微藻是一種原始的微小光合生物，富含蛋白質、不飽和脂肪酸、類胡蘿卜素及維生素等多種營養(yǎng)物質，在食品、水產(chǎn)、飼料及環(huán)保等諸多行業(yè)具有廣泛的應用價值。在水產(chǎn)行業(yè)，微藻基本為剛需應用，主要作為水產(chǎn)動物育苗的初級餌料、養(yǎng)殖水體的調水劑和動物免疫增強劑，在保障水產(chǎn)動物繁殖和發(fā)育、凈化養(yǎng)殖水質、維持健康養(yǎng)殖環(huán)境及防治水產(chǎn)養(yǎng)殖病害等方面起到重要作用。近年來，隨著國家對水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水管控要求提高和飼料行業(yè)“禁抗、限抗”政策的實施，具有養(yǎng)殖水體凈化和防治水產(chǎn)病害雙重功效的微藻深受水產(chǎn)養(yǎng)殖戶的青睞，基于微藻的生態(tài)健康養(yǎng)殖模式已逐漸成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的主要發(fā)展趨勢。
長期以來，微藻的培養(yǎng)主要采用傳統(tǒng)的光自養(yǎng)培養(yǎng)模式，利用陽光或人工光源，依靠微藻的光合作用進行藻細胞培養(yǎng)，存在生長速率慢、藻細胞濃度低、雜菌雜藻污染嚴重、養(yǎng)殖水量大、穩(wěn)定性差、產(chǎn)量和質量難以保障等問題，嚴重制約了微藻在水產(chǎn)行業(yè)的規(guī)模化應用。
針對上述問題，河海大學海洋學院海洋生物技術團隊基于微藻同時具備“植物”的光合自養(yǎng)和“微生物”的化能異養(yǎng)特性，為了最大化發(fā)揮出藻細胞雙重營養(yǎng)特性，在有機碳源和光照同時存的條件下，在無菌光反應器中培養(yǎng)微藻純種，以光驅動發(fā)酵技術，實現(xiàn)了微藻的快速生長和繁殖。與傳統(tǒng)的光自養(yǎng)模式相比，藻細胞生長速率和濃度提高10倍以上，藻細胞活性物質（如微藻多糖）產(chǎn)量提高3倍以上。同時，為了避免微藻光驅動發(fā)酵技術受制于需要高溫、高壓滅菌的光發(fā)酵罐等設備條件，借鑒于用于動物細胞培養(yǎng)的一次性生物反應器，基于生物反應器工程原理和射線滅菌技術，研制出了能夠多次循環(huán)使用的薄膜式無菌光生物反應器，極大地解決了微藻光驅動發(fā)酵技術的應用場景和范圍受限的問題。尤其對于水產(chǎn)行業(yè)而言，微藻薄膜式無菌光生物反應器的微藻培養(yǎng)效率高、結構緊湊、占地面積小，操作方便、非常適合水產(chǎn)養(yǎng)殖農(nóng)戶在養(yǎng)殖現(xiàn)場使用。除此之外，該新型微藻光生物反應器也適合高附加值微藻，如雨生紅球藻和裸藻等的高密度、高品質培養(yǎng)，適合微藻企業(yè)對食品和醫(yī)藥級微藻及藻類相關生物制品的生產(chǎn)。
薄膜式無菌光生物反應器（左圖為智能型，右圖為經(jīng)濟型）
河海大學海洋學院開發(fā)的微藻高效光驅動發(fā)酵技術及其相應的無菌薄膜式新型光生物反應器適用于所有微藻種類的高效率高品質培養(yǎng)，并且極大地擴展了應用條件苛刻的微藻光驅動發(fā)酵技術的使用范圍，在無需復雜和高精端發(fā)酵設備條件下即可應用，同時顯著降低投資成本。微藻高效光驅動發(fā)酵技術和新型光反應器的研制有望加快微藻培養(yǎng)技術的發(fā)展，尤其是水產(chǎn)行業(yè)中微藻培養(yǎng)技術的發(fā)展，為水產(chǎn)行業(yè)微藻的規(guī)模化、低成本應用提供技術支撐，進一步拓展微藻在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的應用范圍，提高使用微藻養(yǎng)殖農(nóng)戶的比例，減少水產(chǎn)養(yǎng)殖病害損失、促進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的提質增效和高質量發(fā)展。
【關鍵字】：微藻 科技創(chuàng)新 水產(chǎn)養(yǎng)殖
