富油微藻育种技术研究进展

微藻因生长快、油脂含量高/占用可耕地面积少等优势成为生物柴油的重要原料之一,优良的富油微藻藻株是研究和生产微藻生物柴油的首要关键技术.从选择育种、诱变育种、细胞融合和基因工程育种等方面阐述了当前富油微藻的选育概况.     

微藻油脂含量的几种快速测定方法

生物能源的开发利用是缓解全球能源压力,保障能源安全的重要途径。微藻因其生长迅速、油脂含量高,被认为是制备生物柴油的理想原料。在微藻生物柴油开发的过程中,需要频繁地测定油脂含量。简单介绍了尼罗红比色法、铜试剂比色法、傅立叶红外光谱法和气质联用法几种快速测定微藻油脂含量的方法。     

微藻开发生物质能研究

综述了国内外利用微藻开发生物质能的现状、我国开发微藻生物质能的优势、微藻生物质能研究的历史与进展、利用现代生物技术开发微藻生物质能及利用水华微藻开发生物质能的研究。指出了利用微藻热解产生可再生生物能源的技术是解决目前能源紧张的非常有效的方法。     

能源微藻油脂积累及油脂含量检测技术研究进展

对于生物质能源的原料,人们的目光逐渐从陈化粮、木质素、动物油脂等转向微型藻类,因其具有可养殖、可再生、生长周期短、分布广泛、可进行光合作用、环境适应能力强、产量高等突出特点,吸引了国内外众多科研和产业人员的目光。通过综合现有的微藻油脂生产的相关报道,从当前研究报道的产油微藻的种类、影响油脂积累的营养和环境因素的分析,结合油脂含量检测的方法对微藻油脂含量进行评估,对比得出布朗葡萄藻藻和部分链带藻的产脂能力更具优势,其油脂含量能达到细胞干重的60%以上,另外,通过优化培养条件、基因手段干预等措施可以获得高产油脂的微藻,其产油能力要比野生株提高20%以上,并综合阐述了国内外微藻产油的研究进展,为后续的研究计划和产业化提供参考。     

微藻脂肪酸合成累积代谢基因调控的研究进展

随着环境与能源问题的日益紧张,微藻成为生物柴油的重要原料,并且成为研究者们关注的热点。首先介绍了微藻作为生物柴油原料的优势,如生长速度快、生物量大、油脂含量多等。其次综述了关于微藻代谢途径的研究进展,分别从脂肪酸的合成和分解途径综述了人们近些年来对关键限速酶的研究进展,总结了不同限速酶取得的成果。提出采用基因沉默等方法来抑制脂肪酸的分解代谢。最后对微藻作为生物柴油原料的前景做了展望,目前已有乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)等酶被研究,但还有脂肪酸合成酶(FAS)等酶以及其他旁路途经的相关酶有待于更深入地开发和研究。     

微藻油脂含量不同测定方法的比较研究

为了对微藻油脂含量不同测定方法进行比较,以球等鞭金藻8701 Isochrysis galbana Parke 8701和小新月菱形藻Nitzschia closterium f.minutissima两种微藻为研究对象,采用溶剂提取法和苏丹黑B染色法对其油脂含量进行测定,建立了两种微藻油脂含量与苏丹黑染色后吸光度A645 nm的线性回归方程,并应用于微藻油脂积累培养过程的快速测定,利用气相色谱法对两种微藻脂肪酸组成进行分析。结果表明:当提取溶剂为二氯甲烷和甲醇的混合溶剂(二者的体积比为1∶2)时,油脂提取效果较好,得到球等鞭金藻8701和小新月菱形藻的油脂含量分别为22.99%和16.89%;采用苏丹黑B染色法测定的油脂含量基本和生物量大体一致,是一种可行的估测油脂含量的方法;气相色谱检测结果显示,两种微藻具有明显不同的脂肪酸组成特征,球等鞭金藻8701的饱和脂肪酸含量(55.02%)较小新月菱形藻(51.39%)高。研究表明,从两种微藻的油脂含量和脂肪酸组成来看,球等鞭金藻8701较小新月菱形藻更适用于作为生物柴油的原料。     

富油脂微藻的分离筛选与鉴定

为从中国江河、海水等水体中筛选油脂含量较高的微藻,采集了青岛海水、武汉南湖水的水样,分离了12株微藻。对微藻的油脂含量进行了测定,其中油脂含量最高的微藻为H2-1,油脂含量达到56.25%细胞干重,其次是BQ6,油脂含量为31.43%。BQ1、BQ2、BQ4、BQ6油脂含量也较高,达29%左右。PCR扩增获得微藻18S r DNA的部分片段,序列测定后,进行BLAST同源性分析。结果表明,QS1、QS2、QS3、BQ1、BQ2、BQ3、BQ4、BQ5、BQ6、H1-1、H2-2均属于小球藻属(Chlorella spp.),H2-1属于胶网藻属(Dictyosphaerium sp.)。该研究将为中国生物能源的生产和开发提供优良的藻种资源。     

