杜氏盐藻课件.ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,WWW.SOPPT.CN,*,Click to edit Master title style,*大学,Contents,杜氏盐藻生物学和生理学特性,1,杜氏盐藻的经济价值,2,杜氏盐藻的选育、培养和采收,3,杜氏盐藻的污染和防治,4,WWW.SOPPT.CN,专家分析因杜氏盐藻造成,位于非洲大陆最西端,的是,塞内加尔的佛得角，那里沙丘绵绵、黄沙漫天，然而令人意想不到的是,那里,还隐藏着一个美丽的粉红色,湖,泊,-,玫瑰湖（Lake Retba）,，,工人们每天收集这种物质，这是非洲沿海城市的重要经济来源。,非洲玫瑰湖（Lake Retba）,WWW.SOPPT.CN,澳大利亚Recherche群岛的Hillier湖,，,就像一大块泡泡糖。走近一看，水质清澈见底，但还是粉嫩妖艳，这里的湖水对人体时绝对无害的。,有人,猜测因为高盐度的湖水，,由,杜氏盐藻造成的。虽然,在,高盐度的湖水游泳是不太舒服，但你忍不住跳了下去，那也是绝对安全的。,WWW.SOPPT.CN,杜氏藻(Dunaliella),又称盐藻,是一种单细胞真核藻类。,隶属绿藻门(Chlorophyta),真绿藻纲(Chlorophyceae)、团藻目(Volvocales)、盐藻科(Dunaliellaceae),、杜氏藻属(Dunaliella Teodoresco),是绿藻门中唯一缺乏细胞壁的藻类,。,杜氏藻的分类,杜氏藻的分类,WWW.SOPPT.CN,杜氏藻的发展史,最早是在1837年被法国科学家Dunal在高盐水库中发现，因使水体呈红色并被描叙为红球藻。,1905年Teodoresco研究证明杜氏藻不同于红球藻,并因此设立一个新的属，为了纪念Dunal，将其命名为Dunaliella。,后来又发现许多不同的种，到目前为止，杜氏藻已经鉴定了28个种，分别属于两个亚属pascheria和Dunaliella其中pascheria亚属包括5个种，他们都生活在淡水中；Dunaliella亚属则包括23个种，他们都生活在含盐的环境中，即现在所说的盐藻。,WWW.SOPPT.CN,D.salina和D.bardawil是生产-胡萝卜素的主要养殖品种。,其中，,D.salina杜氏盐藻是最具有代表性并且应用最广的品种，是杜氏藻种的典型模式组，正是1837年被Dunal描述的物种。本讨论组主要研究D.salina杜氏盐藻。,WWW.SOPPT.CN,杜氏盐藻没有细胞壁，其原生质膜外仅有一层糖蛋白和神经氨酸组成的外膜。,其藻体为椭圆形或梨形,长,2.8,40,m,宽9.5 14m,杜氏藻细胞前段一般呈凹陷状,在凹陷处有两条等长的鞭毛,鞭毛比细胞长约1/3,。,运动时体形有变化,在不同的盐度、光照、温度等环境下其形态变化较大。,杜氏盐藻的特点,WWW.SOPPT.CN,杜氏盐藻的生长,杜氏盐藻分布很广，在南极高盐度湖泊、咸水湖、盐池中都能发现杜氏藻，甚至在接近淡水的环境以及盐的晶体表面也能够生存，是迄今为止发现的最耐盐的真核生物之一。,除了对盐度的广适应外，还能适应其他方面的逆境，如大范围的温度变化，高静水压，和某些杀虫剂，对铜、汞、铝也具有较强的抗性，盐藻属于光合自养生物,能利用简单的培养基进行培养。,WWW.SOPPT.CN,生长主要影响因素,营养盐,光强,盐度,温度,PH,WWW.SOPPT.CN,光强：,光是杜氏藻生长和-胡萝卜素积累的第一重要因子。白色光最好，最适光强范围是2000-6000lx，每日光照20h最佳，在18、12和6h光期下杜氏藻产量减少。在全光照下细胞分裂减慢，实验显示一定的黑暗期能刺激细胞分裂。高光胁迫时有利于胡萝卜素的积累。,影响因素,WWW.SOPPT.CN,温度：,在,3时依然能够缓慢生长，并且可忍受 49的高温三个小时不死亡。生长的最适温度是20-30,。,恒温低温,不利于,生长。在恒温条件下，处于对数生长期的游动细胞，很容易转化为不动,孢子,，细胞分裂几乎停止。恒温时间越长，抑制生长越严重,。,低温对杜氏藻合成胡萝卜素有影响，温度从30降到10胡萝卜素的合成增加了2倍,。,影响因素,WWW.SOPPT.CN,盐度：,一般较低的盐度有利于杜氏藻的生长，较高的盐度有利于-胡萝卜素的积累，,但是要使杜氏藻成为优势种群需要保持较高的盐度。