一种由菠萝皮和聚乙二醇制成的生物基复合相变材料，用于高效的热能储存

《Biomass and Bioenergy》：A bio-based composite phase-change material composed of pineapple peel and polyethylene glycol for efficient thermal energy storage

本研究通过调控光质和棕榈油废液（D-POME）补充，探究了微藻Chlorella sorokiniana的矿物质及类胡萝卜素产量，发现蓝光结合D-POME显著提升镁含量，红光与高浓度D-POME协同促进β-胡萝卜素和叶黄素合成，为可持续藻类培养提供新策略。

　　在当今对可持续资源和环保技术日益关注的背景下，微藻作为一种具有高生物生产力和营养成分的生物资源，正逐渐成为营养补充剂和生物燃料生产的重要候选。微藻不仅能够高效吸收二氧化碳，减少温室气体排放，还能在工业废水处理中发挥重要作用，尤其是棕榈油加工过程中产生的废水——棕榈油厂废水（POME）。然而，传统的微藻培养方法在成本和资源利用效率方面仍面临挑战，限制了其大规模商业化应用。为了突破这一瓶颈，研究者们不断探索新的优化策略，其中结合光质调控和废料资源化利用的方法展现出显著的潜力。

本研究聚焦于如何通过调整光质和使用消化后的棕榈油厂废水（D-POME）来提升微藻的营养成分产出。选择的微藻种类为*Chlorella sorokiniana*，这是一种在多种废水环境中表现出良好适应性和生长能力的微藻，尤其在处理棕榈油厂废水方面具有优势。研究通过系统分析不同光质（白光、红光、蓝光）与不同浓度的D-POME（0%、25%、50%体积浓度）对微藻生物量和特定微量营养素（钙、镁、β-胡萝卜素、叶黄素和玉米黄质）的影响，旨在揭示光质与D-POME协同作用下微藻营养成分的优化路径。

研究结果显示，光质和D-POME浓度对微藻生物量和微量营养素含量有显著影响，但钙含量的提升则不受光质和D-POME浓度的显著影响。在蓝光条件下，生物量和镁含量分别提高了1.4倍，而红光与50% D-POME的组合显著提升了β-胡萝卜素和叶黄素的产量。其中，β-胡萝卜素在50%红光条件下达到89.57 μg/g干重，叶黄素则达到5.8 μg/g干重。蓝光条件下的生物量达到0.28 g/L，而镁含量为1.73 mg/L，与白光条件下的镁含量相近。这些发现表明，蓝光在提升生物量和镁含量方面具有显著优势，而红光则在促进β-胡萝卜素和叶黄素的积累方面表现出色。

值得注意的是，D-POME的使用不仅有助于提高微藻的生物量和营养成分，还能有效减少工业废水排放，提高资源利用效率。然而，D-POME的深色特性可能会影响光的穿透能力，从而限制微藻的生长和营养素合成。因此，通过优化光质可以有效克服这一问题。例如，在蓝光条件下，尽管D-POME颜色较深，但其对光的吸收和散射特性被改善，从而提升了微藻的光能利用效率。此外，D-POME的营养成分，如氮、磷、钾等，为微藻提供了丰富的营养来源，使其在特定条件下能够实现更高的生物量和营养素产量。

研究还发现，微藻在不同生长阶段对营养素的积累表现出不同的趋势。例如，在生长初期（第4天），所有处理组的生物量均达到峰值，而后续的稳定期和衰亡期则受到光质和D-POME浓度的显著影响。这表明，最佳的收获时间与光质和培养条件密切相关，对于提高营养素产出具有重要意义。此外，蓝光条件下的微藻在第二生长周期表现出较低的死亡率，而红光条件下的微藻则在第二周期出现明显的衰退，这可能与红光的光能较低以及D-POME的深色特性共同作用有关。

从营养素的角度来看，镁和钙是微藻细胞中不可或缺的矿物质，参与多种生理过程，如光合作用和酶活性调节。研究发现，D-POME的添加显著提高了镁和钙的含量，尤其是在蓝光条件下，镁的积累尤为明显。这可能与蓝光促进光合作用效率，进而增强微藻对矿物质的吸收能力有关。而钙的积累则在白光和蓝光条件下均有所提升，但在红光条件下表现出下降趋势，这可能与红光对钙吸收的抑制作用有关。

β-胡萝卜素、叶黄素和玉米黄质是微藻中重要的类胡萝卜素，具有显著的抗氧化作用，对人类健康有重要贡献。研究发现，红光与50% D-POME的组合显著提升了β-胡萝卜素和叶黄素的含量，这可能与红光促进微藻在混合营养模式下的代谢活动有关。而玉米黄质则在白光和蓝光条件下表现出更高的产量，这可能与这些光质促进光保护机制有关，如通过xanthophyll循环调节光能的吸收和散射，从而减少光损伤。

本研究的创新之处在于首次系统地探讨了D-POME与光质对*Chlorella sorokiniana*营养成分的影响，并通过实验验证了不同处理组合对微藻生长和营养素积累的协同效应。这些结果不仅为微藻的商业化生产提供了理论依据，也为工业废水资源化利用提供了新的思路。通过合理选择光质和D-POME浓度，可以实现微藻生物量和营养素含量的双重提升，同时减少环境负担。

此外，研究还揭示了微藻在不同培养条件下的生长特性。例如，白光和蓝光在促进生物量增长方面表现更佳，而红光则可能在某些条件下导致微藻生长受限。这种差异可能与不同光质对光合作用和代谢途径的调控有关。蓝光因其高能量特性，能够促进光合作用效率，提高细胞内的光合色素合成，从而增强生物量和营养素积累。而红光虽然也能促进部分营养素的合成，但其较低的能量密度可能限制了微藻在高浓度D-POME环境下的生长能力。

从实际应用的角度来看，本研究的成果为微藻在营养补充剂领域的应用提供了新的可能性。例如，蓝光条件下的微藻可作为富含镁的营养补充剂，而红光条件下的微藻则适合生产高β-胡萝卜素和叶黄素的制品。这种基于光质和培养基优化的策略，不仅提高了微藻的经济价值，也增强了其在可持续生物技术中的竞争力。通过将D-POME转化为微藻培养基，不仅减少了工业废水排放，还降低了对外部营养源的依赖，实现了资源的循环利用。

研究中使用的实验方法也具有一定的科学性和可重复性。通过精确控制D-POME的浓度和光质，结合系统的数据分析和统计验证，确保了实验结果的可靠性。此外，研究中采用了高精度的仪器设备，如HPLC和ICP-Optical Emission Spectrophotometer，保证了营养素含量的准确测定。这些方法的运用为后续相关研究提供了参考，也为工业界提供了可行的技术方案。

综上所述，本研究通过结合光质调控和D-POME的使用，探索了提升*Chlorella sorokiniana*营养成分的新型策略。这一方法不仅提高了微藻的生物量和微量营养素含量，还为工业废水的资源化利用提供了新思路。研究结果表明，蓝光和白光在提升生物量和镁含量方面效果显著，而红光则在促进β-胡萝卜素和叶黄素的积累方面具有优势。未来的研究可以进一步探索其他微藻种类在不同光质和培养基条件下的表现，以寻找更优的营养素产出方案。同时，可以结合先进的分析技术，如LC-MS，对更多营养成分进行研究，拓展微藻在营养补充剂领域的应用范围。通过这些努力，微藻有望成为一种更加高效、环保和经济的生物资源，为可持续发展和生物技术进步提供有力支持。