富油微藻Monoraphidium sp.的分离及其油脂提取工艺研究

[目的]研究富油微藻的分离与筛选,探讨其油脂提取的最佳工艺条件。[方法]采用尼罗红荧光染料对分离自海南淡水水体的微藻进行初筛,得到油脂含量较高的Monoraphidium sp.,采用Bligh-Dyer超声法提取该微藻的油脂.以提取溶剂比例、超声功率、提取温度、提取时间为因子,通过单因子试验研究其对出油率的影响,并通过正交试验优化微藻油脂提取的工艺条件。[结果]Monoraphidiumsp经尼罗红染色后荧光强度高,表明该微藻富含油脂,具有作为能源微藻的潜力。正交试验表明,从Monoraphidium sp.提取油脂的最佳工艺条件为：溶剂氯仿、甲醇和水的比例为10∶10∶9,超声功率600 W、提取温度50℃、提取时间30 min。优化后的工艺条件与未优化的相比,该微藻出油率提高了29.01%。[结论]该研究为快速筛选富油微藻及Monoraphidium sp.的应用提供科学依据。     

文冠果研究进展

生物质能源作为一种清洁的可再生能源已受到世界各国高度重视。发展生物质能源瓶颈之一是生物质原料不足。文冠果作为一种具有发展潜力的生物能源物种,近年来受到人们广泛关注。为使育种工作者对文冠果栽培育种、遗传改良与开发利用的研究进展充分了解,本研究介绍了目前资源分布情况;有性繁殖和无性繁殖关键技术;文冠果变异情况和良种选育进展;开花座果特点及分子机制研究,提出防止落花落果技术措施,分析了产量影响因素;综述了化学成分与开发利用研究进展;分析了油脂含量影响因素及其改良措施,文冠果籽油及生物柴油的理化指标,比较了不同油脂提取与生物柴油生产工艺的油得率、转化率及优缺点;介绍目前产量情况与经济效益,总结林分低产原因,并提出解决对策。     

生物质能概念界定与属性划分的探讨

定义生物质能为利用具有能源价值的生物质,通过直接使用或作为原料间接生产出各种产品的能源,并且认为生物质能是生物能的部分社会化利用。生物质能包含传统生物质能和现代生物质能两大部分,其中传统生物质能属于一次能源与常规能源,而现代生物质能属手二次能源和新能源范畴。另外,鉴于生物质能的自身特征,提出生物质能属于弱性可再生能源的新观点。明确生物质能概念和属性对生物质能产业持续健康发展具有重要意义。     

应用生物技术构建可持续微藻生物质能源生产体系

提出了＂废水、废气-水华微藻（自养藻类）-高油工程微藻（异养藻类）-生物柴油＂可持续型微藻生物质能源生产体系的构建设想。首先以市政废水、废气CO2为基质大量生产水华微藻,在收获大量价廉的水华微藻细胞的同时实现市政废水中N、P的有效去除和温室气体减排;然后将先进的发酵工程技术和微藻育种工程技术集成配套以实现高油工程微藻的高密度异养培养,即通过生物育种工程技术获得适应性强的异养高油工程微藻,使其能够以水华微藻细胞的降解产物为底物,在可控条件下实现快速繁殖、合成并富集油脂,最终成为生物柴油生产的丰富原料。该体系可实现CO2固定、市政废水净化和微藻高附加值生物柴油的生产。     

中国生物质能源发展现状及问题探讨

当前世界正面临着严重的化石能源危机,生物质能源发展已受到越来越多国家的关注。文章综述了生物燃气、生物液体燃料、微藻能源、固体成型燃料等生物质能源技术的主要进展,分析了我国生物质能源产业发展中出现的一些问题,并基于此提出了完善和修改生物质能源产品价格补贴、强制性生物质液体燃料收购、鼓励生物质液体燃料消费等激励政策,设立专项加快开发和应用具有自主知识产权的国产化技术,以及大力度发展非粮生物质能源和利用边际土地建立生物质能源基地等政策建议。     

生物质能源甜高粱的研究进展

甜高粱是全球目前最重要的能源植物之一。对甜高粱的抗逆性强、生物产量高、含糖量高、适应面广的特性和用作能源、饲料、糖料、酿酒等用途进行了归纳总结;并从甜高粱的资源、育种、生理生化三方面阐述了目前甜高粱的研究现状,在全球能源岌岌可危情况下从粮食安全、可再生的环保能源利用和产业结构的调整等方面分析了其发展前景。     

能源植物芒草的农学特性研究进展

芒草Miscanthus作为一类可再生能源植物,是解决环境问题和能源供应短缺的有效方法之一.芒草是一类具有根状茎的多年生C4植物,它的最高生物量可达到49 t·hm-2.综述了芒草的生物学特性、生物量、抗逆性以及水分、氮元素对其生物量及其组成的影响等农艺性状和生理特性,总结了在水分胁迫条件下增施氮肥可以提高芒草的生物量,土壤含水量和耐霜冻能力是提高芒草生物量的2个关键因素,并提出了今后进一步的研究主要是利用现代分子育种手段,选育出抗逆性强、适应不同生态环境条件的高生物量良种品系等.     

