CN102630494B

CN102630494B - 一种普通念珠藻的培养方法及装置

Info

Publication number: CN102630494B
Application number: CN2012101252640A
Authority: CN
Inventors: 王伟波; 张全发
Original assignee: Wuhan Botanical Garden of CAS
Current assignee: Wuhan Botanical Garden of CAS
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: CN102630494A

Abstract

本发明公开了一种普通念珠藻的培养方法及装置，步骤是：a藻种的制备：采集自然野生的普通念珠藻。b接种：将无色透明的保水剂吸水饱和后均匀撒在培养平板上；将藻种撒在饱和吸水后的保水剂上；c营养基配制：营养基有三部分组成；d培养过程的控制：自然光周期控制营养液周期性性循环，太阳能光伏板发电带动水泵，使营养盐溶液周期性循环流动；e收获：关掉水泵，自然风干，原植体失水收缩，收获干燥原植体。用固定支架将培养平板固定，水箱通过导管分别与水泵、遮阴棚相连，水泵通过导管与水箱相连，水箱通过导管分别与水泵、收集水箱相连，水泵与太阳能光伏板相连。解决了传统方法生长缓慢，产量低下，原植体疏松，品质不佳的问题。

Description

一种普通念珠藻的培养方法及装置

技术领域

本发明属于生物技术领域，更具体涉及一种土壤蓝藻的大量培养方法，同时还涉及一种土壤蓝藻的大量培养的装置，尤其适用于土壤蓝藻的大量培养。

背景技术

普通念珠藻(Nostoc commune)，俗名地木耳，又名地皮菜、地软等。植物分类地位属于蓝藻门(Cyanophyta)蓝藻纲(Cyanophyceae)段殖藻目(Hormogonales)念珠藻科(Nostocaceae)念珠藻属(Nostoc Vauch)。成熟植物体成褶皱片状，在全世界广泛分布。营养价值高，高蛋白，低脂肪，低热值，为健康绿色食品，在世界不同地区作为传统食物食用。另外，其胞外聚合物中富含紫外屏蔽色素，可开发为防晒化妆品；胞外聚合物中多糖具有潜在抗肿瘤活性。实验证明摄食普通念珠藻可降低血液中胆固醇含量，提高免疫力。

普通念珠藻胞外多糖具有富集重金属的能力，随着大气降尘重金属含量的增加，野生念珠藻将面临重金属超标的风险；由于降雨格局变化，大气氮沉降增加，其作为变水植物和固氮微生物的特性，使其自然发生的生物量降低，甚至部分地区完全消失。另一方面，由于人民生活水平的提高，对绿色健康食品的诉求增加极大的加速了普通地木耳的资源开发。

为了满足人民群众日益增加的绿色食品需求，保障食品安全和品质，防止野生资源的过度开发，非常有必要开展普通念珠藻的人工培育研究。

中国专利文献：专利号03119091.X，名称为一种培养地木耳的方法，该方法公开了将地木耳用乙醇溶液浸泡，再在灭菌培养液中洗涤，放入匀浆器中，研磨成浆状物，然后接种到培养液中，温度控制在10～40℃，光强控制在10～1800μE.m^-2s^-1，每10～20天更换培养液，每立方米培养液每月可收获直径为3～7mm的鲜地木耳40kg。该方法为液体培养，培养过程中容易受到非目标藻类、原生动物、昆虫或细菌的污染；工艺复杂，对工人专业技术水平要求较高；由于生成的胞外聚合物大量溶解于培养液中，生长缓慢；培养过程中缺失紫外直接照射，形态不规范，或形成群体质地疏松，含水量高，单位面积产干重低；培养成本较大。中国专利文献：专利号200910100851.2，名称一种地木耳的简易培养方法及培养装置。该方法公开了用塑料管围成的框架，框架上设置有网眼孔径为0.5～3.0毫米的培养网的简易培养装置，设置简易的地木耳培养方式，人工水体的地木耳种苗培育包括用烧瓶一级培养、用塑料桶二级培养和用水泥池地木耳苗培养。该方法与上述与前一方法缺点大体相同，即培养过程中容易受到污染，培养物品质较低，生长缓慢，原植体松软，口感不佳等。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种普通念珠藻的快速高品质培养方法，培养条件规范，培养成本较低，营养盐利用效率高，废物资源化利用。

