在超市裡，花生油、玉米油、葵花籽油……各種各樣的“油”令人眼花繚亂，介紹也是五花八門。當然，這些都是很常見的油了。其實，還有一種油，是從藻類中提取的，而且對這些油進行進一步提煉，就可以製備出綠色環保型的柴油和航油了。
小身體蘊含“大能量”
這種能產油的藻類，叫做“產油微藻”。微藻是一類含有葉綠素a並能進行光合作用的微小藻類，一般要在顯微鏡下才能分辨其形態。它們分佈廣泛，陸地湖泊、海洋等水域均有分佈。
而產油微藻，是通過光合作用把二氧化碳和水轉化為各類儲存能量的有機物，然後在微藻細胞內能夠大量合成油滴作為能力儲存的一類微藻。
經過國內外科學家的不斷篩選，產油微藻家族越來越龐大。其中，最有代表性的微藻種類包括微擬球藻、小球藻、柵藻等。這些微藻細胞形態各異，有的像圓盤，有的像雞蛋，也有的是長筒形的，而且它們屬於單細胞微藻。
圖 1 形態各異、油滴分佈不同的代表性單細胞產油微藻
這些微藻細胞內的油滴分佈不盡相同，有的聚集在一起形成大油滴，有的呈分佈狀態的小油滴，但這些微藻細胞內油脂的含量都處於較高水平。可別看這些小傢伙產的這些“油”，經過物理/化學方法把微藻細胞內的油脂轉化到細胞外，在進行提煉加工，就可以製備出綠色環保型的柴油和航油。
另外，相比其油料作物，產油微藻生長週期短，單位產油量非常大。不僅讓人感嘆，這些“小身體”居然蘊含著如此高性價比的“大能量”。
“富得流油”的黃絲藻
一直以來，單細胞產油微藻是科學家們研究的重點。然而，單細胞微藻因尺寸較小，存在藻細胞採收困難，提油工藝繁瑣等問題，增加了微藻制油的成本。
近來，中科院青島能源所微藻生物技術研究組在國內外首次發現了一類絲狀產油微藻——黃絲藻，產油效率非常高，可謂是“富得流油”。
圖2 “富得流油”的黃絲藻絲狀細胞
上圖就是這種黃絲藻，在高倍顯微鏡下，我們可以明顯看到蘊含在藻細胞中的“大油滴”。這種黃絲藻，被譽為“微藻界的後起之秀”。它們的特點非常突出：
第一，細胞採收與油脂提取非常簡單。因為黃絲藻絲狀體的特性，其細胞尺寸較大，長度約500-3000μm，微藻細胞成熟後，簡單的過濾即可從培養液中高效收集藻細胞；另外，也因為其細胞大尺寸的緣故，通過簡單物理壓榨的方式就能使細胞破碎，從而令細胞內的油滴流出來，而避免了單細胞油脂提取過程中大量化學溶劑的使用。因此，人們能夠很容易地從成熟的黃絲藻細胞中採集到油。
第二，微藻細胞長得很快。除了依靠陽光和二氧化碳，這些黃絲藻還可以通過吸收葡萄糖等“營養液”來“加餐”，相比起利用光合作用進行自養生長來說，利用葡萄糖異養的生長速率可增長10倍以上！
因此，細胞生長快、油脂提取簡單，這些都讓黃絲藻更具有產業化生產柴油/航油的潛力。
“對症下藥”提高黃絲藻產油效率
不過，研究人員卻發現了一個問題，如果黃絲藻只是靠喝“葡萄糖”來猛長的，它們產油的效率會大大降低。
這也難不倒我們的科研人員，他們想到了先進的“多組學”分析手段。“多組學”分析是指對細胞進行基因組、轉錄組、代謝物組等多層次的整合分析。
具體來說，科研人員通過比較利用光合作用和利用葡萄糖進行生長，這兩類細胞轉錄組和代謝組的差異，找出葡萄糖異養狀態下黃絲藻油脂積累降低的具體原因，並“對症下藥”，最終通過補充外源前體物的方式提高了利用葡萄糖生長的黃絲藻細胞的油滴大小與含量。
圖3 黃絲藻細胞中心碳代謝流的調節模型
從微藻中提煉出柴油和航油等油品，還可以生產出很多下游產品，比如，藻渣蛋白飼料、藻渣發酵沼氣等等。我們相信，從微藻中提煉油品這個產業，未來將會有更廣闊的發展前景。
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