馬來西亞思特雅大學生物技術系 Michelle Yee Mun Teo課題組

雨生紅球藻 (Haematococcus pluvialis) 是蝦青素的重要天然來源，影響著制藥和保健品行業(yè)。然而，從雨生紅球藻中生產(chǎn)蝦青素受到培養(yǎng)周期長和細胞壁厚等因素的限制。最近的研究探索了不同的策略，如優(yōu)化培養(yǎng)條件，以提高蝦青素的生物合成。本綜述論文旨在總結最近在雨生紅球藻蝦青素生物合成的代謝和基因工程方面取得的進展，全面分析了雨生紅球藻蝦青素生物合成途徑中涉及的分子成分和機制，揭示影響其生物合成的特定基因。研究了許多代謝方法，包括操縱光照強度、鹽度、營養(yǎng)缺乏和溫度，以提高微藻的生物量和蝦青素積累。近來，有研究者對基因工程策略進行了研究，通過操縱特定基因 (如 bkt、CrtR-b 和 pds) 來提高蝦青素產(chǎn)量。然而，由于蝦青素的酯化機制以及次生β-類胡蘿卜素從葉綠體到細胞質的轉運機制，基因工程的局限性仍不明確。這種認識上的不足給通過基因工程最大限度地生產(chǎn)蝦青素帶來了挑戰(zhàn)。本綜述還通過對遺傳學、新陳代謝和生物技術策略之間復雜的相互作用進行整體分析，為最大限度地提高蝦青素產(chǎn)量提供了基因工程的最新見解和未來研究方向。

原文鏈接: Genetic engineering of Haematococcus pluvialis microalgae for the enhancement of astaxanthin production: A review

一、雨生紅球藻的基本介紹

雨生紅球藻是一種單細胞綠藻，隸屬于綠藻門、綠藻綱、團藻目、紅球藻科、紅球藻屬。它主要生長在淡水中，不過在海洋中也有少量分布，海水中的鹽度還有利于藻體中蝦青素的累積。這種藻類的細胞形態(tài)為廣卵形到廣橢圓形，寬 19～51μm，長 28～63μm。在適宜的生長條件下，雨生紅球藻呈現(xiàn)綠色，能夠快速地生長繁殖；但當生存條件變得惡劣時，它的細胞壁會加厚，進入休眠狀態(tài)。令人驚嘆的是，雨生紅球藻即使休眠 40 年，細胞仍然可以保持活性，一旦條件適宜，又能恢復活力并繁殖產(chǎn)生新的細胞。

二、雨生紅球藻與蝦青素的緊密聯(lián)系

雨生紅球藻最為人所熟知的特點，就是它能夠大量累積蝦青素。蝦青素是一種類胡蘿卜素的酮式含氧衍生物，是一種非維生素 A 源紅色類胡蘿卜素。在雨生紅球藻中，蝦青素的含量可達 1.5% – 10%，因此雨生紅球藻被看作是天然蝦青素的 “濃縮品”，也是自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的最理想來源。天然蝦青素具有多種生物活性，在清除自由基、抗衰老、抗腫瘤和免疫調節(jié)等方面都顯示出良好的效果。

