微藻在水产养殖中有哪
些应用
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微藻在水产养殖中有哪些应用
微藻(Microalgae)是一群体型微小(2-30微米)、能进行光合作用的低等植物总称,包括真核和原核两个大类。以微藻的亚细胞结构、色素组成和生殖方式等特征为依据的经典分类法,将微藻分为蓝藻门(蓝细菌)、绿藻门、红藻门、金藻门、硅藻门等多个门类。
目前全世界已发现的微藻种类超过6万种,有记载的超过6千种,科学研究中涉及到的约几百种,而应用于生产实践的仅有几十种。微藻富含蛋白、多糖、脂肪(多不饱和脂肪酸)、色素等多种营养成分和生物活性物质,可广泛应用于人类健康食品、水产饵料和动物饲料、水质净化、医药开发等多个传统领域,以及微藻生物燃料新领域,具有重要的经济价值和社会效益。
一、微藻饵料在水产育苗中的应用
微藻作为水产动物苗种的开口饵料和次级饵料生物的营养强化食物,在水产育苗中的地位无可替代,其核心地位表现在:一方面,微藻是贝类、对虾幼体和部分鱼类幼体的直接开口饵料,相当于婴儿母乳;另一方面,微藻也是培养轮虫、卤虫、桡足类和枝角类等水产养殖次级饵料生物所必需的食物,相当于婴儿食品。
常见的饵料微藻约有20多个属、40多种,包括硅藻、金藻和绿藻种类,主要用于贝类和虾类育苗,以及淡海水浮游动物(轮虫、桡足类等)培养。
微藻的营养成份丰富而且全面,是水产养殖动物苗种的初级食物。对40多种常见饵料微藻的成份含量分析表明:蛋白20-40%、脂肪酸10-20%、碳水化合物5-12%。微藻蛋白质质量较高,尤其是必需氨基酸的含量与鱼粉相当甚至更优,如天冬氨酸和谷氨酸可高达,半胱氨酸、蛋氨酸、色氨酸和组氨酸的含量在之间,其他氨基酸含量在之间。多不饱和脂肪酸(PUFA)是水产动物幼体发育所必需的营养,而微藻是PUFA的原初生产者。
许多微藻,尤其是硅藻和金藻中,含有丰富的二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)和花生四烯酸(ARA)。例如,角毛藻中EPA含量可达到总脂肪酸含量的20-25%,骨条藻中EPA含量也超过20%;等鞭金藻中DHA的含量可达到总脂肪酸含量的10%以上,巴夫藻中同时含有丰富的EPA(>15%)和DHA(10%),微拟球藻和部分硅藻中的的ARA含量最高可达4%。
微藻中还含有丰富的维生素,如VA、VC、VD2、VD3、VE、VK、VB族
(B1、B2、B3、B5、B6、B12)、生物素、β-胡萝卜素和叶酸等,种类齐全且含量丰富,与部分人类食品中的含量和鱼类饲料推荐值相当。微藻中还含有多种结构特殊的微藻甾醇,已经发现并确认的有10多种,如角毛藻中富含岩藻甾醇,骨条藻、海链藻和扁藻中富含菜油甾醇和24-亚甲基胆固醇,红胞藻和球等鞭金藻中富含菜子甾醇,巴夫藻中含有豆甾醇和β-谷甾醇。甾醇是动物细胞膜
的重要组成部分,能起到调节动物体内激素水平,抑制胆固醇吸收,促进胆固醇异化等重要生理学作用。
微藻中丰富而均衡的营养成分(蛋白、脂肪酸、碳水化合物)和各种生物活性物质(PUFA、维生素、甾醇),可满足水产养殖动物在幼苗期的正常生长发育的营养需求。已有众多研究和应用证明,在对虾(日本对虾、凡纳滨对虾、中国对虾、南方滨对虾等)、贝类(牡蛎、扇贝、鲍鱼)、海参等育苗中,合理利用饵料微藻具有提高育苗存活率、保证幼苗正常变态和发育、提高生长速度及体长和体重等各项性状指标、提高免疫力等综合作用。通常使用混合微藻比单一微藻效果更好,例如海参育苗用藻类有角毛藻、红胞藻、巴夫藻、等鞭金藻等,使用密度:万细胞/ml;鱼类育苗中的使用品种和剂量见表2。
