随着全球气候变化,二氧化碳温室气体的排放量不断增加以及化石燃料的逐渐枯竭等全球重大资源与环境问题的日趋突出,发展可再生生物能源已经引起了世界许多国家的普遍关注。与陆生高等油料作物相比,微藻能源因其产量和含油量高,可工业化培养等许多优势,被认为是未来最有前景的生物能源途径之一。与传统能源作物积累单一油脂不同,微藻生长过程中能大量积累积油脂的同时,还能生产一定量的蛋白质和碳水化合物等,因此可望转化成多种形式的生物能源。采用传统的生物能源转化方法来处理成分复杂的微藻细胞,将会导致高能耗,低效率等问题,进而将大大增加微藻能源的原料成本。本研究着眼新的生物炼制理念,研究了蛋白酶、纤维素水解酶以及温度、压力、酸、碱等条件作用下微藻细胞的水解机制和细胞内脂类(中性脂、极性脂、磷脂、糖脂、甾醇酯、脂溶性色素等)、蛋白质和碳水化合物等内涵物的释放过程。在此基础上进一步研究酯酶催化作用对细胞水解产物的转化机理和效率。本研究筛选并发展了一些对藻细胞水解产物有特效的转化酯酶组合,对中性脂、磷脂、糖脂、甾醇酯等不同形态脂类转化效率高达90％以上。同时还对酯酶转化不同形态磷脂和糖脂的过程开展了深入研究,结果表明：目前已经筛选获得高效酯酶组合对磷脂酰乙醇胺(PE)和单半乳糖甘油二酯(MGDG)转化效率较高,但对磷脂酰甘油(PG)、1,2-二油酸甘油-3-磷脂酰胆碱(DOPC)、双半乳糖甘油二酯(DGDG)和硫代异鼠李糖甘油二酯(SQDG)等转化有待进一步提高。为了提高酯酶组合对磷脂和糖脂转化的特异性和转化效率,绿藻中一些与磷脂和糖脂合成中性脂相关的基因被克隆出来并将生产出的相应新型酯酶用于优化藻细胞生物转化的酯酶组合。此外,本研究还对酯酶用量、生物合成温度、酯酶组合等多个重要参数进行优化,获得了适合藻类油脂和藻细胞生物量的最优生物转化条件,并应用于生物能源的转化试验。本研究还对生物转化过程中,目标化合物和高附加值产物的分离等进行了系统研究。研究结果将为发展微藻能源的新型生物炼制技术提供理论基础和技术支持。