三、雨生紅球藻的神奇功效

1. 強大的抗氧化能力：自由基是導致人體衰老和許多疾病的重要因素。雨生紅球藻中的蝦青素具有超強的抗氧化能力，能夠穿越組織細胞表面，消除細胞內的自由基，保護細胞和 DNA 的健康，減少衰老細胞的堆積，從而達到延緩衰老的效果。
2. 護膚的好幫手：蝦青素可以滲入每一個皮膚細胞，重建膠原蛋白及蛋白質基質，重構皮膚彈性，全方位抵御紫外線輻射，抑制色素生成，防止皮膚炎癥和皮膚癌的發(fā)生，還能充分保持皮膚水分，具有抗老、防曬、保濕、美白等多重功效。
3. 眼睛的保護神：眼睛是最容易受到氧化攻擊的器官，蝦青素能夠穿越 “血 – 視網(wǎng)膜屏障”，修復眼睛的氧化損傷，對于預防和治療眼盲癥、青光眼、白內障、老花眼、眼底病變和黃斑變性等眼部疾病具有積極意義。
4. 心血管健康的守護者：血液中低密度脂蛋白（LDL）被氧化，是導致動脈硬化、高血壓等心血管疾病的關鍵原因。雨生紅球藻中的蝦青素能防止 LDL 被氧化，提升高密度脂蛋白（HDL），減少斑塊堆積的形成，恢復血管彈性，改善血液流動，從而降低高血壓、中風和心臟病發(fā)病的概率。
5. 關節(jié)健康的維護者：白細胞釋放的氧化自由基在清除身體入侵者的同時，如果不能被完全回收，就會破壞健康的細胞，導致無預兆的炎癥發(fā)生，尤其是在關節(jié)等活動密集的部位。雨生紅球藻提取物可以改善類風濕性關節(jié)炎，緩解關節(jié)疼痛。

四、雨生紅球藻的應用領域

由于雨生紅球藻的獨特功效，它在多個領域都有著廣泛的應用。在保健食品領域，以雨生紅球藻為原料的產(chǎn)品越來越多，如膠囊、片劑等。在化妝品領域，蝦青素的抗氧化特性使其成為護膚品中的重要成分，用于抗衰、防曬等產(chǎn)品。在醫(yī)藥領域，雨生紅球藻的提取物也被用于研發(fā)治療一些與氧化應激相關的疾病的藥物。

總之，雨生紅球藻作為一種具有高營養(yǎng)價值和藥用價值的藻類，其在抗氧化、保健、美容、醫(yī)藥等領域都有著巨大的潛力和廣闊的應用前景。隨著對它的研究不斷深入，相信雨生紅球藻將為人類的健康帶來更多的益處。

　　健康中國，營養(yǎng)先行。2021年5月11日，由生命時報主辦的第四屆“微藻營養(yǎng)醫(yī)學中國行”在京正式啟動。

來自首都醫(yī)科大學附屬北京佑安醫(yī)院、中國中醫(yī)科學院西苑醫(yī)院、北京大學首鋼醫(yī)院、首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院及暨南大學、中科院南海海洋研究所等眾多專家、學者齊聚一堂，圍繞“營養(yǎng)醫(yī)學走出醫(yī)院、走進生活”主題進行溝通和交流，旨在倡導公眾提升自身營養(yǎng)素養(yǎng)，根據(jù)自身特點掌握科學補充的方法，養(yǎng)成健康的生活方式。

營養(yǎng)攝入非常重要

首都醫(yī)科大學附屬北京朝陽醫(yī)院營養(yǎng)科營養(yǎng)師宋新女士在發(fā)言中表示，好多慢性病患者以為自己按時服藥就可以。實際上，由于長期吃藥（降糖/降脂/降壓藥物）在治療的同時，也會導致身體機能的改變，影響營養(yǎng)元素在消化道的吸收，從而造成人體營養(yǎng)素的偏失缺漏。而當人體營養(yǎng)素缺乏或吸收有限時，就會使藥物利用率下降，藥效大減。因此，針對慢性病特別要重視營養(yǎng)攝入的作用。

“隨著飲食結構和生活方式的改變,脂肪肝的患病率不斷增高?！眮碜允锥坚t(yī)科大學附屬北京佑安醫(yī)院肝病中心的杜曉菲表示，脂肪肝成為僅次于病毒性肝炎的第二大肝病，已被公認為隱蔽性肝硬化的常見原因。對于想預防和治療脂肪肝的人群來說，合理補充均衡優(yōu)質營養(yǎng)素，科學針對補強精準營養(yǎng)調節(jié)血脂，增強肝臟對氧化反應的防御能力，提高肝臟的代謝能力，是預防肝臟脂肪病變和硬化的重要手段。

