賈旭利，劉 彬，陳德富，葉啟旺 ，翁祖桐，劉 濤，5*，翁金城

(1.中國海洋大學(xué)，山東 青島 266003；2.霞浦縣水產(chǎn)技術(shù)推廣站，福建 寧德 355100；3.霞浦縣福連海水產(chǎn)育苗場，福建 寧德 355100；4.福建省水產(chǎn)技術(shù)推廣總站，福建 福州 350002；5.廈門大學(xué)，福建 廈門 361005；6.福建省莆田市龍鳳祥食品有限公司，福建 莆田 351100)

紅毛菜(Bangiafuscopurpurea)在系統(tǒng)分類學(xué)上屬于紅藻門(Rhodophyta)、紅藻綱(Rhodophyceae)、紅毛菜目(Bangiales)、紅毛菜科(Bangiaceae)、紅毛菜屬(Bangia)。紅毛菜富含蛋白質(zhì)及不飽和脂肪酸等營養(yǎng)成分[1-3]，是已知大型海藻二十碳五稀酸(EPA)含量最高的物種[4-5]，具有很高的食用和藥用價值，市售干品價格達800.00元/kg以上。

紅毛菜自然分布在北太平洋西部與北大西洋兩岸的溫帶和亞熱帶地區(qū)，在我國主要分布于東海和南海沿岸的上潮帶。因紅毛菜成體為毛絲狀的葉狀體，自然產(chǎn)量較低[6-10]，且受全球氣候變化和人類活動影響，其資源日趨枯竭。1978年，莆田縣水產(chǎn)技術(shù)推廣站開展紅毛菜養(yǎng)殖試驗，形成了包括貝殼絲狀體育苗和網(wǎng)簾海上養(yǎng)成這兩個主要階段的紅毛菜人工養(yǎng)殖技術(shù)，其主要工藝流程：編織養(yǎng)殖條簾→選擇海區(qū)→設(shè)置養(yǎng)殖筏→綁結(jié)條簾→增加附加浮力→調(diào)節(jié)采苗水層→刺激貝殼絲狀體→放散殼孢子→撈出貝殼絲狀體→計算殼孢子數(shù)→噴灑殼孢子→曬苗簾、分苗簾→洗刷條簾→檢查單孢子日放散量→采集單孢子→曬簾、分散子簾→剪收→加工產(chǎn)品[11-12]。針對紅毛菜連續(xù)放散單孢子的特性，進行海上的網(wǎng)簾覆蓋式采苗和養(yǎng)殖取得了初步效果，有效提高了紅毛菜養(yǎng)殖的種苗來源保障[13-14]；通過立體采苗、“氣泡+沖水”等工藝的發(fā)展進一步優(yōu)化了殼孢子采苗效率[15-17]，同時通過養(yǎng)殖管理調(diào)整提高了紅毛菜對水溫、水層適應(yīng)及耐干性等能力[18]。20世紀90年代以來，福建莆田的南日島和秀嶼區(qū)以及平潭島和寧德霞浦縣等沿海地區(qū)廣泛開展了紅毛菜養(yǎng)殖。目前紅毛菜養(yǎng)殖面積約270.00 hm2[19]，90%以上產(chǎn)品銷往東南亞國家和中國臺灣地區(qū)，為鄉(xiāng)村振興和漁民增收作出了重要的貢獻。因紅毛菜營養(yǎng)豐富且養(yǎng)殖效益突出，2016年“莆田紅毛菜”獲“國家地理標志保護產(chǎn)品”認證，2021年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部評定為“十大水產(chǎn)優(yōu)異種質(zhì)資源”[20]。

