不同干燥法對微生物溶藻劑溶解銅綠微囊藻能力的影響

況世昌，龍興權，歐陽潮，吳 貝，李筱雯

（湖北華大瑞爾科技有限公司，湖北 荊州 434000）

近年來，我國人口增長、城市規模擴大等人類活動加劇，加快了有機物和氮磷等營養元素進入河流和湖泊的速度，導致富營養化問題日益突出。富營養化導致水體藻類呈爆發性生長。在國內外多種除藻方法中，生物防治方法被認為是主要的藍藻防治方法。其中，微生物控藻技術又被認為是最具前途且發展迅速的控藻方法之一，對藻類生物平衡的維持起到重要作用。朱葉飛等從蘆葦池中分離得到2株溶藻效果明顯的溶藻菌SS和CH-P，研究溶藻機理發現，溶藻菌SS與藻細胞直接接觸溶藻，溶藻菌CH-P通過分泌物質來間接溶藻[1]。然而，國內外抑藻菌的應用研究多處于實驗室研究階段，尚未制成產品應用于河流和湖泊藍藻水華治理。

本文以溶藻菌RIK為種子菌，發酵后采用離心噴霧干燥法和沸騰制粒干燥法制得2種微生物溶藻劑，研究不同干燥法對微生物溶藻劑溶解銅綠微囊藻的影響，為微生物溶藻劑實現工業化生產提供試驗依據。

1 材料和方法

1.1 材料

溶藻菌RIK由湖北華大瑞爾科技有限公司保藏提供；銅綠微囊藻（microcystis aeruginosa，FACHB905）為實驗室培養純藻種，購自中科院水生生物研究所；BG11藻類改良培養基，方法可以參照晉利的相關研究[2]。

1.2 微生物溶藻劑的制備

以溶藻菌RIK為種子菌，接入發酵培養基中，溫度保持在35～37℃，培養36 h，結束發酵，發酵液分為2份。

微生物溶藻劑A：1份發酵液采用離心噴霧干燥，活菌數含量為200億個/g，由湖北華大瑞爾科技有限公司生產提供；微生物溶藻劑B：另1份發酵液采用沸騰制粒干燥，活菌數含量為100億個/g，由湖北華大瑞爾科技有限公司生產提供。

1.3 微生物溶藻劑去除銅綠微囊藻試驗方法

將銅綠微囊藻接種于BG11改良培養基，培養至生長對數期。分別取0.030 g、0.003 g微生物溶藻劑A，0.060 g、0.006 g微生物溶藻劑B加入到100 mL上述藻液中，使溶藻菌含量分別達到6×106個/mL、6×105個/mL，每組設三個重復及空白對照組。以對照組為參照，試驗后觀察拍照記錄試驗結果，檢測藻細胞葉綠素a含量變化、超氧化物歧化酶（SOD）活性變化、丙二醛（MDA）含量變化。

1.4 檢測分析方法

藻細胞葉綠素a檢測，方法參考朱葉飛的相關研究[1]；超氧化物歧化酶活性檢測，方法參考晉利的相關研究[2]；丙二醛含量檢測，方法參考晉利的相關研究[2]。

2 結果

2.1 微生物溶藻劑溶解銅綠微囊藻的效果圖

試驗9 d后，觀察拍照各瓶銅綠微囊藻的生長情況。對照組藻液呈綠色，與試驗前顏色變化不明顯。添加微生物溶藻劑A的兩試驗組藻液顏色均呈暗綠色，而添加微生物溶藻劑B的試驗組呈黃色，表明微生物溶藻劑B的溶藻抑藻能力強于微生物溶藻劑A。

2.2 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻葉綠素的影響

如圖1所示，加入微生物溶藻劑A的兩試驗組，直至試驗后第9 d兩組的葉綠素含量與0 d相比無變化。藻液中加入微生物溶藻劑B，試驗后第9 d，兩組葉綠素含量較0 d分別下降94.95%、92.5%，藻液完全黃化。而對照組的藻液葉綠素含量呈上升趨勢。

2.3 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻抗氧化系統的影響

試驗0 d，試驗各組的SOD活性與MDA含量均與對照組相當，如圖2、圖3所示。按照試驗方案，分別加入不同量的微生物溶藻劑A和B。試驗結束，微生物溶藻劑A對銅綠微囊藻SOD活性影響不顯著。而微生物溶藻劑B對SOD活性影響顯著，處理3 d后，分別增加257%、256%，處理9 d后，SOD活性顯著下降，但仍高于對照組（見圖2）。從圖3可見，隨著微生物溶藻劑B處理時間的延長，銅綠微囊藻MDA含量也不斷增加，處理9 d后，微生物溶藻劑B試驗組MDA含量分別增加383.01%、381.1%。而微生物溶藻劑A對MDA的影響不顯著。

