微藻是一种可自养的微生物，常常悬浮在不同类型的水体中生长。它在水体中的藻细胞密度往往较低，细胞尺寸也较小，一般是微米级别的。微藻的这些特点导致在去除野外水体蓝藻和收获生物技术上游微藻的实践过程中，都面临着必须从大规模的稀液中对微藻进行脱水处理的挑战。
目前微藻脱水有几种典型方式，如沉降，气浮，过滤等。多数情况下，无论选择哪一种方式脱水，絮凝都是有效收获微藻必不可少的预处理。使用低浓度（0.5-2 mg/L）的阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）就可以有效收获微藻，其在短时间内（30 s）可将微藻形成大而紧致的絮体（> 500 μm），提高了后续藻水分离的效率。然而，CPAM的絮凝作用取决于微藻的种类，尤其是微藻释放的溶解性胞外有机物（EOM）。
中国科学院水生生物研究所肖邦定团队选取了国家水生生物种质资源库淡水藻种库的四株蓝藻（铜绿微囊藻，惠氏微囊藻，拟柱胞藻，席藻）与三株绿藻（小球藻，栅藻，盘星藻），来分析CPAM 絮凝和100 μm筛网对不同藻株的收获效果，同时也研究了EOM特征（浓度，电荷密度，分子量分布）对藻细胞收获效果的影响。
研究结果表明：当CPAM的用量为1-2 mg/L时，所有蓝藻都可被有效收获，其中拟柱胞藻收获率只有78%，其他蓝藻收获率均超过90%；绿藻中栅藻与盘星藻的收获率均低于30%，但当小球藻CPAM的用量达到4 mg/L时，收获率可达90%以上。与此同时，将其他微藻所产生的EOM添加到栅藻和盘星藻培养液后，两种绿藻的收获率也可达到78%以上。
这些微藻的收获率与EOM中的高分子量组分和高负电荷密度组分含量显著相关。EOM组分中分子量大于100 kDa的组分决定了蓝藻的高收获率，30-100 kDa 的EOM组分决定了小球藻的高收获率。然而在栅藻与盘星藻的EOM组分中，这些高分子量组分都是稀少的。虽然CPAM絮凝结合大孔径滤网过滤的方式可以有效地收获蓝藻，但是这种技术对一些绿藻是无效的，因此如何弥补绿藻所缺失的高分子量EOM组分是有待解决的难题。另一方面，CPAM絮凝对更多其他微藻是否有效仍未可知，还要进一步扩大实验对象研究范围，比如其他门类的微藻。
图1 胞外溶解性有机物（EOM）的浓度对四种蓝藻（铜绿微囊藻，惠氏微囊藻，拟柱胞藻，席藻）与三种绿藻（小球藻，栅藻，盘星藻）的收获率以及过滤后出水电动电位的影响
图2 栅藻，盘星藻与拟柱胞藻在添加不同浓度的铜绿微囊藻、惠氏微囊藻、小球藻与席藻的EOM后的收获率
图3 七种微藻EOM的电荷密度
图4 七种微藻EOM的分子量分布（a）以及其他微藻不同分子量的EOM组分对栅藻收获率的影响（b）
本文转载自 国家水生生物种质库淡水藻种库微信公众号
