非传统水资源培养钝顶螺旋藻(Arthrospira platensis)的比较研究：生物量生产率与化学成分分析

为解决淡水资源短缺和营养成本高昂的螺旋藻工业化培养难题，研究人员创新性地采用反渗透浓水(ROR)和空调冷凝水(ACW)作为替代培养基组分，通过不同配比与标准培养基(SM)混合培养螺旋藻。研究发现，50ACW+50SM组合可获得最高脂质(23.02 mg L?1 d?1)和碳水化合物(23.46 mg L?1 d?1)生产率，而25ROR+75SM与标准培养基生长性能相当。该研究为可持续微藻生产提供了节水降本的新策略，对实现SDGs目标具有重要意义。

　　

随着全球人口增长和气候变化加剧，淡水短缺已成为制约微藻工业化生产的瓶颈问题。螺旋藻(Arthrospira platensis)作为高蛋白(60-70%)的功能性食品原料，其商业化生产面临两大挑战：每公斤 biomass 需消耗1000-1500升淡水，且营养培养基成本占总成本15-25%。更严峻的是，传统废水培养方式因污染物风险限制了 biomass 的食品级应用。在这一背景下，南非德班理工大学(Institute for Water and Wastewater Technology, Durban University of Technology)的研究团队创新性地将目光投向两种被忽视的水资源——反渗透系统产生的浓水(Reverse Osmosis Reject, ROR)和空调冷凝水(Air Conditioner Condensate Water, ACW)，系统评估了它们替代淡水的可行性，研究成果发表在《Biomass and Bioenergy》期刊。

研究团队采用多参数YSI仪器和标准方法对水样进行理化表征，通过21天批次培养实验比较9种培养基组合（包括100SM对照组），运用紫外分光光度法(DR6000)监测生物量，CHNS元素分析仪测定组分，结合酚硫酸法测碳水化合物、微波辅助提取脂质，并采用热重分析(TGA)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征 biomass 特性。

在生物量生产方面，100SM组获得最高产量(2.58 g L^?1)，但25ACW+75SM(2.34 g L^?1)和25ROR+75SM(2.23 g L^?1)表现相当，而100ACW组因营养匮乏仅0.58 g L^?1。值得注意的是，50ACW+50SM展现出独特的代谢优势，其脂质生产率(23.02 mg L^?1 d^?1)比100SM组提高46%，碳水化合物生产率(23.46 mg L^?1 d^?1)达各组峰值。

生化组分分析揭示，100SM组蛋白质含量最高(63.54%)，但50ACW+50SM在维持56.45%蛋白质的同时，实现了20.93%的脂质含量，能量值达499.41 kcal/100g。FTIR光谱在1740 cm^?1处发现ROR/ACW组特有的酯基峰，表明水体成分影响了 biomass 分子结构。热分析显示所有 biomass 在200°C以下保持稳定，适合低温加工。

该研究最具突破性的发现在于环境效益评估：25ROR+75SM和50ACW+50SM分别可节省25%和50%的营养成本，且CO₂固定率分别达0.21 g L^?1 d^?1和0.22 g L^?1 d^?1。通过生命周期视角分析，每利用1立方米ROR或ACW，相当于减少1.5立方米淡水消耗，直接呼应联合国可持续发展目标(SDG)6、12和13。

这项研究为微藻产业的绿色转型提供了双赢方案：既解决了水资源约束，又通过"废物增值"降低了生产成本。特别值得关注的是，ACW的食品级安全性使其成为生产高值化藻类产品的理想介质。未来研究可进一步优化培养基配方，并在中试规模验证技术的经济可行性，推动这项创新从实验室走向产业化应用。