3 討論

溶藻細菌的溶藻作用方式一般分為2類：直接溶藻和間接溶藻；直接溶藻是細菌與藻細胞直接接觸，破壞藻細胞結構；間接溶藻是通過分泌胞外溶藻物質或與藻細胞競爭營養物質等方式溶藻。牛丹丹等從池塘中分離一株溶藻細菌YZ，研究發現，按10%的體積比向藻液中接入YZ無菌濾液溶藻效果最佳，溶藻機理研究表明YZ分泌親酯性溶藻活性物質，為間接性溶藻[3]。本試驗結果表明微生物溶藻劑B可以有效去除銅綠微囊藻，使用微生物溶藻劑B第9 d，可使銅綠微囊藻葉綠素含量較0 d分別下降94.95%、92.5%，藻液完全黃化；而觀察微生物溶藻劑A溶藻能力不足。動植物在生長代謝過程中受到生理性或非生理性損傷時細胞內產生大量的氧自由基，造成極大的細胞毒害，SOD是第一參與氧自由基清除反應的保護酶[4]。SOD的酶活高低反映出銅綠微囊藻的損失程度。MDA含量是生物細胞膜脂過氧化的重要指標，表明細胞膜被破壞程度[5]。

圖1 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻葉綠素的影響

圖2 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻SOD活性的影響

圖3 微生物溶藻劑對銅綠微囊藻丙二醛的影響

晉利等研究溶藻細菌J1對銅綠微囊藻抗氧化系統的影響，結果表明用J1菌株無菌濾液作用2 d后，相比對照組，SOD酶活顯著升高，試驗9 d后，SOD酶活迅速下降，僅為試驗第2 d酶活的15.53%；而試驗組MDA含量在試驗過程中逐步增加，9 d后MDA含量高對照組150%[2]。從本試驗結果可知，藻液中加入不同量微生物溶藻劑B，SOD酶活隨著試驗進行在3 d達到最高，分別比對照組增加257%、256%，在試驗第9天下降；MDA含量在試驗中呈持續上升趨勢，9 d后比對照組增加383.01%、381.1%。而微生物溶藻劑A對銅綠微囊藻SOD酶活和MDA含量影響不顯著，結果表明，微生物溶藻劑B具有溶藻作用，而微生物溶藻劑A無溶藻活性。兩種微生物溶藻劑在溶藻作用上的巨大差異，可能與溶藻劑不同的干燥方法有關。

離心噴霧干燥法是采用霧化器將料液分散為細小霧珠，在噴霧干燥器內直接用熱干燥介質（通常為熱空氣）將細小霧珠干燥，并使用旋風分離器等將干燥介質分離而獲得干燥產品的一種干燥方法，該法進風溫度為220～350℃，出風溫度為80～90℃[6]。本試驗中，微生物溶藻劑A采用離心噴霧干燥法制得，進風溫度設置為230℃，出風溫度為80℃。沸騰制粒干燥法的原理是把輔料裝入容器中，從床層下部通過篩板吹入適宜的氣流，使物料在流化狀態下混合均勻，然后開始均勻噴入霧化液體（作為黏合劑），物料開始聚結成粒[7]。唐雪梅等在研究以水為黏合劑制粒時，發現進風溫度113～116℃，出風溫度56～58℃制得中藥顆粒性狀好且質量穩定[8]。本試驗中微生物溶藻劑B采用沸騰制粒干燥法干燥，進風溫度為85～110℃，出風溫度50～60℃。本試驗中沸騰制粒干燥法的進出風溫度均低于離心噴霧干燥，微生物溶藻劑A的使用終溶度與微生物溶藻劑B相同，溶藻能力弱于微生物溶藻劑B，故而判斷溶藻菌RIK分泌溶藻物質間接溶藻，同時溶藻物質對溫度敏感。

4 結論

低溫沸騰制粒干燥制得的微生物溶藻劑B溶藻能力優于高溫離心噴霧干燥制得的微生物溶藻劑A；溶藻菌RIK通過分泌溶藻物質間接溶藻，同時溶藻物質對溫度敏感。