微藻生物油脂-新型能源

微藻生物油脂-新型能源

谢友林;黄学平;万珊;刘佳丽;刘凡奇;王骏;陈书鹏;彭招斌;李立森

【摘要】微藻,一类古老特殊的单细胞植物类生物,内含丰富的生物质资源.微藻通过利用大气中的二氧化碳和太阳能进行光合作用并转化为生物质,获得生命必须的能量,多余的生物质储存细胞结构内.微藻细胞结构内生物质含有大量的油脂成分,提取出来作为一类新型能源并可运用到现阶段的能源问题.微藻生物质油脂的无污染性质能加入太阳能、风能等行列作为清洁能源的一种.本文重点介绍微藻生物油脂的优势和意义,高油脂微藻选取、微藻油脂的测定方法、微藻的含油量、微藻油脂的提取方法.介绍现今微藻生物油脂的研究现状,对微藻选育提取等技术深入研究.【期刊名称】《江西化工》

【年(卷),期】2014(000)004

【总页数】3页(P12-14)

【关键词】微藻;微藻生物油脂;能源;油脂的测定;脉冲电场破壁法

【作者】谢友林;黄学平;万珊;刘佳丽;刘凡奇;王骏;陈书鹏;彭招斌;李立森

【作者单位】南昌工程学院土木与建筑工程学院;南昌工程学院土木与建筑工程学院;南昌工程学院土木与建筑工程学院;南昌工程学院水利与生态学院;南昌工程学院土木与建筑工程学院;南昌工程学院土木与建筑工程学院;南昌工程学院土木与建筑工程学院;南昌工程学院土木与建筑工程学院;南昌工程学院土木与建筑工程学院【正文语种】中文

随着经济的高速发展，金融的迅速膨胀，石化能源对环境污染的加剧，各种天灾不时出现在我们的生活之中。温室效应、雾霾、百年难遇的洪水、泥石流山体滑坡、各类地震等，造成这些灾难的很多因素都有出自环境的改变，由此不断污染的环境已经逼近我们的生活。中央出台防治雾霾的方案，给每个雾霾严重的省份划分目标，用以降低pm2.5指标，随之出现车辆限行、火电厂改制、重污染企业改制等等措施。这些措施一致面向石化能源使用和生产过程中带来的环境的污染问题。石化能源已经引领了工业时代的进步，同时作为不可再生能源，自身也在不断地消耗。据统计，全球已探明的石油储量按现今的消费水平到2040年将枯竭；天然气储量仅能维持到2060年；煤炭储量也只能用到200年。照这样下去，我们失去部分的

石油、天然气和煤炭，还要承担石化能源带来的环境污染给我们造成的灾难。面对着能源的种种问题的同时，生物质能源出现在科研工作者们和各国政府的面前，有着解决石化能源短缺和污染的能力。经过研究和发展，微藻生物质能源获得了认可。因为微藻油脂含量高，培养选地等多方面优势的突出。

1 微藻生物油脂

微藻是一种自养型光合作用生物，利用光合作用的方式将二氧化碳固定在细胞内，并和各类色素吸收的光能结合转化成生活所需的能量。这种作用有多重优势，首先可以大量吸收二氧化碳，降低现在高溶度的二氧化碳，从而降低温室效应。温室效应一直都是专家们争论的焦点，大量的专家都将冰川加速融化和海平面上升，天气温度的骤变归结为二氧化碳的大量增加所致。加大微藻的培养，可以降低二氧化碳的浓度，从而减少温室效应的影响。再者，微藻将能量固定在细胞内，供细胞活动，多余的能量以油脂等方式存储下来，含量是别的生物所不能比的。甚至一些微藻因为易于培养，含油量高，单位面积产量大等优点而被称为新一代能够实现代替石化柴油的生物柴油原料[1]。

1.1 微藻油脂的意义

微藻油脂，主要由20几种物质组成，包含脂类物质、脂肪酸类物质、烷烃和酚类、烯类物质。含量最高的是邻苯二甲酸二异辛酯，所占70%之多。这些物质可以用

来作为聚氯乙烯树脂的加工材料。还可用于化纤树脂、醋酸树脂、树脂及橡胶等高聚物的加工，也可用于造漆、染料、分散剂等。软脂酸与硬脂酸按照一定的比例混合可以得到结晶的硬脂酸产品[2]。微藻富含油脂、蛋白质、维生素，提取出的生

