【漾新聞記者陳雯萍／高雄報導】二氧化碳不只是需要減少排放的溫室氣體，也可能成為生質能源的重要原料！國立中山大學海洋生物科技暨資源學系李澤民教授研究團隊，歷經約8年跨校合作，成功找出微藻細胞內控制碳流向的兩個關鍵調控節點，宛如掌握兩道決定碳資源用途的「開關」，能促使部分原本流向油脂合成的碳，轉而累積為澱粉及其他可發酵的碳水化合物，為利用微藻固定二氧化碳、進一步製造生質酒精開闢新方向。研究成果已刊登於國際學術期刊《Bioresource Technology》，展現臺灣跨領域研究在碳資源利用與生質能源技術上的進展。
這項研究由中山大學李澤民教授攜手東海大學講座教授兼副校長張嘉修、國立臺灣大學生物科技研究所副教授陳仁治共同完成。研究團隊長期追蹤微藻吸收二氧化碳後的代謝過程，試圖解開一項關鍵問題：當微藻透過光合作用將二氧化碳固定進入細胞後，如何讓這些碳轉化為更符合產業需求的生物原料？
微藻具有生長速度快、能利用二氧化碳進行光合作用等特性，長期受到生質能源與碳資源利用領域關注。然而，微藻即使能有效吸收二氧化碳，也不代表吸收的碳就能直接成為理想的能源原料。因為碳進入細胞後，會依照代謝機制分配至油脂、澱粉及其他物質，如何調整碳的分配方向，才是提升微藻應用價值的重要關鍵。
研究團隊發現，影響微藻碳流向的兩個關鍵調控節點，分別與丙胺酸及ALT（丙胺酸轉胺酶），以及ACC（乙醯輔酶A羧化酶）有關。這兩項代謝調控機制猶如細胞內的兩道開關，透過適當調整，可改變部分碳資源的分配方向，使原本可能進入油脂合成途徑的碳，轉而累積為澱粉及其他碳水化合物。
這項發現的重要性，在於研究者不再只是追求微藻吸收更多二氧化碳，而是進一步掌握吸收後的碳如何被細胞利用。研究結果顯示，經過調控的微藻能累積較多可供後續發酵利用的碳水化合物，讓二氧化碳固定與生質酒精製造之間，有機會建立更直接的技術連結。
李澤民表示，微藻是生質能源與碳資源利用的重要研究對象，但二氧化碳進入細胞後，如何將碳導向需要的產品，一直是研究上的關鍵挑戰。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，未來研究者有機會依照不同產品用途，調整碳資源的代謝方向。
生質酒精主要利用植物或微藻等生物質所含的糖分、澱粉，經過發酵程序製成，可作為汽油的部分替代燃料，也能應用於化學及生物製程。相較於單純利用微藻吸收二氧化碳，此次研究進一步著眼於將固定的碳轉化為可發酵原料，為碳資源再利用提供新的研究基礎。
研究團隊指出，透過調整微藻細胞內的代謝節點，能使部分碳水化合物累積增加，作為後續生質酒精發酵的原料來源。不過，從實驗室研究邁向實際應用，仍須持續提升碳水化合物累積效率、改善發酵製程，並降低整體生產成本，才能進一步評估產業化的可行性。
這項歷時約8年的研究，也是國家科學及技術委員會工程領域支持跨領域合作的重要成果。中山大學、東海大學及臺灣大學研究人員結合微藻生物技術、細胞代謝與生質能源研究，從微觀的細胞代謝調控切入，尋找二氧化碳轉化為生物資源的可能途徑。
研究成果刊登於《Bioresource Technology》，不僅為微藻生質酒精技術提供新的科學依據，也讓微藻在其他生物產品開發上的應用更具研究潛力。未來若能持續優化碳分配調控及後續製程，將有機會提高微藻碳資源利用的效率。
從吸收二氧化碳，到決定碳在細胞內的去向，中山大學研究團隊透過兩道代謝開關，讓微藻生質能源研究跨出重要一步。這項成果也凸顯，面對減碳與能源轉型課題，除了降低碳排放，如何透過生物技術讓已固定的碳成為可利用資源，同樣是值得持續探索的研究方向。
研究期刊連結：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852426020742
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