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    1. 科研動態

      水生所在小球藻異養高密度培養技術上取得重要進展

        我國蛋白飼料資源尤其是飼用大豆和魚粉原料的對外依存度高達80%以上,蛋白飼料資源短缺已成為限制我國飼料行業發展的主要因素之一。構建替代豆粕、魚粉等蛋白源的生物資源持續利用體系已成為我國經濟可持續發展的重要戰略需求。 

        微藻來源的單細胞小球藻生長速度快,蛋白質含量高,氨基酸組成合理,是理想的戰略蛋白源。近年來,小球藻作為可替代蛋白資源在人類食品和飼料領域正發揮著重要作用。目前,商業化小球藻生產主要采用光自養培養模式,該培養模式下較高的生產成本制約其作為替代蛋白源的開發。異養培養作為一種更為經濟和高效的工業化生產模式,是降低小球藻生產成本、提升產能的有效途徑。然而,受技術水平所限,當前小球藻在異養培養條件下能夠達到生物量濃度仍然不高,制約了小球藻的工業化應用。 

       

        中國科學院水生生物研究所研究人員以一株可異養培養的小球藻為研究對象,通過實施一系列的發酵優化和有效的過程控制,實現了該藻的異養超高密度培養。在實驗室和中試發酵罐放大條件下,小球藻最高細胞干重分別達到271 g/L247 g/L,為目前報道的最高小球藻生物量濃度。 

        該項研究還發現該小球藻超高密度生長潛能與其在異養培養下細胞所具有生物學特性(如:低溶解氧耐受性和適中的倍增時間等)密切相關。技術經濟分析表明,當小球藻細胞干重達到200 g/L時,生物質成本約為每噸1.5萬元,不到小球藻現有生產成本的一半。而且,通過廉價原料替代和葡萄糖轉化率的提高,小球藻的生產成本還可以進一步降低。小球藻(超)高密度培養技術的突破為推動其作為可替代優質蛋白源在食品和飼料等領域的工業化應用提供重要的技術基礎。 

        該工作近期以“Ultrahigh-cell-density heterotrophic cultivation of the unicellular green alga Chlorella sorokiniana for biomass production”為題發表在生物工程領域國際經典學術期刊Biotechnology and Bioengineering (2021,https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bit.27890)。論文第一作者是水生所微藻生物技術和生物能源中心助理研究員金虎博士,通訊作者為韓丹翔和胡強研究員。本研究得到國家開發投資公司、湖北省自然科學基金和中國科學院重點部署項目的資助。

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