物油脂作为生物柴油，大大改善石化柴油的现状，也是作为一种新型可再生的生物质能源和固碳工具，适合解决当今的能源危机和环境污染问题。微藻还有一项优势，光合作用产生的油脂是别的产油作物的几倍。因为微藻的繁殖在指数生长期是成倍的增长，单位面积的产量更是其他产油作物的7～23倍之多。部分优质的微藻可

达到80%的含油量[2]。

1.2 微藻选取

微藻油脂含量的丰富，在早前就得到各国的重视，1978～1996年，美国能源部就通过了“水生生物种计划”，从3000多种微藻中筛选出300多种含油量较高的

微藻[4]；1990～2000年，日本实行了“地球研究更新技术计划”，挑选了多种

因素较好的微藻。

微藻形体微小，只有在显微镜下，方能查看其大致形状和结构组成，所以要选出含油脂高的微藻不是一项简单工程。在现今的微藻分离和提取方式中，主要有样品系列稀释法、水滴分离法、固体培养基分离法、微吸管分离法等。分离和提纯好微藻后，将各类微藻进行培养，来检验各种微藻的优势，进行平行对照培养，观察微藻繁殖的速度，不同的微藻繁殖速度不一样，产量不一样。试验中分时间段测定微藻的重量和数量，对比各种微藻的数据差异。选出一些高繁殖速度的微藻，以后的生产培养中可以达到减少培养面积和相同时间提高产量的的目标。选择出的优质微藻，能迅速繁殖，能耐高溶度二氧化碳，能在简易和相对恶劣的地理条件下快速繁殖，

这是在微藻生物质能源生产中的重要环节。在实验中，我们还以不同的养料来培养微藻，观察不同成分的养料对于微藻繁殖的影响，更好的选择一种或多种优质微藻。目前：在各项研究中发现油脂含量较高的微藻主要有硅藻、绿藻、金藻等[5]。

1.3 微藻油脂的测定方法

目前常用的测定微藻油脂的方法包括有机溶剂提取法、索氏提取法、尼罗红荧光光谱测定法、苏丹黑染色法、超临界CO2提取法和离子液体提取法、质量法等。在以上这些方法中，以尼罗红荧光光谱法来介绍微藻油脂的测定。尼罗红荧光光谱法是基于尼罗红的激光特性来进行操作。尼罗红有两个能结合运用的优点，一是尼罗红能够结合脂类物质，包括脂和三酰甘油及游离脂肪酸；一是尼罗红也是一种荧光燃料，在不同的波长的光照下与脂类结合会显示不同的颜色，如在543nm的激发光照射下，显示波长为598nm的桔红色荧光，在450-500nm的激发光照射下，显示波长大于528nm的金黄色荧光。当环境的极性减弱时，最大发射峰会蓝移，选择合适的激发波长和发射波长，可以区分细胞中的极性脂和中性脂[6]。运用尼

罗红荧光光谱法还得注意破壁处理，因为油脂类物质在细胞内，尼罗红不能很好的透过细胞壁与油脂类结合，在这项技术中，可以选择二甲基亚砜，用以提高微藻溶液的极性，方便尼罗红穿过细胞壁。

荧光分光光度计是一种用于扫描液相荧光标记物所发出的荧光光谱的一种仪器。从各个角度反映了分子的成键和结构情况。通过对这些参数的测定，可以做一般的定量分析。当使用尼罗红荧光光谱法测定时，主要运用荧光分光光度计得出各类关系曲线，总结藻内油脂与微藻细胞的密度、微藻干重、吸光度、荧光峰值的关系，进行分析总结，得出结论。控制尼罗红和二甲基亚砜的用量是整个技术的关键，在实验中随着二甲基亚砜体积分数的增大，脂发射峰的相对荧光强度逐渐上升，当二甲基亚砜体积分数达到20%时，相对荧光强度达到最大[7]。

1.4 微藻的含油脂量