此外，北京大學首鋼醫(yī)院骨科副主任醫(yī)師裴征分享了骨科病人的營養(yǎng)護理知識，強調骨骼的生長還是依靠人體自身的生長能力，因此科學補充各類營養(yǎng)素是加速骨頭愈合的關鍵因素。暨南大學的張成武教授、中國科學院南海海洋研究所向文洲研究員分別就微藻界四大天王（螺旋藻、雨生紅球藻、裸藻、小球藻）營養(yǎng)醫(yī)學價值、螺旋藻獨有活性物質精準營養(yǎng)/醫(yī)學功能進行精彩演講，從科研角度剖析微藻產(chǎn)品在營養(yǎng)醫(yī)學應用方面的研究成果。

日常生活要注重營養(yǎng)攝入

營養(yǎng)素養(yǎng)是健康素養(yǎng)以及醫(yī)療服務的重要組成部分。目前我國居民仍面臨著營養(yǎng)不足與過剩并存、食物選擇搭配不合理、營養(yǎng)相關疾病多發(fā)、營養(yǎng)健康生活方式尚未普及等問題，成為影響國民健康的重要因素。生命時報社丁文君副社長在致辭中指出，向公眾開展健康營養(yǎng)知識傳播，提高民眾營養(yǎng)素養(yǎng)，是助力健康中國的重要舉措。

硒元素有什么作用？
在報告中，胡章立教授就硒元素與人類健康的關系進行了說明?！拔厥侨梭w生長發(fā)育必需的微量元素，具有抗氧化、增強免疫力、保護心血管、抗菌及病毒、抗腫瘤、抗衰老和調節(jié)代謝等功能。”胡章立指出，人體一旦缺硒，就可能會出現(xiàn)肌肉白化癥、大骨節(jié)病和克山病等一系列病癥。硒元素有如此強大的功能，離不開它的抗氧化性，但是人體內硒的含量需要維持在一個健康的區(qū)間內，適量的硒可以清除人體代謝所產(chǎn)生的活性氧自由基，但若是硒元素過量則會產(chǎn)生自由基，尤其是當過量的硒以無機硒化物的形式存在時。

當前我國有70%的地區(qū)存在硒缺乏的情況，大約2/3的人口都是缺硒人口，只有湖北恩施地區(qū)、陜西紫陽地區(qū)及海南?？诘貐^(qū)屬富硒地區(qū)，這些地區(qū)的癌癥發(fā)病率僅為全國平均值的1/20。而包括東北、東部沿海、華北、華南、華中、西北及西南的大部分地區(qū)都屬于缺硒或低硒地區(qū)。胡章立教授表示，日常飲食中很難攝取到足夠的硒，需要通過富硒的食品或藥物進行補充。

雨生紅球藻的蝦青素與硒元素哪種抗氧化好？
對此，胡章立教授分享了他的科研團隊關于富硒紅球藻及硒蛋白的研究成果。無機硒具有毒性且難以被細胞吸收，而有機硒具有重要的生物學特性，才是補硒的主要形態(tài)，其中硒蛋白就是一種重要的存在形式。硒蛋白中含有被稱為第21種氨基酸（硒代半胱氨酸）的蛋白，其基因具有極大的特殊性——硒代半胱氨酸由一般基因的終止密碼子TGA編碼。
多種微藻中都富含硒元素，如螺旋藻和柵藻等，而之所以對紅球藻進行特殊研究，主要是因為紅球藻中富含一種叫做蝦青素的活性物質。“蝦青素與硒都有很強的抗氧化功能，而當兩者相互協(xié)作時，抗氧化活性會獲得明顯提升，產(chǎn)生1+1＞2的效果。”胡章立向大家介紹了此前針對此現(xiàn)象所做的一些實驗及獲得的數(shù)據(jù)結果——在對雨生紅球藻最佳富硒濃度和最優(yōu)富硒培養(yǎng)時間的實驗中，得出亞硒酸鈉在13mg/L是最佳富硒濃度，培養(yǎng)第1-3天加硒是最佳添加時間；在亞硒酸鈉對雨生紅球藻生理生化特性的影響的實驗中，得出低濃度3mg/L的亞硒酸鈉對雨生紅球藻的生長速率無明顯影響，隨著濃度的繼續(xù)增加，藻的生長速率受到抑制。

