葛仙米跑道池規模化培養技術

易思富 田云

摘要? ? 葛仙米是一種營養豐富、開發應用價值較高的淡水微藻。其對生長環境要求很苛刻，野生分布區域狹窄，多年來人工培養技術主要采用塑料桶和玻璃缸等簡單方式。本文介紹了一種跑道池培養葛仙米的規模化生產技術，以期為實現葛仙米產業化生產奠定基礎。

關鍵詞? ? 葛仙米;淡水微藻;跑道池;培養技術

中圖分類號? ? S647? ? ? ? 文獻標識碼? ? B

文章編號? ?1007-5739（2019）16-0079-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract? ? Nostoc sphaeroids Kützing is a kind of freshwater microalgae with rich nutrition and high development and application value.However，it has strict requirements on the growth environment and narrow distribution area in the wild.For many years，the artificial culture technique of Nostoc sphaeroids Kützing mainly used plastic barrel，glass cylinder and other simple ways.This paper introduced a kind of large-scale production technique of Nostoc sphaeroids Kützing in the way of raceway pond，in order to provide technical support for the industrialization production of Nostoc sphaeroids Kützing.

Key words? ? Nostoc sphaeroids Kützing;freshwater microalgae;raceway pond;culture technique

葛仙米（Nostoc sphaeroides Kützing），學名球狀念珠藻，野外生長在水田中，屬藍藻綱（Cyanophyceae）段殖藻目（Hormogonales）念珠藻科（Nostocaceae）念珠藻屬（Nostoc），出現時間早于螺旋藻[1-2]。葛仙米食用歷史悠久，其名為東晉時期晉哀帝司馬丕為感謝葛洪之功所賜名，直至清末代皇溥儀所著回憶錄《我的前半生》還記載有“鴨丁溜葛仙米”御膳食品[3]。目前，葛仙米已正式列入國家新食品原料名錄[4]。

葛仙米可以用來煲湯、烹飪，是一種美味的食材，曾遠銷東南亞、日本等地，深受消費者喜愛。1980年《人民日報》稱葛仙米為“大自然恩賜之寶”;1994年《人民日報》海外版將葛仙米譽為“稀有珍品，綠色珍珠”;2018年《中國食品報》第4版稱“葛仙米為大自然饋贈的寶物”。葛仙米還具有諸多醫療保健功能，《本草綱目拾遺》《藥性考》《全國中草藥匯編》《陜西中草藥》《江西草藥手冊》等醫書均記載了葛仙米的藥用功能。葛仙米性寒、味淡，具有清熱收斂、益氣明目之功效，能治療目赤紅腫、燙火傷、夜盲癥等[5]。此外，研究還發現，葛仙米是一種良好的美容護膚品原料，保濕效果明顯[6]。

葛仙米對生長環境要求苛刻，野生分布區域狹窄。由于近代耕作方式的改變與農藥、化肥的使用，葛仙米的產量大大降低，在主產地走馬坪鎮的個別地方甚至已經絕跡[7-8]。因此，研究其產業化生產技術具有較為深遠的意義。

1? ? 培養準備

1.1? ? 培養器材

500 mL或1 000 mL三角燒瓶（能夠采用高溫高壓方法徹底滅菌）、5～20 L透明塑料瓶或玻璃瓶（以玻璃材質為佳，方便消毒與滅菌處理，使用壽命長）、100～200 L敞口式透明塑料桶或玻璃缸、10～500 t跑道池（工程塑料材質或磚混結構建造，容量大時可制作成連體式，寬度不宜超過5 000 mm，深度800～1 000 mm）。

1.2? ? 器具與清洗液消毒滅菌

原種制備時，直接接觸葛仙米藻絲的器具均須經過121 ℃高溫高壓滅菌處理。用于一級藻種培養的容器，使用前先用漂白粉消毒液浸泡4 h，然后用毛刷洗刷后再用清水洗凈瀝干;用于二級藻種培養的容器，使用前用毛刷將附著在容器壁上的雜質洗刷干凈;用于規模化培養的跑道池，在使用前先用漂白粉消毒液浸泡4 h，水位控制在200 mm左右，池壁洗刷干凈后再用清水洗凈。條件允許的情況下，所有清洗用的清水以經過紫外殺菌或煮沸消毒處理為佳。

