微藻的高油脂化技术研究进展ok
微藻水热液化制取生物油的研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2018年第37卷第8期·2962·化 工 进展微藻水热液化制取生物油的研究进展曲磊1，崔翔1，杨海平1，王贤华1，张文楠2，邵敬爱1，陈汉平1（1华中科技大学能源与动力工程学院，煤燃烧国家重点实验室，湖北 武汉 430074；2Department of ChemicalEngineering ，Mid Sweden University ，Sundsvall SE-85170，Sweden ）摘要：微藻生产成本低，酯类和甘油含量较高，是制备液体燃料的理想原料。
水热液化由于可直接处理湿藻并在适当的温度和压力下将其转化为高品质的石油替代产品而引起了广泛关注。
本文探讨了微藻三组分，即蛋白质、脂质和碳水化合物的水热降解途径，并总结了目前微藻水热液化过程的主要影响因素，包括温度、停留时间、溶剂以及催化剂等反应条件或参数对生物油的影响。
指出为提高微藻生物油的经济性，应进一步优化反应条件，降低催化剂成本，加强微藻水热定向液化技术的研究，富集液体产品中高附加值成分，实现高附加值化学品的综合利用，尽快实现微藻生物油的应用。
关键词：微藻；水热液化；组分；催化剂；生物油中图分类号：TK6 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）08–2962–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1840Review on the preparation of bio-oil by microalgae hydrothermalliquefactionQU Lei 1, CUI Xiang 1, YANG Haiping 1, WANG Xianhua 1, ZHANG Wennan 2, SHAO Jing ’ai 1, CHEN Hanping 1（1State Key Laboratory of Coal Combustion, School of Energy and Power Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, Hubei, China; 2Department of Chemical Engineering, Mid Sweden University, SundsvallSE-85170, Sweden ）Abstract: Microalgae has become the ideal renewable energy due to its low production costs ，higher esters and glycerol content. Hydrothermal liquefaction has drawn a lot of attentions because of directly processing wet biomass and converting microalgae into high quality substitute for petroleum at appropriate temperature and pressure. This paper explores the hydrothermal degradation pathways of three components （protein ，lipid and carbohydrate ）of microalgae and main influencing factors including temperature ，residence time ，solvent ，catalyst ，and other reaction conditions of the microalgae hydrothermal treatment. To improve the economic efficiency of the microalgae bio-oil ，further optimization of the reaction conditions and reduction of the cost of catalyst should be addressed. It is also suggested that hydrothermal liquefaction microalgae should concentrate the high value-added components of liquid products to realize the comprehensive utilization of high value-added chemicals ，which has certain commercial value for the microalgae bio-oil.Key words ：microalgae ；hydrothermal liquefaction ；component ；catalyst ；bio-oil近年来，由于传统化石能源资源的日益减少和环境问题日益严峻，人们将目光转移至可再生能源。