中國是世界上唯一進行紅毛菜人工養(yǎng)殖的國家，養(yǎng)殖紅毛菜具有投入低、收益高的良好產(chǎn)業(yè)價值，但當前養(yǎng)殖已連續(xù)多年發(fā)生爛菜，造成生產(chǎn)減收。紅毛菜養(yǎng)殖產(chǎn)量出現(xiàn)較大的下滑，無法充分滿足國內(nèi)外市場需求，急需開展紅毛菜新型養(yǎng)殖方式的探索。2021年12月9日，廈門大學(xué)與霞浦縣水產(chǎn)技術(shù)推廣站等單位聯(lián)合開展紅毛菜的陸基養(yǎng)殖技術(shù)研究，利用海帶育苗玻璃庫房進行紅毛菜葉狀體的懸浮擴培養(yǎng)殖試驗，薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器和白色塑料桶的日生長率分別為6.18～18.18%·d-1和0.89～21.39%·d-1；有效解決了海區(qū)筏式網(wǎng)簾養(yǎng)殖采收原藻存在的塑料泡沫顆粒和聚乙烯纖維絲等雜質(zhì)問題。紅毛菜陸基懸浮擴培養(yǎng)殖模式取得的初步成功，不僅為其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供新的空間和技術(shù)，而且進一步填補了大型海藻陸基養(yǎng)殖模式的空白。

1 材料與方法

1.1 養(yǎng)殖設(shè)施與材料

1.1.1 養(yǎng)殖試驗點

福建省寧德霞浦縣文岐村，霞浦縣福連海水產(chǎn)育苗場。

1.1.2 水泥育苗池

水泥育苗池規(guī)格為長×寬×高=8.00 m×2.30 m×0.50 m(圖1A)，用高濃度高錳酸鉀消毒，清洗干凈后放水至約0.45 m高，備用。

1.1.3 網(wǎng)簾

網(wǎng)簾用維尼龍繩編織而成，規(guī)格為2.50 m×3.00 m。

1.1.4 薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器

選用直徑為0.30 cm的鐵絲網(wǎng)固定，圍成直徑為0.24 m、高1.10 m的圓柱框架，放入直徑0.22 m、高1.20 m底部密封的聚乙烯塑料袋構(gòu)成薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器(圖1B)，配有氣泵、充氣管和氣石構(gòu)成的充氣系統(tǒng)。

1.1.5 白色塑料桶

選用直徑為1.00 m、高0.80 m的白色塑料桶(圖1B左)，配有氣泵、充氣管和氣石構(gòu)成的充氣系統(tǒng)。

注：A為水泥池網(wǎng)簾室內(nèi)養(yǎng)殖；B為懸浮擴培室內(nèi)養(yǎng)殖(B左為白色塑料桶；B右為薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器)。

1.2 藻種來源

養(yǎng)殖網(wǎng)簾和紅毛菜葉狀體均來自福建省莆田市龍鳳祥食品有限公司，其中養(yǎng)殖網(wǎng)簾是剛分網(wǎng)的苗簾。

1.3 試驗方法

1.3.1 室內(nèi)水泥池網(wǎng)簾養(yǎng)殖

養(yǎng)殖網(wǎng)簾的紅毛菜葉狀體平均長度約2.00 cm，連同網(wǎng)簾一并干露后裝入編織袋運輸至試驗地點，吊掛在水泥池水面下6.00 cm左右，用攪拌機促進流水，每天更換50%砂濾海水。

1.3.2 薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器養(yǎng)殖

紅毛菜葉狀體用砂濾海水沖洗干凈，擠干水分后，按照0.40、0.72 g·L-1兩種接種密度分別放入薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器的不同袋中，進行充氣懸浮培養(yǎng)，培養(yǎng)水體為50 L，培養(yǎng)周期和方式見表1。

1.3.3 白色塑料桶養(yǎng)殖

紅毛菜葉狀體用砂濾海水沖洗干凈，擠干水分后按照0.20～1.72 g·L-1的接種密度放入白色塑料桶中進行連續(xù)充氣懸浮培養(yǎng)，培養(yǎng)周期和方式見表2。

