海洋科学毕业论文：一株淡水钝顶螺旋藻的盐度适应性研究.doc

1、 本科毕业论文 （ 20 届） 一株淡水钝顶螺旋藻的盐度适应性研究 所在学院 专业班级 海洋科学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录 摘要 .I Abstract . II 引言 . 1 1.螺旋藻的发现及其开发意义 . 3 1.1 . 螺旋藻的发现及早期研究 3 1.2.开发螺旋藻的意义 3 2. 螺旋藻的生理学特性 . 6 2.1 螺旋藻的生态条件 . 6 2.2 培养条件对螺旋藻生长及生化组成的影响 . 6 3. 螺旋藻的开发与应用 . 9 3.1 食品与保健品 . 9 3.2 医药行业 . 9 3.3 畜牧业 . 10 3.4 化妆品业 . 10 3.5 环保方面

2、. 11 4. 螺旋藻产业化发展趋势 . 12 4.1 降低螺旋藻产业化生产成本 . 12 5 论文设计 . 14 5.1 实验材料 . 14 5.2 实验方法 . 15 5.3 实验结果与分析 . 15 5.4 试验讨论 . 20 小结 . 21 参考文献 . 22 附译文 .错误 !未定义书签。 致谢 .错误 !未定义书签。 I 摘要 螺旋藻对氮磷等具有很好的吸收能力，含有氮磷的海水等高盐度水体养殖螺旋藻具有一定的可行性，该方法可充分利用海水等水资源，而且收获的藻还可以获得一定的经济价值。海水螺旋藻的质量比淡水螺旋藻好，其有用的生物活性物质含量明显比淡水的高。海水螺旋藻可直接作为保健食品、

3、药品及名贵水产动物饵料 ， 也可作为原料生产天然色素 (藻蓝素、叶绿素 ) 、生化药物 (-亚麻酸、 -胡萝卜素、活性多糖 )、生化制剂、 食品着色剂、化妆品颜料等 ， 应用范围十分广泛。 为了研究螺旋藻吸收作为海水养殖废水净化手段的可能性，通过逐步调高海水比例的方法对一株淡水螺旋藻钝顶螺旋藻进行海水环境的适应性驯化试验。研究不同方式驯化下螺旋藻的生长以及对污染物的去除情况。通过分析实验结果，总结螺旋藻在海水中驯化过程的生长规律，为实现螺旋藻在海水体系中的生长提供参考。 关键词 螺旋藻；养殖废水； 海水养殖； 海水训化 II Abstract Spirulina has a good abso

4、rption of nitrogen and phosphorus and other capabilities, the use nitrogen and phosphorus in the water with high salinity water aquaculture Spirulina is feasible, this method can make full use of seawater and other water resources, and algae can be harvested some economic value. Seawater Spirulina S

5、pirulina better quality than fresh water, its useful bioactive substances were significantly higher than fresh water. Seawater Spirulina can be directly as a health food, medicines, and valuable fish feed can also be used as raw materials to produce natural pigments (phycocyanin, chlorophyll), bioch

6、emical drugs (-linolenic acid, -carotene, active polysaccharides), chemical and biological agents , food colorants, cosmetic pigment, wide range of applications. To study the uptake of Spirulina as a means of aquaculture waste water purification possibility to gradually increase the water by the met

7、hod of a water ratio of Spirulina platensis for adaptation and domestication of marine environment. Acclimation of different ways to the growth of Spirulina and the pollutant removal rate. By analyzing the experimental results, summarized the process of Spirulina in seawater acclimation of growth pa

8、ttern, Spirulina in seawater system for the realization of the growth in the reference. Key words S pirulina; aquaculture wastewater; mariculture; training of water 1 引言 由于全球性的蛋白质短缺，急需开辟新的蛋白源。数百年前非洲一些部落就将螺旋藻制成藻饼食用。几十年来，科学家发现螺旋藻是人类迄今为止所发现的最优秀的纯天然蛋白质食品源，并且是蛋白质含量高达 60 70%，且消化吸收率高达 95%以上。其特有的藻蓝蛋白，能够提高淋巴

