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I循环磁处理对螺旋藻培养影响的研究8


第2 6卷 第 l 2期  19 9 8年 l   2月

华 南 理 工 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )   J un l f o t  hn   ie i  f eh o g   o r a o  uhC i Unvr t o  c n l y   S a sy T o ( aua c ne  N trl i c) S e

2   No 2 6  1   D c mb r 1 9   e e e  9 8

I 循环磁处理对螺旋藻培养影响的研究  8  

.— 、—  —勇  一 李- —— _- — — 塑 李琳蔡颜 一。一 志一 妙 Q72 、,  7l ,  {
1   J 摘  要  采用循环磁处 理技术强化螺旋藻的生长过程 . 重点探讨 了螺旋蒜磁 处理 培募 的生丧特 
性 .研究发现 ,当 H =0~ 30k y 2 a m时,适当的恒 定磁场处理可明显加快螺旋藻 的生长速度,提  高其细胞浓度 . 采用气升式循环磁 处理光生物反应器分批培养螺旋藻 . 当温度  =2 8~3 0℃,光  照度E=1 ‘ 6】 】 x时,较佳 的磁 处理 强度 H  2 0k m.藻液 切割磁力线的速度  =0 1 m/。此  0  a y .5 s 时第 6天便可达到 最大细 胞浓度 2q  / (   6g l 干重)   ,比同期非磁处 理培养时的 产量增加 了 4 .%, 68   与非磁处理培 养 时的 最 大细 胞 浓度 22  / ( 重 )相 比,磁 处理 的最 大细 晦干 重 提高 了 2 . .6gl 干   2  1 %,达到 最大细胞干重的时 间提前了 2天 .可见,循环磁 处理培养开辟 了微藻培养的新选往 . 2  

(南 工 学 品 生 工 学 广 56) 华 理 大 食 与 物 程 院 州 14  01

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关 词 键  

薹;  

中国资料分类号  Q 9 92  4 . 

光物应 长 菁 生反    摇   器

在外 加磁场 作用 下,一些 生物 会 产生 一 系列生 理甚 至遗 传方 面 的 变化 ,出现 各种 生 物磁  效应 .早 在六 七十年 代 ,前苏 联 科 学 家 就 已对磁 场作 用下 的藻 类 生 长 进 行 了 一些 研 究f , l   ? 证 实适 当 的磁处理 可促进 藻细胞 生长 ,并 能增加 蛋 白质 、氮基 酸等 成分 的含 量 . 到近 年来 , 直   我 国才开 始对 小新 月菱形 藻 、等 鞭 藻等 极 少 数藻 类 的磁 水 培 养进 行初 步 探 讨 [ .而 关 于磁  3  】 场对 螺旋 藻 的影 响,目前仅有 资料 说 明磁场 可提 高 藻 类 多糖 的含 量 I .就作 者 所知 , 目前 在  5   J 这方 面较 常 用的磁 处理培 养 方式 多为 先将水 磁化 后再用 于藻 类培养 ,或 直 接将 小 型培 养容 器  置于 磁 场 中,这 些方 法 存 在 处理 效率 低 、体 积 小 、不 适 于实际 应 用等 问 题 .而 且 有关 藻类 磁  处理 培养 的具体 条件 缺乏 广泛 深 入的研 究,至于 磁处理光 生物反 应 器 的研制 ,则鲜 见报道 .   作者 现 已成功开 发 出一种 新 型高效 的气 升式循 环磁 处理 光生物 反 应器 微 藻生 产 系统 ,将 

生物磁效应应用于螺旋藻养殖系统,采用循环磁处理方式使其 生长过 程得以反复强化,取得   了显 著效 果 ,具有 良好 的实 用价值 .本文 主要对 采 用气 升式 循环 磁 处理 光 生物 反应 器 分批 培 
养螺 旋藻 时螺旋 藻 的生长特 性进 行 丁研 究 .  

1 材 料 与 方 法   
1 1 实 验材 料  . 
( )藻种 :S iulapaes ,由华南师 范大 学生 物系提 供 . 1 pr l   lt i n ns   ( )培 养液 :采用 Z r k培养基  ( H = 8 3~ 8 8  2 amu p . .)