1.4 日常管理

1.4.1 環(huán)境條件

養(yǎng)殖于海帶育苗玻璃庫房內(nèi)，自然光采光，溫度為9.0～22.0℃，鹽度為29～31。

1.4.2 營養(yǎng)鹽

培養(yǎng)液為添加200.00 mg·L-1NaNO3、 20.00 mg·L-1KH2PO4的砂濾海水。塑料桶培養(yǎng)分為加檸檬酸鐵和不加檸檬酸鐵兩組，檸檬酸鐵濃度為2.00 mg·L-1。

1.4.3 生長與環(huán)境監(jiān)控

定期觀察紅毛菜生長情況，發(fā)現(xiàn)問題并及時處理。如在紅毛菜養(yǎng)殖過程中會遇到石莼等綠藻污染，一旦發(fā)現(xiàn)及時濾除。

1.4.4 換水與鮮重測量

室內(nèi)水泥池網(wǎng)簾養(yǎng)殖采用循環(huán)水系統(tǒng)，每天更換50%砂濾海水，培養(yǎng)結(jié)束后剪收網(wǎng)簾上的紅毛菜，用手擠法擠壓紅毛菜至無水滴狀態(tài)，稱量鮮重，記錄數(shù)據(jù)。

在懸浮擴培養(yǎng)殖中，培養(yǎng)結(jié)束后用300目篩絹網(wǎng)過濾紅毛菜，用手擠法擠壓至無水滴狀態(tài)，稱量鮮重，記錄數(shù)據(jù)；將培養(yǎng)系統(tǒng)清洗干凈，注入新鮮海水并添加營養(yǎng)鹽后開展下一輪養(yǎng)殖。

1.5 營養(yǎng)成分檢測

1.5.1 樣品來源

紅毛菜葉狀體樣品分別來自福建莆田海區(qū)筏式網(wǎng)簾養(yǎng)殖和本次陸基懸浮擴培養(yǎng)殖(薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器養(yǎng)殖)。

1.5.2 樣品前處理

置于烘箱中50℃干燥至無水分狀態(tài)，用小型高速粉碎機粉碎成粉末狀，稱取15.00 g干品用于成分測定。

1.5.3 測定方法

按照食品安全國家標準分別進行粗蛋白、灰分、粗脂肪和脂肪酸的測定[21-24]。

1.6 數(shù)據(jù)分析

平均日生長率：

(1)

室內(nèi)水泥池網(wǎng)簾養(yǎng)殖單位面積平均產(chǎn)率：

單位面積平均產(chǎn)率(g·m-2·d-1)=(md-m0)×S-1×d-1

(2)

懸浮養(yǎng)殖折算單位面積平均產(chǎn)率：

單位面積平均產(chǎn)率(g·m-2·d-1)=(md-m0)×π-1×r-2×h-1×d-1

(3)

式中md：培養(yǎng)結(jié)束的鮮重(g)；m0：初始鮮重(g)；S：網(wǎng)簾面積(m2)；d：培養(yǎng)天數(shù)(d)；π：3.14；r：培養(yǎng)容器半徑(cm)；h：培養(yǎng)容器高(m)。

2 結(jié)果

2.1 室內(nèi)水泥池網(wǎng)簾養(yǎng)殖

2021年11月27日—12月9日，附著紅毛菜葉狀體的網(wǎng)簾在室內(nèi)水泥池經(jīng)12 d養(yǎng)殖，最終收獲原藻2 380.00 g，單位面積平均產(chǎn)率為6.61 g·m-2·d-1。

2.2 薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器養(yǎng)殖

紅毛菜薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器養(yǎng)殖情況見表1。當接種密度為0.72 g·L-1時，溫度由低到高，紅毛菜平均日生長率依次為(6.18±0.35)%·d-1、(8.97±0.83)%·d-1、(13.45±0.86)%·d-1；當接種密度為0.40 g·L-1時，紅毛菜平均日生長率最高為(18.18±6.15)%·d-1。

