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紅球藻（淡水單胞綠藻）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-19

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紅球藻

淡水單胞綠藻

紅球藻是一種淡水單胞綠藻，隸屬綠藻門(mén)、團(tuán)藻目、紅球藻科、紅球藻屬。該藻能大量累積蝦青素而呈現(xiàn)紅色，故名紅球藻，又稱雨生紅球藻。紅球藻是目前科學(xué)界發(fā)現(xiàn)的繼螺旋藻、小球藻之后，富含營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值的藻類食品。

主要信息

中文名	紅球藻
拉丁學(xué)名	Haematococcus Pluvialis
別名	血球藻
分布區(qū)域	除南北極惡略環(huán)境，其他大洲基本都有分布

分類信息

界

植物界

展開(kāi)

簡(jiǎn)介

紅球藻是目前科學(xué)界發(fā)現(xiàn)的繼螺旋藻、小球藻之后，富含營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值的藻類食品。該藻能大量累積蝦青素而呈現(xiàn)紅色，故名紅球藻，又稱雨生紅球藻。上世紀(jì)九十年代末期，由于紅球藻孢子富含蝦青素而一度成為繼螺旋藻、小球藻之后的另一種高價(jià)值的經(jīng)濟(jì)微藻。

雨生紅球藻是一種主要生長(zhǎng)在淡水中的單細(xì)胞綠藻，在海洋中分布很少，但海水中的鹽度有利于藻體中蝦青素的累積。雨生紅球藻是公認(rèn)的在自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的最理想來(lái)源，蝦青素作為目前發(fā)現(xiàn)的一種最高效的純天然抗氧化劑，在清除自由基、抗衰老、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等方面顯示出良好的生物活性，被廣泛應(yīng)用于功能性食品、醫(yī)藥以及化妝品領(lǐng)域，世界上現(xiàn)已有多家公司生產(chǎn)雨生紅球藻粉及其功能制品。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)該藻成分的研究多集中于蝦青素的研究和應(yīng)用方面，而對(duì)其多糖的相關(guān)研究尚未見(jiàn)報(bào)道。

起源

十九世紀(jì)法國(guó)探險(xiǎn)家前往加拿大新斯科舍省探險(xiǎn)時(shí)，來(lái)到了布雷頓角島上的布拉多爾湖。布拉多爾湖屬于寒帶天然咸水湖，含鹽量極高，在如此惡劣的條件下，空中鳥(niǎo)無(wú)蹤，小魚(yú)絕跡任何生物都無(wú)法生存。但是讓探險(xiǎn)科學(xué)家們驚奇的是，在這樣一個(gè)生物絕跡的湖中居然存活著一種紅色的小蟲(chóng)子。到底是什么神奇力量讓這種小蟲(chóng)子在如此惡劣的條件下得以存活呢？這引起了探險(xiǎn)科學(xué)家的興趣。

隨后，科學(xué)家們對(duì)這種神奇的紅色小蟲(chóng)子進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)它們的奇跡是紅色的體征，經(jīng)過(guò)化驗(yàn)，紅色的體液確認(rèn)是一種人體不能自行合成的天然抗氧化物質(zhì)蝦青素。正是紅色的蝦青素保護(hù)了這種小蟲(chóng)子，使其白天抗拒輻射、高鹽堿，夜晚抗冰凍、耐嚴(yán)寒而得以生存下來(lái)?？茖W(xué)家們開(kāi)展了使人類獲得紅色小蟲(chóng)神奇力量的科學(xué)努力。

20世紀(jì)初，科學(xué)家們終于又發(fā)現(xiàn)了紅色蝦青素這一個(gè)更好的來(lái)源——雨生紅球藻。這種神奇的藻類的生命歷程與紅色小蟲(chóng)有驚人的相似。紅球藻是蝦青素含量最高的微藻，也是所有已知的蝦青素合成生物體積累量最高的物種。這種神奇的藻類含有天然強(qiáng)抗氧化劑，是自然界迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的抗氧化劑，其抗氧化功效是天然?-胡羅卜素的10倍、天然維生素E的550倍。掌握了紅球藻的科研權(quán)，為人類改寫(xiě)時(shí)間函數(shù)創(chuàng)造了可能，保持年輕、延續(xù)尊貴再也不是白日夢(mèng)。一場(chǎng)紅球藻研發(fā)的科研攻關(guān)戰(zhàn)在世界打響了，全世界生命科學(xué)的頂尖科學(xué)家從此開(kāi)始了100年探索。