产油微藻的高密度培养工艺研究的开题报告
产油微藻的高密度培养工艺研究的开题报告一、研究背景随着全球经济的快速发展和人口的不断增长，能源需求持续增加，而传统的化石能源不仅数量有限，而且污染大，不利于环境保护。
因此，生物能源作为一种新型、清洁、可再生的能源成为了备受瞩目的研究领域。
而微藻由于其生长速度快、营养丰富、含油量高等优点，被认为是未来生产生物燃料的理想来源。
其中，产油微藻是研究热点，被广泛用于生物柴油、生物液体燃料等领域。
在产油微藻高密度培养中，最主要的问题是如何提高生物量和油脂含量，以保证经济可行性和生产效益。
因此，在研究高密度培养工艺时，需要考虑微藻种类、培养条件、光照强度、温度等因素，以及各种营养物质的浓度和配比等因素，以实现最优生长状态和最高的产油量。
二、研究目的本研究旨在探究如何通过合理的培养条件和营养物质调控，实现产油微藻高密度培养的最优化，以提高油脂含量、节约成本、增加生产效率，为生物燃料产业的发展做出贡献。
三、研究内容1. 紫藻和绿藻两种常见产油微藻的特性比较研究；2. 探究适宜的培养条件及营养配比对微藻生长和油脂含量的影响；3. 基于 L18 正交实验设计，对产油微藻高密度培养工艺进行优化；4. 对优化后的产油微藻进行培养试验并对生长情况和油脂含量进行分析。
四、研究意义随着全球化石能源储量的枯竭，生物能源的开发和利用越来越受到重视。
而产油微藻作为生物燃料的理想来源，其可再生、可持续、清洁环保等优势更是被广泛认可。
通过本研究，可以为实现高密度培养产油微藻提供科学依据，为生物燃料的发展作出贡献。
同时，此项研究还对微生物生长和生物工程的研究提供了新的思路和方法，具有较高的学术和应用价值。
五、研究方法本研究采用文献分析、实验研究、正交实验设计等方法，首先对微藻的种类、生长条件等进行文献调研和分析，并确定研究对象。
接着，通过小试实验确定营养物质配比及推荐培养参数范围。
然后，采用正交实验设计优化培养条件，最后通过大规模培养试验数据分析油脂产量和微藻生长情况。
利用微藻制备生物燃料现状及应用前景
利用微藻制备生物燃料现状及应用前景发布：icasolar1 来源：《润滑油与燃料》2009年第5/6期浏览次数：4作为化石燃料的替代，生物燃料的发展已在国际上得到广泛的重视。
在生物燃料的众多原料中，藻类由于具有分布广、油脂含量高、生长周期短等特点，而被科研人员认为是最有希望和前途的可再生能源之一。
藻类中用于制备生作为化石燃料的替代，生物燃料的发展已在国际上得到广泛的重视。
在生物燃料的众多原料中，藻类由于具有分布广、油脂含量高、生长周期短等特点，而被科研人员认为是最有希望和前途的可再生能源之一。
藻类中用于制备生物燃料的是微藻。
微藻种类繁多，分布极其广泛川，生长条件要求很低。
利用微藻制备生物燃料已成为热点。
1 国内外利用微藻制备生物燃料研究历程和最新进展1.1研究历程回顾国外微藻的研究起步较早，早在上世纪50年代，美国麻省理工学院就在校园内建筑物的屋顶开始进行养殖藻类生产生物燃料的试验，并在研究报告中第一次提到了藻类生物燃料。
1978年，美国能源部可再生能源国家实验室开展了养殖微藻生产生物燃料项目研究(Aquatic Spices Program，简称ASP项目)，从微藻筛选、微藻生化机理分析、工程微藻制备到中试研究。
该项目持续到1996年，在实验室研究的基础上，研究人员在美国加利福尼亚州、夏威夷州、新墨西哥州等地进行了中试放大。
中试装置运行了1年，可获得高达0.05kg(m2/d)的工程微藻，微藻的含油量达到40%一60%。
1978一1996年期间累计投人科研经费2505万美元。
该研究室也是迄今对微藻研究最全面和权威的机构。
由于油价上涨，2007年底美国能源部又将这个中断了11年之久的项目重新启动川。
更直接将微藻用于生产生物柴油的是美国人吉姆·塞尔斯，他为此还专门建立了一个生物柴油公司。
他用透明的大塑料袋种植海藻，这既可以让充足的光线进人，又能防止其它种类的海藻人侵。
他称自己的发明是全规模海藻“反应堆”。
藻类油脂生产的研究现状与进展
藻类油脂生产的研究现状与进展随着人口的不断增长和经济的快速发展，能源问题变得越来越严峻，而化石能源的慢慢枯竭和环境污染使得新能源的发展成为全球的趋势。
其中，藻类油脂作为一种环保、可再生、高效的生物燃料，越来越受到研究者的关注。
本文将就藻类油脂生产的研究现状与进展进行讨论。
一、藻类油脂概述藻类是一种具有高效光合作用的微生物，其中大多数藻类都可以进行光合作用过程，将太阳能转化为生物能。
其中一部分藻类可以在特定的生长条件下产生高含量的油脂，并且这些油脂可以作为生物燃料的主要来源。
相较于传统的生物燃料，藻类油脂具有以下优点：1. 油脂含量高：部分藻类的油脂含量可以达到50%以上。
2. 可再生性强：藻类的生长速度很快，是传统农作物的几倍甚至几十倍。
3. 环保：藻类生长需要的二氧化碳可以回收和利用，还可以减少二氧化碳的排放；而且藻类油脂燃烧产生的二氧化碳与藻类生长需要的二氧化碳相当，其实现了零排放。
