人工调控雨生红球藻积累虾青素的研究进展

红球藻是富含营养价值和药用价值的藻类食品。雨生红球藻是自然界中生产天然虾青素的理想来源,虾青素作为一种高效的纯天然抗氧化剂,在清除自由基、抗衰老、抗肿瘤和免疫调节等方面显示出良好的生物活性。利用雨生红球藻生产虾青素具有广阔的发展前景,已成为近年来国际上研究的热点。此外,天然虾青素产量有限,大部分虾青素都是人工调控生产的。因此,本文综述了国内外人工调控对雨生红球藻积累虾青素的方法,对我国提高雨生红球藻生产虾青素具有重要意义。     

雨生红球藻天然虾青素提取研究进展

文章介绍了天然虾青素的生物来源、功能及应用研究的新进展,对比分析了雨生红球藻的不同破壁方法和虾青素的提取方法,重点介绍了近期国内外对雨生红球藻虾青素高效分离提取的新方法,并对其未来发展方向进行了展望。     

雨生红球藻中虾青素的研究进展

虾青素是一种具有众多生理功能的类胡萝卜素,经济价值极高,但是在自然界中含量较少,其最佳生物来源-雨生红球藻中含量也不超过5%,且该藻的细胞壁较厚,虾青素提取不充分,造成部分虾青素浪费。因此,如何充分提取雨生红球藻中的虾青素已成为研究热点。就虾青素的生理功能、提取方法、雨生红球藻的破壁方法展开论述。     

雨生红球藻培养及虾青素累积条件探讨

探讨了雨生红球藻(Haematoccuspluvialis)712株的适宜培养条件及藻体诱导累积虾青素的培养基条件。重点研究了温度、pH和光照条件对雨生红球藻营养生长的影响,以及NaNO3、Fe2+盐和乙酸钠浓度对雨生红球藻诱导累积虾青素含量的影响。结果表明:24℃、1000～1500lx连续光照、pH8.0左右的生长条件适合雨生红球藻游动细胞增殖,使平均生长速率达到0.252/d。通过正交试验表明:缺氮培养基对于雨生红球藻细胞累积虾青素最为有利,虾青素含量达到6.72μg/mL,而FeSO4和乙酸钠浓度对虾青素的累积无显著性影响。     

雨生红球藻虾青素对小鼠免疫调节的研究

评价雨生红球藻虾青素对小鼠免疫功能的调节作用。选用雌性ICR小鼠,试验分为4个免疫组,分别进行,每组设置低、中、高剂量及对照组。低、中、高剂量分别为0.083、0.167、0.5 g/kg·BW,对照组喂服植物油,试验周期30d。结果:在细胞免疫功能、体液免疫功能、单核-巨噬细胞功能3个方面有增强免疫力功能。结果表明:雨生红球藻虾青素有增强小鼠免疫力功能。     

雨生红球藻虾青素提取工艺条件研究

研究了直接用溶剂提取虾青素的工艺条件。结果表明，氯仿：乙醇(1：1,v／v)的混合溶剂最有利于从雨生红球藻孢子态细胞中提取出虾青素，较适合的提取温度为40℃，较适合的提取时间为45min。     

雨生红球藻海水放养技术及虾青素的生理功能

通过封闭性光生物反应器和开放式薄层生物反应器相结合的培养技术已经被成功用于雨生红球藻的商业化生产。雨生红球藻中富含的虾青素有重要的生理功能,其抗氧化活性比维生素E高500倍。美国食品及药物管理局指出,人体每天摄入250mg雨生红球藻干粉是绝对安全的。     

雨生红球藻中虾青素含量的快速测定方法

证实雨生红球藻在培养过程中体内所含的类胡萝卜素含量与虾青素含量是呈稳定的线性关系,使用相比虾青素测定方法简便的叶绿素测定方法,可快速测定出类胡萝卜素的含量,再根据研究所得的类胡萝卜素和虾青素的线性方程,可快速推算出雨生红球藻体内虾青素的含量。     

