"异养-稀释-光诱导"三阶段培养策略显著提升葡萄藻角鲨烯产量：从培养基优化到规模化生产

为解决微藻角鲨烯(squalene)生产效率低下的问题，研究人员开发了"Sequential Heterotrophy-Dilution-Photoinduction (SHDP)"三阶段培养策略。通过优化Chu13×2培养基(4 g/L葡萄糖+0.4 g/L KNO3)和光诱导参数(560 μmol m?2 s?1)，使Botryococcus sudeticus的角鲨烯产量达到0.20±0.01 mg/L/d，较传统光自养培养提升25.32倍，为角鲨烯的可持续生产提供了新方案。

　　

在化妆品和医药领域，角鲨烯(squalene)因其卓越的抗氧化和抗肿瘤特性备受关注。传统上，这种珍贵的三萜类化合物主要从鲨鱼肝脏中提取，不仅产量有限(仅占肝脏重量的1%-2%)，更面临严峻的生态伦理问题。而自然界中，一类名为Botryococcus的淡水微藻展现出惊人的角鲨烯合成能力，某些菌株的角鲨烯含量可达细胞干重的10%-30%。其中，Botryococcus sudeticus作为B族葡萄藻的代表，被视为最具开发潜力的生物合成平台。然而，传统的微藻培养方式面临两大瓶颈：光自养培养周期长、易污染；而异养培养虽能提高细胞密度，却会抑制目标代谢物的积累。如何突破这一"鱼与熊掌不可兼得"的困境，成为微藻生物技术领域亟待解决的关键问题。

针对这一挑战，来自中国的研究团队在《Algal Research》发表创新成果，开发出"Sequential Heterotrophy-Dilution-Photoinduction (SHDP)"三阶段培养策略。该研究首先通过高通量筛选确定了最佳异养培养基Chu13×2，并优化出4 g/L葡萄糖和0.4 g/L KNO₃的碳氮比；随后在5 L发酵罐中实现3.9 g/L的高密度培养；最后通过精确控制接种密度(1 g/L DCW)和光强(560 μmol m^?2 s^?1)，使角鲨烯生产率提升至0.20±0.01 mg/L/d，创下该藻株的生产记录。

关键技术方法包括：1)多培养基平行比较实验筛选最优异养条件；2)碳氮源浓度梯度优化；3)发酵罐高密度培养工艺建立；4)光诱导阶段接种密度与光强参数系统优化。所有实验均以UTEX2629标准藻株为研究对象，确保结果的可重复性。

【Microalga strain and culture】研究采用UTEX藻种库的B. sudeticus(UTEX2629)为标准材料，通过改良Chu13培养基(pH7.5)进行预培养，为后续实验提供均一化的接种体。

【Heterotrophic medium screening】比较6种常用培养基发现，添加葡萄糖的Chu13×2培养基最适于异养生长，其独特的营养成分配比能同时支持细胞增殖和烃类积累。

【Conclusions】研究证实SHDP策略能有效解耦微藻生长与产物合成两个生理过程：异养阶段快速积累生物量，光诱导阶段高效触发角鲨烯合成。这种"先量后质"的分阶段调控思路，不仅适用于B. sudeticus，也为其他高价值微藻产物的生产提供了普适性技术框架。

该研究的突破性意义体现在三个维度：科学上，首次阐明B. sudeticus在异养-光诱导转换过程中的代谢重塑规律；技术上，建立可放大的标准化生产流程；产业上，使微藻源角鲨烯的成本竞争力显著提升。正如通讯作者Yuanguang Li教授强调的，这项成果为替代鲨鱼肝油等传统来源提供了可持续解决方案，推动化妆品和医药行业向"绿色制造"转型。未来，通过进一步优化光生物反应器设计和下游提取工艺，这套SHDP技术平台有望实现更大的经济和社会效益。