大规模室外养殖时，为避免原生动物和其他杂藻的等敌害生物对生产的影响，在兼顾生长速度的前提下一般采用的培养液的盐度在 15%,左右,。,影响因素,WWW.SOPPT.CN,影响因素,营养盐,碳源,：,杜氏盐藻,可直接利用 HCO,3,但不能利用 CO,3,2,。NaHCO3 是培养杜氏藻极好的碳源，适浓度为 1218mmol/L。,除 HCO,3,外，还可以向培养液中通 C0,2,气体，但为避免因 pH 值过低影响细胞的正常生长，当 pH值降至 6.0-6.5 时，停止通 C0,2,气体。还有研究表明杜氏藻培养中添加葡萄糖等有机碳源，能被杜氏藻利用，并且促进杜氏,盐,藻生长。,WWW.SOPPT.CN,影响因素,营养盐,氮源,对杜氏藻来说做好的氮源是 NO3,，,氮浓度为 3mmol/L 时有利于,藻,细胞增殖，0.59 mmol/L 的氮有利于-胡萝卜素,的积累,。,杜氏藻对有机氮源的利用较差，但尿素是大量培养杜氏藻的极好氮源，特别是用有强缓冲能力的海水、卤水,的培养体系。,WWW.SOPPT.CN,营养盐,磷源,一般培养杜氏藻生长最好磷源是 KH,2,PO,4,，浓度0.3mmol/L。高浓度的磷能抑制生长，低浓度的磷又使生长速度下降。,营养缺乏对杜氏藻合成-胡萝卜素有促进作用，研究发现N/P比值为 25 时，杜氏藻生长最佳；比值大于 15 时，-胡萝卜素含量随比值增大而减小。,影响因素,WWW.SOPPT.CN,影响因素,PH值,杜氏盐藻可在 pH 为 1.0 一 11.0的水中生活，适宜 pH 值为中性和偏碱性，这也有利于-胡萝卜素累积。,培养液的 pH 值对藻细胞的生长、代谢有直接接影响。盐生杜氏藻培养中，培养基 pH 值逐渐升高，造成碳酸钙和碳酸镁沉淀，使培养液变混，会影响藻细胞的光合作用。,WWW.SOPPT.CN,杜氏盐藻的生活史,按生长和生殖特点，杜氏藻的生活史可分 4 个阶段：,1,)营养细胞和营养繁殖期,以营养细胞的形式存在，进行纵裂的无性繁殖；,2)胶群体期,营养细胞下沉，失掉鞭毛变成圆形，在静止状态下进行细胞分裂，分泌胶质膜；,3)孢囊期,细胞呈圆形，无鞭毛，外被双层厚膜，外膜呈褐色或暗红色，具小瘤或粒状物；,WWW.SOPPT.CN,4)有性生殖配子期,由两个同形配子结合成合子，合子具,有,红色厚壁，合子是生活史中仅存的二倍体阶段，经过一段时间的休眠后，合子经减数分裂和细胞分裂，形成 32 个细胞，然后这些细胞从母体中释放出来。,胶群体期、孢囊期和配子期都是在不良环境下形成的，细胞呈休眠状态，条件好转后可恢复为营养细胞期。对于调节杜氏藻生长繁殖的原因还不清楚，但有渗透调节调控之说。,WWW.SOPPT.CN,营养成分,相关文献表明,杜氏盐藻含有丰富的油脂、蛋白质、-胡萝卜素、三种水溶性维生素(VB2、VB6及尼克酸),和维生素E,、,多糖等,同时含较高的Ca、P、Zn等矿物质,还含有包括人类必需氨基酸在内的18种氨基酸,。,WWW.SOPPT.CN,杜氏盐藻,-胡萝卜素,免疫调控作用,抗氧化作用,抗突变和抗肿瘤作用,盐藻多糖,抗肿瘤活性,体内抑菌和抗炎作用,主要,产品,对于杜氏盐藻的活性成分及其功能研究主要纯化后的-胡萝卜素和盐藻多糖,其中对-胡萝卜素的研究更加深入。,WWW.SOPPT.CN,-胡萝卜素的应用：,免疫调控作用,-胡萝卜素作为维生素A的前体,可转化为维生素A而发挥免疫调,控作用，-胡萝卜素促进吞噬细胞、淋巴细胞的功能,促进细胞因子,释放,具有刺激细胞免疫作用。,抗氧化作用,杜氏盐藻中以顺式-胡萝卜素,为主，其,具有抑制自由基产生,能降,低血清中胆固酵、脂蛋白,，,能预防心血管疾病,。,抗突变和抗肿瘤作用,-胡萝卜素能抑制,X,-射线诱发的染色体畸变,，即,抗突变作用,。其分子中含有多个共轭双键，可提高机体的解毒功能，抑制致癌物质的活性。,WWW.SOPPT.CN,-胡萝卜素被公认为是一种安全有效的食品添加剂，后期研究发现-胡萝卜素具有抑制脂质过氧化、猝灭自由基,减少过氧化物和自由基对免疫功能的破坏,于是将它与其他营养素配成复合制剂,可以改善和提高人体素质。,开发-胡萝卜素产品的主要难点在于它的非水溶性和易氧化问题。