氮硫调控下过量磷补给对封闭反应器中微藻脂质生产力的增效机制研究

为解决两阶段微藻培养中生物质转移的高能耗问题，研究人员采用连续两阶段(CTS)培养策略，通过调控氮(N)、硫(S)和磷(P)的补给条件，显著提升Chlorella sp. BRE5的脂质生产力。研究发现N0–S100–P250条件下生物量达300.6 mg L?1 d?1 ，脂质生产力提高2.74倍，脂肪酸组成及生物柴油性能符合国际标准，为规模化微藻生物燃料生产提供了新思路。

　　

随着全球对化石燃料依赖的不可持续性日益凸显，微藻因其高脂质含量和快速生长特性成为生物柴油的理想原料。然而，传统两阶段培养中生物质转移的高能耗问题制约了规模化应用。针对这一挑战，来自印度诺伊达生物能源与生物精炼研究所(BBRL)的Diptymayee Padhi和Manoranjan Nayak团队在《Chemosphere》发表研究，创新性地提出连续两阶段(CTS)培养策略，通过氮(N)、硫(S)和磷(P)的协同调控，实现了Chlorella sp. BRE5生物量与脂质生产力的同步提升。

研究采用摇瓶实验筛选最优营养条件后，在光生物反应器(PBR)中验证发现：第二阶段补充250%磷(P)并维持100%硫(S)的N0–S100–P250组表现最佳，生物量生产率达300.6 mg L^?1
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，脂质生产力较对照提升2.74倍。脂肪酸分析显示C16/C18占比超88%，生物柴油参数符合EN-14214和ASTM D-6751标准。

主要技术方法
研究采用CTS培养系统，通过BG-11培养基调控N、S、P浓度（N0–S0至N100–S100，P100%–1000%）。使用分光光度法监测生物量，尼罗红染色量化脂质，GC-MS分析脂肪酸组成，并参照国际标准评估生物柴油特性。

研究结果

1. 微藻生长与营养条件：摇瓶实验表明N缺乏条件下，S补充可维持细胞活性，而P过量（250%）显著促进脂质积累。
2. PBR规模化验证：N0–S100–P250组实现最高生物量（DCW 4.2 g L^?1
   ）和脂质含量（31.8%），C/N比升高证实碳流向脂质合成。
3. 燃料特性分析：饱和脂肪酸比例优化使十六烷值达54.7，符合车用燃料标准。

结论与意义
该研究首次阐明N-S-P三元调控在CTS培养中的协同效应：N缺乏触发脂质积累，S维持氧化还原平衡，而奢侈磷吸收(P luxury uptake)为三酰甘油(TAG)合成提供前体。这一策略省去中间收获步骤，能耗降低30%，为微藻生物燃料的工业化提供了可行路径。