表1 薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)紅毛菜結(jié)果

2.3 白色塑料桶養(yǎng)殖

紅毛菜白色塑料桶養(yǎng)殖情況見表2、圖2和圖3。在(15.0±3.0)℃條件下，0.20 g·L-1接種密度紅毛菜平均日生長率為21.39%·d-1。在(14.0±2.0)℃條件下，接種密度為0.50 g·L-1的紅毛菜平均日生長率較高，為4.68%·d-1。在(10.0±1.5)℃條件下，接種密度為0.72 g·L-1的紅毛菜平均日生長率較高，為5.27%·d-1。在0.50 g·L-1接種密度且增加2.00 mg·L-1檸檬酸鐵供給條件下，紅毛菜平均日生長率提高至13.78%·d-1，且藻體顏色呈棕紅色，而未添加檸檬酸鐵組的紅毛菜藻體呈紅色。

表2 白色塑料桶培養(yǎng)紅毛菜結(jié)果

注：A和B未添加檸檬酸鐵；C添加檸檬酸鐵。下圖同此。

2.4 營養(yǎng)成分檢測結(jié)果

紅毛菜葉狀體的粗蛋白、灰分和粗脂肪含量測定結(jié)果見表3。不同養(yǎng)殖方式養(yǎng)成的紅毛菜營養(yǎng)成分含量存在差異。海區(qū)筏式網(wǎng)簾養(yǎng)殖紅毛菜粗蛋白含量為44.26%，陸基懸浮擴培養(yǎng)殖紅毛菜粗蛋白含量為37.46%；陸基懸浮擴培養(yǎng)殖紅毛菜灰分和粗脂肪含量分別為20.90%和5.50%，而海區(qū)筏式網(wǎng)簾養(yǎng)殖的紅毛菜灰分和粗脂肪含量分別為17.30%、4.40%。但這兩種養(yǎng)殖方式的紅毛菜脂肪酸種類相同，均包括10種飽和脂肪酸(C8∶0、C10∶0、C12∶0、C14∶0、C15∶0、C16∶0、C17∶0、C18∶0、C23∶0、C24∶0)、6種單不飽和脂肪酸[C16∶1(n-7)、C18∶1trans(n-9)、C18∶1cis(n-9)、C20∶1(n-11)、C22∶1(n-9)、C24∶1(n-9)]和10種多不飽和脂肪酸[C18∶2trans(n-6)、C18∶2cis(n-6)、C18∶3(n-6)、C18∶3(n-3)、C20∶2(n-6)、C20∶3(n-6)、C20∶3(n-3)、C20∶4(n-6)、C20∶5、C22∶2(n-6)]，且含量變化為飽和脂肪酸(SFA)>多不飽和脂肪酸(PUFA)>單不飽和脂肪酸(MUFA)。

表3 不同養(yǎng)殖方式紅毛菜基本營養(yǎng)成分表(%干樣)

3 討論

3.1 紅毛菜陸基養(yǎng)殖的影響因素

光照、溫度和鹽度等環(huán)境條件是影響紅毛菜等藻類生長的重要因素。據(jù)報道，紅毛菜的生長會因高光強對光合色素的降解和對光合細胞器的損傷而受到抑制[25-27]，光照強度除了會直接影響藻類的光合速率，進而影響藻類生命活動和生物量的積累外，還會影響藻類的光合活性、新陳代謝產(chǎn)物及脂肪酸的含量等[25]。

