微藻吸碳不只減碳 中山大學找到「兩道開關」製生質酒精
生質酒精可作為汽油的部分替代燃料,也是生物製程的重要原料,但要從微藻製造生質酒精,關鍵不只是讓微藻吸收更多二氧化碳,而是讓吸收進細胞的碳往「可以利用」的方向走。國立中山大學海洋生物科技暨資源學系李澤民教授團隊研究發現,微藻細胞內存在兩個影響碳流向的關鍵調控節點,猶如兩道「開關」,調整後可促使部分原本進入油脂合成的碳,轉向累積澱粉及其他可發酵的碳水化合物,為微藻固定二氧化碳並製造生質酒精提供新的研究方向。
這項研究歷時約8年,由李澤民與東海大學講座教授兼副校長張嘉修、臺灣大學生物科技研究所副教授陳仁治共同完成,成果獲刊於國際期刊《Bioresource Technology》。團隊長期追蹤微藻吸收二氧化碳後的碳流向,找到兩個能影響碳分配的關鍵節點,並進一步驗證調控後的微藻可累積較多碳水化合物,作為後續發酵原料。
微藻進行光合作用時會吸收二氧化碳,這些碳進入細胞後,會分配到油脂、澱粉等不同物質。如何讓碳流向所需要的產物,是微藻能否進一步成為生質原料的重要關鍵。研究團隊發現,其中一道「開關」與丙胺酸及ALT(丙胺酸轉胺酶)有關,另一道則與ACC(乙醯輔酶A羧化酶)有關。透過調整兩個節點,可讓部分原本可能流向油脂的碳,轉而累積為澱粉及其他碳水化合物。
李澤民表示,微藻具有生長速度快、可利用二氧化碳等特性,是生質能源與碳資源利用的重要研究對象;但吸收二氧化碳後,如何將碳導向所需要的產品,一直是研究上的關鍵問題。此次找到兩個影響碳分配的調控節點,就像掌握微藻細胞內的兩道「開關」,讓研究者有機會依照後續用途調整碳的去向。
生質酒精是利用植物、微藻等生物質中的糖或澱粉,經發酵製成的酒精,可作為汽油的部分替代燃料,也能作為化學與生物製程的原料。團隊研究顯示,經調控後微藻所累積的碳水化合物可以作為後續發酵原料,讓「二氧化碳固定」與「生質酒精製造」有機會串聯。
這項研究也是國科會工程領域支持跨域研究的重要成果。團隊指出,未來若能提高碳水化合物累積及發酵效率,並降低製程成本,將有機會拓展微藻在生質酒精及其他生物產品上的應用。這項研究的核心,不只是讓微藻「吸更多碳」,而是讓吸收進來的碳更有效被利用,為二氧化碳轉換成可利用的生物資源提供新的可能。
期刊連結: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852426020742