當(dāng)前，雨生紅球藻被公認(rèn)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?zé)o疑具有廣闊的發(fā)展前景，已成為近年來(lái)國(guó)際上天然蝦青素生產(chǎn)的研究熱點(diǎn)。

蝦青素

天然蝦青素

蝦青素是一種紅色素，可以賦予三文魚(yú)、蝦和火烈鳥(niǎo)粉紅的顏色。其化學(xué)結(jié)構(gòu)類似于β - 胡蘿卜素（存在于胡蘿卜中）和維生素A。蝦青素是類胡蘿卜組的一部分。蝦青素是由幾種藻類和浮游生物產(chǎn)生的。一些水生物種，包括蝦在內(nèi)的甲殼類動(dòng)物都食用這些藻類和浮游生物，然后把這種色素儲(chǔ)存在殼中，于是它們的外表呈現(xiàn)粉紅色。這些貝殼類動(dòng)物又被魚(yú)（三文魚(yú)，鱒魚(yú)）和鳥(niǎo)（火烈鳥(niǎo)，朱鷺）捕食，然后把色素儲(chǔ)存在皮膚和脂肪組織中。這就是三文魚(yú)和其他一些動(dòng)物呈現(xiàn)紅色的原因。蝦青素沒(méi)有被漂白，因此這些動(dòng)物的體征保留了紅色。

目前，天然蝦青素的生物來(lái)源一般有3種：水產(chǎn)品加工工業(yè)的廢棄物、紅發(fā)夫酵母(Phaffiarhodozyma)和微藻(雨生紅球藻)。其中，廢棄物中蝦青素含量較低，且提取費(fèi)用較高，不適于進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。天然的紅發(fā)夫酵母中蝦青素平均含量也僅為0.40%。相比之下，雨生紅球藻中蝦青素含量為1.5%～10.0%，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(duì)蝦青素的積累速率較高，而且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(dòng)物自身配比極為相似。這是通過(guò)化學(xué)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(shì)。此外，雨生紅球藻中蝦青素的結(jié)構(gòu)以3S一3S型為主，與鮭魚(yú)等水產(chǎn)生物體內(nèi)蝦青素結(jié)構(gòu)基本一致；而紅發(fā)夫酵母中蝦青素結(jié)構(gòu)則為3R一3R型。

生理功效

蝦青素作為一種最高效的純天然抗氧化劑，最主要的功能是清除自由基，提高人體抗衰老能力。

在人體內(nèi)，當(dāng)氧跟復(fù)雜的新陳代謝分子結(jié)合時(shí)就會(huì)生成自由基。自由基是極不穩(wěn)定的分子，可以隨時(shí)與任何可以反應(yīng)的東西結(jié)合。當(dāng)它們發(fā)生反應(yīng)時(shí)，就產(chǎn)生了“氧化”。氧化過(guò)程一旦開(kāi)始，就會(huì)引起連鎖反應(yīng)，生成更多的自由基。

如果讓自由基任意滋生，我們的體內(nèi)也會(huì)像氧化的蘋(píng)果一樣。不管是在體內(nèi)或是體外都會(huì)發(fā)生氧化作用并受到自由基的傷害，在體外它們會(huì)讓我們的皮膚老化－起皺紋、皮膚干燥－甚至引起皮膚癌。隨著我們年齡的增長(zhǎng)，自由基會(huì)損害我們肌肉的力量和彈性。

極強(qiáng)的穿透力

天然蝦青素能夠穿透血腦屏障、血胰腺屏障、血睪丸屏障這三大人類主要屏障，并且是唯一能穿透血腦屏障的類胡蘿卜素，因此是可能作用于腦細(xì)胞和眼球視網(wǎng)膜唯一一種類胡蘿卜素。