除了作为直接开口饵料外,微藻另一个重要功能是用于饲喂轮虫、卤虫、桡足类、枝角类等次级饵料,能够明显强化次级饵料生物体内所含PUFA和各种维生素的含量,进而满足水产动物幼体对优质次级饵料的需求。
在育苗生产中,微藻营养性是它的直接作用,其间接作用主要体现在对水质、水体透光度以及水体中藻相-菌相等方面的影响。在育苗水体中投放微藻,可利用微藻的光合作用产生氧气,并吸收幼苗排放的二氧化碳和氮、磷元素,控制水体中“CO2-HCO3-”平衡,达到稳定pH的作用。研究证明,多种微藻可以降低育苗水体中的细菌总数,同时能够起到稳定水体中菌相(菌类结构与数量)的作用,使之受有机物浓度和抗生素的影响减小。
针对水产养殖产业需求,国外已有相应的产品问世,有微藻浓缩液和微藻干粉不同类型,以单藻种或多藻种复配,制成高蛋白型、高PUFA型等产品,分别适用于对虾、贝类育苗,以及轮虫、卤虫营养加富。主要品牌有Aquafauna公司的AlgaMac系列产品,Reed Mariculture公司的RotiGrow、RotiGreen、Instant Algae等系列产品,涉及小球藻、微拟球藻、球等鞭金藻、巴夫藻、海链藻和扁藻等藻种。
国内绝大部分水产育苗企业,在育苗生产中都是自备微藻养殖设施,自行生产各类饵料用微藻。但是一般育苗场都普遍缺乏相应的专业技术力量,只能利用各自的藻池和天然水体粗放培养,在饵料微藻种质、生产技术和应用方法上都各自为正,导致微藻种质混乱、供应不稳定、营养成分不平衡、饵料效价低、缺乏多品种集约化生产应用技术;同时,受限于微藻高密度养殖、采收技术和浓缩液保藏技术的限制,国内几乎没有统一的、专业化的饵料微藻质量标准和集中供应点。
由于供应不及时,常与育苗进度脱节,很难满足育苗中对鲜活饵料的供应量和多品种的需求,由此导致育苗成活率低、种苗抗病能力差、育苗成本高,对于后期养成非常不利。因此,建立水产饵料微藻藻种评价技术体系,开发高密度微藻培养技术、保活采收和浓缩技术、浓缩液保藏技术,构建饵料微藻标准化生产技术体系和产品质量标准,并在此基础上建立饵料微藻浓缩液专业供应点成为当务之急。
我国水产养殖规模世界第一,对饵料微藻的需求量巨大。按法国学者Muller-Feuga的计算,每百万尾海水鱼、双壳贝和对虾育苗所需要的微藻生物量折算干重分别为60、14和公斤。按此方法,以我国2010年这三种水产养殖动物投苗量为依据,就需要微藻16000吨干重,而目前我国商业化微藻的产量尚不足10000吨,商业化水产饵料微藻的产量微乎其微。因此,该市场的前景非常广阔,经济效益和社会效益非常显着。
二、微藻调水剂在水产养殖中的应用
养殖水质控制俗称为“养水”,是水产养殖技术中的重要环节,尤其在当前盛行的高密度养殖模式下,水质控制显得尤为重要。
养殖过程中,通常添加各种调水剂如硝化细菌、光合细菌、乳酸菌、芽孢杆菌等菌剂,用于降解残饵和粪便中的有机物,并将具有毒害作用的氨氮和亚硝氮转化为硝酸氮。各类菌剂的使用可以从一定程度上控制水质,菌类的生长可同化水体中的无机氮,转化成细菌自身成分,同时水体中的浮游动物可摄食菌体,而后被鱼虾摄食,使水体中的氮元素重新进入食物链,降低水体中的总氮浓度。
然而,各类菌种在水体中的高密度生长受到碳源的限制,目前流行的生物絮团技术需要向水体中大量的补充有机碳源(如蔗糖),通过细菌絮凝成颗粒物质被养殖生物所摄食,起到调控水质的作用,但此技术的应用受到成本因素的限制。光合细菌可以利用二氧化碳进行光合作用,解决碳源缺乏的问题,但光合细菌因光谱需求及厌氧偏好等自身因素,在水体中的繁殖能力有限,且不产生氧气,不足以担此全责。进而,各类细菌的高密度生长是一个耗氧过程,会大幅度降低水体中的溶解氧。