本发明的另一个目的是在于提供了一种普通念珠藻的快速高品质培养的装置，操作简单，运行成本较低。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种普通念珠藻的大量培养方法，其特征在于包括以下步骤：

a藻种的制备：采集自然野生的普通念珠藻，自然风干，用粉碎机将普通念珠藻原植体粉碎为直径约1～2mm碎片。

b接种：将无色透明的聚丙烯酰胺(保水剂)吸水饱和后均匀撒在培养平板上；将粉粹的藻种均匀撒在饱和吸水后的聚丙烯酰胺(保水剂)上；聚丙烯酰胺(保水剂)使用量为50～150g干重/m²，干燥聚丙烯酰胺保水剂颗粒直径1mm；藻种接种密度为5～10g干重/m²。

c营养基配制：营养基有三部分组成。大量元素氮、磷、钾由化学营养盐硝酸铵和磷酸氢二钾和磷酸二氢钾提供；大量元素钙盐碳酸氢钙由石灰石溶解于水获得，石灰石破碎成直径5～10cm大小，放置在培养装置(图1)的收集水箱中；微量元素(钠、铁、锌、锰、铜)由水华藻粉提供，水华藻粉(中科院水生生物研究所提供或购买)由水华蓝藻类包括微囊藻或束丝藻浓缩干燥制成，水华藻粉发酵6～10天，过滤，脱毒，将滤液收集；向200L暴晒1～2h的自来水中加入硝酸铵40～80g(200～400mg/L^-1)，磷酸氢二钾和磷酸二氢钾浓度均为4～8g(20～40mg/L^-1)；藻粉藻浆发酵液100ml(约折合干藻粉1～2g/L)，搅拌均匀。

d培养过程的控制：自然光周期控制营养液循环，太阳能光伏板发电带动水泵，使营养盐溶液循环流动；白天营养液流动，普通念珠藻原植体吸水，保持湿润，进行同化作用；夜间营养液循环停止，原植体失水，异化作用减弱；每隔5～8天，使原植体直接暴露在阳光下1～2小时左右。

e收获：关掉循环水泵，自然风干24～48小时，原植体失水收缩，聚丙烯酰胺(保水剂)亦失水收缩，原植体与聚丙烯酰胺(保水剂)完全分离，收获干燥原植体。

一种普通念珠藻的快速高品质培养的装置，培养装置包括：培养平板、遮阴棚、收集水箱、太阳能光伏板、循环水泵、二个储水箱、喷头、固定支架。其连接关系是：首先用固定支架将培养平板固定，每个培养支架支持10～15层培养平板，盘间距20～25cm；培养平板用透明的亚克力板制成，圆形或方形，直径或边长1～1.5m，围堰高5～10cm，培养平板中间均匀钻孔，孔/培养平板面积比1～2％；第一水箱通过橡胶导管分别与水泵、遮阴棚相连，在遮阴棚下方的橡胶导管与喷头相连，循环水泵通过橡胶导管分别与第一水箱、第二水箱相连，第二水箱通过橡胶导管分别与循环水泵、收集水箱相连，石灰石放置在收集水箱中，循环水泵与太阳能光伏板相连；太阳能光伏板产生电能驱动水泵使培养液在第一水箱、喷头、培养平板、收集水箱和第二水箱之间循环流动(图1)

本发明的与现有技术比较，其显著性进步为：

①藻种制备简单；②营养盐磷酸氢二钾和磷酸二氢钾的联合使用，即提供了磷盐和钾盐，又起到pH缓冲液的作用；③完全利用自然光，减少了人工光源的投入；④通过保水剂周期性的吸水膨胀和失水萎缩使普通念珠藻褶皱片状原植体周期性的拉伸或分裂，加速原植体的生长；⑤光照通过控制水分含量控制代谢作用，光照强度增加时水分含量增加，代谢增强，光照强度减弱时，水分较少，代谢减弱，减少了暗呼吸带来的能量损耗；⑥立体培养，增加空间利用效率；⑦原植体紧实致密，干物质含量高，口感较好。

附图说明

图1为一种土壤蓝藻的大量培养的装置示意图。

第一水箱1、遮荫棚2、喷头3、藻类载体4、培养平板5、石灰石6、收集水箱7、第二水箱8、循环水泵9、导管10、固定支架11、电线12、太阳能光伏板13(市场购买)。

具体实施方式

实施例1：

一种普通念珠藻的大量培养方法，其特征在于包括下述步骤：

①藻种采集：采集生长良好(自然吸水状态为蓝黑色，没有黄色痕点)的野生的普通念珠藻原植体，自然风干，粉碎成直径1～1.5mm碎片。

②培养系统装配：培养平板方形，边长1m，围堰高5cm；培养平板10层，间距15cm；培养平板中间均匀钻孔，孔/培养平板面积比1～2％；太阳能光伏板功率100W，循环水泵最大扬程2m，最大出水量2L/min。

③将直径5cm石灰石15kg均匀放置在收集水箱中，石灰石一方面与水和二氧化碳反应生成碳酸氢钙，另一方面具有稳定培养装置的作用；向第一水箱中加入200L暴晒2h的自来水，自来水中加入硝酸铵40～80g(200～400mg/L^-1)，磷酸氢二钾和磷酸二氢钾浓度均为4～8g(20～40mg/L^-1)，藻粉藻浆发酵液100ml(约折合干藻粉1～2g/L)，搅拌均匀。