跨膜穩(wěn)定性

生物體細(xì)胞膜是由磷脂雙分子層構(gòu)成的，天然蝦青素能跨越細(xì)胞膜的磷脂雙分子層，防止磷脂分子被氧化損害，很好的保障了細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，從而顯著延長(zhǎng)細(xì)胞的壽命。

超強(qiáng)吸收性

由于蝦青素分子量小596.8，即使加上兩端的酯基也不到1000道爾頓，極易被人體吸收，能夠快速到達(dá)人體各器官。

大量研究表明，蝦青素對(duì)人體各系統(tǒng)均具有一定的功能改善作用。如對(duì)于人體的神經(jīng)系統(tǒng)、心腦血管系統(tǒng)類疾病有很好的治療效果；能延緩肌膚衰老、阻止皮膚老化；能減少關(guān)節(jié)氧化損害、提高肌肉耐受力，迅速恢復(fù)運(yùn)動(dòng)疲勞；能有效抑制腫瘤，對(duì)癌細(xì)胞的生長(zhǎng)有直接抑制作用等。

眼睛和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)作用

蝦青素能通過(guò)血腦屏障，有效防止視網(wǎng)膜的氧化和感光器細(xì)胞的損傷，說(shuō)明蝦青素在預(yù)防和治療“年齡相關(guān)性黃斑變性”、改善視網(wǎng)膜功能方面具有良好效果；蝦青素具有保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的能力，尤其是大腦和脊柱，能有效治療缺血性的重復(fù)灌注損傷、脊髓損傷、帕金森氏綜合癥、阿茲海莫氏綜合癥等中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷。

防紫外線輻射

蝦青素的強(qiáng)抗氧化活性可作為潛在的光保護(hù)劑，用于阻止皮膚的光老化。蝦青素能夠有效清除計(jì)算機(jī)輻射、環(huán)境污染、吸煙而引起的皮膚老化的自由基，延緩肌膚衰老，保護(hù)細(xì)胞膜和線粒體膜免受氧化損傷，從而防止細(xì)胞受氧化反應(yīng)的危害。

抑制腫瘤

蝦青素能顯著抑制化學(xué)物誘導(dǎo)的初期癌變，對(duì)暴露于致癌物質(zhì)中的上皮細(xì)胞具有抗增殖作用和強(qiáng)化免疫功能的作用，如抑制膀胱癌、口腔癌、結(jié)腸癌、胃癌和乳腺癌的生長(zhǎng)。蝦青素還能降低黃曲霉毒素的致癌性，對(duì)減少黃曲霉毒素誘導(dǎo)的肝腫瘤細(xì)胞的數(shù)量和體積效果良好。

抗炎特性：蝦青素強(qiáng)有力的抗氧化特性可以幫助抑制自由基，減少對(duì)關(guān)節(jié)的氧化損害。

緩解運(yùn)動(dòng)疲勞

蝦青素還可以增加肌肉力量以及肌肉耐受力，迅速恢復(fù)運(yùn)動(dòng)疲勞，減輕劇烈運(yùn)動(dòng)后產(chǎn)生的遲發(fā)性肌肉疼痛（DOMs）。

防止心腦血管疾病

蝦青素在體內(nèi)具有顯著升高高密度脂蛋白(HDL)和降低LDL的功效，蝦青素能減輕載脂蛋白的氧化，可用做預(yù)防動(dòng)脈硬化、冠心病和缺血性腦損傷的制劑。

養(yǎng)殖條件

近年來(lái)，雨生紅球藻被認(rèn)為是生產(chǎn)蝦青素最佳原料之一。蝦青素具有比類胡蘿卜素及維生素E更高的抗氧化活性。研究表明，其抗氧化性是類胡蘿卜素的10倍、維生素E的550倍，被譽(yù)為“超級(jí)抗氧化劑”。國(guó)外一些研究機(jī)構(gòu)曾設(shè)想把蝦青素作為高價(jià)值的藥品原料、保健食品原料等。但目前僅從水產(chǎn)品廢棄物中提取蝦青素普遍存在蝦青素含量低、提取費(fèi)用高的缺點(diǎn)。而且由于資源限制，尚不能滿足西歐鮭魚(yú)養(yǎng)殖的需求；另一方面，由于紅球藻養(yǎng)殖條件難以控制、蝦青素的提取費(fèi)用較高，以及紅球藻本身藥用和保健價(jià)值較螺旋藻和小球藻低的原因，影響了紅球藻的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