在所有能进行光合作用的生物中,微藻的光合作用能力最强,生长繁殖速度快,能够形成高密度,在氮、磷元素及光照适宜的条件下,能够在水体中快速的形成种群优势,达到迅速降低水体中氮、磷浓度,增加水体溶解氧的功效;同时,微藻易被浮游动物和滤食性动物摄食,能够起到促进营养物质循环、降低饲料系数、提高养殖动物成活率等作用。因此,微藻不仅仅在养殖水质控制环节中起到不可替代的重要作用,同时还具有整体性促进养殖效率的作用。
建立和维持养殖水体中特定微藻种群优势的过程俗称调水色,能够起到净化水质、增加溶解氧、抑制有害微生物、肥水并提供饵料,构建养殖水体生态系统的重要作用,是养殖生产的一个重要环节。此种结合微藻的水产养殖方式在国外称之为绿水(greenwater)养殖方式,相对应的,水体中不含微藻的养殖方式称为清水(clearwater)养殖。常见的有益水色有三类:
1、棕色:主要含硅藻,是养虾的最佳水色,硅藻是对虾的优质饵料;
2、淡绿/翠绿色:主要含绿藻,能大量吸收氮,净化水质;
3、淡黄、金黄色、黄绿:主要含金藻、微拟球藻等。
研究和生产实践都证明,“绿水”养殖与“清水”养殖相比,在提高存活率、降低有害菌数量、提高产量、降低饵料系数、增加养殖收益等方面具有明显的优势。如在凡纳滨对虾的养殖实验中发现,“绿水”方式养殖的单尾对虾收获体重比对照“清水”养殖平均高40%以上,饵料系数为,而对照为;在罗非鱼的养殖实验中发现,“绿水”养殖方式能显着的控制水体中有害菌的数量;在军曹鱼稚仔鱼的养殖实验中发现,使用“绿水”方式养殖,存活率比对照提高接近
100%。菲律宾East Kalimantan地区11公顷的养殖池中进行对虾和罗非鱼混养的生产性实验中证明,“绿水”方式养殖能使对虾增产20%,罗非鱼增产倍,由此带来的经济效益非常明显。
在鱼类育苗中“绿水”方式也有明显的优势作用,国外研究证明在大菱鲆、鲻鱼、金头鲷、大西洋大比目鱼、海鲈等鱼类育苗中,采用绿水方式(直接在育苗水体中利用微藻培养的次级饵料,如轮虫)进行育苗,鱼苗的体长、体重、生长速率、成活率等多项指标均明显的高于对照。
养殖户多在养殖池中利用自然水体中的土着藻种调水色,此种方法的缺陷是,只能被动的利用水体中的土着藻种,无法根据需求进行优化选择;同时,一旦池塘出现“倒藻”现象,再培藻时间较长;而且,当季节变化时,光照和水温发生变化,加之水体氮磷比失调等原因,养殖水体中优势藻种种群也会随之发生变化,极有可能产生有害水色,如蓝藻水色。因此完全有必要经常补加有益藻种,使之在水体中保持优势种群地位,以保证水色稳定。由此可见,调水剂藻种的潜在市场非常大。
国外已有利用人工培养的微藻直接添加入养殖水体,以维护水色稳定,常用的藻种主要是绿藻和金藻类,如小球藻,扁藻、微绿球藻、塔胞藻、等鞭金藻、巴夫藻等。另外,真眼点藻纲的微拟球藻也是常用的藻种,其产品形式为高密度微藻浓缩液或藻浆/膏。
国内与微藻调水剂相关的产品主要有两类,一类为培藻剂,成份多为微量元素、氮磷肥、有机肥等;或掺有部分菌剂,用于养殖水体肥水;另一类即为藻种,但此类产品市场规模目前较小,有待开发。值得注意的是,目前市场上已见到假冒产品,或以绿颜色水冒充微藻浓缩液,或声称干藻粉能复活,或声称培藻剂中带有藻种。这些虚假信息欺骗误导养殖户,已经造成经济利益的损害,在生产中需认真鉴别。
微藻调水剂的市场异常庞大。按我国2010年海水养殖数据计算,池塘模式的养殖面积有413835公顷,仅按每亩公斤(干重)微藻调水剂计算(按每年每亩池塘泼洒两次计算,每次1公斤浓缩藻泥,两次约合干重公斤),需求量在1200吨干重以上;淡水池塘养殖的面积是海水面积的5倍以上,微藻调水剂需求量在6000吨干重以上,而目前此市场的开发度几乎为零。
微藻在水产养殖中有哪些应用审批稿
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