微藻在水产养殖中的应用专题报道（介绍一种新型的室内硅藻高密度培养技术）

随着健康养殖的理念在水产养殖中日益受到重视，整个水产养殖业正在逐步从单纯的提高产量获取效益，转变为提高产品质量（安全与健康、口感、色泽、营养成份等）获取效益。因此，微藻在水产养殖产业中的优越性逐渐凸显。...



微藻的特点和分类

微藻（Microalgae）是一群体型微小（2-30微米）、能进行光合作用的低等植物总称，包括真核和原核两个大类。以微藻的亚细胞结构、色素组成和生殖方式等特征为依据的经典分类法，将微藻分为蓝藻门（蓝细菌）、绿藻门、红藻门、金藻门、硅藻门等多个门类。目前全世界已发现的微藻种类超过6万种，有记载的超过6千种，科学研究中涉及到的约几百种，而应用于生产实践的仅有几十种。



微藻在水产养殖中的应用

近年来水产养殖业发展迅猛，但在养殖过程中，饵料的排放、残饵的分解、排泄物的产生以及化学药品和抗生素的使用等使水体中营养物质、有机碎屑等严重超标，导致养殖水域环境恶化、生态系统失衡、病害滋生。水体污染不仅影响生态环境质量，而且危害养殖业本身。以下从三个方面详细说明微藻在家畜、家禽和水产养殖尤其是虾类养殖中的重要应用。

1.作为水质改良剂

养殖水质控制俗称为“养水”，是水产养殖技术中的重要环节，尤其在当前盛行的高密度养殖模式下，水质控制显得尤为重要。在所有能进行光合作用的生物中，微藻的光合作用能力最强，生长繁殖速度快，能够形成高密度，在氮、磷元素及光照适宜的条件下，能够在水体中快速的形成种群优势，达到迅速降低水体中氮、磷浓度，增加水体溶解氧的功效；同时，微藻易被浮游动物和滤食性动物摄食，能够起到促进营养物质循环、降低饲料系数、提高养殖动物成活率等作用。因此，微藻不仅仅在养殖水质控制环节中起到不可替代的重要作用，同时还具有整体性促进养殖效率的作用。

建立和维持养殖水体中特定微藻种群优势的过程俗称调水色，能够起到净化水质、增加溶解氧、抑制有害微生物、肥水并提供饵料，构建养殖水体生态系统的重要作用，是养殖生产的一个重要环节。此种结合微藻的水产养殖方式在国外称之为绿水（green water）养殖方式，相对应的，水体中不含微藻的养殖方式称为清水（clear water）养殖。

2.作为饵料生物

微藻中丰富而均衡的营养成分（蛋白、脂肪酸、碳水化合物）和各种生物活性物质（PUFA、维生素、甾醇），可满足水产养殖动物在幼苗期的正常生长发育的营养需求。已有众多研究和应用证明，在对虾（日本对虾、凡纳滨对虾、中国对虾、南方滨对虾等）、贝类（牡蛎、扇贝、鲍鱼）、海参等育苗中，合理利用饵料微藻具有提高育苗存活率、保证幼苗正常变态和发育、提高生长速度及体长和体重等各项性状指标、提高免疫力等综合作用。

某些微藻（如螺旋藻、小球藻）的蛋白含量非常高，达到甚至超过70％，某种程度上可以成为鱼粉的替代品。研究证明，小球藻和栅藻作为鱼粉的替代品用于罗非鱼饲喂，发现它们可替代饲料中50%的鱼粉含量，且在此含量下，鱼类的各个生长及生理指标均显著高于对照组。在牙鲆幼鱼饲料中添加2%椭圆小球藻，幼鱼的多项生长指标均优于对照。

3.增强养殖动物抗病能力

通过微藻生态调控、改善养殖环境来提高养殖对象的抗病力，是水产生态调控防病的重要组成部分。微藻对病原菌有较好的去除率，藻类有2 种促进消毒的方式：一是藻类在进行光合作用的同时不仅传递氧也传递了热能，在较高的温度下，病原体的寿命极大缩短；二是由于藻类在光合作用的过程中消耗了大量的二氧化碳而导致水中pH 值升高，也缩短了病原菌的寿命。

一种新型的微藻培养光反应器

三十年前，藻类的生产成本是相当高的，是虾苗生产成本的三分之一左右，对硅藻的理化和生产技术方面的理解还处在初级阶段。随着科学技术的发展，微藻培养技术也得到很大的提高，微藻细胞的生产也大为改善，研发出如短柱形、树干形、挂袋、层挂包等各种培藻模式。相比之下，室内垂直管状微藻培养系统更有效、更可控、更洁净，但也存在生产成本也高的问题，其中包括生产车间、耗能、培养基灭菌、熟练工人等各方面的成本。传统的大面积水泥池或塑料池户外微藻培养池，具有造价便宜和运营简单的优势，但也有产能有限的缺点，以硅藻为例，高密度的情况下也只能达到300000细胞/mL。光能和CO2利用率不高，无法实现高密的单藻连续培养。在室外培藻系统，大部分的光照量会快速地被上层透光区的悬浮藻类所吸引，一个最大的挑战即是如何往大水体中增加更多的光照，以提高生产效率和降低生成成本。