( ) 养 装置 :自行 研 制 的气升式 循环 磁处理 光 生物反应 器,最 大工 作体 积 3 5L 图 1 . 3 培   ( )   采 用 4 荧光 灯作 光源 ,光照 度 1 l,温度控 制 在 2 3 ℃ . 处 理装 置为 本室研 制的 可  0w 6 x k 8~ 0 磁
来 稿 日期 :19 98一毗 一 8 0 

李 志勇,男,16 年生,博士生 ;主要研究方 向:生物反应器 ,生物磁 效应  99

第l 2期 

李志勇等 : 循环磁处理对螺旋藻培养影响的研究 

l  5

调 恒 定磁处 理装置 ( 2 ,磁极 间距 为 2c 图 )  m 

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4撺引 : 缦  : 戢克  词节 棚  5 6

图 l 气升式循环磁处理光 生物 反应器   
Fi .  g1 Ai l tp o o i r ̄ t rwih r c de r i   h t b o e  ̄o   t  y   -f e
m ̄gn tc t e t e   s e i  r a m nt

图2

可 调磁 处 理 装 置 

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1 2 实验 方 法  . 
( )螺旋 藻的 干重 测定  1

用移液 管 吸取一 定 量的 藻液 ,用已烘 干至 恒重 的滤 纸过 滤 ,蒸馏 水洗 涤 3次,藻 体连 同  滤纸 于 15℃ 下 烘 干 3h至 恒重  称重 , 算  0   计
( )螺旋 藻的 生长 测 定  2 将 新鲜浓 螺旋 藻 藻液按 比倒 稀释 ,用 7 1 2 型分 光光 度计 于 5 0m 波长 处分 别测 定 一系列  6 

螺旋 藻稀 释液 的光密 度值 .再测 定 一定体积 浓螺旋 藻 的干 重 ,接 比倒 换算 出各 稀 释度 藻液 的  干重 ,以此绘 制螺旋 藻 干重 一光密 度标准 曲线.每天 定时 测 量 藻液 的光 密度 值 ,然后 换算 成 
细胞 干重 .当样 品光密 度值 小于 1 0时 . 细胞 干重 可 直接 通 过 测 定光密 度值 来确 定 ;对 光  . 其 密度 值大 于 10的样 品,应 适 当稀释 后测 定. .   ( )螺旋 藻藻 液 p 3 H值 的测 定 

每天 定 时 从 反 应 器 取 液 口取 出一 定 的藻 液 ,用 ;   p HS一2 5型酸度 计测 量 其酸碱 度 .  
( )藻液 切割 磁 力线速 度 的测 定  4 州  

在气升式循环磁处理光生物反应器中放入一极小 詈  
红色 线 团,用秒表 测 定其 在 下 降室 管道 内流 过一 距 离 

华 南 理 工 大 学 学 报 

第2 6卷 

2 结果 与讨 论   
一坌 .   2 1 螺 旋 藻 D . .一 O. 标 准 曲线  .  w D. . 上霉 署  0制_

由 图 3可 以清 楚地看 出 .在 所 测 的光 密 度值 范围 内.螺旋 藻细 胞 干重 ( Ⅳ )与其 光密  D. 度 值 ( D. 有 较好 的线性 关 系.具体 的 回归方程 为 :D O. )  Ⅳ . .6 O D +0 069 相关  =0 9 1   .0 ,
系数 :  : 0 9 86  r .9  .

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2 2 螺 旋 藻 的循 环 磁 处 理 培 养  . 
( )磁场强 度对 螺旋 藻 生 长的影 响  1

恒 定磁 场对 螺旋 藻培 养 的影 响可 以从 生长速 度和 最大 细胞干重 的 变化 得到体 现 . E = 在  
1  x  = 2 6l , d 8~ 3 ℃ 时 ,采 用气 升式 循环 磁处理 光 生物反应 器在 不 同磁 场强 度下 ,全过 程  0

磁处 理分批 培养 螺旋 藻 时的生 长 曲线 、比生长速 率 比较 及 藻液 p H随 时 间变 化 曲线 如 图 4   、图 5 、图6所示 .由图 4 图 5可看 出,在 生长对 数期 ,一 定强度 的磁场 均 能加 快螺旋 藻 的生 长速  和

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圈 4 不同磁场强度时 螺旋 藻的细瞻生长 曲线   
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图 5 不 同磁场强度 时的藻细胞比生长速率   
F  5 S e ii go h r ts|  a n t -iM    p cf   r wt  a e n m g ei f c c e