生物质能源化学转化技术与应用研究进展

随着全球能源的紧缺和化石燃料使用带来的环境污染的加剧,生物质作为可替代化石能源的可再生能源之一,其使用范围越来越广泛。介绍了生物质及生物质能的基本概念。综述了生物质能的直接燃烧、气化、液化、热解等热化学转化技术,并对这些技术的应用与前景进行了阐述。针对生物质能在转化和利用中存在的问题,提出了相应的解决措施。     

能源与食用兼用型高淀粉红薯新品种夏种试验

国家重视发展以薯类作物为原料的生物质能源,选育高淀粉高产红薯新品种是适应我国生物质能源发展的需要。在广西南宁地区,对筛选出的红薯(甘薯)新品种桂经薯3号、桂经薯5号进行夏种试验,结果表明,两个鲜薯淀粉含量分别达到29.5%和30.4%,鲜薯产量每公顷分别为30870kg和31875kg,属于高淀粉高产红薯品种,且适宜夏种。初步认为,这2个品种属能源与食用兼用型红薯品种,可作为生物质能源原料作物开发利用。同时还指出2个品种今后在广西作为生物质能源作物利用尚需进一步研究完善的问题。     

木质素与生物燃料生产:降低含量或解除束缚?

生物质能源作为可再生性替代能源之一,其开发利用可为解决当前全球变暖、化石能源成本飞涨和环境污染等重大问题提供新的途径。木质纤维素是植物细胞壁的主要组成成分,也是地球上最丰富的可再生资源之一,可转化为生物酒精等液体生物燃料。木质纤维素主要包括纤维素、半纤维素和木质素,三者之间由酯键、醚键和糖苷键等化学键连接,形成的木质素-糖类复合体是一种共价键聚合物,这些细胞壁成分的组成及其互作会影响多糖的水解作用,进而影响木质纤维素的转化利用效率,其中,木质素被认为是阻碍纤维素酶分解的主要物理障碍。当前,提高能源作物生物质的田间种植、生产效率及其工厂化降解、转化效率是生物质能源发展的热点和难点问题。由于木质素是木质纤维素生物量中除多糖之外含量最高的成分之一,提高木质素利用效率成为影响整个木质纤维素生物冶炼产能的关键。为此,文中从降低木质素含量和解除木质素束缚的角度出发,系统回顾了木质素在植物细胞壁中的发育沉积特征及其遗传改造研究进展,探究从植物细胞壁结构组成角度优化木质纤维素性状提高生物燃料产率的可能性,重点论述了降低能源植物木质素含量的遗传选育和基因改良策略,以及木质纤维素生物冶炼的预处理和分离技术。一方面,通过常规育种程序培育低木质素含量的生物能源作物品种,或是通过基因工程技术下调木质素的生物合成,对于提高木质纤维素利用效率和降低生物燃料生产成本均具有积极的作用。另一方面,以解除木质素束缚为目的的生物冶炼预处理技术是提高木质纤维素生物燃料工厂化生产效率的重要环节,主要包括酸预处理法、碱预处理法和有机溶剂预处理法,高效的预处理技术能够显著提高纤维素酶水解效率,增加生物酒精产量。文中最后对木质素与生物燃料生产的研究与应用前景进行了展望。     

微藻净化畜禽养殖废水影响因素研究进展

近年来,由畜禽养殖废水排放引发的环境污染问题已成为制约我国畜禽养殖业健康发展和生态文明建设的重要瓶颈之一。基于微藻培养的废水处理技术不仅能够解决畜禽养殖业的环境污染问题,还能变废为宝,利用废水中的营养元素生产高附加值的生物质产品,因而受到越来越多的关注。简要概述微藻对畜禽养殖废水中碳、氮、磷、抗生素、重金属等污染物的去除机理,重点综述了微藻藻种、废水预处理方式、培养条件、培养系统类型、藻-菌共生系统等因素对微藻净化畜禽养殖废水的影响及其存在的问题。未来的研究中,应注重高效藻种的筛选和开发力度,力争筛选出更多具有应用潜力的藻种,丰富微藻种质资源库;应针对不同类型废水开发出对应的复合藻-菌剂产品;应注重微藻下游产品开发,实现畜禽养殖废水到生物质产品的转变,形成绿色循环的产业链。