1956年，英國的哈曼博士率先提出自由基與機體衰老和疾病有關，當時這一理論并不被人重視。1969年美國人McCord和Fridovich發(fā)現(xiàn)了超氧化物歧化酶（SOD），證實活性氧自由基存在于生物體內。1998年美國人菲希戈特、穆拉德、伊格納羅三個人因發(fā)現(xiàn)氮氧自由基一起獲得諾貝爾獎，使人們確認了各種不同自由基對機體的傷害。

迄今歷經(jīng)數(shù)十年研究，科學已經(jīng)證實自由基對人體的多方面侵害。而自由基的來源分為外源性自由基，主要包括吸煙、酗酒、輻射、紫外線、電磁波、日光暴曬，或癌癥患者接受放射線治療，以及環(huán)境污染和化學藥物濫用等；內源性自由基主要來源于人體自身的新陳代謝過程，另外個體精神狀況差、壓力過大、急躁、焦慮、郁悶、緊張等情緒問題也會產(chǎn)生自由基。

現(xiàn)代都市人，生活壓力大，居住環(huán)境不佳，充滿各種污染，體內自由基泛濫如不加以控制，每天都會受到數(shù)十億個自由基的攻擊。在本次論壇中，國際食品科學院院士、深圳大學高等研究院院長陳峰教授發(fā)表報告指出，由于身體不斷產(chǎn)生氧自由基（ROS），過多的ROS會破壞細胞內平衡，并破壞各種細胞大分子例如脂質、DNA和蛋白質，導致身體各種器官細胞都被不同程度的損傷，最終導致衰老并誘發(fā)各種疾病。

在長期進化過程中，生命有機體內會產(chǎn)生一些物質能清除自由基，它們統(tǒng)稱自由基清除劑。然而，隨著年齡的增大，特別是急劇變化的生存環(huán)境和社會環(huán)境，使得大多數(shù)人群的機體內產(chǎn)生自由基清除劑的能力逐漸下降，導致體內清除劑的含量減少、活性也逐漸降低，從而削弱了對自由基損害的防御能力，加速了生命的衰老變化并引發(fā)一系列病變。為了防御自由基的損害，現(xiàn)代科學提供了向生命機體添加自由基清除劑，以達到抵抗疾病、延緩衰老等目的。

　　對此陳峰教授表示，雨生紅球藻蝦青素作為“最強抗氧化劑”，能夠顯著抑制自由基對細胞的氧化侵害，其作用機理主要是提高體內過氧化氫酶CAT、超氧化物歧化酶SOD的活性，而這兩者是機體抗氧化能力的重要標志。因此，為對抗自由基的過氧化反應，預防自由基引起的疾病，除了正常的均衡膳食外，補充以紅球藻蝦青素為代表的富含抗氧化成分的藥物和營養(yǎng)補充食品是十分必要的。

經(jīng)蝦青素提取后的雨生紅球藻渣含有26%的蛋白質，4%脂肪及0.45%的蝦青素。

飼喂觀賞魚實驗表明，與飼喂常規(guī)飼料相比，飼喂雨生紅球藻渣制成的飼料，孔雀魚的成活率更高，真黑背心小丑魚的繁殖率更高，水晶蝦的顏色更鮮艷。??

