近日，深圳理工大学未来农业研究院特聘副教授马明洋和合成生物学院讲席教授胡强联合德默特生物科技（珠海）有限公司韩丹翔博士团队，在国际学术期刊Bioresource Technology发表研究成果。团队以混合营养型金藻为底盘，开发异养-光兼养两步协同培养新工艺，打造高产、低成本的岩藻黄素生物制造新路径，破解传统藻源岩藻黄素产率低、生产成本高的产业难题，同步完成工艺验证、机理探究与经济成本测算。

行业痛点：岩藻黄素市场需求旺盛，现有主流生产路线存在发展瓶颈

岩藻黄素是一种藻源类胡萝卜素，抗氧化、减脂、抗炎、调节血糖和血脂等功效突出，在功能食品、保健品、生物医药和化妆品等领域有广泛的应用前景。传统大型海藻（如海带和裙带菜）提取路线藻体岩藻黄素含量不足0.05%、培养周期长（6-8个月）、综合成本高昂，仅能供应小众高端市场。三角褐指藻作为较成熟工业化硅藻底盘细胞，岩藻黄素合成能力远优于大型海藻。运用大型光生物反应器，三角褐指藻已实现稳定光合自养量产，是当下商业化主流生产方式。但该光自养体系存在天然瓶颈，大规模培养时细胞相互遮光、光照强度衰减严重，单位培养体积的藻体生物量提升空间受限。马勒姆杯棕鞭藻（Poterioochromonas malhamensis）属于混合营养型金藻（简称），可兼容自养、异养、光兼养等多种营养代谢模式。其中，异养发酵生物量干重可达56g/L。然而，纯异养条件下金藻几乎不积累岩藻黄素。

图1 基于三角褐指藻光合自养模式的商业岩藻黄素生产

核心突破：两步协同培养，金藻岩藻黄素产能实现跨越式提升

研究证实酵母提取物与牛肝浸粉组成的复合有机物可强力驱动金藻光合色素大量合成，据此创新构建“高密度发酵—光兼养诱导”两步培养工艺，即先通过发酵培养快速实现金藻高密度扩培，再添加复合有机物结合光照诱导岩藻黄素大量合成。该策略将生物量积累与产物合成分阶段独立调控，同步实现藻细胞增量与色素富集双重效果。经诱导培养后，金藻胞内岩藻黄素最高含量达干重1.58%，相较已有报道提升10倍；最高产率达12.4mgL⁻¹d⁻¹，较现有最优工艺提升2倍以上。综合分析发现复合有机物可直接供给光合色素合成前体，同时驱动胞内β-1,3-葡聚糖降解，为类胡萝卜素合成持续供给碳骨架与能量。技术经济分析发现，相较于现有三角褐指藻商业生产工艺，该模式工艺下生产成本可降低80%。

图2 研究图文摘要

应用展望：打造低成本藻基功能色素全新产业路线

本研究打通“高密度发酵--光兼养色素诱导”一体化岩藻黄素生产工艺，有效解决现有生产路线产率低、成本高的行业痛点，为岩藻黄素规模化生产提供一条新的可行方案，助力微藻合成生物制造与功能食品原料产业高质量发展。后续团队将从两方面持续推进技术落地转化：一是采用农林废弃物、发酵副产物替代高价复合有机物原料，进一步压降生产成本；二是借助合成生物学改造藻株代谢通路，持续提升金藻胞内岩藻黄素合成效率。

团队信息

深圳理工大学未来农业研究院特聘副教授马明洋为本论文第一作者，德默特生物 CEO韩丹翔博士、深圳理工大学胡强教授为共同通讯作者；深圳理工大学为论文第一完成单位。研究工作获得国家重点研发计划（2024YFA09197000）、光碳智造联合实验室专项经费资助。

来源丨深圳理工大学合成生物学院

文字丨马明洋

编辑丨魏琪予

审核丨高艺博