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科研人員在藍細菌中發(fā)現新型類藻質素
作者：朱漢斌 來源：中國科學報 
山東拓普生物工程有限公司  http://xhztyn.cn
近日，中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室、深地科學卓越創(chuàng)新中心博士研究生孔祥蘭和冉勇研究員等人在藍細菌中發(fā)現新型的脂肪類生物聚合物。相關研究發(fā)表于《有機地球化學》（Organic Geochemistry）。
隨著經濟的快速發(fā)展，在世界范圍內均出現化石燃料被大量開采利用，化石能源耗竭的現象，同時大量地排放溫室氣體和有害氣體，由此產生一系列相關的能源、生態(tài)環(huán)境和人類健康等問題。全球變化和人類活動也導致水體中藍藻等藻類的爆發(fā)，引起水華和赤潮現象。因此，尋找出化石燃料的替代資源也變得非常迫切。
微藻作為地球上最古老的生物之一，可以為甲烷、生物氫、生物柴油等多種不同類型的可再生生物燃料提供原材料。近幾年，微藻產油方面的研究引起了廣泛的關注；但是，由于微藻含有大量的多糖、蛋白質和游離態(tài)脂質，在熱解的過程中極易受熱分解，導致生物柴油中氧、氮含量高，而且酸度指標較高，進而導致生物柴油的品質下降，很難滿足使用的要求。
事實上，前人已經報道了一種方法可以有效地去除微藻中的多糖、蛋白質和游離態(tài)脂質，最終得到一種難降解的有機質（藻質素或類藻質素）。藻質素或類藻質素是一種高脂肪族的、不可水解的、不溶于水的生物聚合物，主要存在于一些綠藻、鞭毛藻和耳根瘤菌的細胞壁上。藍藻（藍細菌）作為地球上最古老的光合細菌生物，近年來引起一定的關注。國內外僅有少數幾項的研究表明藍藻中存在藻質素，關于藍藻的藻質素或類藻質素能否產油和生烴，仍然缺乏系統的研究。
在該項研究工作中，科研人員研究了純培養(yǎng)藍細菌中難降解的、脂肪性的生物聚合物的結構、產油和生烴潛力，取得了一些非常有意思的進展。該研究對實驗室培養(yǎng)的兩種藍細菌（顫藻和畸形眉藻）樣品進行了化學的分級，得到去游離態(tài)脂類（LPF）和酸不可水解的有機碳（NHOM）組分；并應用元素分析、C-13交叉極化/總邊帶抑制（CP/TOSS NMR）及其對應的偶極去相核磁共振技術、Rock-Eval熱解分析等對其進行了表征；同時使用封閉式高壓釜-黃金管裂解實驗對顫藻和畸形眉藻中的NHOM組分進行了裂解研究。
結果表明，從兩種藍細菌中分離出的NHOM組分是一類具有高脂肪性的、難降解的類藻質素，由飽和的、無支鏈的、鏈長可達33的碳鏈構成，與前人報道的其它藻類的藻質素的結構相似。此外，隨著裂解溫度的升高，兩種藍細菌的類藻質素組分裂解生成的氣態(tài)烴的含量逐漸增加，生成的正構烷烴由長鏈向中鏈和短鏈過渡。最后，兩種藍細菌的類藻質素組分的氮和氧含量低，其生烴潛力分別達到65%和53%，展現出非常好的產油和產氣前景。
以上裂解實驗得到的生烴潛力和核磁共振數據計算的理論生烴潛力相比，表明核磁共振法會略微低估了兩種藍藻的類藻質素的生烴潛力。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2021.104352