螺旋藻是一种经济价值很高的微藻,它具有光合效率高、生长速度快和对环境适应性强等特点,是少数能大规模培养的微藻之一,因含有丰富的营养成分和生物活性物质而广受欢迎。以螺旋藻为生物载体,在培养液中添加含有特定矿物元素(如锌、硒等)的化合物,通过螺旋藻对矿物元素的生物富集和转化作用,获得富含特定有机矿物元素的功能螺旋藻,从而发挥螺旋藻和矿物元素的协同作用,提高其医疗保健功能。要获得具有特殊功能的可食用螺旋藻,普通养殖方法存在许多亟待解决的问题,其中产量低是制约螺旋藻产业化过程中存在的关键难题。本论文选取经济价值较高的钝顶螺旋藻为研究对象,综合考虑从螺旋藻产量和锌、硒含量的角度出发,研究锌和硒的添加量、培养液pH以及LED光照(光照波长、光照强度、光照时间)对螺旋藻生长和对锌、硒富集作用的影响,获得能促进富锌、富硒螺旋藻生长的最佳培养方案,为功能螺旋藻的规模化养殖提供理论依据和技术支持。具体研究内容和结果如下:(1)锌添加量对螺旋藻生长的影响。通过在Zarrouk培养液中添加ZnSO4·7H2O,研究不同锌添加量对螺旋藻生长以及锌富集作用的影响。结果表明,低浓度的锌添加可以促进螺旋藻的生长,高浓度的锌添加则会抑制螺旋藻的生长。当锌添加浓度为7mg/L时,螺旋藻的生长最好,生物量W7mg/L最大,达到1.719g/L,比对照样增加11.62%。螺旋藻生物量W的顺序依次为:W7mg/L>W5mg/L>W3mg/L≈W对照组>W9mg/L>W11mg/L>W13mg/L。螺旋藻锌含量随着锌添加浓度的增加而逐渐增大,即锌添加浓度越大越有利于螺旋藻对锌的富集。综合考虑,锌添加浓度选择7mg/L最佳。(2)硒添加量对螺旋藻生长的影响。通过在Zarrouk培养液中添加Na2SeO3·5H2O,研究不同硒添加量对螺旋藻生长以及硒富集作用的影响。结果表明,与对照组相比,不同浓度的硒添加对螺旋藻的生长均有促进作用,并且促进作用随着硒添加浓度的增加先增大后减少,当硒添加浓度为10mg/L时,螺旋藻的生长最好,生物量W为1.568g/L,与对照组相比,增加了17.98%。不同硒添加浓度下的螺旋藻硒含量随着硒添加浓度的增加而逐渐增大。综合考虑,硒添加浓度选择10mg/L最佳。(3)pH值对富锌螺旋藻生长的影响。研究了pH值对富锌螺旋藻生长以及锌富集作用的影响,结果表明,随着pH值的增加,富锌螺旋藻的生物量先增加后降低,在pH=9.0时,富锌螺旋藻的生物量最大,达到1.716g/L,比pH=8.0时提高了61.77%。随着pH值的增加,螺旋藻锌含量先增加后降低,当pH=8.5时,螺旋藻锌含量最多,随后锌含量快速下降。综合考虑,选择pH=9.0比较合适。(4)pH值对富硒螺旋藻生长的影响。研究pH值对富硒螺旋藻生长以及硒富集作用的影响,结果表明,pH值从8.0升到8.5时,富硒螺旋藻的生物量快速增加,但pH=8.5后,螺旋藻生长速率变化不大,趋于稳定。随着pH值的增加,螺旋藻硒含量先增加后降低,在pH=9.5时,螺旋藻硒含量达到最大,为1072μg/g,比pH=8.0时提高了31.86%。综合考虑,选择pH=9.5比较合适。(5)LED光照对富锌螺旋藻生长及锌富集的影响。采用LED光照技术研究光照波长、光照强度和光照时间对富锌螺旋藻生长及锌富集作用的影响,结果显示,不同波长LED光照对富锌螺旋藻生长的影响顺序为:红光(655~665nm)>蓝光(465~475nm)>绿光(522~532nm)>对照组>黄光(570~580nm),与对照组相比,红光光照14d生物量增加13.97%,蓝光的增加10.12%,绿光的增加1.44%,黄光的减少2.88%。对螺旋藻锌富集作用的影响顺序为:黄光>绿光>蓝光>红光>对照组,第8d时螺旋藻锌含量趋于稳定,与对照组相比,黄光的增加43.73%,绿光的增加23.98%,蓝光的增加14.29%,红光的增加9.04%。以LED红光做光源,在光照强度0~10000lx范围内,螺旋藻生物量与光照强度成正相关关系;在光照强度0~8000lx范围内,螺旋藻锌含量与光照强度成正相关。在光照时间0~6h范围内,LED红光对螺旋藻生长和锌富集作用的影响具有同步增长的态势,均随光照时间增加而增大。(6)LED光照对富硒螺旋藻生长及硒富集的影响。采用LED光照技术研究光照波长、光照强度和光照时间对富硒螺旋藻生长及硒富集作用的影响,结果显示,不同波长LED光照对富硒螺旋藻生长的影响顺序为:红光(655~665nm)>蓝光(465~475nm)>绿光(522~532nm)>对照组>黄光(570~580nm),与对照组相比,红光光照14d生物量增加12.56%,蓝光的增加6.19%,绿光的增加1.16%,黄光的减少1.79%;对螺旋藻硒富集作用的影响顺序为:黄光>蓝光>红光>绿光>对照组,与对照组相比,黄光的增加41.77%,蓝光的增加30.74%,红光的增加15.37%,绿光的增加8.47%。以LED红光做光源,在光照强度0~10000lx范围内,螺旋藻生物量与光照强度成正相关关系;在光照强度0~8000lx范围内,螺旋藻硒含量与光照强度成正比。在光照时间0~6h范围内,LED红光对螺旋藻生长和锌富集作用的影响具有同步增长的态势,均随光照时间增加而增大。