间隙充气培养与连续充气培养对小球藻生长量影响的分析研究

小球藻（Chlorella vulgaris）绿藻纲，小球藻科。单细胞藻，常单生，也有多细胞聚集。细胞形态为球形或椭圆形，叶绿体紧靠细胞膜，在大多数种的细胞中还有一个蛋白核。它不能形成合子，而是形成自体孢子进行繁殖，每个母细胞一次可以分裂为2、4、8或16个子细胞。小球藻一般分布在土壤和淡水水域中，有的还以内共生体的形式出现在无脊椎动物体内。
目前世界上已知的小球藻约 10 种，加上其变种可达数百种之多。小球藻因分布广泛、易于培养，生长繁殖速度快等优点其应用价值很高。我国常见的种类有蛋白核小球藻、椭圆小球藻、普通小球藻等，其中蛋白核小球藻蛋白质含量高，营养价值最高。小球藻主要作为单细胞蛋白资源而加以开发利用，又在此基础上转向开发生产价值更高的保健品、美容食品和食品添加剂。我国台湾地区和日本成功地建立了小球藻产业，被联合国粮食及农业组织列为21世纪人类的绿色营养源健康食品。
目前， 我国微藻饵料培养基本上是采用人工室内水泥池培养， 培养后藻细胞浓度仅能达到6 *105-3 * 107cell/mL， 饵料培养水体配备为育苗水体的30% ～ 60%。此外， 由于天气、操作技术等因素的影响， 常常出现饵料老化、污染、藻细胞浓度过低等现象。光生物反应器具有较高的光能利用率， 能实现微藻的高藻细胞浓度培养， 全封闭不易污染等 ，使其在微藻的高藻细胞浓度大规模培养方面具有很強的应用发展前景。
目前气升式光生物反应器主要采用持续充气的方式来为微藻提供二氧化碳、氧气及维持悬浮状态，因此由充气带来的能耗相当高昂，同时由于氧气是微藻光合作用产物，当培养液中溶氧较高时可能由于底物抑制而对微藻的生长带来负面影响。本文以小球藻为例，通过比较持续充气培养与间隙充气培养对微藻生长的影响，可为建立节能环保的微藻培养方式提供参考。
实验材料与方法
实验材料。蛋白核小球藻：来自水生所；BG11培养基，所有组分均为分析纯。
实验设备。紫外分光光度计UV-1100——上海美普达仪器有限公司； LRH-150生化培养箱——上海一恒科技有限公司；电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9030A——上海齐欣科学仪器有限公司；电子天平JY10002 ——上海舜宇恒平科学仪器有限公司；旋转蒸发仪RE-52AA——上海亚荣旋转蒸发仪
实验方法。 分别选择连续充气培养与间隙充气培养两种不同的培养方式，观察其对小球藻生长量的影响。培养时，固定两组的载液量均为200ml，初始OD值均为0.332，25/15℃变温培养，光照强度6000lx，光照时间12/12h，每日补水至初始体积。间隙充气组每1h充气0.5h，连续充气组为24h充气。培养8天，期间每日监测OD值（波长为680nm），培养结束后测量干重。分别设置3个平行实验。
结果与讨论
不同培养方式对小球藻OD680结果。每天分别测定间隙充气培养与连续充气培养的小球藻的密度值，实验结果如表1所示。
从表1和图1可以看出，经过1d的停滞期后，间隙充气培养与连续充气培养的小球藻均开始进入对数期，OD值迅速增长。在一个培养周期内，连续充气培养小球藻的OD值从0.332增长到0.863，而间隙充气培养其OD680从0.332增长到1.074，其生长量比连续充气培养组高27.8%，小球藻的生长状况明显优于连续充气培养。
不同充气方式培养小球藻的干重测定结果。将培养结束后的小球藻取样50ml，抽滤后测定干重值。实验结果如表2所示。
培养结束后，测得的连续充气培养小球藻的干重为0.313g/L，间隙充气组干重为0.402g/L，间隙充气组产量较连续充气组高28.35%。
结论
研究比较了间隙充气培养与连续充气培养对小球藻生长量的影响。结果表明：间隙充气培养（每1h充气0.5h）的小球藻的细胞干重为0.402g/L，而连续充气培养细胞干重仅为0.313g/L，其产量提升高达28.35%。间歇充气培养小球藻的方式优于连续充气培养。间隙充气培养方式可有效提高小球藻的产量，且培养过程中充气时间减半，则能耗相应降低一半，对于能耗成本高昂的气升式光生物反应器而言，可有效降低生产成本。因此，论文研究结果可为建立节能环保的微藻培养方式提供参考。