条件，用于微藻类的开发研究，其重点是开发具有高附加值的精细

化工产品和医药品[2]。因此把生物技术与传统的育种技术结合起来，在微藻类的开发中，将

产生巨大的社会效益和经济效益。

1.微藻的特点

微藻是一类光能自养型单细胞生物，能有效地利用光能将、和无机盐转化为有

机资源，是地球有机资源的初级生产力，迄今已知的藻类约有3万余种，其中微藻约占70%。从1987年至今，新发现的具有开发价值的药用海洋天然产物已达434种。微藻具备如下特点：

（1）具有叶绿体等光合器官, 能有效利用太阳能将、和无机盐转化为有机化合物。（2）以简单的分裂方式进行繁殖, 细胞生长周期较短, 易于大规模培养。

（3）可以用海水、咸水或半咸水培养, 是淡水紧缺、土地贫瘠地区获得有效生物资源的重要途径。

（4）富含各种物质，是人类未来食品及油料的重要来源。

（5）因独特的生存环境使其能够合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质, 特别是经过一定的诱导手段, 利用微藻可以高浓度合成这些具有商业化价值的化合物[3]。

2. 微藻的研究与应用

微藻的研究与应用经历以下阶段: ①20世纪40年代，德国人试验用硅藻生产可做燃料的脂类；②50年代至70年代,许多国家开展小球藻、栅藻、新月藻、螺旋藻等微藻的培养与开发研究，主要用作鱼、虾、贝、蟹育苗中的饵料和生产单细胞蛋白(SCP)；③年代后微藻生物技术迅速发展，人们逐渐认识到微藻在进化上的多源性、遗传的多样性。藻细胞中有一些特殊的次级代谢物，而且可以利用其生长繁殖迅速、光能转换率高、对环境适应性强、易于遗传改良的特点进行大规模培养，微藻在各领域的开发应用价值成为人们关注的热点[4]。

目前，人们对海洋微藻的培养和研究已经逐步深入，从宏观、微管等层次不断发展。微藻不但可以作为很多高附加值生物制品的重要来源，同时也是开发转基因产品的优良材料。目前国外已经商业化或正在开发的微藻产品有重要的用途。

微藻是海洋药物的重要来源, 其药用价值正日益引起人们的注意。海洋微藻的磺酸化多糖具有抗肿瘤、抗凝血、抗病毒、抗衰老等多种生物活性, 在临床上显示出越来越广阔的应用前景[5]。目前，可以从海洋微藻中得到很多有极高价值的药物。例如，从螺旋藻中提取的多糖在抑制肿瘤细胞的生长上有重要的作用。

3.微藻的培养技术

3.1微藻培养条件

培养条件中的营养盐浓度及配比对藻类的代谢活动和生长速率有显著的影响，因此针对不同的藻类应对其施加不同的培养条件以达到最佳培养效果。其他培养条件如培养温度、光照强度等也同样影响着藻类的生长。例如，四川大学伊廷强等人在培养一种底栖舟形藻时发现，当PO43-的浓度为1mg/l，铁盐中铁的浓度为0.5mg/l时，该藻的最适NO3-浓度为5-20mg/l，培养小形舟形藻时，确定出最适氮、磷浓度及配比为18.285：0.279（mg/l，原子浓度）[6]。此外，烟台大学于贞等人对影响小球藻生长的NaHCO3、NaNO3、KH2PO4、维生素等4种主要营养因素进行了优化,得到以海水为基础的优化培养基配方:NaHCO3 0.10g/L,NaNO3 0.225g/L, KH2PO4 0.005g/L, pH 6.0[7]。因此,营养盐中的碳源、氮源以及其它盐类是制约微藻生长的关键因素。

CO2、pH也是影响藻生长的重要条件。CO2 主要以HCO3-形式被利用；pH是影响培养基中HCO3-在总溶解状态的CO2所占比例的主要因素[8], 此外, pH值也会影响光合作用, 并影响培养基中藻细胞对离子的吸收和利用, 以及代谢产物的产生。

温度、光照强度、通气量等通过影响小球藻光合作用强度而影响小球藻的生长。例如，浙江海洋学院周洪琪等人研究得出，亚心形扁藻的培养温度为17.9-19.6℃，青岛大扁藻的培养温度为18.0-28.0℃，两种扁藻的光照强度均为6000lx；微绿球藻的培养温度为26±1℃，