1.3? ? 培養液配制

所有培養液均采用藻類BG 11配方去除NaNO3的BG 110配方。從二級藻種制備開始，配方中蒸餾水調整為培養場所最經濟便捷的生產用水，微量元素部分也可以視當地水質情況選擇加或不加。

配制大量元素母液時試劑分別配制，微量元素按量配制后混合存放。配制培養液時，加入試劑的順序依次為CaCl2、MgSO4、檸檬酸、檸檬酸鐵銨、EDTA、Na2CO3、微量元素、KH2PO4，然后加入蒸餾水定容。定容后，用NaOH或HCl將培養液pH值調節至7.1，121 ℃滅菌20 min備用。

2? ? 培養方法

2.1? ? 母種制備

選取外表光滑、色澤亮麗、顆粒飽滿、球徑2～3 mm的葛仙米，清水洗凈后用雙氧水消毒處理10～15 s，再用無菌水沖洗3次，備用;然后在無菌工作臺上用組織勻漿器將葛仙米研碎制成藻漿，研磨過程中可加入適量無菌培養液;之后將藻漿接種于盛有培養液（經121 ℃滅菌處理）的三角瓶中，24 h持續光照與通氣培養。培養條件：日光燈作為光源，光照強度控制在2 000～3 000 lx[9];通氣量控制在200～300 mL/min，通入的空氣經0.2 μm無菌空氣過濾器過濾處理;培養室溫度控制在20～25 ℃。25～35 d后，在瓶壁長出肉眼可見的微小葛仙米，即完成母種制備。

2.2? ? 一級藻種制備

將制取的葛仙米母種從三角瓶中倒出，靜置分層后，小心去除上層培養液，加入無菌水再靜置分層，同樣方法重復3次;然后在洗凈的母種中加入適量培養液，一起接種至盛有培養液的培養容器中，并用棉塞封口，24 h光照與通氣培養。培養條件：日光燈為光源，光照強度控制在2 000～5 000 lx;通氣量控制在1 000～2 000 mL/min，通入的空氣經初效空氣過濾器過濾處理即可;溫度控制在20～25 ℃。每10 d左右更換1次培養液，顆粒稍大后，換水處理時可用致密的濾布進行濾水處理。經過3～4次換水，待葛仙米球徑>1 mm時，即完成一級藻種制備。

2.3? ? 二級藻種制備

將葛仙米一級藻種洗凈后，接種于盛有培養液的敞口式塑料桶或玻璃缸進行開放式培養，單個容器容積盡量不超過500 L，以200 L左右為佳。培養條件：以自然光作為光源，光強控制在2 000～10 000 lx，光照不足時采用日光燈或植物生長燈補光;通氣量控制在8 000～10 000 mL/min;溫度控制在15～30 ℃;培養液深度不宜超過500 mm。經過3～5次更換培養液，待葛仙米球徑>2 mm時，即完成二級藻種制備。

2.4? ? 跑道池規模化培養

將葛仙米二級藻種洗凈后，接種于盛有培養液的跑道池中進行規模化培養，單個跑道池容量不宜超過500 t。培養條件：以正常自然光作為光源，光照強度控制在2 000～20 000 lx，光照不足時采用日光燈或植物生長燈補光;通氣量控制在8 000～10 000 mL/min，溫度控制在5～30 ℃;培養液深度不宜超過500 mm;跑道池的攪拌槳輪轉速控制在50～100 r/min。在不同溫度條件下，葛仙米的生長速率變化非常大，具體對比情況如表1所示，在30 ℃時生長速率達到最佳，繼續升溫生長速率將受到抑制;在5～30 ℃范圍內，葛仙米生長速率與溫度成正相關。經過4～8次更換培養液，待葛仙米球徑生長至4～7 mm時，即可進行采收。

2.5? ? 產品干燥

將采收的葛仙米清洗干凈，置于瀝水性能較好的濾布上于陽光下曬干，晾曬過程中應不斷翻動葛仙米，以降低其顆粒間的黏連程度;或在熱風循環烘箱中烘干，烘干溫度控制在45～50 ℃，以保障營養成分不流失和顏色不發生變化。

