英文原题：Enhanced Removal and Valorization of CO₂-Adsorbent Monoethanolamine by Microalgae for Green Biomanufacturing

作者：Zhiyong Liu , Nahui Hao , Chunqing He , Yuyong Hou , Tingfeng Cheng , Yinghao Wang , Qingling Liu , Qian Shen , Maliheh Safavi , Fangjian Chen , Zhihua Fan*, Lei Zhao*

01 论文信息

论文信息

Liu Z, Hao N, He C, etal. Enhanced Removal and Valorization of CO₂-Adsorbent Monoethanolamine by Microalgae for Green Biomanufacturing[J].Green Carbon, 2025.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2025.01.003

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Enhanced Removal and Valorization of CO₂-Adsorbent Monoethanolamine by Microalgae for Green Biomanufacturing

中文解读原链接

Green Carbon文章 | 中国科学院天津工业生物技术研究所赵磊研究员：光驱固碳底盘细胞对CO₂捕获载体的绿色转化利用

02 背景简介

作为二氧化碳捕集领域广泛应用的化学吸收剂，乙醇胺（MEA）已在工业领域实现规模化应用。乙醇胺的生物毒性特征极大限制了捕获CO₂的工业生物转化应用，且其不当处置会引发次生生态风险。目前，针对MEA废弃物的处理技术（如物理吸附、化学降解等）虽能实现基础消解，但无法实现捕获CO₂的生物转化利用。如何同时解决MEA环境污染问题与捕获碳元素的高值转化利用，是工业碳捕集利用链条中亟待解决的关键问题之一。

中国科学院天津工业生物技术研究所赵磊研究员团队于Green Carbon发表题为“Enhanced Removal and Valorization of CO₂-Adsorbent Monoethanolamine by Microalgae for Green Biomanufacturing”研究论文。该成果通过研究富含虾青素的微藻-雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）对MEA代谢利用机制及其对微藻细胞生理代谢的影响，发现雨生红球藻能够有效去除MEA，并将其转化为高值产物虾青素，这揭示了微藻底盘细胞在CO₂绿色捕集转化中的巨大应用潜力，将有力促进基于低碳合成生物底盘的CO₂转化领域研究进展。

03 文章简介

研究通过分析雨生红球藻在不同MEA浓度下的生长及胞内代谢物含量，发现其对MEA有较高耐受性。当用50 mg/L MEA处理时，微藻生长达到最佳状态，虾青素含量显著提升，且还可促进微藻细胞脂质和碳水化合物含量积累。这表明MEA不仅促进微藻的生长，还可显著提升其高值代谢产物合成能力。

基于转录组分析，系统发掘了微藻在MEA处理下的代谢通路变化情况，其中淀粉/蔗糖代谢、类胡萝卜素生物合成以及脂肪酸代谢显著上调。结合相关基因表达水平检测，揭示了底盘细胞对MEA的可能代谢转化途径：通过关键步骤催化作用，MEA可被转化关键代谢中间体乙酰辅酶A，经脂肪酸和类胡萝卜素代谢，最终用于虾青素生物合成过程。这不仅阐明了MEA在微藻细胞内的代谢转化机制，也为利用合成生物学技术改造低碳合成底盘细胞、实现MEA绿色高值化利用提供重要参考依据。

总结及展望

本工作系统揭示了光能驱动底盘细胞-雨生红球藻对MEA的代谢转化机制及其促进虾青素生物合成的特性，证实其在CO₂捕获载体资源化利用中的独特优势，为工业碳捕集废物的绿色处理与高值转化提供了创新性解决方案。目前，正基于合成生物学技术定向改造底盘细胞代谢网络，提高其对碳捕获载体的耐受性和转化效率，构建CO₂工业捕获-绿色转化协同体系，为低碳合成绿色生物制造和碳中和技术开辟新路径。

04 作者简介

赵磊 研究员

赵磊，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员，博士生导师，低碳合成工程生物学全国重点实验室固定成员，主要致力于植物底盘等低碳合成生物系统的设计创建与应用等研究工作。基于自然生物光电能量转化及代谢调控机制解析，开发了基于生物原理或结构的生物仿生固碳转化技术，建立光电高效利用与物质高效合成的新型人工生物固碳合成偶联系统，显著提高碳素捕集转化利用效率。主持或参与国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、中国科学院率先行动引才项目、中国科学院战略先导专项等10余项任务。以第一或通讯作者在Green Chemistry、J Cell Biology、Plant Physiology等学术期刊发表文章35篇，申请专利30余项。现任Green Carbon、Modern Agriculture等期刊青年编委。

范志华 副教授

范志华，天津农学院食品科学与生物工程学院副教授、硕士生导师，现任生物工程系主任，荣获“校级师德先进个人”称号。教育部学位与研究生教育发展中心全国研究生教育评估监测专家，全国专业学位水平评估学位论文质量评价专家，中国生物工程学会会员，天津市食品学会第九届理事，天津市轻工工程学会第五届理事，津甘双地科技特派员。研究方向为微生物发酵技术，专注于食品加工中的微生物安全控制与现代微生物酿造领域。主持和参与多项国家自然科学基金及天津市重点项目，参研科研项目曾获天津市技术发明二等奖。发表学术论文20余篇，副主编或参编6部教材与专著。获得3项授权专利，荣获天津市专利金奖1项。

刘智永 工程师

刘智永，中国科学院天津工业生物技术研究所工程师，主要从事底盘细胞固碳转化高值化学品的代谢重构及其产业应用研究。近年来，在相关领域取得了一系列具有自主知识产权的研究成果，在Green Chemistry、Bioresource Technology等国际学术期刊上发表SCI论文20余篇，获得8项授权发明专利；作为子课题负责人及科研骨干，先后参与了国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目和中国科学院战略先导专项等10余项科研任务。

05 Green Carbon

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