水生所等在微藻异养高密度培养技术研究中取得进展

异养培养是一种新型的微藻生物质生产方式,与传统的光自养培养相比具有效率高、可控性高、易于工业化生产的优势。然而,相对于一般工业微生物(如细菌和酵母)而言,目前微藻在异养培养条件下能够达到的生物量浓度仍然很低(<100 g/L),这也限制了这项技术的产业化应用。开发稳定、高效的微藻高密度异养培养技术是目前微藻生物技术领域广泛关注的热点。
中国科学院水生生物研究所研究人员以一株可异养培养的富油栅藻为研究对象,通过过程优化,尤其是精准的葡萄糖浓度控制这一关键技术的突破,实现了该藻的超高密度培养——在实验室和中试发酵罐放大条件下,栅藻最高细胞干重分别达到286和283.5 g/L,为目前国际上报道的最高微藻培养生物量浓度水平,且已远高于所有已知的工业微生物(细菌和酵母)的最高生物量水平。
该项研究还发现异养藻细胞作为种子在室外中试规模光反应器中的油脂生产性能明显优于光自养培养来源的藻细胞。进一步技术经济分析表明,当异养培养条件下的细胞干重达到一定高浓度水平(>200 g/L)时,微藻生物质生产成本与传统跑道池持平,且仅为管道式光反应器培养系统的五分之一。因此,微藻超高密度异养培养技术具有巨大的商业化潜力。
该研究结果于10月15日在生物工程领域国际学术期刊Biotechnology and Bioengineering 在线发表。该研究得到国家开发投资公司、湖北省自然科学基金和中科院重点部署项目的资助,由中科院水生所、国家投资开发公司微藻中心和暨南大学合作完成。论文第一作者是水生所微藻生物技术和生物能源中心助理研究员金虎和博士研究生张虎,通讯作者为研究员韩丹翔和胡强。
据悉,在此研究基础上,研究团队已实现了高产蛋白、β-1,3葡聚糖、虾青素、多不饱和脂肪酸等多种经济微藻的异养超高密度培养,目前正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。高密度异养培养技术的突破将极大地推动微藻作为能源、食品、饲料原料的应用,为相关产业的发展注入新动能。

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