不同合成培养基与光照射对四种嗜冷微藻生长性能及脂质谱的影响研究

本研究针对嗜冷微藻在生物能源与营养领域的应用瓶颈，通过对比Z8和BBM培养基及白光(WL)、红光(RL)、蓝光(BL)照射条件，系统评估了Chlorella sp.、Haematococcus lacustris等四种菌株的生物量积累与脂质合成规律。发现Scenedesmus sp.在红光下脂质含量提升至35.57%，而C. reinhardtii脂质组成独特含roughanic acid，为低温地区微藻生物精炼提供了关键数据支撑。

　　

在全球能源转型与可持续发展需求迫切的背景下，微藻生物技术因其兼具碳固定与高附加值产物合成的特性备受关注。尽管以Arthrospira platensis为代表的常温藻种已实现产业化，但极端环境微生物——尤其是嗜冷微藻的研发仍存在显著空白。这类生长于低温环境的特殊藻种，可能具备独特的代谢通路与脂质合成机制，对高纬度地区生物精炼具有战略意义。然而，现有研究多集中于mesophilic（嗜温）菌株，对其在低温条件下培养基优化与光调控的协同效应知之甚少。

针对这一科学问题，由欧洲联盟Next Generation EU资助的研究团队开展了突破性探索。研究选取NORCCA挪威藻种保藏中心提供的四种典型嗜冷藻株：Chlorella sp. NIVA-CHL 115、Haematococcus lacustris NIVA-CHL 9、Scenedesmus sp. NIVA-CHL 116和Chlamydomonas reinhardtii NIVA-CHL 152，通过双因素实验设计（Z8/BBM培养基×WL/RL/BL光照），系统解析了生长性能与脂质谱的响应规律。该成果发表于《Biomass and Bioenergy》，为寒带地区微藻产业提供了关键技术参数。

研究采用LED光生物反应器技术实现精准光调控，通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析脂肪酸组成，结合干重法监测生物量动态。特别关注中性脂质（neutral lipids）这一生物柴油关键前体的积累规律，并对linoleic acid（亚油酸, C18:2）、linolenic acid（亚麻酸, C18:3）等具有营养价值的多元不饱和脂肪酸(PUFA)进行定量分析。

【Microalgae strains】
实验菌株在Z8系列培养基中预培养后，转入含BBM/Z8的平行体系。BBM培养基显著影响H. lacustris的生长依赖性，而C. reinhardtii在BBM+RL条件下呈现特异性抑制。

【Scenedesmus sp., Chlorella sp. and H. lacustris and C. reinhardtii biomass response】
白光(WL)在BBM中普遍促进生物量积累，但Scenedesmus sp.在Z8+RL下呈现特殊正向响应。红光(RL)使Scenedesmus sp.脂质含量从20.80%（WL）跃升至35.57%，同时显著改变脂肪酸谱中C18:2/C18:3比例。

【Perspective】
研究指出，除生物量产出外，脂质组成差异将直接影响下游应用价值。例如Scenedesmus sp.的高C18:3含量适合营养补充剂开发，而C. reinhardtii特有的4,7,10,13-hexadecatetraenoate（十六碳四烯酸）可能具有特殊生物活性。

【Conclusion】
证实嗜冷藻株在低温生物精炼中的独特优势：Scenedesmus sp.在RL+BBM组合下实现最高脂质产率；Chlorella sp.的脂质合成受光质-培养基互作调控；H. lacustris在蓝光(BL)下脂质积累提升15%。研究首次报道roughanic acid（蔷薇酸）在嗜冷C. reinhardtii中的存在，为新型功能性脂质开发提供线索。

该研究填补了psychrophilic（嗜冷）微藻基础生理数据空白，其揭示的光-培养基协同效应为寒带地区微藻养殖系统设计提供理论依据。特别值得注意的是，菌株特异性响应规律提示需开发定制化培养方案——这对实现"一地一策"的分布式生物精炼模式具有重要指导价值。研究成果同时拓展了微藻在跨领域生物经济中的应用场景，包括可持续航空燃料(SAF)原料开发与高价值营养化学品合成。