| 单词 | 激光在水产养殖与水产加工上的应用 |
| 释义 | 【激光在水产养殖与水产加工上的应用】 80年代初，激光技术已在渔业的许多方面获得应用，显示出胜于传统技术的优越性。 激光在水产养殖方面的应用 激光技术的引入使一些传统的水产养殖技术与研究方法得以更新和改造，同时又提供新的生产和研究手段。激光技术可改善水产养殖的环境，改良水产养殖的品种，提高水产养殖的产量。日本庆应大学的森敬认为，深海自然渔场与湖底自然渔场，自然光只能透过20～30m。若用激光为光源，用光纤输入，就可到达深海，在那里可培养藻类和鱼类，并可形成涌流，以创造新激光渔场。但目前还停留在常见光范畴。最近，日本费拉列工程技术集团和清水建造公司也提出一项向海水输送光线，创造优良养殖环境，开辟海洋牧场的新设想。因为在封闭的海湾，夏季海水完全停止流动，生态平衡被破坏，水下无阳光，所以长不出植物，不产生氧气，处于缺氧状态。用光纤输光，产生浮游生物，为鱼类制造觅食环境，形成人工控制的海洋链，构成新人工渔场。若用激光为光源，可形成新的激光渔场。日本海洋革新技术研究会发明利用激光把鱼群关闭在一定海域的技术，在水槽和实际海域实验中已确认其效果，正向实现未来的海洋牧场迈进。激光在海中水平发射，形成光栅，关闭养殖的黄鲷。在椭圆形水槽中使用氦氖激光，每小时发射一次，关闭效果可保持6d以上。在海上小范围实验中，从18h到6h发射激光，连续3d，黄鲷仍保留65%。毒物学家预料，除草灭虫的观念将发生改变，化学毒剂将被逐渐淘汰。利用激光可选择性地去除陆生的和水生的植物。激光通过破坏水底扎根植物的酶生成物使植株枯萎，因而不伤害鱼类。使用650W、10．6μmN2－CO2－He激光，照射0．25s、束宽33．3cm时，即可导致水下杂草代谢过程中断而死亡。如水生风信子和莲子草等，辐射后几乎立刻枯萎。使用650W、5106×10－10m铜蒸气激光，照射0．25s，即可使水下植物死亡，如狐尾草、伊乐藻、黑藻等。因杂草是代谢过程中断而死亡，所以不存在由非自然死亡而发生的不良副产物或分解物，不会对水产生污染。用CO2激光也能除草。美陆军工程兵团用激光控制航道中水生杂草蔓延，以发展一种无害于其他植物、鱼类、野生植物和水质的除草法。激光照射也能加强叶绿素的光合作用，促使植物生长，提高其产量和质量。将激光聚焦，通过光纤传到培养藻类的水槽和水域，并用特殊的光纤将光束均匀散射到水中，使水底藻类加强光合作用，而大大提高藻类产量。1986年，日本深井建设公司与美国科技风险公司合作，利用光纤技术试验高密度藻类养殖法，成功地用于小球藻、蓝藻与紫菜生产。如在直径30cm、高175cm的培养槽中用4万根散射光纤照射，每月可产1．5kg干小球藻粉。美国加州大学电子研究室用海藻Vira做样品，用633nmHe-Ne激光照射，藻类的光合作用增强，植物的氧释放比普通光照射提高一倍，从而改善了养殖环境。氦氖激光还对蓝绿藻摄取分子氮的过程有刺激作用。激光能刺激人、畜、禽等动物的生理功能，促进血液循环，有激活酶的作用，可用于防治疾病。氦氖激光对葡萄球菌有抑制和杀灭作用，有消炎、舒张血管、加速组织愈合作用，还可促进新陈代谢，调动机体免疫能力，激活机体氧化还原过程，对神经功能紊乱起调节作用。利用YAG激光，剂量为5～8W／cm2，可破坏鱼类体外寄生虫的卵、幼虫、成虫。