利用绿色微藻Monoraphidium minutum实现处理废水可持续增值与高价值产物生产

本研究首次系统评估了摩洛哥海岸湿地分离的微藻Monoraphidium minutum在处理废水（TWW）中的增殖性能、营养盐去除（氮、磷去除率＞96%）及生物合成潜力（脂质含量达30%）。研究发现100% TWW培养条件下藻细胞密度最高（200×105 cells/mL），脂肪酸组成以棕榈酸和油酸为主，凸显其在生物燃料生产与水体生物修复（Bioremediation）中的双重应用价值。

　　

研究亮点

微藻培养与培养基

从摩洛哥马拉喀什地区Sahb al Majnoun站点（国际重要生物多样性热点区域）分离的微藻菌株，经形态学鉴定为Monoraphidium属。该藻细胞呈孤立存在，尺寸约7μm×3μm，具有厚壁月形渐尖特征。分子分析进一步证实其为Monoraphidium minutum种（基因库登录号OP456789）。

结果

如图2所示，Monoraphidium minutum在不同处理条件下的生长情况（以细胞密度计，单位10⁵ cells/mL）显示：100%处理废水（TWW）组达到最高生长峰值（约140×10⁵ cells/mL），显著优于BG11对照组。75% TWW与海水（SW）混合组、50% TWW组及25% TWW组依次递减，而100%海水组生长最低。光生物反应器（PBR）中100% TWW组细胞密度进一步提升至200×10⁵ cells/mL。

讨论

本研究揭示了Monoraphidium minutum在处理废水中展现的生理学、光合特性及生化响应特征。100% TWW培养组获得最高细胞密度（140×10⁵ cells/mL，PBR中达200×10⁵ cells/mL），其生长表现显著优于BG11标准培养基。该现象归因于TWW中富含的氮、磷等营养元素及微量元素构成的优化生长环境。脂质积累量在100% TWW组达到峰值（约30%总生物量），脂肪酸谱分析显示棕榈酸（C16:0）和油酸（C18:1）为主导组分，此特性特别符合生物柴油（Biodiesel）生产标准。类胡萝卜素含量与光合效率（通过叶绿素荧光参数评估）在100% TWW组同步达到最高值，表明废水环境可同时促进光合色素合成与光能转化效率。营养盐去除率方面，氮、磷去除分别超过96%与98%，化学需氧量（COD）同步显著降低，证实其高效水体修复能力。

结论

本研究证实Monoraphidium minutum微藻具备利用处理废水（TWW）生产生物质与脂质的双重潜力，同时实现氮、磷及有机物的高效去除。100% TWW被证明是最佳培养介质，在藻细胞生长速率、光合性能及脂质合成方面均超越BG11培养基与海水处理组。100% TWW培养达成极致的营养盐去除效率（氮＞96%，磷＞98%），脂质产出率与 biodiesel 生产潜力显著。研究结果为微藻基于废水培养的规模化生物精炼（Biorefinery）应用提供了理论依据，推动水资源循环利用与碳中和目标的协同实现。