微藻资源化利用：以甲磺酸催化高效转化小球藻生物质制备乙酰丙酸乙酯

本研究针对微藻生物质资源化利用效率低的问题，采用甲磺酸(MSA)催化体系，通过热化学转化法将小球藻(Chlorella sp.)高效转化为生物燃料添加剂乙酰丙酸乙酯(EL)。在优化条件下(2.5%生物质、0.5 M MSA、170°C、45分钟)，获得65.76%的EL产率(以碳水化合物计)，为微藻生物炼制提供了绿色高效的催化方案。

　　

微藻作为第三代生物质资源，因其生长速度快、碳固定效率高等优势，被视为替代化石能源的理想选择。然而，如何高效转化微藻细胞壁中的复杂碳水化合物成为制约其产业化的关键瓶颈。传统强酸催化体系存在设备腐蚀、环境污染等问题，而现有生物转化技术又面临效率不足的挑战。针对这一难题，韩国生命工学研究院(KRIBB)的Gwi-Taek Jeong团队在《Algal Research》发表研究，创新性地采用环境友好型催化剂甲磺酸(Methanesulfonic acid, MSA)，建立了小球藻生物质一步法转化为乙酰丙酸乙酯(Ethyl levulinate, EL)的高效工艺。

研究采用单因素优化法(OFAT)系统考察了生物质浓度、催化剂用量、温度和时间等参数，通过联合严重度(Combined severity, CS)因子评估反应条件。关键技术包括：1) 以冻干异养培养小球藻为原料(含52.17%碳水化合物)；2) MSA催化乙醇介质中的热化学转化；3) 气相色谱定量分析EL产率；4) CS因子数学模型构建。

【Results and discussion】部分揭示：水分对EL形成具有显著抑制作用，最佳条件为2.5%生物质、0.5 M MSA、170°C反应45分钟，获得65.76±0.57%的EL产率(以碳水化合物计)。CS因子分析显示，当CS=3.4时达到最大转化效率，证实MSA在温和条件下即可有效解聚微藻多糖。与传统硫酸催化剂相比，MSA展现出更优的催化选择性和环境兼容性。

【Conclusions】指出：该研究首次将MSA应用于微藻转化EL的催化体系，证实小球藻与MSA的组合在生物炼制中具有重要应用潜力。所建立的工艺具有反应时间短(45分钟)、产率高(34.31%基于生物质总量)、条件温和等优势，为开发生物基平台化学品提供了新思路。MSA的低腐蚀性和可生物降解特性，使其在绿色化学领域展现出替代传统强酸的产业化前景。

这项研究的创新点在于：1) 发现微藻碳水化合物向EL转化的线性响应规律；2) 阐明水分对转化效率的抑制机制；3) 建立CS因子与EL产率的定量关系。这些发现不仅推动了微藻高值化利用技术的发展，也为可再生燃料添加剂的生产提供了理论依据和实践方案。