使用前，应找出寄生虫致死的有效波长和剂量。激光波长最好刚好处在寄生虫表皮色素层的最高吸收率上。红宝石、钕、CO2、氩离子激光器杀虫效率最高，可代替化学药剂。激光辐射使虫表皮开裂造成脱水而死亡。CO2激光辐射破坏含有大量脂肪的细胞，使其致死，或阻碍其孵化与后代繁殖。波长为488×10－10m的氩离子激光在水中传播好，可杀死水中蚊子幼虫及其他害虫。氦氖激光器发出的激光照射罗非鱼体，可使其上皮组织中的酪蛋白水解酶，活力可提高近4倍，发病死亡率可降到1／3．8。大连联合水产发展公司，对附着黄鲍壳的苔藓虫进行激光照射杀灭，提高了鲍鱼的成活率和生长率，1年内未发生苔藓虫复出现象。山东海洋学院用8～10μmHe-He激光照射罗非鱼仔鱼(6328×10－10m，功率3．18mW／mm2)，结果其生长、抗病、耐病、耐低温能力增强，体重增加186%，无病，死亡率降至1／3．8。因为激光照射能加快食物消化的酶促进反应速度，使酶活力增强，从而使蛋白水解酶活力提高3．95倍，使仔鱼摄食量增大，新陈代谢旺盛；还能积极调动体内的防御系统，产生免疫性蛋白，提高抗病能力。1985年4月，中国水产科学院机械仪器研究所与上海第二医学院合作，用15mWHe-Ne激光照射金鱼苗12min，其生长迅速，成活率高，且色深，色感好。照射金鱼卵8min，可缩短孵化时间，出苗后个体大。广东省遂溪县国营珍珠养殖场，1987年以来连续3年进行激光马氏珠母贝的育苗生产试验，获得比常规育苗增产10倍以上的好效益，而且幼体生长快，抗饥饿，抗低温，为解决种群退化开拓了一条新路。采用激光可以剪接组合基因，进行细胞手术，用于细胞打孔，嵌入分子链，直接导入外源遗传因子，诱导细胞融合，切割染色体和基因定位，使两种基因成为一种，对细胞靶体进行精细而巧妙的外科手术。应用基因工程、细胞工程，可使生物获得理想的性状而产生新种。Tohakhotine用紫外线(2800×10－10m)显微辐射海胆、海笋的研究资料表明，受精卵表面对光有一定的敏感性，定位辐照能使卵质激活，并引起假卵裂。对卵裂球辐射，可使细胞分裂明显延迟。1966年，Panl用未聚焦3mJ／mm2能量密度的红宝石激光(6943×10－10m)辐射海胆胚胎，发现其发育顺序在时间上有先后之分，被认为是DNA合成受到抑制所致。山东海洋学院生产的Js－1激光细胞手术仪，可对海水中的活卵子或胚胎细胞进行选择性微区手术或辐射，并能对手术或辐照后继续存活机体的发育过程进行观察和摄影记录。该学院还用JGCG－1型双光路激光细胞手术器对马粪海胆进行研究，激光波长1．06μm，光斑直径200μm，辐照时间每次0．2ms，辐照密度分别为1．9、2．6、3．2、3．8、5．1、6．4、10．8J／mm2。福建师范大学、江苏省淡水水产研究所用JWS－1型红宝石激光微束仪对黑眶蟾蜍未受精卵照射，引起激动作用，对受精卵胚胎产生抑制作用，能量密度采用φ10μm、312μJ／mm2，脉宽1ms。鱼、畜人工繁殖，一般要注射生化激素，而激光可以代替激素。应用激光的光化学与电磁场效应，特别是氦氖激光的刺激对机体组织进行能量传递、输送，可在动物体内产生一系列复杂效应，如激活酶的活性，加速新陈代谢，促进母体发育、胚胎发育和个体生长。近年来，对激光用于细胞生理学和胚胎学的研究，为激光直接应用于家鱼的繁殖提供了可能。