基于响应面法的壳聚糖与无机絮凝剂在微藻-酵母共培养体系中的絮凝效率优化研究

本研究针对微藻-酵母共培养体系生物质收获效率低的关键问题，通过响应面法(RSM)系统优化壳聚糖(Chitosan)与Al2(SO4)3等絮凝剂的pH、浓度参数，实现96%的最高絮凝效率，为生物精炼提供低成本收获方案。

　　

随着化石能源危机加剧，微藻作为"单细胞工厂"因其高脂质含量成为生物燃料研究热点。然而微藻细胞尺寸小(2-20μm)、培养密度低(0.5-5 gL^-1)导致收获成本占生产总成本30%，而微藻-酵母共培养体系更因细胞异质性使收获难度倍增。传统离心法能耗高，过滤面临膜污染，气浮法则受表面疏水性限制。化学絮凝虽成本低，但针对混合培养的优化研究仍属空白。

研究人员通过中央复合设计(CCD)响应面法，系统比较壳聚糖与FeCl₃、FeSO₄、Al₂(SO₄)₃对三组微藻-酵母共培养体系（小球藻-红酵母、斜生栅藻-解脂耶氏酵母、原壳小球藻-出芽短梗霉）的絮凝效果。研究发现：

主要技术方法包括：(1)建立三组共培养体系的BG11培养基培养系统；(2)采用zeta电位分析表面电荷特性；(3)通过CCD设计多变量絮凝实验；(4)建立二次回归模型预测最佳参数组合。

Optimization of flocculation efficiency
壳聚糖在0.1 gL^-1、pH6时对原壳小球藻-出芽短梗霉体系达到96%效率，显著优于Al₂(SO₄)₃的95%(0.5 gL^-1)。FeCl₃和FeSO₄效率仅79%和92%。所有共培养体系的R²值>0.94，证实二次模型可靠性。

Conclusion
研究揭示：(1)壳聚糖通过吸附架桥机制在低浓度下实现高效絮凝；(2)pH6时zeta电位趋近零，静电斥力最小化；(3)共培养体系需平衡两种细胞的异质絮凝需求。该成果发表于《Biomass and Bioenergy》，为生物精炼提供了兼具经济性(节约絮凝剂用量40%)与环保性(有机絮凝剂)的收获方案，推动微藻生物燃料产业化进程。