上圖左側為飼喂雨生紅球藻藻渣制成飼料，圖右側則為飼喂常規(guī)的飼料，兩者的效果對比還是非常明顯，飼喂雨生紅球藻渣制成飼料的觀賞魚和蝦顏色更加鮮艷，體態(tài)更大及更漂亮顯眼。

本文轉自公眾號 微藻技術與產(chǎn)業(yè)?https://mp.weixin.qq.com/s/i0JDVGbmrW4eBi475m7zLA

通知原文如下：

為進一步加強寵物飼料管理，依法規(guī)范寵物飼料市場，依據(jù)《飼料和飼料添加劑管理條例》，我部擬將58種寵物（犬貓）專用的飼料添加劑增補進入《飼料添加劑品種目錄（2013）》，將23種飼料添加劑的適用范圍擴大至寵物（犬貓），同時將28種（類）飼料原料增補進入《飼料原料目錄》?，F(xiàn)向社會公開征求意見（見附件），公眾可通過以下途徑和方式提出反饋意見：

　　1.電子郵件：xmjslch@agri.gov.cn

　　2.傳真：010—59192848

　　3.通信地址：北京市朝陽區(qū)農(nóng)展南里11號農(nóng)業(yè)部畜牧業(yè)司飼料處，郵政編碼：100125

　　意見反饋截至日期為2018年3月23日。

附件：1. 增補《飼料添加劑品種目錄（2013）》（征求意見稿）

　　?2. 增補《飼料原料目錄》（征求意見稿）

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第五篇——雨生紅球藻

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單位：上海光語生物科技有限公司

微信公眾號：Leadingtec

作者：俞建中（微信號：Scophy117）

本篇只講雨生紅球藻及養(yǎng)殖模式，蝦青素的內容另有介紹。

英文單詞請外行繼續(xù)忽略，內行早就忽略了。

本篇引用圖片多數(shù)引自網(wǎng)絡，我盡可能的加以標注出處。

雨生紅球藻（Haematococcus?pluvialis）這名字來源，猜測可能是一場雨后，一些低洼的地方形成積水，藻在水洼中生長繁殖，隨著水的不斷蒸發(fā)，鹽度上升，藻細胞開始富集蝦青素，變成了紅色，由此而得名（如圖1所示），拉丁文中雨的單詞就是pluvia。（賣紅球藻蝦青素保健品的時候，絕對可以提下雨生紅球藻乃雨神降福于人間的哏，如果真有人采用，請轉賬廣告創(chuàng)意費至光語公賬或老俞微信）

需要再重復下雨生紅球藻的分類知識：它屬于綠藻門(Chlorophata)、綠藻綱(Chlorophyceae)、 團藻目(Volvocales)、紅球藻科(Haematococcaccae)、紅球藻屬(Haematococcus)。重申一些容易被誤解的地方：（1）它是一種綠藻，不是紅藻；（2）嚴格按照拉丁種名翻譯，它應該叫雨生血球藻。（前面的篇幅已經(jīng)上過紅球藻的圖了，如欲再看，燒香點蠟請度娘和谷哥吧）

生物學特性還得說，這是建立養(yǎng)殖模式的前提。

按著學界前輩的說法，雨生紅球藻細胞可以分成四個階段（或四種類型），英文分別叫macrozooids (or zoospores), microzooids,?palmella, and hematocysts (or aplanospores)，按著這英文詞，我都不知道用哪些中文詞來對應。

首先，macrozooids 按字面就是“大孢子”的意思，又叫游動孢子(zoospores)，這個階段的特征是，球形/橢球型/珍珠型的營養(yǎng)細胞（繁殖體），有兩根鞭毛，杯狀色素體，含有若干個淀粉核。在良好的營養(yǎng)及環(huán)境因子條件下，這類細胞占主體，如圖2-A所示。

而當環(huán)境或培養(yǎng)條件趨向不利生長時，“大孢子”會失去鞭毛變成一個不會游動的“不定孢子，palmella”（如圖2-B），而后成為“不動孢子，aplanospores”（如圖2-C），細胞壁變得厚硬堅實，并可以進一步積累蝦青素（如圖2-D）。