本文在海帶育苗玻璃庫房開展的紅毛菜陸基養(yǎng)殖過程中，直接采用自然光，未采用遮光措施。在冬季開展的為時12 d的紅毛菜室內(nèi)水泥池網(wǎng)簾養(yǎng)殖，凈占用面積15 m2，共收獲原藻2 380.00 g，單位面積平均產(chǎn)率高達6.61 g·m-2·d-1，明顯高于海區(qū)筏式網(wǎng)簾養(yǎng)殖(0.77 g·m-2·d-1)[13]。在開展為時64 d的紅毛菜懸浮擴培養(yǎng)殖過程中，以及50 L薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器0.40 g·L-1接種密度下，紅毛菜平均日生長率為(18.18±6.15)%·d-1，顯著高于0.72 g·L-1接種密度的(6.18～13.45)% ·d-1，而1 000 L白色塑料桶在同一溫度(14.0±2.0℃)條件下，紅毛菜平均日生長率隨著接種密度的升高而提高，接種密度為0.50 g·L-1時高達4.68%·d-1，發(fā)現(xiàn)紅毛菜在不同培養(yǎng)器具、不同接種密度下呈現(xiàn)不同的生長變化趨勢。溫度是影響紅毛菜葉狀體養(yǎng)殖的主要環(huán)境因素，紅毛菜葉狀體生長適宜溫度為20.0～25.0℃[17]。在本文開展的冬季養(yǎng)殖過程中，環(huán)境氣溫為9.0～22.0℃，紅毛菜生長狀態(tài)良好。在50 L薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器中，當接種密度為0.72 g·L-1時，紅毛菜平均日生長率隨著溫度的升高而提高，(15.0±3.0)℃時達到最高(13.45±0.86)%·d-1；在1 000 L白色塑料桶中養(yǎng)殖的紅毛菜平均日生長率也隨著溫度升高而提高，(15.0±3.0)℃時達到最高21.39%·d-1，折算為單位面積平均產(chǎn)率，分別是室內(nèi)紅毛菜水泥池網(wǎng)簾養(yǎng)殖的17.53和6.47倍，說明懸浮擴培養(yǎng)殖具有更顯著的生產(chǎn)優(yōu)勢。因此未來在高溫季節(jié)可借助海帶育苗室的制冷機組進行降溫，突破傳統(tǒng)海區(qū)養(yǎng)殖的春、夏季水溫限制，實現(xiàn)紅毛菜的全年連續(xù)養(yǎng)殖。鐵在藻類生長代謝過程中起著關(guān)鍵作用[28]，海水中的鐵主要以有機螯合態(tài)形式存在，并主要是Fe(Ⅲ)[29-30]。在相同接種密度(0.50 g·L-1)下，養(yǎng)殖海水中添加2.00 mg·L-1檸檬酸鐵的紅毛菜平均日生長率比未添加組提高了2.00倍，說明檸檬酸鐵對紅毛菜生長有良好的促進作用；藻體顏色(棕紅色)較未添加組(紅色)深，顯示鐵對紅毛菜的色素組成存在一定的影響。后續(xù)將深入開展這一機制的研究工作，揭示在不同營養(yǎng)供給條件下紅毛菜的生長以及代謝產(chǎn)物的合成積累特性。

3.2 紅毛菜陸基懸浮擴培養(yǎng)殖模式的優(yōu)勢

陸基懸浮擴培養(yǎng)殖模式是紅毛菜葉狀體養(yǎng)殖的新途徑。長期以來，紅毛菜養(yǎng)殖主要是按照室內(nèi)貝殼絲狀體育苗和海區(qū)筏式網(wǎng)簾養(yǎng)殖的工藝進行[11-18，31-32]，育苗時間從12月下旬至第二年10月，養(yǎng)成期則從12月至第二年的3月，僅可采收2～4茬，而且受制于養(yǎng)殖水溫等環(huán)境條件，養(yǎng)殖生產(chǎn)效率相對較低，每hm2養(yǎng)殖面積僅可收獲 75.00 kg鮮菜。陸基懸浮擴培養(yǎng)殖則具有環(huán)境條件可控、敵害生物和環(huán)境雜質(zhì)少、易于操作管理和周期短等優(yōu)勢，國內(nèi)外均已實現(xiàn)了螺旋藻、雨生紅球藻、小球藻等微藻的大規(guī)模養(yǎng)殖。

