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我國是世界上最大的海藻養(yǎng)殖國，占世界人工養(yǎng)殖的72%。常見的褐藻如海帶，生物量巨大，其糖類物質的含量可以達到干重的67%，主要是褐藻膠（alginate）、海帶多糖（laminaran）和甘露醇（mannitol）等。發(fā)展大藻生物質能源具有很多方面的優(yōu)勢，如光合作用效率高、生長速度快、生物產量大，不需淡水、不與糧爭地、可充分利用近海海洋資源，糖類物質豐富且不含木質素等難利用組分，可減輕二氧化碳和近海過營養(yǎng)化等環(huán)境問題。因此在繼纖維素乙醇、微藻產油等概念的提出和發(fā)展后，大藻生物質以其獨特的優(yōu)勢成為生物能源轉化發(fā)展的新突破點。
褐藻發(fā)酵產液體燃料技術是大藻生物能源發(fā)展的重要方向，但存在糖成分復雜、難以被已知的微生物轉化等技術屏障。野生菌中尚未發(fā)現能同時發(fā)酵褐藻的主要成分的菌株。中國科學院青島生物能源與過程研究所微生物資源團隊近年來在近海沉積物挖掘了大量新穎的嗜熱厭氧微生物資源。利用褐藻生物質為底物在高溫條件下富集獲得了一個高效發(fā)酵褐藻產醇的菌群，菌群的代表性菌株鑒定為新種Defluviitalea phaphyphila。該菌對褐藻三種主要成分的乙醇產率分別達到0.47 g/g-mannitol, 0.44 g/g-glucose和0.3 g/g-alginate，接近理論產率。更重要的是該菌株能夠同時發(fā)酵三種不同氧化還原力的底物，有效平衡了褐藻厭氧發(fā)酵中氧化還原力不平衡的難題。經過72小時褐藻發(fā)酵該菌株可以產生10 g/L的乙醇，乙醇的產率高達0.25 g/g-生物質，該乙醇產量在嗜熱野生乙發(fā)酵菌株中極為罕見。以上研究近期發(fā)表在Biotechnology for Biofuels上，主要由該團隊副研究員冀世奇完成。論文發(fā)表后，受到Green Car Congress, EBSCO Information Service, Advanced Biofuel USA等網站及媒體推介。該研究對我國發(fā)展褐藻生物轉化產業(yè)具有重要意義。
上述研究獲得了國家自然科學基金、山東省杰出青年基金、所長創(chuàng)新基金等支持。
論文信息：Shi-Qi Ji, Bing Wang, Ming Lu, Fu-Li Li (2016) Direct Bioconversion of Brown Algae into Ethanol by Thermophilic Bacterium Defluviitalea phaphyphila. Biotechnology for Biofuels. 9:81. |
