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为解决微藻收获成本高、碳足迹大的问题，研究人员开展以壳聚糖为混凝剂，利用溶解气浮法（DAF）分离小球藻（Chlorella sp.）的研究。结果表明不同生长阶段及有无藻源有机物（AOM）时混凝剂用量不同。该研究有助于优化微藻收获过程。
在微藻产业蓬勃发展的当下，微藻收获环节却像是一座横亘在发展道路上的 “大山”。微藻作为一种极具潜力的生物资源，可用于生产生物燃料、高附加值化学品等，然而其收获过程成本高昂，在总成本中占比颇高，还会产生较大的碳足迹，这严重制约了微藻相关产品和商品的市场竞争力。就好比在一条充满希望的赛道上，收获环节却成了微藻产业冲刺的 “绊脚石”。为了搬开这块 “绊脚石”，来自国外（文中未明确具体机构名称）的研究人员开启了一项关键研究，致力于探寻高效分离小球藻（Chlorella sp.）的方法，研究成果发表在《Algal Research》上。
研究人员主要运用了显微镜力光谱（Microscope Force Spectroscopy）、离子色谱（Ion Chromatography）、高效阴离子交换色谱 - 脉冲安培检测法（HPAEC-PAD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）以及热解气相色谱 - 质谱联用技术（PY-GC/MS）等关键技术方法。他们将小球藻在特定的改良 BG11 培养基中培养，通过控制氮源实现氮限制，模拟不同生长条件。
培养生长
研究人员选用淡水绿藻小球藻（由古巴东方大学 CNEA 提供），在 25L 管光生物反应器中，以改良 BG11 培养基进行培养。培养过程中，用白色 LED 灯提供光照，光照强度为 2820cd，光暗比设置为 16:8h。为了在生长初期实现氮限制，将氮源调整为 1.37mg?L?1 的 NaNO3 ，并借助 Thermo Scientific Dionex ICS - 6000 仪器及 Dionex IonPac AS14A（4×50mm）色谱柱对氮源进行监测。通过这样的培养条件设置，为后续研究不同生长阶段小球藻的特性奠定了基础。
结果与讨论
研究人员将混凝和气浮（CDAF）技术应用于处于指数生长期和稳定生长期的小球藻培养物，分别在有藻源有机物（AOM+）和无藻源有机物（AOM?）的情况下进行实验，并绘制了分离效率（η）和分离后上清液 zeta 电位（ζ）随壳聚糖剂量变化的剂量响应曲线。结果发现，在无 AOM 时，指数生长期和稳定生长期对壳聚糖混凝剂的需求差异较小；但在有 AOM 时，指数生长期所需的壳聚糖剂量（0.20mg?mg?1 ）几乎是稳定生长期（0.12mg?mg?1 ）的两倍，即便此时藻类生物量浓度从 0.26±0.06mg?L?1 增加到了 0.53±0.01mg?L?1 ，藻源有机物中溶解有机碳的浓度也从 8mg C?L?1 升至 32mg C?L?1 。利用显微镜力光谱技术进一步研究发现，在 pH8.5 条件下，直接从培养物中测量的细胞表面结合了藻源有机物，相较于在 pH7.4 的 PBS 缓冲液中清洗后的细胞，其柔软度（杨氏模量从 1474±1053kPa 降至 8.1±10kPa）、粗糙度（从 1.3±0.4nm 增至 4.2±2.4nm）以及与气泡的相互作用（相互作用力从 0.8±0.5nN 提升至 2.5±2.1nN，粘附力从 9.1% 提高到 64.4%）都发生了显著变化。此外，对不同生长阶段藻源有机物成分分析表明，多糖是主要成分，指数生长期多糖中主要含有阿拉伯糖（占多糖干重的 29.2±6.9% ）和半乳糖（占多糖干重的 34.2±8.1% ），还有酸性残基（占面积的 6.7±2.1% ）以及蛋白质（占藻源有机物干重的 9.1±2.2% ）；稳定生长期多糖中阿拉伯糖占 33.0±1.7% dw 多糖 、半乳糖占 17.43±1.3% dw ，酸性残基占 13.1±5.8% Area，蛋白质占 0.9±0.2% dw AOM，但目前藻源有机物成分与其结构和功能之间的关系尚未完全明晰。
结论
该研究对处于指数生长期和稳定生长期的淡水绿藻小球藻培养物进行了壳聚糖混凝和气浮分离实验。结果显示，所有测试处理均能实现较高的分离效率。在无藻源有机物时，指数生长期和稳定生长期对壳聚糖混凝剂的需求差异不大；然而，当存在藻源有机物时，要达到高效分离，所需的混凝剂几乎是无藻源有机物时的两倍。这一研究成果为优化微藻收获工艺提供了重要依据，有助于降低微藻收获成本，减少碳足迹，推动微藻产业朝着更具竞争力的方向发展。虽然目前藻源有机物的成分、结构与功能关系尚未完全明确，但此次研究已经为后续深入探究指明了方向，在微藻产业发展的进程中迈出了重要的一步，为解决微藻收获难题提供了关键的理论支持和实践指导。
