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。     

运用雨生红球藻生产虾青素的研究进展

正雨生红球藻属于水生单细胞藻类物质,按照虾青素含量、形态以及颜色等,可将其分为后壁孢子、孢子、游动细胞与不动细胞四种。为提高雨生红球藻虾青素提取量,以雨生红球藻生产虾青素相关专利申请概况介绍为例,对运用雨生红球藻进行虾青素生产的研究进展展开解读,期望能够为雨生红球藻应用提供一些理论方面支持。     

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。     

雨生红球藻虾青素积累条件优化研究

虾青素具有很强的抗氧化能力,雨生红球藻在目前已知生物中虾青素含量最高。该文采用响应面法研究温度、pH值、NaCl浓度、钨酸钠浓度对雨生红球藻虾青素积累的影响。结果表明,雨生红球藻虾青素积累的最佳工艺条件为温度27℃、pH 9.6、NaCl浓度1.7 g/L、钨酸钠浓度5.2 mmol/L。各因素对雨生红球藻虾青素积累影响的顺序为pH值＞温度＞钨酸钠浓度＞NaCl浓度。     

雨生红球藻虾青素的制备及生物活性研究进展

虾青素是类胡萝卜素的含氧衍生物,人工养殖的雨生红球藻是天然虾青素的最好来源。虾青素具有多种生物活性,在疾病的预防和治疗中起重要作用。文章介绍了虾青素的提取与稳定性以及在人体中的吸收与代谢,主要对雨生红球藻虾青素的抗氧化活性以及在炎症、糖尿病、心血管疾病、免疫调节以及抗癌等方面的研究进展和应用现状进行了综述。     

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。     

胁迫条件下褪黑素诱导雨生红球藻虾青素合成

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)在胁迫条件下可大量积累虾青素,已成为天然虾青素的主要来源。通过解析外源褪黑素(Melatonin,MLT)调控雨生红球藻在缺氮联合高光照胁迫条件下的防御效应,以期建立虾青素高效合成的技术体系。结果表明,胁迫条件下外源MLT的诱导显著促进了虾青素的积累,最高质量分数达到32.37 mg/g,较对照组增加了2.25倍。此外,外源MLT提高了胞内NO和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的含量,同时上调了虾青素合成关键酶基因dxs和chy的表达水平。研究表明,外源MLT诱导高光缺氮胁迫下雨生红球藻中虾青素的高效合成可能与MLT调控藻细胞内的NO、MAPK含量和虾青素合成关键酶基因dxs和chy的表达水平相关。     

雨生红球藻等离子诱变及高产藻株的筛选

目的通过等离子体诱变筛选获得高产虾青素的雨生红球藻突变株。方法将常压室温等离子体应(atmospheric and room temperature plasma,ARTP)用于雨生红球藻的诱变育种处理。ARTP在常温下以输入功率100 W、处理距离2mm、气体流速10 L/min处理雨生红球藻40s,雨生红球藻的致死率达90%以上。在此条件下获得诱变株后,以虾青素合成抑制剂作为筛选剂,成功筛选获得一株虾青素高产藻株M45。结果该突变株的生物量和生长速率分别较出发株提高了6.45%和8.57%。突变株M45的虾青素含量达3.1%,较出发株提高了51.96%;虾青素产量为71.92 mg/L,相比于出发株提高了61.73%,且遗传稳定性实验表明,M45生产性能稳定。结论经等离子体诱变获得的突变株M45虾青素含量高,生产性能稳定,具有一定的工业应用前景,等离子体诱变方法适用于雨生红球藻的育种。     

外源乙烯利对雨生红球藻中虾青素积累的影响

本实验初步研究了一定浓度范围的乙烯利对雨生红球藻积累虾青素的影响。在对数生长期的藻液中分别加入一系列不同浓度的乙烯利溶液,然后转入胁迫培养(25℃,24h5000lux连续光照+营养盐饥饿),诱导细胞内虾青素的合成积累。在诱导过程中显微观察不同浓度乙烯利处理后细胞形态和色素积累的变化,并定期取样进行虾青素含量的测定。结果表明,添加0.05ml/L的乙烯利可以促进雨生红球藻积累虾青素,处理后的藻细胞比对照组的藻细胞提前17d完全变红,虾青素产量比对照提高了92.1%,达18.6mg/L藻液。另外还发现0.1ml/L的乙烯利对雨生红球藻积累虾青素有明显的抑制作用。高浓度的乙烯利(≥0.15ml/L)处理对雨生红球藻细胞存在致死作用。     

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.     

