雨生红球藻的创新培育-转化-积累策略：从小规模优化到中试验证及环境经济可持续性评估的综合研究

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Innovative Cultivation-Transformation-Accumulation Strategy for Haematococcus pluvialis: Integrated Research from Small-Scale Optimization to Pilot-Scale Validation and Environmental-Economic Sustainability Assessment

开发CTA策略优化微藻培养，分阶段提升生物量、耐性细胞诱导及虾青素积累，3.0%产量无离心机，T-PBR中试达3.6g/L生物量、116.9mg/L虾青素及299.3mg/L/d固碳率，生命周期分析显示T-PBR环境成本最低且生产成本降低67.4-74.1%，提出工业优化与户外栽培方案。

　　

为了解决传统单阶段和两阶段Haematococcus pluvialis培养过程中细胞死亡率高、虾青素产量低以及成本高昂的问题，本研究开发了一种新的培养-转化-积累（CTA）策略。该策略依次优化了生物量生长（第一阶段），通过添加1 g/L NaCl诱导出具有抗逆性的不动细胞（第二阶段），并最大化了虾青素的积累（第三阶段），从而将产量提高了61.1%（相对于0 g/L NaCl的条件）。小规模实验验证了CTA策略的优越性：虾青素含量达到了3.0%，分别比单阶段和两阶段方法高出1.4倍和1.2倍，且无需进行昂贵的离心处理。初步规模试验表明，管式光生物反应器（T-PBRs）是最佳选择，其生物量可达3.6 g/L，虾青素浓度为116.9 mg/L，二氧化碳固定率为299.3 mg/L/d。综合生命周期分析和经济评估显示，T-PBRs相比柱式光生物反应器和平板光生物反应器具有双重优势：对环境的影响最小，且生产成本大幅降低（虾青素生产成本的降低幅度为67.4–74.1%）。研究还探讨了工业系统优化的策略以及完全在户外进行培养的可行性。这种无需离心处理的CTA策略为高效工业虾青素生产开辟了一条可持续的途径，有助于缓解藻类生物技术中“生存率与生产力矛盾”的问题。