陸基懸浮擴培養(yǎng)殖模式可有效提高養(yǎng)殖加工品的質(zhì)量。傳統(tǒng)海區(qū)筏式養(yǎng)殖的紅毛菜，因在養(yǎng)殖或運輸過程中易參雜養(yǎng)殖繩纖維絲、泡沫粒、頭發(fā)、碎貝殼等海區(qū)雜質(zhì)，需要用手工進行挑選去雜，極其費時費力，生產(chǎn)效率低下且人工成本高昂。陸基懸浮擴培養(yǎng)殖模式生產(chǎn)的紅毛菜避免了海區(qū)筏式網(wǎng)簾養(yǎng)殖過程中附著的雜質(zhì)問題，可大幅度降低加工生產(chǎn)成本，并通過室內(nèi)養(yǎng)殖以及控溫設(shè)備的應(yīng)用，將有望進一步延長室內(nèi)養(yǎng)殖時間并解決海區(qū)養(yǎng)殖存在的病爛等問題。經(jīng)初步檢測，陸基懸浮擴培模式養(yǎng)殖的紅毛菜粗脂肪含量5.50%和灰分含量20.90%，較海區(qū)筏式網(wǎng)簾養(yǎng)殖提高了25.00%和20.81%，但后者的紅毛菜粗蛋白含量略高于前者。此外，陸基懸浮擴培模式養(yǎng)殖紅毛菜的單不飽和脂肪酸較海區(qū)筏式網(wǎng)簾養(yǎng)殖原藻的單不飽和脂肪酸提高了13.79%，總不飽和脂肪酸含量高達0.79 g/100.00 g，較之前文獻報道紅毛菜總不飽和脂肪酸含量(0.64 g/100 g)[2，4，32]提高了22.98%，體現(xiàn)出不同養(yǎng)殖條件對紅毛菜主要營養(yǎng)成分的影響。陸基懸浮擴培養(yǎng)殖的紅毛菜與其他大型海藻相比[33-38]，仍具有高蛋白和高不飽和脂肪酸含量的明顯優(yōu)勢，因此懸浮擴培養(yǎng)殖紅毛菜具有較大前景。

4 前景展望

隨著海洋漁業(yè)資源的銳減，全球海水養(yǎng)殖業(yè)以每年10.00%的速度迅猛發(fā)展[39]。而我國作為世界上海水養(yǎng)殖發(fā)達的國家，養(yǎng)殖規(guī)模和產(chǎn)量居世界首位。在國家進一步加強海洋環(huán)境保護與管理的情況下，近海傳統(tǒng)可養(yǎng)殖海區(qū)的發(fā)展?jié)摿κ钟邢?，同時受人口老齡化等勞動力不足的影響，開展設(shè)施化養(yǎng)殖是未來海水養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的必然選擇。

本文開展了紅毛菜陸基懸浮擴培養(yǎng)殖的初步試驗，與傳統(tǒng)的海區(qū)養(yǎng)殖相比，利用薄膜袋氣升式光生物反應(yīng)器和白色塑料桶懸浮培養(yǎng)方式的紅毛菜生長速度更快，并且能更有效地利用養(yǎng)殖的空間，為發(fā)展紅毛菜設(shè)施化養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)提供了重要模式與技術(shù)支撐。養(yǎng)殖病害是制約養(yǎng)殖發(fā)展的主要因素[40]，近年來紅毛菜養(yǎng)殖連續(xù)出現(xiàn)病爛，導(dǎo)致養(yǎng)殖時間縮短和產(chǎn)量下降，同時受纖維絲、泡沫粒等環(huán)境廢棄物以及石莼等敵害藻類繁生的影響，養(yǎng)殖雜質(zhì)問題已經(jīng)嚴重增加了紅毛菜加工成本，影響到產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。利用砂濾海水進行陸基養(yǎng)殖，從源頭上解決了污染問題，同時采用過濾的方式收集藻體較網(wǎng)簾養(yǎng)殖的剪收工藝還具有操作簡便的特點。因此，開展紅毛菜陸基懸浮擴培養(yǎng)殖比傳統(tǒng)海區(qū)筏式養(yǎng)殖具有生產(chǎn)效率高、環(huán)境因子可控、收獲加工成本低的巨大優(yōu)勢，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦宛B(yǎng)殖模式。未來，將進一步研發(fā)陸基養(yǎng)殖器具并探索優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)，為福建紅毛菜特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。