雨生红球藻海水放养技术及虾青素的生理功能

通过封闭性光生物反应器和开放式薄层生物反应器相结合的培养技术已经被成功用于雨生红球藻的商业化生产。雨生红球藻中富含的虾青素有重要的生理功能,其抗氧化活性比维生素E高500倍。美国食品及药物管理局指出,人体每天摄入250mg雨生红球藻干粉是绝对安全的。      

雨生红球藻物理破壁法提取虾青素研究

研究了几种常用的物理破壁法对雨生红球藻厚壁孢子细胞破壁率及虾青素提取率的影响,确定了高压均质处理、超声波法和反复冻融法的最适工艺条件。试验结果表明:高压均质处理最适合于雨生红球藻厚壁孢子的破碎和虾青素的提取。高压均质的优化条件为:40MPa,室温,循环3次,破壁率可达91.4%,虾青素提取率为28.02μg/mg(细胞干重),而未经破壁的虾青素提取率仅为17.92μg/mg(细胞干重),提取率提高了56.3%。     

雨生红球藻中虾青素含量快速测定方法

雨生红球藻中虾青素以虾青素单酯、二酯以及少量游离虾青素的形式存在,为了准确测定虾青素含量,通常需要将提取的虾青素酯水解转化为游离虾青素,再利用HPLC进行定量,操作耗时,不利于生产过程的快速监测。基于系统研究分光光度法直接测定细胞提取物中的混合虾青素含量和提取-酶解-HPLC法测定的关系,发现分光光度法估算的虾青素含量与HPLC法测定的准确含量之间具有良好的线性关系(r2=0. 997)。基于此建立了雨生红球藻虾青素快速测定方法,并对提取条件进行了优化。雨生红球藻粉(约5 mg)利用1 m L二甲基亚砜和6 m L丙酮进行1次提取,准确定容后,测定474 nm处的吸光度,根据吸光度与HPLC法虾青素含量间线性关系计算雨生红球藻中虾青素的含量。该方法操作简单,仅需10～20 min,测定准确,适于生产和流通环节的所需要的快速测定领域。     

响应面法优化雨生红球藻中虾青素的提取条件

以雨生红球藻粉为原料,选取乙酸乙酯:乙醇(1:1,v/v)为提取溶剂,以虾青素提取率为评价指标,在单因素实验的基础上,利用响应面法对雨生红球藻中虾青素的提取条件进行了优化。结果表明,影响虾青素提取条件的强弱分别为温度>液固比>时间,通过计算回归方程优化得到的最佳提取条件为:温度50℃,时间100 min,液固比1.5:1。通过与荆州公司提供的提取方法和碱提法对比,应用此方法虾青素提取率分别提高了44.31%和86.80%。     

混合培养对雨生血球藻虾青素产量的影响

研究了不同光照强度及添加不同葡萄糖量进行混合培养对雨生血球藻虾青素产量的影响.研究表明,单位体积培养液虾青素产量因光照强度和葡萄糖添加量不同而不同,在光照强度为2500lx以及葡萄糖添加量为3g/L时,虾青素产量最高.光照强度和葡萄糖添加浓度对虾青素产量具有交互影响.通过中心组合试验,确定混合培养条件下达到最高虾青素产量所需要的葡萄糖添加量及光照强度分别为3.1616g/L和2605.66lx.此时的虾青素产量为41.06mg/L,是自养培养时的2.02倍.     

雨生红球藻转化条件及虾青素积累的研究

在单因素试验基础上,选择转化光照强度、转化温度和转化时间为自变量,虾青素含量为响应值,利用Box-Behnken实验和响应面分析法,对转化条件进行优化。结果表明,在温度29.92℃,pH值10,光照7203.95lx的条件下转化10.6d,虾青素含量可达（33.796±1.556）mg/L,与未优化转化条件时相比,提高了0.99倍。     