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wi   i ee titniy t df rn n e s   h f t

度.其 中 H =0~ 3 0k / 的恒定 磁场 能增  2 Am

1 2  

加最 大细胞 干重 .当采 用 H = 2 0 A/ 的磁  0  m k 场循 环处理 时 .第 6天便 可达 到最 大 细胞 干重 

27 gL  6 / ,比同时间未采用磁处理的藻细胞干 吾 .   重增加 1  9,比生长速率达到04 ~, 薹 686 .8 d 可  
提前 3天 达 到 未 经 磁 处理 培 养 时 的 最 大 细 胞  9  

千重 22 g L .6 / .两 者相 比.最大 细胞 干重 增加 

第l 2期 

李志 勇等 :循环磁处理 对螺旋藻培养影响的研究 

数期. 磁场强度越大,p H值升高越快, 这与此时 比生长速率的变化相一致 比教 图 4与图 6   可 发现,螺旋 藻 的生长快 慢 与 藻液 的 p 升 降是 一致 的.因此 ,在 一定 程 度上藻 液 p H H变 化可 
作 为螺旋 藻生 长状况 的一 个 标志 
( )磁 处理方 式对 螺旋 藻 生长 的影响  2
蛐  

当磁 场强度 一定 时 ,在 不 同生长 时期进 行磁 处理 的效果 明 显不 同 .当 磁场 强 度 H = 2 0 0  k/ A m,采用 四种 不同 磁处理 方 式 时螺旋藻 的 生长 曲线如 图 7 .由 图 7可看 出,磁 处理 对 螺旋  藻 生长 的刺激作 用 主要 发 生在 生长对 数期 .在其生 长平衡 期进 行 的磁处 理对 其 生 长速 度 影响  不 大 ,相反 却使 最大细 胞干 重产量 有 所降低 在 生长 对数 期 磁 处 理 后取 消 磁 处理 ,螺 旋藻 仍 

能维持在较高浓度生长, 这也说 明磁效应具有持续性.另外,从生长诱导期有无磁处理时螺  旋藻 生长 没有较大 变 化,可证 实 螺旋藻对 磁效 应具 有一定 时 间的适 应期 
() 3 藻液 切 割磁 力线快 慢 对螺 旋藻生 长 的影响 
图 8 出在磁 场强 度 H =2 0k / 示 0 A m时 ,两种不 同切割 磁 力线速 度 的螺旋 藻 生长 曲线 由  

图 8可看出, 虽然藻液切割磁力线的速度增 加了一倍多,但螺旋藻的生 长速度却没有明显提  高 ,最大细 胞干 重仅 增加 了 2 9 ,而且这 其中还 包 括 了 由于 藻 液循 环 速 度 的加 快 雨更 利 于  .%
溶解 氧 的溢 出及光 能 、营 养 的吸 收等 有 利 因素 的作 用 .因此 .可 以肯 定 地说 ,当磁 场 强 度一  定 时 ,藻 液切割 磁 力线 的速 度不是 影响 螺旋 藻生长 的主要 因素 .  

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图 8 不同切割 磁力线速度时螺旋藻的生长曲线   
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3 结  

论 

采用 气升 式 循环 磁处 理光 生物 反应器 培 养 螺旋 藻可 获 得 更 为 充分 、均 匀 的 磁处 理 效果 ,   可 使其生 长过 程得 到明显 的强 化 ,具有 良好 的实用 前景 通过 实 验,可初 步得 出以下结 论 :   ( )当 H =0~ 30k m时 ,适当 的恒定 磁场 处理 可 明显 加速 螺旋藻 的生 长 , 高其最  1 2 A/ 提 大细 胞干重 浓度 ,其 中对生 长速 率的影 响效 果更为 明显 .   ( ) 处理 对螺 旋 藻生长 的刺激 作用 主要 发生在 生长对 数期 ,并具 有一 定的持 续性 . 2 磁   ( )当 0= 2 3 8~ 3 O℃ 、E = 1 l 6 x时的较 佳 磁处理条 件 为:磁场 强度 H = 20k /   k 0 A m. 藻 液切割 磁力线 的速 度  = 0 1  s 时采用 气升式 循环 磁处 理光 生物 反应器 分批 培养 螺  .5 m/.此 旋 藻,第 6天便 可以达 到最 大细 胞 干重浓 度 2 7 / ,比同期 非 磁 处理培 养 时 的产 量增 加 了  .6gL
1  %,比生长速 率 可达 0 4  一,并可提 前 3天达 到非 磁 处理 培 养 时的 最大细 胞干 重 浓度  68 . 8d

1  8

华 南 理 工 大 学 学 报 

第2 6卷 

2 2  L  6 .两者相 比,磁处 理 的最大 细胞 干重提 高 了 2 .2 2 1 %,达 到 最大 细胞 胞干重 浓度 所需 
时 间提前 了 2天 .  

