底栖硅藻悬浮培养方法的研究

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底栖硅藻的生长主要受附着面积的限制,难以实现大规模性的生产性培养,无法满足海参鲍鱼养殖产业的需求。本研究以底栖硅藻为研究对象,打破传统的附着性生长培养方式,通过气升式反应器培养达到高密度培养,为底栖硅藻的大规模培养提供新的生产技术。首先通过摇床培养优化培养基中硅元素浓度、培养温度和光照强度,得到最佳硅浓度、温度和光照强度,然后通过气升式反应器培养,优化筛选反应器光径、悬浮通气方式,得出最佳藻细胞培养条件,最终高密度培养的最佳培养方法。本研究取得初步结果如下:1、静置培养条件下,不同浓度硅对底栖硅藻舟形藻的生长有显著影响,其中600 mg/L影响最大。在相同培养条件下,通过舟形藻OD值测定比较,发现不同硅酸钠浓度越高,舟形藻细胞生长越快,说明硅浓度不仅影响藻细胞生长,还可以加快藻细胞生长。硅酸钠浓度为600 mg/L时最有利于舟形藻的生长,说明高浓度硅酸钠对舟形藻生长有较大促进作用。2、摇床培养条件下,不同浓度硅对底栖硅藻舟形藻的生长有极显著影响,其中600 mg/L、800 mg/L、1000 mg/L影响最为显著,其细胞密度远高于其他3组,颜色均呈深棕褐色,且最大藻细胞密度均可达2.45×106cells/m L。在相同培养条件下,摇床培养,设置不同硅浓度,通过舟形藻OD值、细胞密度进行比较,硅酸钠浓度越高越有利于舟形藻的生长,随硅浓度增加,比生长速率先增加后减少,且浓度过高时,培养液过于浑浊,综上,选择硅浓度为600 mg/L进行进一步探究。3、摇床培养条件下,不同温度对底栖硅藻舟形藻的生长有显著影响,随温度递增,藻细胞比生长速率先增加后减小,通过细胞密度和OD值比较,培养温度为20℃时,藻细胞密度最高2.50×106cells/m L,此时,比生长速率最高。综上,在上述培养条件下,培养温度20℃最为适宜,可在此基础上,进一步达到高密度培养。4、摇床培养条件下,不同光照强度对底栖硅藻舟形藻的生长有极显著影响,随光照强度增加,藻细胞均可生长,细胞密度和OD值随之增加,比生长速率也在增加。综合以上培养条件下,在实验设置光照强度范围(96μE/m2·s、137μE/m2·s、174μE/m2·s)内,光照强度增加藻细胞密度增加,最高细胞密度可达2.35×106cells/m L。通过研究,由于摇床培养,使得每一个藻细胞悬浮于藻液,都可以得到光照,增加了光接受效率。5、气升式反应器培养条件下,不同通气方式对底栖硅藻舟形藻,二氧化碳和氧气混合通入有利于舟形藻的生长,最高藻细胞密度为2.70×106cells/m L。通过改变不同通气方式,只通入空气、空气和二氧化碳(1:1)混合通入、空气和二氧化碳交替通入三者藻细胞生长差异不大,均呈深棕色,随培养时间增加,空气和二氧化碳混合通入相比于另两种,其细胞密度逐步增加较多,比生长速率最高。不同光径培养舟形藻,反应器光径为2 cm、5.5 cm、10 cm三者起藻细胞均正常生长,随培养时间增加,光径10 cm其细胞密度增加逐步高于另两个,其藻液颜色呈极深棕色,甚至发黑,最高藻细胞密度为3.15×106cells/m L比生长速率光径增加而增加。在气升式反应器培养条件下,光径10 cm有利于舟形藻的生长。在该研究条件下,可初步得知随光径增加越有利于藻细胞生长和增加。综上,在硅浓度为600 mg/L,培养温度在20℃,自然光照,通气方式为空气和二氧化碳混合(1:1)通入,采用光径为10 cm的气升式反应器培养,最有利于舟形藻细胞的生长及藻细胞密度增加。舟形藻主要利用固定化技术来获得,但是固定化技术无法达到规模生产,而从自然海区收获的舟形藻,质量得不到保证,会直接影响鲍苗等成活率及变态发育。本研究打破这一壁垒,通过改变培养基浓度和培养条件,得到高培养密度,为大规模生产提供一定的数据参考。
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