乙醇驱动混合营养培养提升纤细裸藻生物质产量与CO2 捕获效率的创新研究

针对微藻碳捕获效率低、生物质产量受限的难题，研究人员通过乙醇驱动的混合营养（mixotrophic）培养策略，显著提升纤细裸藻（Euglena gracilis）的生物质产量（1.79 g L?1 ）和CO2 固定速率（0.07 g CO2 L?1 day?1 ），较自养条件提高600%。该研究为可持续生物资源利用和碳捕获技术提供了新思路。

　　

全球气候变化背景下，大气CO₂
浓度持续攀升，亟需高效碳捕获技术。微藻因其光合固碳能力被视为理想解决方案，但传统自养模式受限于CO₂
传质效率低、光能利用率不足等问题。纤细裸藻（Euglena gracilis）凭借独特的代谢灵活性脱颖而出——它能同时利用光能（光合作用）和有机碳源（如乙醇），这种混合营养（mixotrophic）模式可能突破现有技术瓶颈。然而，乙醇作为“低效碳源”如何协同光能提升CO₂
固定效率，仍是未解之谜。

为此，清迈大学的研究团队在《Algal Research》发表论文，系统比较了纤细裸藻在自养（仅光照）、异养（仅乙醇）和混合营养（光照+乙醇）条件下的生长表现。研究发现，混合营养培养的生物质产量达1.79 g L^?1
，远超异养（0.84 g L^?1
）和自养（0.11 g L^?1
）模式；CO₂
固定速率提升至0.07 g L^?1
day^?1
，较自养提高600%。这一突破性成果揭示了乙醇代谢与光能协同增效的潜力，为碳负排放技术开发提供了新范式。

关键技术方法
研究采用德国哥廷根大学藻种库（SAG）提供的纤细裸藻SAG 1224-5/25株系，在改良Hutner培养基中设置三组培养条件：自养（300 μmol photons m^?2
s^?1
光照）、异养（1%乙醇+黑暗）、混合营养（1%乙醇+同等光照）。通过细胞密度测定、CO₂
消耗监测及生物质碳含量分析，量化不同模式的生长与固碳效率。

研究结果

生长表征与细胞形态
混合营养组的细胞密度峰值达1.8×10⁶
cells mL^?1
，显著高于其他组。电镜观察显示其细胞结构更完整，暗示光能可能缓解乙醇代谢压力。

代谢机制解析
虽然乙醇消耗量在混合与异养组相近，但前者生物质碳含量高达41%（自养仅28.9%），表明光能通过增强氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）为羧化酶（如PEP羧化酶）提供ATP，促进CO₂
再固定。

结论与意义
该研究首次证实乙醇驱动的混合营养策略可同步提升纤细裸藻的生物质产量与碳捕获效率。其核心机制在于：乙醇代谢产生的NADH通过线粒体电子传递链生成ATP，而光照进一步优化细胞能量状态，驱动羧化酶将更多CO₂
转化为生物质。这一发现不仅为CCS技术提供了低成本解决方案（乙醇易获取、无需复杂CO₂
输送系统），还拓宽了微藻在生物能源（如蜡酯）、功能食品（Paramylon）等领域的应用前景。未来研究需深入解析光强-乙醇比例优化、规模化培养参数等关键问题。