抗氧化营养品-雨生红球藻生物活性的研究前沿

一、 雨生红球藻的概述

雨生红球藻是（Haematococcus pluvialis）是一种单细胞绿藻，有两种细胞形态，即绿色营养细胞和红色厚壁孢子，只有在恶劣环境形成厚壁孢子才开始积累类胡萝卜素，可积累大量的虾青素，是天然虾青素的最好的生物来源。Restrom等（1981）测得雨生红球藻胶群体细胞中类胡萝卜素各组分所占比例分别为：虾青素 1％、虾青素单酯 76％、虾青素双酯 7％、β－胡萝卜素 1％、金盏花红素酯 3％、黄体素 7％、紫黄质 2％、新黄质 1％；Grung 等（1992）测得雨生红球藻厚壁孢子中类胡萝卜素的组成情况为：虾青素 1％、虾青素单酯 46％、虾青素双酯 34％、β－胡萝卜素 5％、黄体素 6％、海胆酮 4％、角黄质 4％。

雨生红球藻^[9]是虾青素含量最丰富的生物，国际市场需求量大，主要作为保健品和饲料添加剂使用。近年美国Cyanotech和Mera Pharmaceuticals公司用开放池技术商业化生产雨生红球藻，藻粉作为新膳食成分进入保健品市场；日本Fuji化工有限公司利用半圆型光生物反应器在瑞典和夏威夷生产红球藻，产品用于食品和饲料行业；以色列藻类工程公司也利用自动控制的管道光生物反应器生产红球藻。

红球藻产品质量可能会受藻种、生产方式、收获和加工工艺等影响而产生一定差异。比如某些红球藻品系含有微量斑螯黄质，过量摄食斑螯黄质（90 mg/d）存在结晶并沉积到视网膜上的可能性。雨生红球藻^[1]在生活周期中，细胞形态呈现多样性，因而其抗氧化作用及机制有所不同。国内对雨生红球藻的研究起步较晚，对藻粉的生产仍处于实验室阶段，规模化生产还未形成。

二、 雨生红球藻的生物活性

雨生红球藻活细胞作为光保护剂和强抗氧化剂，能够淬灭由强光和过度氧化产生的多种活性氧，防止活性氧对细胞的伤害^[7,8]。

张晓丽^[1]实验表明在雨生红球藻细胞内，有两种抗氧化机制，一种是保护酶体系，另一种是抗氧化物质虾青素。两种抗氧化机制相比较，虾青素的抗氧化作用远远大于保护酶体系，虾青素的作用更为迅速而且有效。

孟楠等^[2]研究小球藻提取物对大鼠急性肝损伤的保护作用，发现小球藻提取物显著降低大鼠血清中ALT、AST以及肝组织中MDA值并促进肝组织中GSH-Px活性及GSH含量的升高。

王潮岗等^[6]研究表明雨生红球藻总抗氧化能力的增长包括两个阶段，第一阶段主要来自抗氧化酶，如SOD和CAT，它们的响应时间比较短，不到6h。第二阶段主要来自虾青素等抗氧化物质，虾青素的积累量在24-48h急速上升，它的响应时间可能在24h后，细胞的总抗氧化能力也快速提高。雨生红球藻虾青素合成机制与很多因素有关，细胞内活性氧水平上升，作为信号分子激活雨生红球藻两套抗氧化系统进行防御。

三、 从雨生红球藻中提取虾青素

1. 虾青素的概述

虾青素^[1]是类胡萝卜素的含氧衍生物，属于酮式类胡萝卜素，具有较强的抗氧化性、水不溶性和亲脂性，易溶于有机溶剂。虾青素^[3]是一种多功能的天然产物，具有非常强的抗氧化性，并且在抗炎、免疫调节、保护视网膜、抗血栓、抗过敏、抗衰老、防治心脏病和糖尿病等方面均有显著的作用。因此，虾青素可以广泛应用于食品、医药及化妆品中，近年来受到国内外研究的广泛关注。

2.从雨生红球藻中提取虾青素

在雨生红球藻生长的过程中，如果遇到对生长不利的条件，如高光照、高温、营养盐（氮、磷）饥饿、盐胁迫和氧化压力（活性氧、自由基和溶解氧）的增加等都可诱导细胞内虾青素的积累，并具有协同作用。

在适宜的生长条件下，雨生红球藻主要以绿色游动细胞形态存在，细胞大量繁殖，生物量迅速增加，虾青素含量较少；当藻细胞处于胁迫条件或衰老过程时,鞭毛消失，细胞失去游动能力，细胞质中大量积累次生类胡萝卜素，其中90%以上为虾青素及其酯类，虾青素最高含量可达藻体干重的8%^[5]。

雨生红球藻^[2]被认为是自然界中能够合成和积累虾青素达到最大水平的生物来源，是近来国内外的研究热点之一。从红球藻中提取高纯度虾青素的技术，被日本富士化学和美国Cyanotech公司长期垄断。国内利用雨生红球藻分离提取天然虾青素的方法有常规溶剂法、微波法、超高压法、酶法、超临界CO₂萃取法、改良高压液相色谱法等。目前优良的雨生红球藻藻体中虾青素占类胡萝卜素总量的90%以上，但其自养培养周期长，技术水平要求较高，生产工艺较复杂，进行大规模生产比较困难，国内雨生红球藻的培养技术尚处于实验室研究阶段。

       雨生红球藻，能够淬灭由强光和过度氧化产生的多种活性氧，具有较强的抗氧化性。雨红藻作为自然界中生产天然虾青素的最好的生物原料，已引起国内外相关领域的普遍关注，随着培育和提取技术的完善，在运动营养和医药卫生领域将具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]张晓丽. 雨生红球藻抗氧化作用及藻粉质量安全性研究[D].中国科学院研究生院（海洋研究所）,2006.

[2]黄文文,洪碧红,易瑞灶,刘俊鹏,陈宇,王俊坤. 虾青素生产方法及生物活性的研究进展[J]. 中国食品添加剂,2012,06:214-218.

[3]孟楠,黄裕景,金容镐,孙立新. 小球藻提取物对大鼠急性肝损伤的保护作用[J]. 时珍国医国药,2009,01:163-164.

[4]尹蔷. 虾青素及其复方产品抗炎性能的研究[D].天津科技大学,2010.

[5]王群. 雨生红球藻优良藻株的筛选及其生理特性[D].暨南大学,2010.

[6]王潮岗,韩燊,陈甄倩,罗尹清,胡章立. 雨生红球藻抗氧化系统对活性氧的清除机制[J]. 水生生物学报,2012,04:804-808.

[7]Kobayashi M.In vivo antioxidant role of astaxanthin under oxidative stress in the green alga Haematococcus pluvialis[J].Appl Microbiol Biotechnol, 2000, 54: 550.

[8]Hagen C, Gr™newald K, Xylander M, Rothe E. Effect of cultivation parameters on growth and pigment biosynthesis in flagellated cells of Haematococcus pluvialis [J].J Appl Phycol, 2001, 13: 79.

[9]刘建国,潘励山,魏小丽,刘雍,刘伟,陈威,高虹. 富含虾青素的红球藻粉对大鼠的生理影响[J]. 食品与药品,2007,12:26-30.

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