二、藻类油脂生产的技术路线藻类油脂生产的技术路线包括以下几个步骤：藻类选育、大规模培养、收获和提取。
不同的藻类、不同的生产规模、不同的培养条件下，技术路线可能会有所区别。
近年来，藻类油脂生产的技术路线不断优化，引入了新的技术与方法，以提高生产效率和降低成本。
针对藻类油脂生产的技术路线，以下就几个关键问题进行分析：1. 藻类选育目前，国内外的研究机构都在大规模筛选藻类种质资源，并进行选育。
其主要以高含油量和适应性强的藻类为发展方向，如银耳藻、中肋角龙胆藻、衣藻、小球藻等。
2. 大规模培养大规模培养是实现藻类油脂商业化生产的重要环节。
通常采用的培养方式有开放式和封闭式两种。
开放式的培养方式成本较低，但对水资源、肥料、污染、温度变化等因素的适应能力较差。
封闭式的培养方式可以实现环境条件的控制，但成本较高，且由于水体的冷却和光线照射等因素影响，藻类生长速度慢。
目前大规模培养一般采用的是混合培养方式，即在培养池中混合不同藻类，并加入不同的有机物和肥料，以避免出现物种死亡甚至坏死的情况。
微藻高油脂化基因工程研究策略_冯国栋
收稿： 2011 年 9 月，收修改稿： 2012 年 1 月 * 国家自然科学基金项目（ No． 21076177 ，21106130 ） 和浙江省自然科学基金项目（ No． Y4100222 ） 资助 ＊＊ Corresponding author e-mail ： chenglihua@ zju． edu． cn
。 因而需要对微藻生产生物柴油 的 关
键技术进行探索和 研 究， 最终达到降低生产成本的 目的 。 当前研 究 主 要 集 中 在 以 下 五 个 方 面： （ 1 ） 微 藻生物学研究； （ 2 ） 微 藻 大 规 模 培 养 研 究； （ 3 ） 微 藻 采集方式研究； （ 4 ） 微 藻 油 脂 提 取 研 究； （ 5 ） 微 藻 生 物柴油转化研究 。 从 生 物 学 角 度 出 发， 微藻生物学 研究（ 即微藻的筛选与培 育 ） ， 特别是出发藻种的选 对于后续的工程学操作及最终产油结果， 起着至 择， 关重要的 作 用， 是 降 低 生 产 成 本 的 一 个 重 要 途 径。 国内外已有报道油脂含量较高的能源微藻主要集中 于绿藻 、 硅藻 、 金藻 等 真 核 微 藻， 而大多不以油脂方
［4 ，5］
。
本文主要就微藻油脂代谢途径的国内外研究现 状， 提高油 脂 积 累 的 代 谢 调 控 策 略， 重点介绍增强 Kennedy 途径对提高 TAG 生 物 合 成 的 重 要 作 用， 以 及就当前转基因微藻的遗传转化方法及其需要解决 的关键性科学技术 问 题， 提出基因工程技术调控微 藻脂类代谢途径生 产 高 油 脂 的 可 能 性， 并对该研究 的发展进行了展望 。
［2 ，4］
新能源 生 产 偶 联， 利 用 清 洁 的 太 阳 能， 实 现 CO 2 零 排放， 在减弱温室 效 应 的 同 时， 可 缓 解 能 源 危 机， 并 产生巨大的经济效益 。 虽然利用微藻生产生物柴油具有替代或部分替 但其商业化应用仍然存在经济 代石化能源的潜力， 性的挑战
微藻研究进展及产油的影响因素
可 以繁 殖 。
多种维生素 、 氨基酸 、 抗 生素等 多种 物质 ， 特别是 海洋 内生
长的单细胞藻称为微藻 ， 被证实是地球上最先诞生 的物种 ， 其中有很多的相 关 物种 已经 在地 球 上生 存 了 ３ ０多 亿 年。 它们 通过长年的演化 ， 可 以利用太 阳能 ， 将水 、 二 氧化碳 和 盐类 转化成有机物 ， 属于地 球上有 机物 的最初 生产 者。 同 时它们 制造了空气 中绝 大部分 的氧气 ， 并 为其他 海洋 和陆
通讯作者 ： 王志成（ １ ９ ７ ３ 一 ） ， 男， 研究员级高级工程师 ， 主要从事生物质能源和替代 能源研究 。
Ｄ ． 藻类不仅含有蛋 白质 、 脂肪 和碳 水化合物 这些人 类 生存所需摄入 的主要营养 ， 而且还含有可燃性油脂 、 多种 维 生素 、 氨基 酸 、 抗生素等多种物质 。 Ｅ ． 微藻有很多 的种类 ， 有一些 拥有制 造特殊有 机物 的 功能 ， 这些微 藻经 过加 工利 用 ， 可 以给人类提供具有 医用 和
ｎ ● ’
０ ｔ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ａｌ ｇａ ｅ
Ｚ ＨＡＮ Ｇ Ｙｕ ，ＷＡＮＧ Ｚ ｈ ｉ － ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ，Ｚ ＨＡＮ Ｇ Ｙｕ ｅ ，Ｚ ＨＯ Ｕ Ｈｏ ｎ ｇ ． ｘ ｉ
（ 疵 ｅ ｏ ｆＥ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｆＨ ｏ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ， Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ２ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