PH值：紅球藻生活的環(huán)境為淡水，對(duì)pH緩沖能力比較弱。在培養(yǎng)過(guò)程中，隨著營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收利用溶液的pH會(huì)很快升高，pH常>10。pH成為紅球藻生長(zhǎng)的限制因子?？刂苝H是解決紅球藻生長(zhǎng)速度慢的關(guān)鍵之一。雨生紅球藻尤其是它的綠色游動(dòng)細(xì)胞對(duì)環(huán)境pH值的改變較敏感，其生長(zhǎng)狀況與培養(yǎng)液的pH穩(wěn)定性關(guān)系密切。

光照強(qiáng)度：藻類對(duì)光照的需求有一個(gè)適宜范圍(即補(bǔ)償光照強(qiáng)度和飽和光照強(qiáng)度之間)。在此光范圍內(nèi)，光照強(qiáng)度增加，光合作用加快，從而有利于藻群生物量的增加。當(dāng)達(dá)到光飽和強(qiáng)度之后，光合作用反而減弱以至受到抑制。

溫度：雨生紅球藻生長(zhǎng)的趨勢(shì)是隨著溫度的升高生長(zhǎng)量也隨著升高。當(dāng)溫度升到27 ℃時(shí)，反而生長(zhǎng)變慢。細(xì)胞由游動(dòng)變?yōu)椴粍?dòng)，不利于雨生紅球藻的生長(zhǎng)。所以，雨生紅球藻在溫度超過(guò)27 ℃的條件下培養(yǎng)是無(wú)法長(zhǎng)得好的。

紅球藻光合自養(yǎng)的最適溫度為20~28℃。高于30℃的溫度就會(huì)抑制紅球藻的生長(zhǎng)。在混合營(yíng)養(yǎng)或異養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)，較高的溫度(如30℃)有利于紅球藻利用有機(jī)碳源，對(duì)蝦青素的合成也更有利。紅球藻的生長(zhǎng)還受溫差的影響，較低的晚間溫度對(duì)藻的生長(zhǎng)沒(méi)有不利影響。

紅球藻生長(zhǎng)的最適pH為中性至微堿性(7.8)。由于生活在淡水中，對(duì)pH的緩沖能力比較弱，隨著紅球藻的培養(yǎng),pH會(huì)很快升高，常常成為生長(zhǎng)的限制因子。較低的溶解氧有利于紅球藻自養(yǎng)生長(zhǎng)，而飽和的溶解氧有利于藻進(jìn)行異養(yǎng)生長(zhǎng)。鹽度增加不利于紅球藻的生長(zhǎng)但有利于蝦青素的積累。過(guò)快的攪拌速度(過(guò)高的切變力)會(huì)阻礙紅球藻的生長(zhǎng)。但促進(jìn)蝦青素的合成。

有關(guān)科研

國(guó)外一些研究機(jī)構(gòu)，如美國(guó)的Aquasearch公司、法國(guó)的Confidence未來(lái)食品研究所、瑞典的AstaCarotene AB公司等，曾嘗試室內(nèi)或管道養(yǎng)殖紅球藻。但因陽(yáng)光缺少而極大的減少其蝦青素的含量，而暫告停止。

直至1994年美國(guó)的Cynotech，日本的富士化工才培殖成功紅球藻。目前有能力商業(yè)化養(yǎng)殖雨生紅球藻生產(chǎn)天然蝦青素的只有5個(gè)國(guó)家的7家公司（日本FUJI化學(xué)集團(tuán)<控制瑞典、夏威夷兩家工廠>、YAMAHA集團(tuán)、Biogenic公司、美國(guó)Cyanotech公司、云南愛(ài)爾發(fā)天然蝦青素生物技術(shù)有限公司、荊州市天然蝦青素有限公司、印度Bioprex公司、以色列Algatech公司），其余一些國(guó)家和企業(yè)大都處于研發(fā)階段。目前紅球藻在全國(guó)的最大生產(chǎn)基地在云南麗江程海湖上。