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针对A. carterae cultivation 密度低、限制多甲藻黄素（peridinin）高效生产的问题，研究人员优化光强与混合营养条件。筛选出 55 μmol/m2/s 光强和 5 g/L 甘油，结合策略使细胞密度达 9.76×10? cells/mL，peridinin 产量 32.44 mg/L，为工业化提供依据。
在生命科学与健康医学领域，微藻作为富含高价值生物活性化合物的天然资源备受关注。其中，甲藻属的卡氏前沟藻（Amphidinium carterae）能合成多甲藻黄素（peridinin）—— 一种仅存在于甲藻中的光捕获类胡萝卜素，具有抗氧化、抗炎、抗癌等多种生物活性，在医药开发、荧光标记等领域潜力巨大。然而，其较低的培养密度严重制约了工业化开发，尤其是多甲藻黄素的高效生产，如何突破培养瓶颈成为亟待解决的关键问题。
为攻克这一难题，华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室的研究人员开展了系统性研究。他们聚焦光强、混合营养条件及培养规模等关键参数，旨在优化卡氏前沟藻的生长及代谢产物积累，相关成果发表在《Bioresource Technology》。
研究主要采用了以下关键技术方法：以卡氏前沟藻 HL-012 菌株为研究对象，在高压灭菌的 KWF 海水培养基中进行培养，通过设置不同光强梯度（如 30、55、80 μmol/m2/s 等）筛选最佳光环境；引入混合营养培养策略，测试葡萄糖、甘油、乙酸盐等有机碳源及其浓度对细胞生长的影响；利用柱式光生物反应器进行放大培养，并通过测量光合速率、呼吸速率评估培养体系的适应性；采用体外抗氧化实验（如 DPPH、ABTS 等自由基清除实验）评价多甲藻黄素的抗氧化活性。
55 μmol/m2/s was determined to be the optimal light intensity for the growth and pigments accumulation of A. carterae
研究首先探究光强对卡氏前沟藻的影响。鉴于叶绿素主要吸收红光和蓝光，不同光谱组成可调控微藻代谢路径，研究人员设置白光下 30、55、80 μmol/m2/s 三种光强。结果表明，55 μmol/m2/s 光强下，细胞生长和色素（叶绿素、多甲藻黄素）积累最优，既避免了低光强下的能量不足，也防止了高光强可能导致的光抑制，为后续培养奠定了光环境基础。
混合营养培养中 5 g/L 甘油显著促进生物量积累
在混合营养策略研究中，研究人员发现添加有机碳源可有效缓解光限制，提升生物量和代谢物产量。经筛选，5 g/L 甘油作为碳源时效果最佳，细胞密度较单纯自养培养显著提升。甘油的引入不仅为细胞提供了额外碳源，还可能通过调节代谢通路促进能量代谢和物质合成，证明混合营养策略对卡氏前沟藻培养的有效性。
组合策略实现高密度培养与放大验证
将优化的 55 μmol/m2/s 光强与 5 g/L 甘油混合营养条件结合，卡氏前沟藻细胞密度达到 9.76×10? cells/mL，多甲藻黄素产量达 32.44 mg/L，均为目前该领域最高记录。进一步在柱式光生物反应器中进行放大培养，光合速率和呼吸速率测量显示细胞保持良好生理活性，验证了优化条件的稳健性和实际应用潜力，为工业化生产提供了关键工艺参数。
多甲藻黄素抗氧化活性显著优于部分类胡萝卜素
体外抗氧化评估显示，多甲藻黄素的抗氧化能力与岩藻黄质（fucoxanthin）相当，且优于 β- 胡萝卜素（β-carotene）。这一特性使其在功能性食品、药品开发中具有独特优势，尤其是在抗氧化相关疾病（如心血管疾病、癌症）的预防和治疗中展现出应用前景，进一步凸显了卡氏前沟藻作为生物资源的经济价值。
研究结论与意义
本研究通过光强优化与混合营养策略的协同作用，成功突破了卡氏前沟藻低密度培养的瓶颈，实现了多甲藻黄素产量的显著提升。研究结果不仅为甲藻属微藻的工业化培养提供了可借鉴的技术路径，也为多甲藻黄素在医药、食品等领域的开发奠定了基础。此外，柱式光生物反应器的放大验证表明该培养体系具有规模化潜力，有望推动微藻基高附加值产物从实验室走向产业化。未来，进一步深入解析光 - 代谢调控机制及优化培养工艺，可能为微藻资源的高效利用开辟更广阔的空间。
