微藻培養突破關鍵瓶頸 或是未來能源新方向

從遠古時期開始,微藻就一直存在于海洋中。作為比較原始且古老的單細胞生物,其在代謝過程中會產生多糖、蛋白質、脂類、胡蘿卜素及多種無機元素等高價值的營養成分和化工原料,因此長期以來都是各國科學家們爭相研究的海洋物種之一,也是新能源研究和開發的熱點方向。

近日,我國科學院水生生物研究所的科研人員以可異養培養的富油柵藻為研究對象,通過對培養方式、過程的不斷優化,攻克了長期以來無法精確控制葡萄糖濃度這一技術難題,突破了微藻大規模工業化應用的關鍵瓶頸,實現富油柵藻的超高密度培養。據中科院水生所微藻生物技術和能源中心研究員金虎透露,水生所研究團隊利用相關技術已實現高產蛋白、蝦青素、β-1,3葡聚糖、多不飽和脂肪酸等多種經濟微藻的超高密度異養培養,目前已經在開展這些功能微藻在飼料、功能食品等領域的產品開發工作。

1950年美國麻省理工學院開始進行養殖藻類生產生物燃料的試驗,首次提到微藻生物能源。二次石油危機爆發后,各國在微藻的培育和開發方面都進行了大量的研究。美國能源部實驗室開始重點開發適于微藻生物柴油生產的培養系統和制備工藝,希望研發出新的石油制造途徑和可替代產物。日本國際貿易和工業部也啟動了相關項目,利用微藻吸收火力發電廠煙氣中的二氧化碳來生產新能源。但隨著后期石油價格的逐漸回落,加上微藻形態極小,工業化培育又是一直以來難以突破的技術關隘,因此微藻能源的研究逐漸停滯下來。

我國從1958年開始培養作為食晶和飼料的微型藻類,中科院水生所等科研機構先后進行了多種微藻的大量研究,為微藻培育打下了基礎。此后隨著技術的不斷成熟,我國在藻種選育、培養基配制及某些培養技術方面都取得了重大成果。

異養培養作為一種新型的微藻培養方式,其具有效率高、精確可控、易批量化生產等優點。但異養培養對于操作技術的要求也更高,不僅需要提前研究分析各類微藻的適宜生長環境如鹽度、溫度、光照度以及酸堿度等。而且微藻培養基制備、接種等環節的技術和環境要求都非常嚴格,均要在無菌條件下進行試驗操作。而這些過程都離不開科學儀器及設備的幫助,如生物顯微鏡、移液器、分光光度計、恒溫培養箱、高壓滅菌鍋、PH計、離心機等都是微藻培育實驗室的常用設備。

能源是人類社會賴以生存和發展的重要物質基礎,地球上每一次文明的進步都伴隨著能源的改革和興替,因此對于能源的探索和利用在保障社會經濟的發展方面具有重要意義。在我國煤電資源枯竭之前,居安思危尋求新的能源,才能更快地走上可持續發展的道路。

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