9、细胞活性，增强人体免疫力，螺旋藻对防治贫血有积极意义。螺旋藻中的螺旋藻多糖具有抗辐射损伤和 改善放、化疗引起的副反应作用，经国内外大量科研试验证明，螺旋藻在降低胆固醇和血脂，抗癌，减肥，养胃护胃，治疗贫血及微量元素缺乏，护肝，增进免疫，调整代谢机能等方面都有积极作用。蛋白含量高达 50% 60%的螺旋藻是很有开发价值的蛋白质新资源。而且螺旋藻对氮磷等具有很好的吸收能力，利用含有氮磷的海水等高盐度水体养殖螺旋藻具有一定的可行性，该方法可充分利用海水等水资源，而且收获的藻还可以获得一定的经济价值。螺旋藻 ,作为高经济价值的微型蓝藻 ,其生物学特性已经得到了比较深入和全面的研究。然而改善养殖条件并进

10、一步提高其 产量是生产与研究的焦点所在。 钝顶螺旋藻是世界上广泛推行的优良品种，这种藻类已被人类广泛采集食用了几百年。 1960 年法国科学家 Clement 对钝顶螺旋藻的营养价值和保健功能进行了大量研究，发现它有巨大的经济和社会效益。以后各国学者也作了广泛的研究。 钝顶螺旋藻的蛋白质最高，藻蓝蛋白含量最多， SOD 活性高，可溶性蛋白量高。 钝顶螺旋藻应用比较广泛、现在人们主要研究究的也是钝顶螺旋藻、原因在于钝顶螺旋藻的营养成份比其它如极大螺旋藻、盐泽螺旋藻要高的多，具有关资料显示，钝顶螺旋藻蛋白质含量最低都已达到 56%以上 ，全国的钝顶螺旋藻蛋白质平均含量在 63%左右、大康螺旋藻蛋白

11、质含更是高达 65%以上。现在螺旋藻产区主要分布在南方程海、福建和北方内蒙古鄂乐多斯，其中以南方程海的为佳。 钝顶螺旋藻的作用比较多，一般最常用也最主要的作用为提高机体免疫力、促进肠胃蠕动、补充机体的常规元素和微量元素。值得一提的是螺旋藻藻蓝蛋白，藻蓝蛋是一种天然的食用色素、浴于水，不溶于油脂和醇类，是一种蓝色粉末。具有抗癌、促进细胞再生的功能、可作为高级的天然色素。 钝 顶螺旋藻 (spirulina)是被成功开发并实现产业化生产的主要微藻之一。在过去 的几十年里 ,人们已经在螺旋藻的驯化、选育和工业化培养等方面做了大量工作并积累了丰富经验。但是淡水螺旋藻生产效率较低、成本偏高、产品质量偏低

12、。国外螺旋藻大规2 模工业化培养其日平均产量一般为 10 14 克米 2，而国内仅为 7 9 克米 2。为降低生产成本，国内外已有利用海水及盐碱水养殖螺旋藻的研究报道，但在利用沿海地区天然海水来培养螺旋藻方面尚未有研究。本实验应用驯化的方法，设计了盐度梯度，驯化和筛选出能在海水中快速生长的品系，并通过一系列的实验研究盐度对螺旋藻的生长及其蛋白质含量的影响。对进一步合理利用沿海滩涂 及废盐滩地的开发提供了可参考的方法。 本实验主要是研究海水养殖与淡水养殖一样 ,不仅产生自身养殖区内的水质污染 ,其对于周边环境的影响反过来又会限制自身的发展。目前单纯针对海水养殖废水处理的专有技术很少。物理处理技术

13、是目前研究和应用较多的海水养殖废水处理技术 ,主要包括沉淀、过滤、泡沫分离等方法。这些物理处理设施具有造价和运行费用低等优点 ,缺点是只能去除水体中的悬浮物 ,不能去除溶解性污染物 ,特别是不能除去对鱼类等养殖对象有强毒性的氨氮。化学方法研究较多的是臭氧氧化 ,它适合海水养殖废水中污染物特点以及处理后的水质要 求 ,其不足之处是处理成本较高 ,残留的臭氧对养殖对象产生一定的毒性作用。生物处理技术是处理溶解态污染物比较经济有效的方式。由于海水体系中的硝化菌群十分贫乏 ,且常规的细菌分离纯化方法不能有效地获得硝化细菌 ,从而限制了人们对硝化细菌的研究与利用。微藻对海水养殖水体中氮、磷等具有很好的吸

