CN106430626A - 一种促进水产养殖生物絮凝过程建立的方法 - Google Patents

Abstract

一种促进水产养殖生物絮凝过程建立的方法，将培养好的微生物絮凝体，用聚乙二醇（PEG）、海藻酸钠（SA）、糖蜜进行固定，在氯化钙溶液中成直径2‑4 mm左右的小球。使用时将制成的固定化小球装纱布袋，悬挂在生物絮凝养殖池中，无需添加有机碳源，可以快速完成生物絮凝系统的建立并能持续供应有机碳源。本发明的优点：糖蜜作为一种价格适宜、高效的水产养殖生物絮凝碳源，固化的方式避免了多次添加和浪费；固化物中的PEG、海藻酸钠也可作为生物絮凝过程的缓释碳源。另外，固定化微生物技术可以大幅度提高微生物浓度和活性。以固定化方式保存成熟的生物絮凝体，既方便保存和运输，也能提高接种效率。

Description

一种促进水产养殖生物絮凝过程建立的方法

技术领域

本发明涉及一种通过接种固定化成熟絮凝体同时增加养殖水体碳：氮比而促进水产养殖生物絮凝过程快速建立的方法。

背景技术

研究者根据细菌生长代谢需求特征，提出在生长环境中的C：N 15.75以上时，异养细菌会利用氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐优势生长，在充分搅动和充足溶解氧供给的条件下形成微生物絮凝体（Biofloc）。形成的絮凝体能够罗非鱼、凡纳滨对虾等滤食性养殖动物直接摄食。

在水产养殖中应用生物絮凝技术被证明具有以下优点：①以较低成本实现养殖用水零交换，养殖过程中可不用换水，即减少源水带来的风险，也避免对周围环境的影响；②饵料的多级利用而明显降低饵料投喂量，节约饲料成本，降低养殖过程中有害物质的积累。

尽管国内水产科研院所已经对生物絮凝表现出浓厚的兴趣，也开展了比较广泛的研究，但生产规模的应用比较少，大面积的推广还存在很多细节上的问题。如何满足水产养殖维生、易操作和低投入的要求，选择适宜的有机碳源是关键问题之一。

常用的碳源有葡萄糖、淀粉、醋酸钠、糖蜜等。糖蜜主要成分为糖类，已被应用到水产养殖生物絮凝系统中。水溶性碳源需不断添加来保证生物絮凝过程的基本需要。木薯粉、小麦淀粉和玉米淀粉等复合碳源价格相对便宜并且效果稳定、持久，但在使用过程中会增加水体浊度，而且溶解起来比较麻烦。

生物絮凝系统是一个复杂的微生物生态系统，形成和稳定均需要一定的时间。一般淡水养殖的生物絮凝系统稳定需要15天左右。随着盐度的增加，需要的时间延长。盐度35的养殖水体建立稳定的生物絮凝系统通常需要50天以上的时间。

发明内容

本发明提出一种可以快速建立水产养殖生物絮凝系统的方法，可以便捷、快速地建立水产养殖生物絮凝微生物生态系统。

一种促进水产养殖生物絮凝过程建立的方法，其特征在于，

将培养好的微生物絮凝体，用聚乙二醇（PEG）、海藻酸钠（SA）、糖蜜进行固定，在氯化钙溶液中成直径2 - 4 mm左右的小球。

使用时将制成的固定化小球装纱布袋，悬挂在生物絮凝养殖池中，无需添加有机碳源，可以快速完成生物絮凝系统的建立并能持续供应有机碳源。

本发明的优点：糖蜜作为一种价格适宜、高效的水产养殖生物絮凝碳源，固化的方式避免了多次添加和浪费；固化物中的PEG、海藻酸钠也可作为生物絮凝过程的缓释碳源。另外，固定化微生物技术可以大幅度提高微生物浓度和活性。以固定化方式保存成熟的生物絮凝体，既方便保存和运输，也能提高接种效率。

具体实施方式

一种促进水产养殖生物絮凝过程建立的方法，具体实施方式如下：

(1) 微生物絮凝体的培养

将粗蛋白含量 30%-40%的虾或者鱼的颗粒饲料碾碎成粉状，加入有充分曝气和搅拌的锥形水槽中，悬浮固体物质浓度 5000 mg/L，盐度0-30, 温度25-28℃， pH控制在 8.0-8.5，DO控制在6 mg/L，碱度控制100 – 150 CaCO₃ mg/L；

计算出添加饲料中的氮素，根据C：N= 16算出所需要的糖蜜的量；加入粉碎饲料的第一天，不加糖蜜；从第二天起，每天加入计算出的糖蜜的量的10%；全部添加完后，如果测得水体中氨氮2 mg/L以上，按照1 mg/L 氨氮的氮含量加入 20 mg 碳的量加入糖蜜，否则不添加；直至水体中氨氮稳定在0.5 mg/L以下，亚硝酸氮稳定在 0.5 mg/L 以下，视为絮凝体培养结束；

