利用低值残余流培养海藻（Ulva spp.）及其在安全循环食品系统中的潜在应用

为解决线性食品系统向循环模式转型的迫切需求，研究人员开展了一项关于利用污水污泥（STP-city）和马铃薯工业污泥（FTP-potato）培养海藻（Ulva spp.）的研究。通过添加无机氮优化营养比例，成功实现海藻生长，并评估了其作为饲料材料的重金属、微生物及PFASs安全性。结果表明，海藻重金属含量未超过欧盟限值，但需关注病原微生物和PFASs的潜在风险。该研究为循环食品系统的安全设计提供了重要依据，推动残余资源的高值化利用。

　　

在当今资源紧张的背景下，如何将低值废弃物转化为高附加值产品成为可持续发展的重要课题。食品系统从线性模式向循环模式的转型迫在眉睫，而污水污泥和工业残余物的利用是其中关键一环。这些残余物富含氮（N）、磷（P）等养分，但传统处理方式如焚烧不仅浪费资源，还可能造成环境污染。海藻（Ulva spp.）因其快速生长和营养吸收能力被视为理想的生物转化媒介，但其在残余流上的培养潜力及安全性尚未系统评估。

针对这一问题，荷兰瓦赫宁根大学与研究中心联合荷兰海洋研究所（NIOZ）的团队开展了一项创新研究，探索利用城市污水污泥（STP-city）和马铃薯工业污泥（FTP-potato）培养Ulva spp.的可行性，并评估其在循环食品系统中作为饲料或肥料的安全性。研究结果发表在《Applied Food Research》上，为残余资源的高效利用提供了科学依据。

研究采用陆地中宇宙（mesocosm）实验系统，结合自然海水条件，通过添加无机氮（NH₄NO₃）平衡营养比例。关键技术包括：1）污泥与海藻的规模化培养；2）微生物负荷检测（qPCR分析病原菌DNA）；3）重金属和元素含量测定（ICP-MS）；4）全氟烷基物质（PFASs）的痕量分析（UHPLC-MS/MS）。实验还引入蓝贻贝（Mytilus edulis）控制微藻竞争，优化生长环境。

3.1. Ulva spp.生长
研究发现，添加蓝贻贝后，海藻生物量显著提升，最终湿重达2公斤/池。尽管初期微藻竞争抑制生长，但通过生物调控实现了稳定产出，证实污泥可作为海藻培养的养分来源。

3.2. 营养分析
STP-city培养的海藻粗蛋白含量高达427 g/kg DM，接近豆粕水平，但碘含量需关注。营养组成无显著差异，表明污泥来源不影响海藻的基础营养价值。

3.3. 微生物分析
污泥中检出芽孢杆菌（Bacillus spp.）、弯曲菌（Campylobacter spp.）和弧菌（Vibrio spp.）DNA，且海藻样本同样存在污染。虽未发现活性病原体，但需预处理以确保食品安全。

3.4. 重金属与元素
海藻中砷（As）、镉（Cd）、铅（Pb）等均未超过欧盟饲料限值，但镍（Ni）在STP-city组显著积累（2.65 mg/kg DM）。生物富集因子（BAF<1）表明无生物放大效应。

3.5. PFASs分析
短链PFASs（如TFMS）在污泥和海藻中均有检出，长链物质（PFOA、PFOS）浓度低于其他饲料原料，但需进一步优化检测方法以明确来源。

研究结论强调，Ulva spp.在残余流培养中展现出良好的生物转化潜力，但需解决微生物污染和PFASs迁移问题。通过优化营养比例（如引入空气洗涤器残余流补充氮源）和开发预处理技术（如生物降解），可推动该系统在循环农业中的应用。这一成果不仅为残余物资源化提供了新路径，也为“食品安全-by-设计”（FSbD）理念在循环经济中的实践提供了范本。未来研究应扩展至更多工业残余流，并建立成本效益模型以评估规模化可行性。