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(zhì)的含量可以達(dá)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(zhì)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(chǎn)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(zhì)豐富且不含木質(zhì)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(chǎn)油等概念的提出和發(fā)展后，大藻生物質(zhì)以其獨(dú)特的優(yōu)勢成為生物能源轉(zhuǎn)化發(fā)展的新突破點(diǎn)。
褐藻發(fā)酵產(chǎn)液體燃料技術(shù)是大藻生物能源發(fā)展的重要方向，但存在糖成分復(fù)雜、難以被已知的微生物轉(zhuǎn)化等技術(shù)屏障。野生菌中尚未發(fā)現(xiàn)能同時(shí)發(fā)酵褐藻的主要成分的菌株。中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所微生物資源團(tuán)隊(duì)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(zhì)為底物在高溫條件下富集獲得了一個(gè)高效發(fā)酵褐藻產(chǎn)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(chǎn)率分別達(dá)到0.47 g/g-mannitol, 0.44 g/g-glucose和0.3 g/g-alginate，接近理論產(chǎn)率。更重要的是該菌株能夠同時(shí)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(jīng)過72小時(shí)褐藻發(fā)酵該菌株可以產(chǎn)生10 g/L的乙醇，乙醇的產(chǎn)率高達(dá)0.25 g/g-生物質(zhì)，該乙醇產(chǎn)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(tuán)隊(duì)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(wǎng)站及媒體推介。該研究對我國發(fā)展褐藻生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)具有重要意義。
上述研究獲得了國家自然科學(xué)基金、山東省杰出青年基金、所長創(chuàng)新基金等支持。