Global Aquaculture Advocate杂志最近报道了一种新型的微藻培养光反应器，来自沙特阿拉伯的M.R. Kitto博士团队运用反应器对传统的30吨水培藻系统做了一项改进，通过增加藻类单位面积光照获取量使得室内培藻生产效率最优化。这个系统的特点就是侵浸式光照、半连续培养、生产成本较低，通过不断添加培养基，可以让藻类生长期维持在一个较高的水平，比较适合内陆对虾育苗企业。



以角毛藻为例，具体的操作是，用92%透明率的亚克力缸代替传统的角毛藻培养池，并在缸中垂直装入24支40瓦的日光灯，以保证培藻水体中达到300-500勒克斯光合有效辐射。同时，将盐度降低至25ppt，使用微型制冷器使水温保持在23°C，这样有利于提高藻类细胞脂质含量和延长藻类的对数生长期。

二氧化碳按0.2%的浓度供入培养水体中，这样用利于提高藻类细胞干蛋白的含量，并使二氧化碳气体形成8mm的气泡，这样有利于气体能垂直向上溢出，打破水体表面的张力。因硅藻在生长过程中，如果氮含量受限，就会释放出多糖类代射产物，因此，每隔1天要往水体补充营养盐，用量按常规用量的50%补充。

培育微藻时，一般72小时就要收取，这时候藻类的浓度能达到3.0×106/mL，此时可以收取整个培养池中67%的藻类，收取后马上补充经过过滤和巴氏消毒的海水和充足的营养盐。这个培藻系统可以连续使用42天，42天后必须排空清洗，先用2ppm的EDTA溶液冲洗，然后用高盐度卤水冲洗，再用淡水冲洗。然后重新灌注23°C的海水，按1.0×106细胞/mL的初始密度重新接种。

现在，商业对虾养殖已由热带和亚热带沿海区域发展到内陆甚至沙漠地区，一方面是出于生物安保的考虑，另一方面则是出于运输成本的考虑。在这种情况下，育苗企业也必须跟进，小型的苗企或者藻类培养企业具有更明显的成本控制优势。

微藻在水产养殖中的市场前景

在国内的一些研究中已经证实，螺旋藻和小球藻中含有丰富的β-胡萝卜素、叶黄素等色素物质，能够有效起到增加观赏鱼体色的作用，从而提高观赏鱼的质量和销售价格，国外已有企业将之应用于生产，如德国默斯特-巴斯利尔生物饲料的小球藻素食饲料产品用于观赏鱼饲养，日本日之丸公司（Ebita Breed）和白倉食品（Shirakura）生产的观赏虾类（如水晶虾、玫瑰虾）饲料中即含有小球藻和螺旋藻成分。

针对食用类水产动物，已有部分饲料企业利用小球藻和螺旋藻生产饲料添加剂：如福州格林生物有限公司已有小球藻饲料添加剂产品问世，可用于大黄鱼、对虾等水产动物的饲喂；美国加州Soley生物技术研究院将小球藻、螺旋藻和雨生红球藻制成混合藻粉制剂，作为虾类饲料的添加剂；美国Independence Bio-Products(IBP)公司已将微藻用于猪和鱼类饲料的生产。

我国水产养殖规模世界第一，对饵料微藻的需求量巨大。按法国学者Muller-Feuga的计算，每百万尾海水鱼、双壳贝和对虾育苗所需要的微藻生物量折算干重分别为60、14和0.65公斤。按此方法，以我国2010年这三种水产养殖动物投苗量为依据，就需要微藻16000吨干重，而目前我国商业化微藻的产量尚不足10000吨，商业化水产饵料微藻的产量微乎其微。因此，商业化微藻的市场前景非常广阔，经济效益和社会效益非常显著。

此外，微藻调水剂的市场也异常庞大。按我国2010年海水养殖数据计算，池塘模式的养殖面积有413835公顷，仅按每亩0.2公斤（干重）微藻调水剂计算（按每年每亩池塘泼洒两次计算，每次1公斤浓缩藻泥，两次约合干重0.2公斤），需求量在1200吨干重以上；淡水池塘养殖的面积是海水面积的5倍以上，微藻调水剂需求量在6000吨干重以上，而目前此市场的开发度几乎为零。

随着健康养殖的理念在水产养殖中日益受到重视，整个水产养殖业正在逐步从单纯的提高产量获取效益，转变为提高产品质量（安全与健康、口感、色泽、营养成份等）获取效益。因此，微藻在水产养殖产业中的优越性逐渐凸显。

参考文章

1.微藻和动物性生物饵料在水产养殖中的应用研究

2.微藻在水产养殖和新型水产饲料开发中的应用

3.有益微藻在水产养殖中的应用

Global Aquaculture Advocate原文报道见网址

http://advocate.gaalliance.org/novel-light-bank-reactor-aids-in-microalgae-culture/

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