基于壳聚糖-生物废料复合载体的微藻固定化及磷生物去除技术研究

来自俄罗斯的研究人员为解决壳聚糖载体成本高的问题，创新性地利用药用植物Ajuga turkestanica残渣、苹果渣和蘑菇菌丝体等生物废料，开发出新型壳聚糖基复合载体。研究发现含50%药用植物或苹果渣的载体兼具高固定化效率和机械稳定性，显著提升微藻Lobosphaera sp. IPPAS C-2047和Chlorococcum sp.的磷去除能力，为废水处理及农业生态循环提供了环保解决方案。

　　

将微藻固定在壳聚糖(chitosan)基载体上，不仅能生产高附加值代谢物，还能从废水中捕获营养物并去除有机污染物。尽管壳聚糖具有无毒、生物相容和可降解的优点，但其高昂成本限制了商业化应用。为此，科研人员另辟蹊径——采用富含多糖的生物废料作为添加剂。

这项研究别出心裁地选取三种"废料变宝"的添加剂：药用植物土耳其斯坦筋骨草(Ajuga turkestanica)细胞培养后残留的生物质、苹果渣(apple pomace)以及蘑菇菌丝体(mycelium)，后两者可是食品工业的"常客"副产品。通过低温冷冻聚合技术(cryopolymerization)，制备出壳聚糖与生物质比例分别为1:3、1:1和3:1的复合材料。

有趣的是，当用这些载体固定模式藻种Lobosphaera sp. IPPAS C-2047和Chlorococcum sp.时，植物生物质含量越高，固定效率就"水涨船高"；而菌丝体或果渣含量增加时，效果却"大打折扣"。不过除含75%菌丝体或果渣的载体外，其他复合载体的固定效率都胜过"素颜"的纯壳聚糖。机械稳定性测试也呈现"冰火两重天"——添加果渣或药用植物能增强载体"筋骨"，菌丝体却会使其"骨质疏松"。

经过综合评估，含50%药用植物或50%苹果渣的载体脱颖而出，堪称"文武双全"的理想载体。更令人振奋的是，磷去除实验显示，固定在这两种优质载体上的微藻，其除磷能力比"自由泳"的悬浮培养藻更胜一筹。这些壳聚糖-生物废料复合载体，为微藻固定化培养和废水营养物回收利用开辟了绿色新途径。