()当 H≥ 301 m时,磁处理尽管在 生长对数期仍能加快螺 旋藻的生长,而且对藻细胞也  4 2 W 没有损伤, 但对螺旋藻整体 生长 不利, 即循环磁处理培养螺旋藻时磁 场强度临界值 约为 30 A/   2  m. k

由于体内的各种生化过程基本上都与氧化还原反应有关,磁场影响电子的传递和离子 的  
转 移 必将 会 影 响 相关 的 生 命 过 程 .生 物体 内 的部 分 酶和 活性 蛋 白均 含 有过 渡金 属 元 素,如  Mn e o等 ,它们一 般 为顺 磁性 ,而且这 些微 量 元素往 往又是 它 们 的活动 中心 ,磁 场 的作  、F 、C 用 很可 能会改 变这些 酶和 蛋 白质 的活性 .此外 ,有 可能 影 响顺 磁性 的 自由基 的运 动 ,改 变生  物 膜的离 子选 择通透性 .磁 场也 可 能促进 螺旋 藻光 合作 用 的进 行 及 其对 营养 成 分 的吸 收,同  时,磁处 理水性 质的一 些改 变也 可 能会影 响螺 旋藻 的生长 ,所 有 这 些 因 素是 否在螺 旋 藻 磁处  理 培养过 程 中起作 用 ,将有 待 以后进 一步 的研 究来 揭示 

1 Ta k v u     n e kisK  Efeto  c fc  fde ̄





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3 王如才、鄞

惜,施永红 磁承培育 小新 月菱形礤 的研究 . ; 悔详科学, 9 9( ) 6 ~ 2 18 4 : 1 6 

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展 广 州 :华 南理 工 大学 出 版 社 .1 9  5 ~5   97 1 4
iMi a m ̄ i  i  h   a tn   r n  ma n t e f t a k l   6 R日   a  ̄n A h L d y M山t a e c niu u   ut a o   f bu —r e      朗n S r o . n   e u . m   g   o t o s c lv t n o   le en a n i i g p oo ir c r wi  ey ] a   h m E g 9 5 3:1 5 1 2 h tb e t s t rc e  C nJC e o ao h e n .1 8 .6 0 ~ 1 

EFF ECT    RCLE M AGNETI   0F CI   C TREATM E NT  ON  THE CULTI   VATI ON    Ⅱ  J A OF SP UL N  
Li h y n   Gu     Z io g oS Li n C lM io a   Li   a ay n

( ol eo  o d & Bi n ie rn C l g  fF o e o g n e ig,S u h C iaUnv f c ,Gu n z o   5 0 4 ) e o t   h n   i.o  h. Te a g h u 1 6 1 
Ab ta t Th   u t a in o   piu i a sr c   e c li t   f S r ln  wa   te t e e   y ma n t   r a me t t e g o h v o s s r n h n d b   g e i te t n ; h   r wt   g c c a a t rs c   fS i u i a c lu e   y r c cema n tcte t e t h r c e if so  p r l n   u t r d b  e y l i   g e i  a m n   r  i u s d i  e al n t i  r we ed s se  n d t i i  h s c  

p pr twa o n  h t wh n H : 0~ 3 0k / a e.I   sfu d ta, e  2   A m,a po r t s t   g ei f l  o l p rpi e t i m n t  id c u   a   a ca c e d
ac lr t h   rwt  fS iu ia a di po ete1 :D . . ceea et eg o ho   p r ln   n   m rv  h   ̄X T W .W h n S iui a wa ut rd e   p r ln   sc l e   u
i   a c   s g a —i   h t b o e eo   t   e y l m g e i te t n   n e  h   n i o   f0 n b t h u i   i l t o o ir a t rwi r c ce n r fp h   a n t  r a me t d rt ec d t n o   :  c u o i

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