14、收能力 ,与以细菌为主体的传统废水生物处理方法相比 ,该方法可减少运行和管理费用 ,而且收获的微藻可以作为养殖对象的饵料。 本次试验主要对 钝 顶通过驯化过程获得了可以在海水体系中有效去除氨氮的淡水螺旋藻 ,并对其处理效果的主要影响因子进行了试 验和探讨。 3 1.螺旋藻的发现及其开发意义 1.1 螺旋藻的发现及早期研究 螺旋藻的最早发现可以追溯到 16 世纪。当时西班牙的殖民者 Caslillo 在墨西哥市场发现印第安人大量食用当时称为 “螺旋藻糊 ”的螺旋藻 ， 但一个世纪以后，它便从墨西哥城的贸易史册上绝迹了 。 1940 年法国药物学家 Creach 到非洲探险时，发现乍得人用螺旋藻拌

15、辣椒和香料制成食酱。这表明，人类早已将螺旋藻作为食物而加以利用了。1950 年，由于全世界对供给不断增长的人口的新蛋白质来源的关注，使人们对大规模培养藻类进行了研究。 1952 年，华盛顿的卡耐基发表论文藻类培养从实验室到中间工厂，对二战前后进行的螺旋藻的培养情况作了总结。 1966 年，法国巴斯的研究所C.Zarrouk 发表论文螺旋藻的培养研究并提出了査氏培养基（ Zarrouk medium）。1967 年法国石油协会 Genevieve Clement 女士第一次公布她试验螺旋藻养殖的结果，并全面介绍了螺旋藻的营养价值、培养方法、收获干燥技术。 1980 年，世界著名毒理、病毒学家钱莫

16、宁博士发表了花费两年半时间完成的螺旋藻系统毒理学研究报告，证明了使用螺旋藻安全无毒。上述的研 究成果都为螺旋藻的大规模养殖及保健食品和药品的开发打下了基础。 1.2 开发螺旋藻的意义 60 年代末、 70 年代初随着螺旋藻营养价值的发现以及藻类学家对其生长、生理特性的充分了解，人们开始把开发微型藻类蛋白的目标转向螺旋藻。 1993 年在摩纳哥举行的首次螺旋藻世界大会，认为螺旋藻是根除营养不良，缓解饥荒的食物。因此，螺旋藻作为食品、医药、保健品引起各国政府的高度关注，全世界已有 80 多个国家和地区研究和开发螺旋藻，并建立起商业化生产的螺旋藻公司。估计每年生产螺旋藻干粉超过 2500 吨，将有助

17、于解决世界粮食不足、改善人类营 养结构的问题。 1.2.1 螺旋藻的营养价值 螺旋藻是目前地球上人类已知的营养成分最丰富、均衡的生物，科学家甚至把螺旋藻比喻为一种微型的 “营养宝库 ”。 螺旋藻的蛋白质含量高达 56%77%，富含 8种人体必需氨基酸，以及多种维生素、微量元素，同时还富含 -胡萝卜素、不饱和脂肪4 酸、矿物质及螺旋藻多糖。其中亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸等 8种人体所需全部必需氨基酸组成均衡，比例最接近于联合国粮农组织（ FAO）推荐的标准（见表 1），而且人体对其吸收利用率特别高。 表 1 螺旋藻必需氨基酸组分与 FAO标准和其他食物的比较 Tab1 Comparisons be

18、tween indispensable amino acid content of Spirulina protein, FAO criterions and other food (unit:%) 氨基酸 螺旋藻 FAO 标准 鸡蛋 牛肉 鱼类 大豆 蔬菜 苯丙氨酸 3.95 6.00 0.65 0.86 0.61 1.98 异亮氨酸 4.13 4.00 0.67 0.93 0.83 1.80 亮氨酸 5.80 7.00 1.08 1.70 1.28 2.70 0.40 赖氨酸 4.00 5.50 0.89 1.76 1.95 2.58 蛋氨酸 2.17 3.50 0.40 0.43 0.5

