微藻培养突破关键瓶颈或是未来能源新方向

从远古时期开始,微藻就一直存在于海洋中。作为比较原始且古老的单细胞生物,其在代谢过程中会产生多糖、蛋白质、脂类、胡萝卜素及多种无机元素等高价值的营养成分和化工原料,因此长期以来都是各国科学家们争相研究的海洋物种之一,也是新能源研究和开发的热点方向。

近日,我国科学院水生生物研究所的科研人员以可异养培养的富油栅藻为研究对象,通过对培养方式、过程的不断优化,攻克了长期以来无法精确控制葡萄糖浓度这一技术难题,突破了微藻大规模工业化应用的关键瓶颈,实现富油栅藻的超高密度培养。据中科院水生所微藻生物技术和能源中心研究员金虎透露,水生所研究团队利用相关技术已实现高产蛋白、虾青素、β-1,3葡聚糖、多不饱和脂肪酸等多种经济微藻的超高密度异养培养,目前已经在开展这些功能微藻在饲料、功能食品等领域的产品开发工作。

1950年美国麻省理工学院开始进行养殖藻类生产生物燃料的试验,首次提到微藻生物能源。二次石油危机爆发后,各国在微藻的培育和开发方面都进行了大量的研究。美国能源部实验室开始重点开发适于微藻生物柴油生产的培养系统和制备工艺,希望研发出新的石油制造途径和可替代产物。日本国际贸易和工业部也启动了相关项目,利用微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产新能源。但随着后期石油价格的逐渐回落,加上微藻形态极小,工业化培育又是一直以来难以突破的技术关隘,因此微藻能源的研究逐渐停滞下来。

我国从1958年开始培养作为食晶和饲料的微型藻类,中科院水生所等科研机构先后进行了多种微藻的大量研究,为微藻培育打下了基础。此后随着技术的不断成熟,我国在藻种选育、培养基配制及某些培养技术方面都取得了重大成果。

异养培养作为一种新型的微藻培养方式,其具有效率高、精确可控、易批量化生产等优点。但异养培养对于操作技术的要求也更高,不仅需要提前研究分析各类微藻的适宜生长环境如盐度、温度、光照度以及酸碱度等。而且微藻培养基制备、接种等环节的技术和环境要求都非常严格,均要在无菌条件下进行试验操作。而这些过程都离不开科学仪器及设备的帮助,如生物显微镜、移液器、分光光度计、恒温培养箱、高压灭菌锅、PH计、离心机等都是微藻培育实验室的常用设备。

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,地球上每一次文明的进步都伴随着能源的改革和兴替,因此对于能源的探索和利用在保障社会经济的发展方面具有重要意义。在我国煤电资源枯竭之前,居安思危寻求新的能源,才能更快地走上可持续发展的道路。

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