茴香醚对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis LUGU)虾青素积累的影响

利用不同诱导条件促进雨生红球藻Haematococcus pluvialis积累虾青素已成为虾青素生产和研究的热点。实验研究了不同质量浓度的茴香醚(BHA)对胁迫培养条件下雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU生长和虾青素积累的影响。结果表明,2 mg/L的BHA能够显著提高虾青素的含量,最大含量可达29.03 mg/g,比对照组(14.30 mg/g)提高到2.03倍。而在相同的茴香醚诱导条件下,初始藻细胞的不同生长状态对细胞的生长及虾青素的合成也有很大的影响:处于对数生长期后期(14 d)的细胞更有利于虾青素的积累,其最大虾青素含量达到29.3 mg/g,分别比前期、中期和稳定期提高到2.9、1.01和1.72倍。实验表明茴香醚是虾青素诱导的有效诱导子,本研究也可为两阶段法诱导生产虾青素提供依据。      

黄腐酸对雨生红球藻(Haematococcus pluvialis LUGU)虾青素积累的影响

通过形态学以及18S r RNA的分析,筛选鉴定出了一株新的雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU,并以其作为研究对象,研究了不同质量浓度的黄腐酸(FA)对胁迫培养条件下细胞生长和虾青素产量的影响。结果表明,5 mg/L和10 mg/L的FA不仅促进了藻细胞的生长(生物量浓度分别比对照组增加了4.26%和10.58%),而且能够显著提高虾青素的含量(最大含量分别达到20.82和12.23 mg/L)。其中,5 mg/L的FA诱导效果最为明显,虾青素产量(37.46 mg/g)比对照组(20.90 mg/g)提高79.23%。实验表明,黄腐酸在适当浓度下能够显著促进藻细胞内虾青素的积累,可作为一种有效的诱导子应用于虾青素的生产。      

雨生红球藻保健酒的研发

本文以雨生红球藻为主要原料,配以其他传统保健食品资源,研制新型保健酒——雨生红球藻保健酒,以感官品评的方式调配出最佳风味,并对保健酒的市场现状及未来展望进行了分析。     

超声波联合研磨破壁法提取雨生红球藻中虾青素的工艺研究

在比较研究并确定破壁方法与溶解试剂的基础上,利用超声辅助提取方法探索不同条件下从雨生红球藻中提取虾青素的效果,并通过响应面法进一步优化提取工艺参数。结果表明,采用液氮研磨破壁处理,以乙酸乙酯-乙醇(v/v:1∶2)作为提取溶剂在超声时间18mins、超声温度39℃、液料比9∶50(mL/mg)、超声功率200 W条件下进行震荡超声处理,最后于40℃水浴振荡20 mins,虾青素提取率可达85.1%。     

Ionic liquid as an effective solvent for cell wall deconstructing through astaxanthin extraction from Haematococcus pluvialis

Haematococcus pluvialis is a proficient source of natural antioxidant astaxanthin. However, the efficient extraction of astaxanthin from this microalga remains a great challenge due to the presence of the tough and non-hydrolysable cell walls. In this study, ionic liquid (IL) pretreatment was used for deconstruction of cell wall method. Imidazolium-based ILs exhibited higher cell disruption capability than pyridinium-based and ammonium-based ILs. After the ILs determination, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride ([Bmim] Cl) was the most efficient method for cell wall deconstruction that leads to the highest astaxanthin extractability. More than 80% astaxanthin was extracted from H. pluvialis under mild conditions (pretreatment with 40% IL aqueous solution at 35 °C, followed by methanolic extraction at 50 °C). In addition, [Bmim] Cl showed the excellent recyclability, and negligible loss of astaxanthin during IL pretreatment was observed. The present work demonstrates that the combination of IL pretreatment and organic solvent extraction was an energy efficient and eco-friendly process for the astaxanthin recovery from H. pluvialis.     

低毒高效提取雨生红球藻中虾青素的工艺优化

随着虾青素的应用范围不断扩大,提取剂的安全性问题也日益突出。以雨生红球藻为原料,研究了多种提取剂的得率,以选出低毒高效的提取溶剂。同时,还研究了料液比、温度及提取时间对雨生红球藻中活性成分虾青素得率的影响,并通过正交实验优化提取参数,获得最佳提取工艺。结果显示,各因素对得率的影响大小依次为:料液比>提取时间>温度>提取溶剂。提取溶剂、料液比、温度和提取时间的最佳条件分别是:乙酸乙酯∶乙醇(1∶1)、1∶100、40℃、20 min,最佳得率为49.96%。