微藻混合营养培养策略优化α-生育酚生产：纯化、表征及抗氧化活性评估

　　针对微藻源α-生育酚（α-tocopherol）提取技术不足、产量低的问题，研究人员通过异养/光养/混合营养培养比较，优化了Tetraselmis indica等3种微藻的α-生育酚产量（最高达2.82 mg/L），建立柱层析纯化（纯度>90%）与FTIR/LC-HRMS/NMR表征体系，首次系统评估其DPPH/ABTS/OH● 清除活性，为天然抗氧化剂开发提供新思路。

　　

在健康消费升级的浪潮下，天然抗氧化剂市场需求激增，但现有来源面临严峻挑战：化学合成α-生育酚（维生素E主要活性形式）生物活性仅为天然产物的50%，而植物提取又受限于土地资源与生长周期。微藻作为"光合细胞工厂"，虽能合成高价值α-生育酚（含量可达4 mg/g干重），却因提取技术不成熟、培养模式单一导致产业化受阻。更关键的是，此前研究多聚焦于微藻类胡萝卜素，对其α-生育酚的纯化工艺与抗氧化活性缺乏系统评估，这严重制约了其在医药食品领域的应用潜力。

针对上述瓶颈，来自中央大学拉贾斯坦邦分校的研究团队在《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》发表突破性研究。他们创新性地采用混合营养培养策略，结合新型纯化技术，首次实现微藻源α-生育酚的高效制备与功能验证。研究选取3种适应性强的绿藻门物种——印度四爿藻（Tetraselmis indica BDUG001，TS）、普通小球藻（Chlorella vulgaris BDUGD003，CV）和微小绿藻（Picochlorum sp. BDUG100241，PC），通过对比异养、光养和混合营养（分别添加7.5 g/L乙酸钠或1 g/L葡萄糖）三种模式，优化培养条件；建立乙醇萃取-硅胶柱层析纯化流程，采用FTIR（傅里叶变换红外光谱）、LC-HRMS（液相色谱-高分辨质谱）及核磁共振（¹
H/¹³
C NMR）进行结构确证；并通过DPPH、ABTS和羟基自由基（OH^●
）清除实验评价抗氧化活性。

关键发现

1. 混合营养培养显著提升产量
   在28-30天的培养周期中，混合营养组所有藻株生物量均突破1.9 g/L（TS 1.92±0.08，PC 1.99±0.02，CV 1.97±0.13 g/L），α-生育酚产量呈TS（2.82±0.12 mg/L）>PC（1.57±0.06 mg/L）>CV（0.51±0.01 mg/L）的梯度分布，较传统光养模式提升2-3倍。这种差异可能与基因组大小相关——TS（200-300 Mb）的大基因组赋予其更强的代谢通路调控能力，而PC（10-20 Mb）则凭借微小基因组实现快速增殖。

2. 纯化工艺突破
   优化后的纯化流程获得>90%纯度的α-生育酚，结构表征显示其与标准品完全一致：FTIR检出酚羟基特征峰（3350 cm^-1
   ），LC-HRMS确认分子量430.38 Da，NMR谱图显示特征质子信号（δ 2.58 ppm处的色原烷氢）。

3. 抗氧化活性创新验证
   纯化产物展现出剂量依赖的自由基清除能力：TS源α-生育酚的DPPH清除率（79.63±1.22%）显著优于合成维生素E（p<0.05），ABTS活性（30.20±1.52）与OH^●
   中和能力也达到药用级标准。值得注意的是，这是首次明确报道微藻源α-生育酚的标准化抗氧化数据。

研究意义
该研究通过多维度技术创新，解决了微藻α-生育酚产业化的三大核心问题：①建立混合营养培养-特异性纯化技术联用体系，使产量达到可商业化水平（2.82 mg/L）；②创建完整的结构确证方案，为质量控制提供金标准；③填补抗氧化活性数据库空白。正如通讯作者Pradeep Verma强调的，这项成果不仅为天然维生素E生产开辟了可持续路径（微藻培养的CO₂
固定率达513吨/公顷/年），更通过"藻类生物精炼"模式推动循环经济发展——提取α-生育酚后的藻渣仍可加工为饲料或生物燃料原料。未来，通过遗传改造进一步强化微藻甲羟戊酸通路（MVA pathway），有望将产量提升至药用级需求，这对预防心血管疾病、糖尿病等氧化应激相关病症具有重要价值。