④将无色透明的聚丙烯酰胺(保水剂)饱和吸水后均匀撒在培养平板上；将粉粹的藻种均匀撒在饱和吸水后的聚丙烯酰胺(保水剂)上；聚丙烯酰胺(保水剂)使用量为120g干重/m²，干燥聚丙烯酰胺(保水剂)颗粒直径1mm，藻种接种密度为5g干重/m²。

⑤打开循环水泵，营养液在培养系统内周期性循环流动。每隔5天中午12:00左右，将培养盘从固定支架上取出，在阳光下暴晒1h，同时往水箱1补水使其中培养液体积恢复至200L。

⑥连续培养45天，关掉水泵，自然风干原植体48h，每个培养盘收获干重50～60g，生长速率比跑道式培养池快2～3倍；总糖含量为20％，远高于液体培养池培养6％，总蛋白含量约为20％，略高于液体培养池培养17％，脂肪酸含量与液体培养大体相同，约为0.5％。

一种普通念珠藻的快速高品质培养的装置，培养装置包括：培养平板5、遮阴棚2、收集水箱7、循环水泵9、第一水箱1、第二水箱8、喷头3、固定支架11、太阳能光伏板13。其连接关系是：首先用固定支架11将培养平板5固定，每个培养支架支持10～15层培养平板5，盘间距20～25cm；培养平板5用透明的亚克力板制成，圆形或方形，直径或边长1～1.5m，围堰高5～10cm，培养平板5中间均匀钻孔，孔/培养平板面积比1～2％；第一水箱1通过橡胶导管10分别与循环水泵9、遮阴棚2相连，在遮阴棚2下方的橡胶导管10与喷头3相连，循环水泵9通过橡胶导管10分别与第一水箱1、第二水箱8相连，第二水箱8通过橡胶导管10分别与循环水泵9、收集水箱7相连，石灰石6放置在收集水箱7中，循环水泵9通过电线12与太阳能光伏板13相连，太阳能光伏板产生电能驱动水泵9使培养液在第一水箱1、喷头3、培养平板5、收集水箱7和第二水箱8之间循环流动(图1)。

Claims

1.一种利用普通念珠藻的培养装置培养普通念珠藻的方法，所述培养装置包括：培养平板(5)、遮阴棚(2)、收集水箱(7)、循环水泵(9)、喷头(3)、固定支架(11)、太阳能光伏板(13),其特征在于:用固定支架将培养平板(5)固定，每个培养支架支持10～15层培养平板(5)，盘间距20～25cm；第一水箱(1)通过橡胶导管(10)分别与循环水泵(9)、遮阴棚(2)相连，在遮阴棚(2)下方的橡胶导管(10)与喷头(3)相连，循环水泵(9)通过橡胶导管(10)分别与第一水箱(1)、第二水箱(8)相连，第二水箱(8)通过橡胶导管(10)分别与循环水泵(9)、收集水箱(7)相连，石灰石（6）放置在收集水箱（7）中，循环水泵(9)通过电线(12)与太阳能光伏板(13)相连；

所述方法的步骤是：

a藻种的制备：采集自然野生的普通念珠藻，自然风干，用粉碎机将普通念珠藻原植体粉碎为直径1～2mm碎片；

b接种：将无色透明的聚丙烯酰胺吸水饱和后均匀撒在培养平板上；将粉粹的藻种均匀撒在饱和吸水后的聚丙烯酰胺上；聚丙烯酰胺使用量为50～150g干重/m²，干燥聚丙烯酰胺颗粒直径1mm；藻种接种密度为5～10g干重/m²；

c营养液配制：营养液有三部分组成,大量元素氮、磷、钾由化学营养盐硝酸铵和磷酸氢二钾和磷酸二氢钾提供；大量元素钙盐碳酸氢钙由石灰石溶解于水获得，石灰石破碎成直径5～10cm大小，放置在培养装置的收集水箱中；水华藻粉发酵6～10天，过滤，脱毒，将滤液收集；向200L暴晒1～2h的自来水中加入硝酸铵40～80g,磷酸氢二钾和磷酸二氢钾浓度均为4～8g；藻粉藻浆发酵液100ml,搅拌均匀；

d培养过程的控制：自然光周期控制营养液周期性循环，太阳能光伏板发电带动水泵，使营养液循环流动；白天营养液流动，普通念珠藻原植体吸水，保持湿润，进行同化作用；夜间营养液循环停止，原植体失水，异化作用减弱；每隔5～8天，使原植体直接暴露在阳光下1～2小时；

e收获：关掉循环水泵，自然风干24～48小时，原植体失水收缩，聚丙烯酰胺亦失水收缩，原植体与聚丙烯酰胺分离，收获干燥原植体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的培养平板(5)用透明的亚克力板制成，圆形或方形，直径或边长1～1.5m，围堰高5～10cm，培养平板(5)中间均匀钻孔，孔/培养平板面积比1～2%。