辟 了一条绿 色途 径。 关键词 ：食 品 ； 能源 ； 微 藻 中图分类号 ：Ｔ Ｑ ６ ４ ５ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ４ － ８ ６ ４ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ － ０ ０ ４ ９ － ０ ４
提高微藻油脂产率的研究_苏忠亮
第1期收稿日期：2012－12－13作者简介：苏忠亮（1975—），男，博士，副教授，从事藻类分子生物学及生物化工方面的研究及教学工作。
提高微藻油脂产率的研究苏忠亮，于洋（青岛科技大学化工学院，山东青岛266042）摘要：生物柴油由于其燃烧性高、无污染、可再生等特点，是传统化石燃料理想的替代能源，作为生物柴油的原料，微藻注定成为新的研究热点。
目前，对于微藻生产生物柴油的各项研究也都提上日程，结合国内外各项研究进展，本文综述了提高微藻油脂产率的几种途径，如改良发酵条件和基因工程方法提高微藻油脂含量。
如果能在提高油脂产率和降低成本上有所突破，将在新的研究领域上领先一大步。
关键词：微藻；油脂产率；生物柴油；基因工程中图分类号：TQ949．93文献标识码：A文章编号：1008－021X （2013）01－0033－03Recent Study on Increasing Oil Production Yield of BiodieselSU Zhong －liang ，YU Yang（College of Chemical Engineering ，Qingdao University of Science and Technology ，Qingdao 266042，China ）Abstract ：Biological diesel oil ，because of its high combustion ，little pollution ，renewable and other advantages ，is the ideal alternative to traditional fossil fuel energy．As biodiesel raw materials ，microalgae is destined to become the new research hotspot．At present ，various studies are also on the agenda for microalgae biodiesel production．Combined with the domestic and foreign research progress ，this article reviews the improving algae oil in several ways ，such as the improvement of fermentation conditions and genetic engineering methods to improve lipid content．If such breakthrough will be make in improving oil yield and reduce the cost ，it will leading a great stride in the new field of research．Key words ：microalgae ；oil production yield ；biodiesel ；gene engineering 近年来，全球经济飞速发展，石油和煤炭等化石能源的消耗大幅度上升，化石能源急剧短缺，对生物质能等可再生能源的关注渐成热点。
微藻油脂提取方法研究进展
微藻油脂提取方法研究进展贺赐安;余旭亚;赵鹏;王琳【摘要】微藻作为生物质资源进行开发,其油脂的提取是关键.介绍了微藻油脂在生物柴油与生物活性化合物上的应用；对油脂提取研究中有机溶剂的选择及细胞破碎处理方法进行综述；对超声波或微波辅助萃取、液体加压萃取、自动酸解萃取和酶法水解等提取方法的研究进展情况进行了介绍.%Fast and effective oils extraction from microalgae was a key process which constrained the development of microalgae as a source of biomass energy. The application of microalgae oils in developing biodiesel and screening bioactivity compounds was introduced. The choice of organic solvent and cell disruption in oil extraction process from microalgae were reviewed. The study status and research advance of extraction methods of microalgae such as ultrasonic or microwave assisted extraction, pressurized liquid extraction , automatic acid hydrolysis extraction and enzymatic hydrolysis extraction, etc were summarized.