雨生紅球藻的繁殖以無性生殖（營養(yǎng)生殖）為主，有性繁殖較為少見。帶鞭毛的游動孢子是快速動并具有繁殖力的細胞，能夠分裂成2-8小細胞（甚至到16或32個），繁殖的過程參看圖3，就不做具體解釋了。剛從母體（配子母細胞）“出生”的雨生紅球藻的小種子（配子細胞）被稱為“小孢子”（microzooids），個頭較小，游動快。

在逆境中，雨生紅球藻細胞轉變成不動孢子，同時伴隨著類胡蘿卜素的積累（尤其是蝦青素），細胞變成紅色。而當不動孢子重新又回到順境時，它又能恢復成游動孢子，形成循環(huán)（如圖4）

有必要指出的是：以游動孢子進行繁殖是雨生紅球藻最適宜的方式，從不動孢子再恢復到游動孢子，是個“艱難漫長”的過程，拿不動孢子去做繁殖，妥妥的生產(chǎn)事故；另外，即使在游動孢子的階段，細胞中也可能存在蝦青素而略顯紅色，這個大家平時在網(wǎng)絡上看到的圖就有顯示。

因為雨生紅球藻這個生物學特性，對養(yǎng)殖生產(chǎn)來講，最具優(yōu)勢的方式就是前期保持良好的繁殖培養(yǎng)條件，快速增加培養(yǎng)液中的細胞密度，然后制造逆境（比如增加光強、增加鹽度、加入氧化物質等），讓細胞富集蝦青素，生產(chǎn)中所謂的兩步法就是這概念（其實其他幾個“步法”，不管是凌波微步、八步趕蟬還是魔族耶識步，走位再風騷也逃不開這些基本原理）。

雨生紅球藻養(yǎng)殖模式，有以下的幾類。

第一種是開放池模式，如位于美國夏威夷的Cynotech公司就采用這種方式，國內也有幾家公司曾采用該模式。開放池建造與運行成本相對低廉，但是生產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)品中蝦青素含量不穩(wěn)定（1~3%），生產(chǎn)效率不高。

第二種模式是現(xiàn)在應用最普遍的管道式反應器，采用玻璃管道為養(yǎng)殖容器，采用這種模式有以色列的Algatech公司和我國云南石林的愛生行和云彩金可等許多公司。這種模式具有很大的優(yōu)勢，在云南等地區(qū)幾乎可以實現(xiàn)全年不間斷生產(chǎn)，而且藻粉產(chǎn)品中蝦青素含量高（>4%）且穩(wěn)定。在國內，雨生紅球藻產(chǎn)業(yè)在最近幾年發(fā)展迅猛，大小企業(yè)已有十多家，可以說是國內發(fā)展最快、技術水平最高的一個品種。（當然，有時老俞也奇怪，項目落地前，某些老板怎么不看看地點選的對不對？不預期一下市場未來發(fā)展？）

另外還有其他的一些模式，屬于早期的有些設計。比如yamaha公司的室內管道系統(tǒng)，真心高大上，估計成本更加高大上（圖8）；另外如富士公司的室內反應器，外觀是一個罐子，內部什么結構未知（圖9）；同樣是富士公司做的反應器，像一口倒扣的鍋，非常的有喜感。

雨生紅球藻在上世紀八十年代的時候，即被日本科學家證實可以異養(yǎng)發(fā)酵，而后卻一直沒大的進展，也就最近三、四年的事，這項技術被中國的科學家突破，不僅可以高效實現(xiàn)游動孢子繁殖，并可以在發(fā)酵罐內就實現(xiàn)一定量的蝦青素積累，而且！據(jù)說已經(jīng)逐步進入生產(chǎn)應用了！

最后來談談采收加工的問題，采收加工總體而言，采用的多是成熟的化工或食品設備，偷懶就不上圖了

采收而言，富集了蝦青素的雨生紅球藻不動孢子個頭大密度也比較高，通過靜置即可沉降下來，實現(xiàn)固液體分層；如果量比較大，用某些離心機就可以實現(xiàn)連續(xù)或者批次的規(guī)模采收，獲得藻漿或濕藻泥。

