[发明专利]一种高效高密度培养生物饵料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及发酵工程和水产养殖技术领域，特别是涉及一种高效高密度培养生物饵料的方法。

背景技术

生物饵料是指经过人工筛选的、可进行人工培养的、适合水产养殖的优质饵料生物。微藻蛋白质含量较高可达40％以上，必需氨基酸含量与鱼粉相当甚至更优。大量的营养及毒理学研究证明，微藻是一种适宜的生物饵料。微藻饵料应用在水产养殖上主要有3种类型：(1)作为活体的生物饵料应用在水产养殖中，除了能被水产动物直接摄食之外，其另一作用还体现在对养殖水质改善、调控水体微生态环境平衡方面。在育苗水体中投放饵料微藻，不但可以直接吸收利用氨氮、亚硝酸盐等物质，同时光合作用放出的氧气还可促进微生物对氨氮、亚硝酸盐的硝化作用。(2)由于微藻具有热稳定性高(在制备藻粉过程中不易受损害)、耐胃酸和耐抗生素等优点，而且蛋白质含量很高，其作为高级饲料添加剂不仅可以增强动物的机体免疫力，而且可以促进幼体的生长发育。(3)利用微藻培养轮虫、卤虫等原生动物作为水产养殖的间接饵料。

目前，饵料微藻大规模化培养主要采用开放式户外大池培养，封闭式光生物反应器培养、发酵罐异养培养，现分述如下：

(1)开放式户外大池培养

饵料微藻的大规模培养主要采用开放式光生物反应器培养，包括跑道池、圆池以及其它各种非封闭式的培养系统。开放池培养具有设施简易、投资少、成本低等优点，目前仍是饵料微藻大规模生产的主要培养方式。

(2)封闭式光生物反应器培养

为克服开放式培养的这些缺点，一些封闭式光生物反应器被陆续开发出来。Lee等利用玻璃管道光生物反应器培养蛋白核小球藻，产率为26～30g/m²/d。Ogbonna等采用内置光源的搅拌式光生物反应器培养蛋白核小球藻，获得了高达2.20g/L的细胞量。与开放式培养比较，封闭式光生物反应器培养的藻细胞产率及培养液体积相对减少，藻细胞收获的成本大大降低，提高了生产效率和产品质量，避免受其他生物和非生物物质的污染。

(3)发酵罐异养培养

饵料微藻大多数可利用有机物作为碳源和能源进行异养培养，其具有投入成本相对低廉、可实现藻体高密度培养的优点。托马斯等用Chlorella pyrenoidosa UV101-158生产抗坏血酸，在营养充足的培养基中，藻细胞密度最高达40g/L左右。Naoto Yoshida等流加葡萄糖异养培养蛋白核小球藻，细胞密度达50g/L。

Zhengyun Wu等异养流加培养蛋白核小球藻的藻细胞密度达70.6g/L。

(4)两阶段培养

两阶段培养是指先实现微藻的高密度培养，然后再实现目标产物积累。该模式不仅具备高密度、有效固定CO₂、低成本的特点，同时在一定程度上还可克服高温季节封闭式光生物反应器降温成本高、敞开式反应器水蒸发量大的缺点。Ogbonna等建立了光自养-异养串联循环培养系统，解决了Chlorella pyrenoidosa C-212生物量下降以及藻体组成成份变化的情况，培养结果表明生物量持续增长，藻体蛋白含量维持在52％左右。Ogbonna等建立了2.5L生物反应器/3.0L U型管式光生物反应器串联培养系统，最终藻细胞密度为14g/L，获得的藻体的蛋白质和叶绿素含量分别可达60.1％和3.6％的高水平。

目前，现有的培养方式存在以下缺陷：

国内绝大部分水产养殖企业，在育苗生产中都是利用各自的藻池和天然水体开放式培养微藻。尽管低成本的开放式培养为微藻细胞常采用的大规模培养方式，但其存在以下缺点：(1)藻细胞密度低、占地面积大、易受原生动物、细菌、真菌、杂藻污染；(2)由于开放式培养受气候条件影响较大，导致饵料微藻质量不均一、营养成分不平衡、饵料效价低；(3)饵料供应不及时，常与育苗进度脱节，很难满足水产养殖育苗中对饵料的供应需求，由此导致育苗成活率低、种苗抗病能力差、育苗成本高。

微藻生物饵料除可采用开放式培养外，还可采用封闭式的反应器培养。封闭式光生物反应器培养的藻细胞产率有所提高，最高可达10g/L，培养液体积相对减少，藻细胞收获的成本大大降低，提高了生产效率，保证了产品质量的均一性，避免受其它敌害生物和非生物物质的污染。但由于封闭式光生物反应器一次性投资大，放大困难，许多技术问题尚未完全解决。