【期刊名称】《中国油脂》【年(卷),期】2012(037)008【总页数】5页(P16-20)【关键词】微藻油脂;生物柴油;生物活性化合物;油脂提取【作者】贺赐安;余旭亚;赵鹏;王琳【作者单位】昆明理工大学生命科学与技术学院,昆明650500;昆明理工大学生命科学与技术学院,昆明650500;昆明理工大学生命科学与技术学院,昆明650500;昆明理工大学生命科学与技术学院,昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TS224;TQ644.1传统石化燃料日益枯竭，温室效应逐渐加剧以及能源成本不断提高等效应加速了寻找与开发可替代生物质能源的步伐。
微藻高油脂化基因工程研究策略
微藻高油脂化基因工程研究策略随着经济的发展，人们的使用的石油的量在不断增加，石油的储量也在逐渐减少。
因此，研究者们开始致力于研究微藻油脂化来替代石油供求缺口，同时具有可持续发展性。
在过去几年里，微藻油脂化技术取得了很大的进步，以及可持续性研究领域也受到了越来越多关注。
微藻油脂化是以微藻（如绿藻、红藻和黄藻）为载体进行基因工程，从而获得大量高油脂量的微藻油。
与传统的原油不同，微藻油的分子量更小，更易被有机物吸收，因此可以用来生产更多的替代能源。
同时，微藻油脂化可以提供碳纤维材料，改善土壤质量，维持可持续增长，以及提高生物利用率。
在微藻油脂化技术的研究中，基因工程扮演着至关重要的角色。
基因工程的应用可以改变微藻的底物需求及其生长环境，以改善油脂的抽取。
例如，通过改变微藻的合成酶系统及其代谢通路，可以使微藻可以合成更多的油脂；此外，一些转基因微藻也可以从水中抽取更多的碳，从而提高油脂产量。
基于以上证据，微藻高油脂化基因工程研究成为近期可持续发展领域的热门研究主题。
然而，在研究中仍然存在一些技术瓶颈，需要有一个系统的策略来解决。
首先，应结合分子工具，如蛋白酶、核酸和其他有害物质抗性系统，筛选微藻及其生物特性，以确定他们在低水温环境中的最佳表现。
其次，可以借助基因组数据，通过遗传调控及通路建模，了解微藻油脂化机制，以优化油脂产量。
此外，应基于实验方法，通过聚合酶链反应（PCR）等技术进行基因表达谱分析，以评价其在不同温度和水下环境中的稳定性。
最后，可以借助最新的技术，如噬菌体基因编辑，来降低转基因微藻的成本，从而提高转基因产物的生产率。
此外，还可以利用数值模拟方法，如蒙特卡洛模拟，从而有效控制油脂合成及其特性，并评估油脂在不同条件下的产量和品质。
总之，微藻油脂化技术具有巨大的潜力，可以替代传统的石油，从而促进可持续发展。
但是，为了实现这一目标，有必要采用全面的策略，包括筛选微藻和他们的生物特征，研究基因表达谱，调控基因，以及降低转基因成本等，以提高高油脂量微藻产品的质量和产量。
油脂微藻的研究进展
ＪＡＮＧ Ｍｕ—ｌｎ ．ＨＵＡＮ Ｆ ｎ Ｉ ａ Ｇ ｅ ｇ—ｈ ｎ ｏｇ
（ ． ｉ Ｃｏｓ ｅ ａｃ ｎｔｕｅ Ｃ Ａ ，Ｗｕ ａ ３ ０ ２ ｈｎ ； １ Ｏｌ ｒ ｓ ｒｈＩｓｔｔ， Ａ Ｓ ｐＲ ｅ ｉ ｈ ｎ４ ０ ６ ，Ｃ ｉａ
２ ｅ ａ ｏａｏ ｉ Ｃｏ ｉ ｏｙ Ｍｉｉｒ Ａ ｒ ｕｔｒ，Ｗ ｈ ｎ４ ０ ６ ，Ｃ ｉａ） ．Ｋ ｙＬ ｂ ｒｔ ｙｏ Ｏｌ ｒ Ｂｏ ｇ ， ｎｓｙｏ ｇｉ ｌ ｅ ｕ ａ ３ ０ ２ ｈｎ ｒ ｆ ｐ ｌ ｔ ｆ ｃ ｕ
一
生都 在水 中度 过 ， 们 的 生 长 不会 与其 他 油 料作 它
那些需 要借 助 于显微 镜 等工具 辨别 的微 小 藻类 的总
“
。
物 争夺 土地 ， 以起 到缓 解食 用油 脂危 机 的作 用 ； 可 ③ 可 以利 用边 际 陆地 、 弃 湖 泊 、 水 和 Ｃ 有 利 环 废 废 Ｏ，
短、 一般 数小 时 至几 天 。可 将 它们 定 义 为 一 类 原 核
或 真核 的具有 光 合作 用 的微 生 物 ， 核 微 藻 如 蓝 藻 原 （ ｌｅ—ｇｅｎａ ａ ） 称 为蓝细 菌 （ ｙ ｎｂ ｃ ｒ ） ｂｕ ｒｅ ｌ ｅ 或 ｇ ｃａ ｏａｔ ｉ 和 ｅａ 原 绿 藻 （ ｒｃｌｒ ｈｔ ） 真 核 微 藻 如 绿 藻 （ ｈｏｏ ｐｏｈｏａ ｙ ｓ ； ｐ ｅ ｃｌｒ—
境 治理 。因此被 认 为 是 最 具 发展 潜 力 的油脂 资源 ，
在 国 际上 受 到极 大关 注 ～ 。本文 总结 和介 绍 了微
顾 名思 义 ， 藻 个 体 微 小 ， 般 几微 米 至 几 微 一
十微米 ； 构 多 为 单 细 胞 或 单 细 胞 群 体 ； 长 周 期 结 生
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