3? ? 日常管理

3.1? ? 培養條件控制

在葛仙米生長的不同階段，培養條件存在較大的差異。其中，在制備母種與一級藻種的過程中，對光照、溫度的要求范圍比較窄，需要在室內進行比較精準的控制;二級藻種制備與規模化培養時采取的方式為開放性培養，對環境條件的要求相對較寬泛。除光照、溫度、通氣等條件外，隨著葛仙米生長對養分的消耗以及通氣的進行，培養液的pH值會逐漸發生變化，因而在培養過程中應將pH值控制在7.0～7.5之間。

3.2? ? 培養過程中觀察與檢查

在日常培養過程中，每天早上、中午和傍晚各對培養區域的光照、溫度與pH值進行監測與記錄;同時，對葛仙米的顆粒大小、色澤、破損率、沉底與運動狀態、培養液清澈度以及容器壁的雜質附著狀態等進行觀察記錄。在藻種制備的3個階段，還需要對葛仙米進行顯微鏡檢查，以確定其處于正常發育狀態。

4? ? 存在的問題與解決方法

4.1? ? 培養液配制時水源選擇

BG 110配方的標準使用水質為蒸餾水，但在規模化生產時將會帶來巨大的成本壓力。實踐證實，后期采用其他水質來代替蒸餾水是可行的。可以使用的有地下水、河水、自來水等，其中自來水需要去除余氯，地下水與河水等需要去除泥沙。另外，地下水一般硬度較高，需要定期監測地下水質情況，若硬度過高，則需要進行軟化或以低硬度的水體進行稀釋方可使用。

4.2? ? 藻種純凈度

在葛仙米生長過程中，對其種群影響較大的因素為在藻種階段就混入了其他藻類以及菌類物質，從而導致營養被競爭消耗，有些藻類甚至會釋放出一些毒素對葛仙米的生長造成嚴重影響。因此，在藻種階段必須要充分保障葛仙米的純凈度。

4.3? ? 接種溫度控制

不同階段的溫度差異較大，從一個階段向另一階段過渡時，直接接種溫度可能會有10 ℃以上的差別，會導致葛仙米因無法適應瞬間的溫度變化而變色破損。在實際操作中，采取的措施為先將待接藻種放入下一環節區域培養一段時間，監測其溫度變化情況，最終在溫差小于5 ℃的情況下進行接種。

4.4? ? 陰雨天氣影響

葛仙米進入開放式培養階段時，光照主要依賴于太陽照射。若出現連日的陰雨天氣，每天的補光系統必須要盡快打開。

4.5? ? 通氣攪拌不均勻問題

在培養過程中，需要不斷通氣或攪拌，促使葛仙米在培養液內不斷運動，從而充分接受光照進行光合作用。由于使用的曝氣石因自身重量問題會隨著氣泡在培養容器中發生運動，有時會偏至邊緣或一些死角位置，導致曝氣不均勻。跑道池的情況也類似，槳輪轉動推動葛仙米運動，葛仙米的密度大于水，當運動到一些角落時就會大量沉積。因此，必須加強培養過程中的管理，發現曝氣石移位就要及時糾正，防止曝氣石偏離太遠。如果跑道池中葛仙米沉積過多就要?進行人工清理。

5? ? 參考文獻

[1] 胡鴻鈞，魏印心.中國淡水藻類[M].北京：科學出版社，2006.

[2] 朱浩然.中國淡水藻志：第9卷[M].北京：科學出版社，2007.

[3] 愛新覺羅·溥儀.我的前半生[M].北京：群眾出版社，2013.

[4] 國家衛生健康委員會.關于黑果腺肋花楸果等2種新食品原料的公告（2018年第10號）[EB/OL].[2019-03-26].http：//www.nhc.gov.cn/sps/s7890/201809/43f2661e7f3d4da2bccf67ee680529f6.shtml.

[5] 《全國中草藥匯編》編寫組.全國中草藥匯編（下冊）[M].2版.北京：人民衛生出版社，1996.

[6] 湖南炎帝生物工程有限公司.葛仙米營養保濕物質的生產與提取方法：中國，201110284380.2[P].2017-05-03.

[7] 汪興平，程超，周志，等.野生葛仙米營養成分分析及評價[J].食品科學，2002，23（8）：288-290

[8] QIU B，LIU J，LIU Z，et al.Distribution and ecology of the edible cyanob-acterium Ge-Xian-Mi Nostoc in rice fields of Hefeng County in China[J].J Appl Phycol，2002，14（5）：423-429.

[9] 艾紅霞.食用藍藻葛仙米的生理生態學研究[D].汕頭：汕頭大學，2004.