胺鲜酯提高雨生红球藻(Haematococcus pluvialis LUGU)虾青素含量的作用

探究添加不同浓度的胺鲜酯（diethyl aminoethyl hexanoate,DA-6）在雨生红球藻Haematococcus pluvialis LUGU培养过程中对生物量、虾青素含量、活性氧（ROS）水平以及叶绿素浓度的作用。结果表明,0.1 mmol/L DA-6可以略微增加生物量（0.52 g/L）,但相对于同一天对照组,可以显著（p<0.05）提高虾青素含量,最大含量可达24.94 mg/g,是对照组（16.43 mg/g）的1.52倍,此时藻细胞内ROS水平以及叶绿素浓度相比于对照组均出现了降低。研究表明,DA-6诱导可以促进虾青素含量的提高,这为虾青素产业化生产提供了一种有效的策略。      

响应面法优化雨生红球藻虾青素的超声提取工艺

以雨生红球藻为原料,选取乙酸乙酯∶乙醇(v/v,1∶1)为提取溶剂,采用超声法提取虾青素,固定液料比为100∶1,以超声功率、超声时间和超声温度为因子,虾青素提取率为评价指标,在单因素实验的基础上,利用响应面法对提取条件进行优化。三因素对虾青素提取率的影响顺序为:时间>温度>功率。优化得到的最佳提取条件为:超声功率200W、时间30min、超声提取温度25℃,在此条件下提取率可达1.045%,与预测值1.05%相近,表明模型可用。      

Enlarged and astaxanthin-accumulating cyst cells of the green alga Haematococcus pluvialis

The cyst cells of Haematococcus pluvialis were separated into fractions of relatively uniform size by sucrose density gradient centrifugation. The fraction at the bottom of the centrifuge tube with the largest specific gravity from density gradients of mature cysts mainly consisted of enlarged, red cyst cells and had the highest astaxanthin content. To examine the relationship between cell size and astaxanthin content of cysts, formation of the fluorescent dichlorofluorescein (DCF) from 2',7'-dichlorohydrofluorescein diacetate of cyst cells in each fraction from density-gradient centrifugation under oxidative stress caused by methyl viologen (1.0 mM) was studied. The formation of DCF in cyst cells was decreased with larger cell diameter. This decrease was also correlated with increases in astaxanthin content. Therefore, both cell diameter and the fluorescent DCF content of cyst cells would be good parameter to select astaxanthin-hyperproducing strains from native populations of H. pluvialis.     

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。      

雨生红球藻源虾青素对糖尿病小鼠的降糖作用及其机制

通过尾静脉注射四氧嘧啶（45⁵0 mg/kg BW iv）建立小鼠高血糖模型,研究雨生红球藻源虾青素（astaxanthin,ASX）对四氧嘧啶高血糖小鼠血糖的调节作用。分别以雨生红球藻源虾青素粉（虾青素含量为2%）25、100 mg/kg连续灌胃高血糖小鼠14 d,在末次灌胃后摘眼球取血测定血糖、胰岛素、SOD、GSH-Px的活性和MDA水平;肝、肾组织称重并测定SOD、GSH-Px的活性和MDA水平。结果表明,雨生红球藻源虾青素可缓解高血糖模型小鼠体重降低的趋势,减少饮水量和摄食量;雨生红球藻源虾青素可显著降低四氧嘧啶高血糖小鼠的血糖值（p<0.05）以及极显著提高血清中胰岛素的含量（p<0.01）,增强血清中的SOD（p<0.05）和GSH-Px（p<0.01）的活性,抑制了肾脏和肝脏中的MDA水平。结果表明,提高血清和肝肾组织的抗氧化能力,增加机体内的胰岛素水平可能是雨生红球藻源虾青素降血糖的机制之一。      

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%。