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圖1 黃絲藻細胞油脂含量
表1 油脂脂肪酸組成
圖2 黃絲藻的流加異養發酵
利用產油微藻生產生物能源，其核心在于大量微藻生物質的高效、低成本獲得。目前產油微藻藻種選育的指標主要集中在其生長速度和生化組分兩個方面，而對于藻種的抗輪蟲污染能力、采收性能等工業性狀卻很少關注，而這些工業性狀往往是決定微藻工業培養體系能否成功建立的關鍵。
鑒于絲狀體螺旋藻優良的易采收特性，中國科學院青島生物能源與過程研究所微藻生物技術團隊于2013年提出“從絲狀微藻中挖掘具有優良工業特性的產油微藻”的新思路，完成了幾十株絲狀微藻的系統評價，首次發現黃藻門的黃絲藻細胞（不分枝的絲狀體）具有極高的產油脂能力、抗輪蟲污染和易采收特性。實驗室條件下黃絲藻油脂含量可達到50~61%，其中中性脂占70~80%，藻細胞可在無絮凝劑添加時實現95%以上直接氣浮采收或直接過濾，開放池周年培養未發現明顯的輪蟲污染（Wang et al.,2013）。
研究發現了其在光自養條件下油脂的積累不受氮缺乏誘導的獨特油脂合成積累機制(Guo et al., 2014)，通過其油脂代謝途徑與關鍵調控基因的組學分析以及其對環境因子的響應，確定了培養過程中實現油脂快速積累的調控方法（Wang et al., 2016）。研究了黃絲藻油的生物柴油轉化方法和藻渣水解制備乙醇條件，完成了500平方米規模的培養、采收、提油和生物柴油轉化中試，建立了利用黃絲藻進行生物柴油以及燃料乙醇聯產的工藝（Wang et al., 2013; 2014）。
研究發現黃絲藻油脂中棕櫚油酸（C16:1Δ9）的含量占總脂肪酸的50%左右，遠高于其它常見微藻（Wang et al., 2016）。而棕櫚油酸（C16:1Δ9）屬于ω-7單不飽和脂肪酸，除與ω-3脂肪酸一樣具有促甘油三酯降低、有益心血管系統健康外，還被認為是一種新型荷爾蒙，能夠提高人體對胰島素的敏感性，在Ⅱ型糖尿病的預防、保健和治療方面具有重要作用。研究發現黃絲藻可以利用有機碳源，特別是葡萄糖進行高密度異養生長的特性（Wang et al., 2017；Zhou et al., 2017），通過對培養基中有機碳、氮源和磷源及無機營養鹽的優化，建立了黃絲藻批式流加發酵工藝，最終生物量可達40g/L，油脂含量經誘導后可達干重的45%左右。該技術為建立利用黃絲藻異養發酵生產ω-7脂肪酸并聯產生物柴油工藝奠定了基礎。相關技術申報了中國發明專利和國際PCT專利，已進入美國、日本、歐盟等國家的專利權申請。
上述研究獲得國家支撐計劃項目、中科院“一三五”項目、國家海洋局經濟創新發展示范城市項目以及青島市科技計劃項目的支持。 |
