微藻培養過程中常見的污染生物及控制方法

　　摘    要：　微藻具有非常重要的應用價值，在生產中防止污染十分關鍵。為此，本文綜述了微藻培養過程中常見的污染生物有：浮游動物、細菌、其他微藻、病毒；防治方法有：過濾法、化學防治法、改變培養條件、充CO2法、篩絹過濾法等。

　　關鍵詞：　微藻; 生物污染; 控制法;

　　微藻體積微小，但光合能力強，脂質含量高，是當今最具開發前途的能源之一[1]。微藻營養豐富，在水產養殖、環境治理、食品行業、醫藥行業中具有非常重要的應用價值，常見的有價值的藻類如小球藻、螺旋藻、鹽藻、雨生紅球藻、等邊金藻、三角褐指藻等，不同的藻類營養價值和營養功用有所差異，在實際生產中通常需要進行單一藻類的規模化大量培養，在培養過程中若遭遇生物污染就會造成培養失敗，給生產帶來損失。本文綜述了微藻培養過程中常見的污染生物及控制方法，以期為相關人員提供有價值的參考。

　　1 、微藻培養過程中的生物污染種類

　　1.1 、浮游動物

　　藻類大規模養殖中容易受浮游動物的影響（如輪蟲和枝角類動物），這些浮游動物會嚴重影響藻類的生長，如果在培養過程中感染這些浮游動物，培養的微藻在幾天之內就會大量減少生物產量[2]。浮游動物包括超微型浮游生物（<2μm）、微型浮游動物（2～20μm）、小型浮游生物（20～200μm），中型浮游生物（0.2～2 mm）和大型浮游生物（>2 mm）。在這些浮游生物當中，纖毛蟲[3]、輪蟲[4]、枝角類和橈足類動物[5]是微藻養殖中常見的侵染性物種。Li等[6]用足量的杜氏鹽藻作為食物培養纖毛蟲，結果發現在培養2 d之后，微藻的密度從2.7×104下降到1.2×104。Moreno-Garrido等[7]發現捕食性纖毛蟲可以使大量的杜氏鹽藻在2 d之內被食光，對經濟造成嚴重損失。

　　1.2、 細菌

　　一些稱為浮游植物溶菌細菌對微藻的生長有潛在的影響。他們最初是在赤潮的消亡中發現的[8,9,10,11]。后來被證實其對微藻生長有不良影響，對微藻大量培養有破壞作用[12]。這些菌株主要包括噬胞菌（Cytophaga sp.）、粘細菌（Myxobacter sp.)[13]、芽孢桿菌（Bacillus sp.）和假單胞菌（Pseudomonas sp.)[14]等。這些細菌通過直接的細胞接觸或者間接通過胞外復合物對微藻產生影響[15]，以間接接觸為主。
 

　　1.3、 其他微藻

　　在微藻規模化養殖中，其他微藻的交叉污染是不可避免的[16]。如果微藻培養體系不干凈，那么其他藻類就會快速繁殖，并且其繁殖速度可能會超過要培養的藻株[17]，在實際生產中，污染藻株生長狀況超過要培養藻株的情況經常發生。

　　1.4 、病毒

　　在微藻培養過程中，病毒性感染往往會導致微藻產量明顯降低，或者導致優勢種發生改變[18]。病毒復制快、對宿主的感染率高，這些都是導致微藻的規模化養殖減產的重要原因。

　　2 、控制生物污染的主要方法

　　科學家做了大量的工作來研究控制生物污染物的方法。一些學者嘗試用過濾藻液的方法或者是加入藥物來阻斷生物污染，還有一些人試圖改變微藻養殖的環境來控制生物污染[19]。

　　2.1、 過濾法

　　由于微藻較小，過濾被認為是在微藻的大規模養殖中除去微生物的最有效的方式，例如可以有效去除輪蟲和橈足類動物，在微藻制備過程和藻液回收過程中，常用尼龍網進行過濾，以除去這些體型較大的浮游動物[20]。成年輪蟲因為其體型較大，可以通過該尼龍網過濾的方式去除，但是輪蟲卵以及體型較小的個體則不能通過這種方式完全去除。所以，要連續過濾幾天才能從根本上除去污染生物。

　　2.2、 化學防治法

　　化學藥劑可有效控制生物污染，但有可能對微藻生長產生影響。通過添加化學物抑制或殺滅污染生物的研究較多。在螺旋藻培養液中加入10 mg/L的硫酸鈣可以抑制輪蟲的繁殖[21]。Moreno-Garrido等[6]報道，在杜氏藻(Dunaliella salina)培養過程中，奎寧對纖毛蟲污染有明顯的殺滅作用，而對細胞本身影響不大。

　　2.3、 改變培養條件

　　由于浮游動物對環境因素的響應不同，可以將環境因素調到一個合適的水平，以降浮游動物的繁殖。限制浮游動物對微藻的捕食活動，同時保證在該條件下微藻能快速地增長，這樣就能實現微藻的高速培養。有機體正常的生命活動需要適宜的p H值，可以調節微藻養殖環境的p H值，這樣既能保證微藻快速地繁殖，同時又能殺死或者抑制浮游動物的污染。Becher[22]建議將微藻培養液的p H瞬間降低至3.0，并持續1～2 h就可以阻止輪蟲的污染。在杜氏鹽藻的培養池中，當鹽濃度降低至20%以下時，變形蟲和纖毛蟲將很難再對微藻造成污染[23]。

　　2.4 、充CO2法

　　浮游動物和單細胞的藻類營養方式不同，因此對氧氣的需求也不同。單細胞藻類一般是自養型植物，能吸收光能和二氧化碳進行光合作用，而浮游動物多為異養型動物，只進行呼吸作用，吸入氧氣，釋放二氧化碳。在微藻的培養池中，充入大量的二氧化碳，水中就會嚴重缺氧。這樣就有利于微藻的生長，從而抑制浮游動物的繁殖。但是，大量地充入二氧化碳會降低培養液的p H值，對藻的生長繁殖也會產生影響。

　　2.5、 篩絹過濾法

　　單細胞藻類體型較小，一般在幾到十幾微米之間。如小球藻（C.vulgaris）直徑一般在5～10μm，微擬球藻在3～5μm。所以，通常采用網孔小于60μm的篩絹過濾，并連續過濾2～3 d，很多大型的原生動物，例如草履蟲（Paramoecium,180～280μm）、大變形蟲（Amoeba proteus Pallas,200～600μm）等除盡。

　　在微藻規模化培養過程中，為防止生物污染源的侵染和污染，可以靈活采用過濾法、化學法、改變培養環境的方法，只有對生物污染源與微藻之間相互作用的機制很了解，防治生物污染的方法才能被更好地應用[24]。

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