alternative energy source due to the global issues of both greenhouse effects and conventional fossil fuels shortage. Microalgae ，with the merits of environmental adaptability ，high photosynthetic efficiency ，neutral net carbon value and high lipid content ，has become one of the most important raw materials for bio-fuels production ，especially for the biodiesel production. In this paper ，the advances of technology in microalgal culture with high lipid content are reviewed worldwide. The selection of high-lipid microalgae species ，high-density culture of high-lipid microalgae and approaches to increase both the microalgal lipid content and the lipid production rate are discussed. The feasibility of microalgal lipid metabolism regulated by genetic engineering technology is elaborated. The intensified microalgal culture modes using the membrane bioreactor integrated with CO 2 exhaust gas as the carbon source are introduced. The integrated technology will further reduce the cost for microalgal lipid production whilst making this process to be economical for the production of biodiesel. Key words high-lipid microalgae ； triacylglycerols ； biodiesel ； CO 2 removal ； membrane bioreactor 2. 2 3 3. 1 High-density culture of high-lipid microalgae Mechanism of carbon sequestration and lipid production by microalgae Carbon sequestration by microalgae and its connection with lipid metabolism
第 22 卷 第 6 期 2010 年 6 月
化
学
进
展
PROGRESS IN CHEMISTRY
Vol. 22 No. 6 Jun. ，2010
微藻的高油脂化技术研究进展
姚 茹
1
*
程丽华
2
徐新华
2
张
林
1
陈欢林
1
（ 1. 浙江大学化学工程与生物工程学系 摘 要
杭州 310027 ； 2. 浙江大学环境工程系
2
2. 1
油藻的筛选和培养技术
高产油藻种筛选 微藻产油率是指单位体积微藻培养液中每天的
是微藻生长速率与含油量的乘积， 高产油 产油质量， 率是提高 微 藻 生 物 柴 油 效 率 与 降 低 成 本 的 必 要 条 件 。 以高产油率为标准， 油藻需满足两个基本要求： 较高的含油量和 较 快 的 生 长 速 率 。 此 外， 藻种也要 如耐高浓度 CO 2 ， 温度 、 光照、 盐 具备其他一些优点， 度等范围广， 易于基因工程改造等 。 微藻 种 质 资 源 丰 富， 世界各地报道的海洋微藻 西方发达国家 20 世 纪 70 年 代 就 进 行 超过4 000 种， 过藻种筛选方 面 的 研 究 。 1978 —1996 年， 美国国家 可 再 生 能 源 实 验 室 （ National Renewable Energy Laboratory ， NREL ） 启 动 了 水 生 物 种 计 划 （ the Aquatic Species Program ， ASP ） ， 在美国采集分离了
Contents
1 2 2. 1 Introduction Screening and culture of high-lipid microalgae Screening of high-lipid microalgae species
收稿： 2009 年 7 月，收修改稿： 2009 年 11 月