相對來說，不動孢子細胞壁非常厚實，為了方便后續(xù)提取蝦青素的需要，需要將濕藻泥進行破壁處理，利用高壓均質等設備可實現(xiàn)。提取之前，一般需要對物料進行干燥，真空、噴霧和薄片干燥等技術均可根據(jù)需求采用。而提取蝦青素，或者用傳統(tǒng)的化學試劑提取法，也就是各種壇壇罐罐，或者用高大上的二氧化碳超臨界法，還是壇壇罐罐，這塊非老俞專長，就不多說了。

雨生紅球藻養(yǎng)殖一度被認為是技術難度很高的工作，因此蝦青素價格曾一度在2萬美元每公斤左右或更高（按折純品計算），而短短4-5年的功夫，價格幾乎攔腰砍了！

我大中華果有昊天庇佑，凡國人上手的東西，總能做成白菜價，白菜也有白菜的好處，飛入尋常百姓家的必須是白菜。（感慨完畢，本篇結束！）

俞建中

2016年12月19日

俞建中博士系列藻類科普文章鏈接：

光語帶你認識微藻 第一篇——什么是微藻

光語帶你認識微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開發(fā)和應用

光語帶你認識微藻 第三篇——微藻培養(yǎng)簡介

光語帶你認識微藻 第四篇——紫球藻

光語帶你認識微藻 第五篇——雨生紅球藻

光語帶你認識微藻 第六篇——蝦青素與其功效

光語帶你認識微藻 第七篇——鹽藻與β-胡蘿卜素

光語帶你認識微藻 第八篇——地木耳、發(fā)菜和葛仙米

光語帶你認識微藻 第九篇——微藻與不飽和脂肪酸

光語帶你認識微藻 第十篇——裸藻（Euglena）

光語帶你認識微藻 第十一篇——螺旋藻（一）

光語帶你認識微藻 第十二篇—— 小球藻

蝦青素以其卓越的生理功能，在國際上已被廣泛應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、食品及醫(yī)藥業(yè)中。雨生紅球藻被公認為自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的最佳生物來源，因此利用雨生紅球藻獲取蝦青素，無疑具有廣闊的發(fā)展前景。

本研究建立了一種雨生紅球藻中的蝦青素酯皂化進行分離測定的反相高效液相色譜方法。蝦青素在15min內得到了較好的分離，其中蝦青素的檢出限為0.049mg/L，在1-15mg/L范圍內蝦青素的含量與峰面積具有良好的線性關系；該方法的精密度（RSD）為3.27%，回收率為100.7%。研究首次獲得HPLC法與Jensen分光光度法的關系式y(tǒng) = 8.496x – 12.237（r=0.9991）。

研究開展了雨生紅球藻BBM培養(yǎng)基的優(yōu)化改良?？疾炝司S生素B₁、B₁₂、不同形態(tài)鐵及醋酸鈉等多種微量組分對雨生紅球藻生長及蝦青素積累的影響。研究結果表明：適量維生素、鐵等微量組分的加入，具有促進雨生紅球藻生長、提高脅迫條件下的微藻存活率以及促進蝦青素積累等作用。在此基礎上對BBM培養(yǎng)基進行正交實驗改良，無鐵的BBM配方基礎上添加1g/L NaAc、0.05ppm維生素B₁₂和18μmol/L EDTA-Fe³⁺，獲得新型培養(yǎng)基命名為CBBM。此培養(yǎng)基配方培養(yǎng)雨生紅球藻的生長指數(shù)可達0.5，蝦青素產(chǎn)率為22.58mg/L（20.43mg/g）。

在國內首次開展了雨生紅球藻的半連續(xù)培養(yǎng)模式與一次培養(yǎng)模式的比較研究，發(fā)現(xiàn)雨生紅球藻的半連續(xù)培養(yǎng)可使培養(yǎng)第一階段的生物量增加2-3倍，蝦青素的總產(chǎn)量至少增加3倍左右，藻粉內的蝦青素含量亦增加66%以上。所獲藻粉的質量及重量顯著提高。此外，藻液內孢子比例大幅下降，普遍低于40%。