因此,因此，,-胡萝卜素营养保健品通过乳化等手段对-胡萝卜素进行改性,制成水溶性乳状液。另外,随着微胶囊技术的研究和应用,可以利用胶囊技术将-胡萝卜素与空气隔离,可以解决B-胡萝卜素的易氧化问题。,产品的应用,WWW.SOPPT.CN,盐藻多糖,多糖类药理生物学活性的研究,是多糖类研究中最活跃亦是进展最,决的领域。但是,对盐藻多糖的功能研究报道相对很少。,体内抑菌和抗炎作用,盐藻多糖是天然硫酸酯化多糖。研究发现,硫酸酯化多糖具有抗病,毒、抗菌及抗炎作用,抗肿瘤作用,WWW.SOPPT.CN,除天然胡萝卜素,和多糖外,杜氏盐藻中还含有两种独特的抗衰老活性物质:天然维生素E、叶酸,其含量均居自然界食物之冠,是开发功能食品的优质原材料,但都缺乏系统的研究和开发应用。因此,对杜氏盐藻中的功效成分研究仍有很大的空间,这将是杜氏盐藻将来开发和应用的热点。,WWW.SOPPT.CN,藻种的选育,现在发展的育种方法有自然选育、诱变育种、杂交育种、代谢控制育种和基因工程育种五分支。诱变育种技术操作简单经济，突变率高，被广泛关注,。诱变育,种根据诱变剂的不同分为物理诱变，化学诱变，和生物诱变三类。物理诱变使用的诱变剂包括紫外线、射线、快中子等，其价格经济，操作方便，应用最为广泛；,紫外线是应用广泛的多功能物理诱变剂，应用于作为天然原生质体的杜氏藻诱变能使诱变率大为提高，且能提高正突变株的变异幅度，并且紫外诱变有着干净，易处理，并能使培养达到无菌等优点。,WWW.SOPPT.CN,培养基为卤水培养基,取对数生长期藻液,，,置于玻璃培养皿，在磁力搅拌下，用 30W 紫外灯，距离 15cm，黑暗条件下进行,20min,紫外照射。照射结束后，取出并进行黑暗保护培养 5h。,全部藻液接入,三角瓶进行光培养，7 天后取出涂平板，每一平板涂 0.5ml，然后于光照培养箱内培养，2周后挑选体积较大或颜色较黄的单藻落于 20ml 培养液中培养，培养 14 天后根据藻液密度，藻液颜色再初步筛选出性状优良的藻株，接种到 250ml 三角瓶，测生长速率和-胡萝卜素进行再次筛选。,WWW.SOPPT.CN,藻种的培养,杜氏藻非常适合于大规模培养，那些靠近盐湖或海边的具有强烈光辐射的干旱、沙漠地区可作为杜氏藻培养的场地,。,对于大规模敞开式培养，,一般是,带有叶轮式搅拌装置的培养池,，,一般每个池面积为1000-4000,m,2,，适宜的培养深度是10-25cm,2,。,WWW.SOPPT.CN,杜氏盐藻的采收,在盐藻的养殖和产品开发中，藻生物量的分离费用一般要占产品总成本的,20,%以上,。由于盐藻细胞无细胞壁，具有形体微小、易变形等特点，常规过滤无法有效地收获藻细胞。通常采用离心和絮凝沉淀等分离方法来采收盐藻。,WWW.SOPPT.CN,离心：一般使用高速碟片式离心机，造价很高、离心机也需要特殊的防腐材料和精密制造、运行成本较高。,絮凝沉淀法：絮凝剂的选择和用量要与藻液盐度和藻生物量准确配合，才能实现经济性和高采收率。必须考虑其毒性。另外藻泥含水量仍然很高，并夹带絮凝剂，增加了后续分离提取工艺的难度，培养液的循环使用也受到残留絮凝剂的影响。,WWW.SOPPT.CN,有人提出使盐藻细胞发生,自絮凝,的方法。,通过投加碱液，调节藻液的,pH,值,，使盐藻自身絮凝后进入高效气浮设备实现藻细胞与培养液的分离。,实验结果，而当藻液pH调整到小于4.0或大于10.5时，藻细胞絮凝效果良好。经5%NaOH溶液调节pH絮凝沉淀后的藻泥脱水性能良好，用稀酸可以很容易地进行解絮，而且絮凝后的藻液可以循环使用。将藻液适当稀释，降低盐度，可以提高其絮凝性能。,WWW.SOPPT.CN,杜氏盐藻的污染和防治,目前，中国、以色列、美国、澳大利亚已经利用杜氏藻开放养殖生产胡萝卜素。开放式培养很容易遭到耐盐原生动物的污染纤毛虫、草履虫和另外一种不确定纤毛纲原生动物。,WWW.SOPPT.CN,SDBS,（,十二烷基苯磺酸钠,）,能够完全杀死三种游泳型纤毛虫的浓度在 46mg/L，24 小时即可完全杀死，而此浓度对于盐生杜氏藻几乎没有毒害作用，杀死原生动物后 1 天测定藻细胞浓度,就有,增长，2 天后盐生杜氏藻的生长速度既可恢复到发现原生动物污染之前的生长速度。并且效果明显，对盐生杜氏藻生长影响非常小。,WWW.SOPPT.CN,Thank You!,杜 氏 盐 藻,