激光可作为水产动物与植物的育种工具，对鱼、贝、蚧、藻、软体动物的卵、精子、胚胎照射，使之达到变异而获得良种。山东海洋学院用激光照射泥鳅受精卵，获得畸变；用紫外线(2800A)显微辐射海胆、海笋卵细胞，使分裂明显延长。珍珠贝的插珠，要从另一珍珠贝取出，杀一殖一，手术繁杂，易引起感染，影响殖珠率及成活率。应用激光纤维内窥镜手术刀可使珍珠殖珠手术进行改革，将珍珠贝自身的外套膜自转完成自身殖珠，这样可以使珍珠贝利用率提高一倍，而且还可以插殖出各种异形珍珠。可以预料，随着激光刀在殖珠上的应用，将使养珠业出现新的飞跃。激光在水产加工方面的应用 激光在水产品直接加工方面应用的报道还不多，仅有激光贝类开壳、珍珠打孔、超微粉碎等；间接加工有制冷、焊罐、合成鱼肝油等。而在水产品加工有关的废物与污水处理方面却有一个新领域。激光用于珍珠打孔，可使珍珠不易崩碎，速度快，成品率高，且打出的孔略有锥度(2°～2°24′)，避免“钻头”磨损、断裂。1985年，中国水产科学院渔业机械仪器研究所与上海激光所合作，采用固体钕玻璃激光器试验珍珠打孔，瞬时最大能量为50J。1989年，黄海水产研究所用CO2激光束和氦氖激光束及氦氖激光束进行珍珠打孔，孔径0．1mm。激光还可对珍珠的真伪及有核进行检测，真珍珠的直径与光反射量有一定关系。激光还可测定珍珠层的厚度，以区别是否有核。并可用激光上色，约可上125种颜色；若将黄珠上以蓝色，可提高珍珠品位。双壳贝类，如牡蛎、贻贝、扇贝、文蛤等，用激光自行开壳就可获得鲜活贝肉。据成都大学食品系与成都罐头食品厂报导，用CO2激光使牡蛎开壳，效果比红外线、微波技术均好，且不影响肉质，结构简单，重量轻。1990年12月，中国水产科学院渔业机械仪器研究所与上海激光所合作，采用C－26型10W CO2便携式激光器(该系统备有多关节导光臂，依照人臂活动，能实现三维空间6个自由度运动。焦斑直径0．2～3mm，能量密度大)对深圳的牡蛎作开壳试验，对闭壳肌与闭壳关节分别照射10sec，其开壳容易，效果良好。加拿大渥太华国家研究委员会称：用二步激光幅照能有效地合成骨骼生长所必需的激光素D；用氟化氪激光器和氦氖激光器发出的紫外光，使80%～90%原材料转变成“预制维生素”，再加温就得到维生素D。1988年，瑞士苏德罗尼真公司研制出125W CO2激光缝焊机，开始用于空罐生产。不管是涂料罐还是索铁罐，一年后焊缝处均未发生任何异变，依旧乌黑发亮、密封性好、无慢性漏泄变质现象。用激光焊缝均匀，焊缝接头拉力强度为锡焊的2～3倍，焊缝强度高于原材料，且无焊缝所致的铝毒。美国罐头公司用1．5kW CO2激光焊接机焊接黑铁皮、马口铁、不镀锌铁皮的空罐，由于焊面光滑，可立即进行下一道工序，在罐头上印刷。用常规粉碎机在加工过程中饲料因升温易变质，且易渗入磨料而影响质量；运用激光就可无接触进行超微粉碎，且无异物渗入。激光还可以合成超细粉末。饲料中的微量元素添加剂的激光超微粉碎与合成有潜在的应用前景。随着激光技术的不断发展，激光在水产养殖和水产加工方面的应用将越来越多，从而给水产业带来新的希望。(中国水产科学院渔业机械仪器研究所丁永良、中国科学院上海光机所陈秀娥撰) |
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