19、8 0.48 0.07 苏氨酸 4.17 4.00 0.59 2.86 0.99 1.62 色氨酸 1.13 1.00 0.20 0.25 0.30 0.55 0.23 缬氨酸 6.00 5.00 0.83 1.05 7.02 1.86 1.2.2 螺旋藻的药用价值 螺旋藻中所含有的藻蓝蛋白，螺旋藻多糖， -亚麻酸等一些不饱和脂肪酸，多种维生素类及酶类、矿物质，在医疗保健方面也有很大的利用价值。 经国内外大量科研试验证明，螺旋藻在降低胆固醇和血脂，抗癌，减肥，养胃护胃，治疗贫血及微量元素缺乏，护肝，增进免疫，调整代谢机能等方面都有积极作用。 螺旋藻可作为治疗多种疾病的辅助药物： (1)螺旋藻能

20、有效清除体内自由基，增强机体免疫力，具抗癌、抗辐射、抗衰老作用。 (2)能刺激前列腺素的合成，调节机体生理功能。 (3)促进新陈代谢，增强造血功能，加速伤口愈合，防止皮肤角质化。 (4)螺旋藻含有促进乳酸菌的有益因子，可预 防肠道疾病。同时螺旋藻的叶绿素与5 人体的血红素的区别只在于镁离子和铁离子，在人体中能通过特定的转化过程成为血红素，预防贫血。 (5)能恢复有机农药中毒病人的胆碱脂酶活性。 (6)螺旋藻的吸收性极高，能补充体能，对严重营养不良病人的调理，对病后虚弱者的恢复，儿童增加营养和老人身体保健、延年益寿均有特殊的效果。含大量人体所必需的 -亚油酸和 -亚麻酸能降低血脂和血液中的胆固醇

21、，预防心血管疾病 。 6 2. 螺旋藻的生理学特性 2.1 螺旋藻的生态条件 螺旋藻的生长受多种因素的影响，如光照强度、温度、培养基的 pH 值及碳源浓度等。 (1)光照。螺旋藻是高光效自养原核生物，细胞颗粒状囊体含有叶绿素 a、藻蓝素等光合素。螺旋藻光能转化率最高可达 24%，大大超过陆 地高等植物的利用率。光照强度决定螺旋藻的生长速率。在 600035000 勒克斯的光照范围内生长良好，且在一定范围内，光强增加则产量提高。当光照强度超过 10000 勒克斯时藻体生长受到抑制，甚至死亡。用不同波长的光质试验表明，红光效果最 好，其生物量为对照组的 88%90%，蓝绿光效果最差。 (2)温度。

22、大多数螺旋藻喜欢高温（ 2535 ）。实验室中最适宜的温度为2530 ；室外培养最佳温度为 3035 16 .。当温度低于 20 时生长迟缓。 （ 3） pH 值。螺旋藻对碱性环境有较强的适应能力适宜的 pH 为 8.310.3，可以忍受的 pH 为 7.012。 pH 高不仅对螺旋藻生长本身有利，而且还可以极大的抑制细菌、杂藻以及原生动物的生长和繁衍，提高产品纯度。 （ 4）盐度。邵营泽，朱忠琴等在 2004 年应用驯化的方法，设计了盐度梯度，通过一系列实验，研究了盐度对螺旋藻的生长及其蛋白质含量的影响，结果表明，经训化的螺旋藻在海水中生长要比在淡水中 生长快，而且半咸水 配置的培养液中培养的钝顶螺旋藻的蛋白质含量较高。 2.2 培养条件对螺旋藻生长及生化组成的影响 培养条件可影响螺旋藻的生长及其生化组成。深入研究它们之间的关系，通过调控培养条件，可提高螺旋藻的生化组成，对于提高螺旋藻产品的产量和质量有重要意义。 2.2.1 物理因素的影响 研究表明，低温有利于螺旋藻蛋白质和不饱和脂肪酸的合成。藻蓝蛋白含量在