在半連續(xù)培養(yǎng)模式下，CBBM培養(yǎng)基相對原始BBM培養(yǎng)基具有提高雨生紅球藻藻密度、存活率、藻粉和蝦青素產(chǎn)量的效果。其中10%更新率組存活率為44%，蝦青素產(chǎn)率為30.1mg/L，蝦青素含量為25.7mg/g，分別較較傳統(tǒng)一次培養(yǎng)模式下采用BBM培養(yǎng)基對照組提高了1.2倍、2倍和1倍；蝦青素產(chǎn)率和含量較半連續(xù)培養(yǎng)模式下采用BBM培養(yǎng)基對照組提高了1.3倍和60%。

本研究還針對幾種脅迫方式開展研究發(fā)現(xiàn)：高鹽度時，雨生紅球藻會積累蝦青素，同時藻細胞會大量死亡；氮缺乏條件下，可以促進雨生紅球藻積累蝦青素，同時降低了其孢子比率；藍光可以促進雨生紅球藻生長和蝦青素累積，3 000 lx為藍光最佳脅迫光強。

紅球藻是一種廣泛存在的綠藻，分類如下：
門： 綠藻門
綱： 綠藻綱
目： 團藻目
科： 紅球藻科
屬： 紅球藻屬
種： 雨生種

雨生紅球藻中蝦青素含量為1．5%～3．0%，被看作是天然蝦青素的“濃縮品”．
大量研究表明雨生紅球藻對蝦青素的積累速率和生產(chǎn)總量較其它綠藻高，而且雨生紅球藻所含蝦青素及其酯類的配比(約70%的單酯，25%的雙酯及5%的單體)與水產(chǎn)養(yǎng)殖動物自身配比極為相似，這是通過化學合成和利用紅發(fā)夫酵母等提取的蝦青素所不具備的優(yōu)勢．此外，雨生紅球藻中蝦青素的結構以3S一3 ’S型為主，與鮭魚等水產(chǎn)生物體內蝦青素結構基本一致；而紅發(fā)夫酵母中蝦青素結構則為3R一3 R型．
當前，雨生紅球藻被公認為自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的最好生物，因此，利用這種微藻提取蝦青素無疑具有廣闊的發(fā)展前景，已成為近年來國際上天然蝦青素生產(chǎn)的研究熱點．

經(jīng)過“植物奶油”、“野生甲魚著色”（農(nóng)業(yè)部318號文指定天然蝦青素為水產(chǎn)動物唯一著色劑）等食品安全事件的洗禮。發(fā)達國家一直使用的，天然安全的雨生紅球藻提取物天然蝦青素（英文稱Astaxanthin，簡稱ASTA）經(jīng)過天然蝦青素行業(yè)幾年不懈的努力，雨生紅球藻于 在2010年11月11日 “中華人民共和國衛(wèi)生部第17號公告 ”中獲得“準生證”。從此在抗氧化劑行業(yè)，天然蝦青素的生產(chǎn)及其研發(fā)將進入快車道，天然蝦青素將對氧化應激類疾病，如糖尿病、痛風、高血壓等的防治產(chǎn)生革命性的改變。以下是“中華人民共和國衛(wèi)生部第17號公告 ”原文摘錄。

根據(jù)《中華人民共和國食品安全法》和《新資源食品管理辦法》的規(guī)定，現(xiàn)批準雨生紅球藻、表沒食子兒茶素沒食子酸酯為新資源食品，允許水蘇糖作為普通食品生產(chǎn)經(jīng)營,將費氏丙酸桿菌謝氏亞種列入我部于2010年4月印發(fā)的《可用于食品的菌種名單》（衛(wèi)辦監(jiān)督發(fā)〔2010〕65號）。以上食品的生產(chǎn)經(jīng)營應當符合有關法律、法規(guī)、標準規(guī)定。

特此公告。