豆腐黄水废水资源化利用与微藻蛋白饲料生产:基于Auxenochlorella protothecoides的可持续整合策略

【字体: 时间:2025年06月29日 来源:Bioresource Technology 9.7

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  为解决传统水产饲料原料可持续性差、成本高及豆腐黄水废水(TWW)处理效率低的问题,湖南科研团队创新性利用Auxenochlorella protothecoides实现TWW高效净化(TP 88%、TN 96%、COD 99%)与高附加值转化(蛋白质产量8.84 g/L)。该微藻饲料替代5%鱼粉显著提升虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss)生长性能(体重+10%,SGR+13%)与生理健康,为循环生物经济提供双赢策略。

  

随着全球水产消费需求激增,传统鱼粉饲料面临资源枯竭、营养缺陷(如氨基酸失衡)及环境压力等多重挑战。与此同时,豆腐加工产生的黄水废水(TWW)因富含氮磷却处理成本高昂,成为食品工业的环保负担。如何将这两种看似无关的难题转化为协同解决方案?湖南的研究团队在《Bioresource Technology》发表的研究给出了创新答案——利用异养型微藻Auxenochlorella protothecoides实现TWW净化与高蛋白饲料生产的双重目标。

研究团队采用多组学联用策略:通过化学分析表征TWW营养成分(含788.17 mg/L氨基酸及大豆异黄酮等生长促进剂);优化培养参数(光强、C/N比)提升生物量;利用氨基酸分析仪评估蛋白质品质;并通过虹鳟鱼饲喂实验验证饲料效果(样本来自标准化养殖场)。

关键发现

  1. TWW培养显著提升微藻性能
    在TWW中培养的A. protothecoides(AP-C-TWW)生物量达16.45 g/L,蛋白质产量8.84 g/L,较传统e-BG11培养基提升78%与85%。其必需氨基酸与非必需氨基酸比值0.7,完全满足饲料标准。

  2. 高效同步废水净化
    微藻处理使TWW中总磷(TP)、总氮(TN)、化学需氧量(COD)去除率分别达88%、96%与99%,优于传统生物处理法。

  3. 虹鳟鱼饲喂验证
    用含5% AP-C-TWW的饲料投喂虹鳟鱼,最终体重与特定生长率(SGR)较对照组提升10%与13%,同时增强抗氧化能力(超氧化物歧化酶活性提高)、先天免疫力(溶菌酶水平上升)及鱼肉品质(肌肉纹理改善)。

科学意义
该研究首次构建"TWW-微藻-水产饲料"三位一体的资源循环模式:① 破解食品工业废水处理高成本难题;② 提供比传统培养基更经济的微藻培养方案;③ 所产蛋白饲料可减少对海洋鱼粉的依赖。尤其值得注意的是,TWW中的大豆活性成分(如269.47 mg/L异黄酮)可能协同增强微藻营养价值,这为后续功能性饲料开发提供新思路。

应用前景
按每吨豆腐产生10吨TWW计算,该技术规模化后可实现:年处理万吨级废水、生产千吨级蛋白饲料,并减少数百吨化肥使用(通过回收氮磷)。研究团队特别指出,下一步需优化工业化光生物反应器设计以降低能耗,这将是技术落地的关键突破点。

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