光合细菌的培养及应用

光合细菌的培养及应用摘要S综述了光合细菌的培养方法及其在水产养殖、废水处理、种植业、畜牧业、新能源和医药保健中的应用,并讨论了光合细菌的应用前景。关键词光合细菌；培养；应用；1引言光合细菌（photosyntheticbacteria,简称PSB）是一群能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用有机物作供氧体兼碳源，进行不放氧光合作用的细菌，广泛分布于水田、湖沼、江河、海洋、活性污泥和土壤中，依据《伯杰细菌鉴定手册》（第九版）可分为6个类群，27个属。不产氧光合作用的红螺菌目分为紫细菌（purplebacteria）、绿细菌（Greenbacteria）和日光杆菌属（Heliobacteria）、红色杆菌属（Erybrobacter）。其中紫细菌中包含有红螺菌科（Rhodolspirillaceae）、着色菌科（Chromatiaceae）、外硫红螺菌科（Eceothiorhodospiraceae），包含16属49种。其中在生产上有意义的红螺菌科包括红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属[1]。PSB均为革兰氏阴性细菌，一般为球型、卵形、杆形、弧形、螺旋形、环形、半环形丝形，也可随培养条件和生长阶段而改变，大部分单个存在。PSB的一般菌体组成及营养成分见表1[2].表1光合细菌菌体的组成与小球藻等比较Tab.1ComponentscomparisonbetweenphotosyntheticbacteriaandChlorellaPSB含有较高的优良蛋白质，粗蛋白含量为65.45%，含有17种氨基酸而且消化率较高；粗脂肪约7%；可溶性糖类约20%；粗纤维约3%[1]；维生素B12含量是酵母的200倍、小球藻的4倍[2]，生物素含量也比较丰富；菌体的脂类成份含有大量的叶绿素、类胡萝卜素和辅酶Q(泛醌),迄今已从PSB中分离出80种以上的类胡萝卜素。叶绿素和类胡萝卜素对养殖生物的健康生长，增强对疾病的抵抗力有很大的益处。辅酶Q4是与生命活动有重大关系的生理活性物质，PSB中的含量特高，是酵母的13倍。以上特点决定了PSB可做为畜禽、鱼虾的饲料。但PSB中缺乏ω3系列20碳以上的高度不饱和脂肪酸，单独作为仔鱼的初期饵料时，需与其它富含高度不饱和脂肪酸的饵料同时使用。2光合细菌的培养水产养殖市场对PSB活体菌种的需求缺口很大，为了满足水产养殖对PSB活体菌种的需求，PSB的生产方法有很多，但是到目前为止，还没有进行产业化生产PSB的报道。冯云等[3]用50L的塑料桶来厌氧培养PSB，使培养密度达到2.1×109个/ml；杨绍斌[4]在塑料大棚内建大小2000～5000L的水池使其厌氧发酵富集扩大培养，培养液中含PSB活菌数可达5×106个／毫升；鄂春宇[5]用塑料薄膜袋培养PSB，培养密度达到2.5～3×105个/ml,12个月生产50多吨，但是在PSB的密度检测时，很容易染菌。由中科院开发的PSB大规模生产工艺，产品含菌量达到5×1010个／毫升，保质期3个月以上，并可根据客户要求，设计和建设不同规模的生产线[6]。2.1菌种菌种可从采集的池塘底泥或海水中重复富集、分离纯化获得.若用保存下来的菌种，在培养前必须提纯复壮，才能有效地进行扩大培养。光合细菌的生产需要采用优良菌种，要求菌种活性高，菌液中菌体分布均匀、无下沉现象，目前养殖中使用的PSB多为红螺菌科和一部分着色菌科的复合菌株[7]。种类ω%ω/(μg.g-1)粗蛋白粗脂肪可溶性糖粗纤维灰分VB1VB2VB6VB12烟酸叶酸维生素光合细菌65.157.1820.312.784.2812505211253065小球藻53.766.3119.2810.221.522.4196155.21401818-25大豆30.9919.3330.337.115.6814.52.36.4-222.30.6研究报告28生命科学仪器2007第5卷/3月刊研究报告2.2培养基及培养条件PSB培养中除碳、氮、磷等主要营养元素外，还需要一定量的镁、钙、钠和有关的微量元素，将所需的营养元素按一定的比例配成适于菌体生长繁殖的培养基。本实验室采用酵母膏、蛋白胨培养基，基本配方为:CaCL20.3g，MgSO4·7H2O0.5g，酵母膏3g，蛋白胨3g，蒸馏水1000ml，pH:6.8.如需制固体培养基再加2%琼脂。培养温度：25℃～30℃最佳，光照强度：2000LX～5000LX，PH：7.5～8.5最佳。2.3光合细菌的培养把菌种接种到灭好菌的培养基中，在三角瓶中进行二级培养，每天摇晃几次。把40L的反应器中加满自来水，放入通气管，盖上保鲜膜一起用次氯酸杀菌消毒24小时，用硫代硫酸钠（1L次氯酸需要150g硫代硫酸钠）来中和。以15%的接种量接入反应器中，用泵通气培养，用分光光度计跟踪测量菌液的密度，得到菌液的密度较高，而