引起各国政府和学者的高度关注 。 本文 主 要 就 油 脂 微 藻 的 国 内 外 研 究 现 状， 高油 脂微藻藻种筛选 、 高密度培养， 提高微藻油脂含量和 产油速率的方法， 采用基因工程技术调控微藻脂类 以 及 以 CO 2 废 气 为 碳 源 、 结合膜生物反 代谢途 径， 应器强化微藻培养 技 术 等 方 面 展 开 讨 论， 旨在促进 我国在该方面的研究与开发 。
Mechanism of microalgal lipid biosynthesis Transfromation of microalgae by genetic engineering methods Acetyl-coenzyme A carboxylase （ ACCase ） Diacylglycerol acyl-transferase （ DGAT ） Phosphoenolpyruvate carboxylase （ PEPC ） Problems remained in microalgae transfromation by genetic engineering methods Culture technology for microalgal lipid content and productivity enhancement Intensified bioreactor Outlook microalgal culture by membrane
8］ 3 000 株 微 藻［7 ， 。 1990 —2000 年， 日 本 资 助“地 球
1
引言
能源 是 国 民 经 济 可 持 续 发 展 的 动 力， 是现代工
业的支柱 。 现今石化燃料资源日益枯竭给全球经济 发展带来危机， 其燃 烧 产 物 CO 2 造 成 的 温 室 效 应 也 人们逐渐开始寻求替代能源 。 给全球环境敲响警钟， 生物质能是地球上 最 普 遍 的 一 种 可 再 生 能 源， 它通 以化学能形式储存在生 过植物光合作用将 太 阳 能， 物体内， 被称为 绿 色 能 源 。 现 今 欧 洲 国 家 广 泛 使 用 的生物柴油便是一 种 生 物 质 能， 其原料主要来自高 油脂农作物， 如大 豆 、 葵 花 籽 等， 但它们都存在产量 成本高 、 经济性 差 、 与其他农作物争夺土地等缺 低、 所以在原料的选择上应更加审慎和全面考虑 。 点， 藻类， 尤其 微 藻， 能 有 效 利 用 太 阳 能， 将 H2 O、 CO 2 和无机盐转 化 为 有 机 资 源， 在能量转化和碳循 环中十分重要 。 微藻富含蛋白质 、 脂肪 、 糖以及氨基 酸、 高不饱和脂肪酸等多种生物活性物质， 是人类向 海洋索取食品 、 药品 、 精细化工产品等重要材料的一 把金钥匙 。 就全球来说， 微藻是巨大的可再生资源， 同时也是生物燃料的重要来源 。 微藻可生产几种生 物燃料：一些微藻富含类似矿物油的烃类物质， 可加 工成汽油 、 柴油使用
［ 浓 CO 2 、 生长 研究更新技术计 划 ” 能形成高细 胞 密 度 的 藻 种 。 但 由 于 当 时 油 价 太 快、 低， 微藻制油无竞争力， 研究工作没能继续下去 。 21 世纪以来， 石油价 格 一 度 大 幅 上 涨， 新 的 能 源、 环保 形势重新 刺 激 了 微 藻 生 物 燃 料 的 研 究 。 有 报 道 指 出， 近年来， 以美国 、 英国 、 日本为代表的各大国都致 力于微藻的大规模 培 养 和 生 物 柴 油 的 研 发， 掀起了 全球性微藻制生物柴油的浪潮 。 我国 的 微 藻 油 脂 利 用， 主要应用于保健食品等 领域 。 近年来， 随着生物柴油开发的兴起， 我国一些 科研机构和企业也开始关注产油微藻的研究 。 我国 中国科学院武汉植 物 园 、 武汉水生生物所等单位以 及中国海洋大学 、 清华大学 、 浙江大学等高校都已开 始微藻研究， 并拥有 一 大 批 淡 水 和 海 水 微 藻 种 质 资 源 。 我国在螺旋藻 、 小球藻 、 盐藻 、 栅藻 、 雨生红球藻 山东省 等微藻的养殖方 面 也 位 于 世 界 前 列 。 目 前， 拥有中国科学院海洋研究所 、 中国海洋大学 、 中国科 学院青岛生物能源与过程研究所等多单位多课题组 在国内优势显著， 已发现 、 筛选 、 从事能源微藻研究， 培育了数十个富油 藻 种， 并进行了微藻生物柴油制
Advances on Technology of Microalgal HighLipid Production
Yao Ru 1 Cheng Lihua 2 Xu Xinhua 2 Zhang Lin 1 Chen Huanlin 1
（ 1. Department of Chemical and Biochemical Engineering ，Zhejiang University ，Hangzhou 310027 ，China ； 2. Department of Environmental Engineering ，Zhejiang University ，Hangzhou 310027 ，China ） Abstract Recently ， bio-fuels receive extensive attention as a renewable and environmentally friendly