将培养好的絮凝体过滤收集，低温保存；

(2) 制作固定化小球

糖蜜加入去离子水稀释1.5倍（v/v），利用8 mol/L H₂SO₄调pH至1.5以下，80 ℃水浴水解12 min，得糖蜜水解液；将糖蜜水解液8，000×g条件下离心15 min，上清液用8 mol/LNaOH调pH至7.5，即可用于固定化；

分别取聚乙二醇（PEG）、海藻酸钠（SA）并加入去离子水，121℃下灭菌20 min，使完全混合；聚乙二醇PEG的质量分数分别为4-8%，海藻酸钠SA质量分数分别为2-4%；

将糖蜜水解液30%（v/v）倒入冷却后的聚乙二醇PEG和海藻酸钠SA混合液中，搅拌混合均匀；将培养好的絮体加入到混合液中，加入比例为10%（w/v）；

用注射器将混合液注入已灭菌的GaCl₂（质量分数为5%）溶液中，边滴边搅拌，使滴入液形成2～4mm小球，4℃交联11～15h后用去离子水洗涤，然后放入冰箱备用。

将形成的小球收集，表面清洗，室温晾干，低温保存。

使用时将小球装在用单层纱布缝制的小袋中，使用量根据固化物中的含碳量和目标碳：氮比计算。

本发明生物絮凝固化物的应用效果：为了验证生物絮凝固化物的应用效果，取6个悬浮式生物反应器，有效体积为10 L。将粗蛋白含量为30%的罗非鱼饲料碾碎，加进反应器中混匀。初始悬浮颗粒物浓度为2000 mg/L。 3个反应器中加入自制固化小球做碳源，配置量按照固化物中的碳：反应器中的总氮=16：1的量配置。另3个反应器中加入糖蜜做碳源。溶解有机碳：氨氮的比值16：1添加糖蜜。反应器中温度控制在25℃，pH 7.5-8.0，溶解氧 6mg/L以上。

结果表明，固化小球组反应器氨氮第三天既降低到0.5 mg/L以下，亚硝酸盐第降低到0.5 mg/L以下，且保持稳定。视为启动完成。糖蜜组反应器氨氮第10天降低到0.5 mg/L以下，亚硝酸第17天降低到0.5 mg/L以下，保持稳定。视为启动完成。启动结束时两组絮体粗蛋白含量无明显差异，均在30% 左右。

Claims (4)

1.一种促进水产养殖生物絮凝过程建立的方法，其特征在于，

将培养好的微生物絮凝体，用聚乙二醇（PEG）、海藻酸钠（SA）、糖蜜进行固定，在氯化钙溶液中成直径2 - 4 mm左右的小球。

2.按照权利要求1所述的一种促进水产养殖生物絮凝过程建立的方法，其特征在于，使用时将制成的固定化小球装纱布袋，悬挂在生物絮凝养殖池中，无需添加有机碳源，可以快速完成生物絮凝系统的建立并能持续供应有机碳源。

3.按照权利要求1或2所述的一种促进水产养殖生物絮凝过程建立的方法，其特征在于，

(1) 微生物絮凝体的培养

将粗蛋白含量 30%-40%的虾或者鱼的颗粒饲料碾碎成粉状，加入有充分曝气和搅拌的锥形水槽中，悬浮固体物质浓度 5000 mg/L，盐度0-30, 温度25-28℃， pH控制在 8.0-8.5，DO控制在6 mg/L，碱度控制100 – 150 CaCO₃ mg/L；

计算出添加饲料中的氮素，根据C：N= 16算出所需要的糖蜜的量；加入粉碎饲料的第一天，不加糖蜜；从第二天起，每天加入计算出的糖蜜的量的10%；全部添加完后，如果测得水体中氨氮2 mg/L以上，按照1 mg/L 氨氮的氮含量加入 20 mg 碳的量加入糖蜜，否则不添加；直至水体中氨氮稳定在0.5 mg/L以下，亚硝酸氮稳定在 0.5 mg/L 以下，视为絮凝体培养结束；

将培养好的絮凝体过滤收集，低温保存；

(2) 制作固定化小球

糖蜜加入去离子水稀释1.5倍（v/v），利用8 mol/L H₂SO₄调pH至1.5以下，80 ℃水浴水解12 min，得糖蜜水解液；将糖蜜水解液8，000×g条件下离心15 min，上清液用8 mol/LNaOH调pH至7.5，即可用于固定化；

分别取聚乙二醇（PEG）、海藻酸钠（SA）并加入去离子水，121℃下灭菌20 min，使完全混合；聚乙二醇PEG的质量分数分别为4-8%，海藻酸钠SA质量分数分别为2-4%；

将糖蜜水解液30%（v/v）倒入冷却后的聚乙二醇PEG和海藻酸钠SA混合液中，搅拌混合均匀；将培养好的絮体加入到混合液中，加入比例为10%（w/v）；

用注射器将混合液注入已灭菌的GaCl₂（质量分数为5%）溶液中，边滴边搅拌，使滴入液形成2～4mm小球，4℃交联11～15h后用去离子水洗涤，然后放入冰箱备用。

4.按照权利要求3所述的一种促进水产养殖生物絮凝过程建立的方法，其特征在于，将形成的小球收集，表面清洗，室温晾干，低温保存。