利用雨生紅球藻生產天然色素——蝦青素(2 / 3)

將蝦青素運用於家禽的飼糧中,是否能取得理想的效果,目前並無明確的定論,還需作進一步深入細致的研究。

蝦青素的化學特性及來源

蝦青素的化學特性

蝦青素的化學係統名為(IUPAC),相對分子量為596.86。純蝦青素是暗紅棕色粉末,熔點224度,不溶於水,能溶於大多數有機溶劑。蝦青素的化學結構是由四個異戊二烯單位以共軛雙鍵形式連接,兩端又有二個異戊二烯單位組成六節環結構。

蝦青素的來源

(l)化學合成瑞士Hoffmann-LaRoche公司成功地合成了蝦青素並投入市場,商品名為CarophyllPink。目前人工合成的蝦青素仍然是三文魚飼料色素添加劑的主要來源。

(2)甲殼類動物甲殼類動物的甲殼中含有蝦青素,但含量很低,並且這些甲殼中灰分、幾丁質的含量較高,限製了蝦青素的提取和利用。

(3)微藻雨生紅球藻(Haenatcoccuspluvialis)細胞內蝦青素含量很高,超過細胞幹重的2%;血紅裸藻(Euglenasanguinea)中蝦青素雙酯的含量達細胞幹重的0.70,此外綠藻(Eremosphaeraviridis)、小球藻(Chlorellaspp)、Botryococcusbraunil在不利條件下能生產蝦青素。但這些微藻生長緩慢、需要較長的生長周期。

(4)原生動物Gymnodinium、Strombidium和Favellaehrenbergii等原生動物中也有蝦青素,但它們自身不能會成蝦青素,沒有商業價值。由此可以預言,開發紅球藻培養生產蝦青素技術具有廣闊的發展前景和巨大的商業價值。

雨生紅球藻內蝦青素的合成

紅球藻細胞內的蝦青素

蝦青素在紅球藻細胞內合成和積累會影啊其產量。Sprey認為次生類胡蘿卜素可以在葉綠體中合成,並且可像廣大高等植物的葉綠素一樣參與光和作用。但是,Santos和Mesquita通過電鏡觀察發現,蝦青素不是在細胞器內,而是在細胞內質網外麵的透明質內合成。合成的蝦青素質粒最初以顆粒形式存在於核周質附近,沒有生物膜,互相也不容易融合。成熟的蝦青素呈各種形狀,包括長絲狀、棒狀和顆粒狀。

蝦青素的積累

紅球藻在最適生長條件下,藻細胞產生葉綠素A、葉綠素B以及初生類胡蘿卜素,特別是β-胡蘿卜素和葉黃素。這時藻細胞為綠色,呈橢圓形,細胞生長率很高。當營養條件受到限製或在不利環境下,紅球藻的光合速率與光合作用產物利用速率不平衡,導致碳水化合物的積累,脂肪酸和類胡蘿卜素的增加,特別是蝦青素的快速積累。這時紅球藻的細胞變大,顏色也由綠色變為紅色。

蝦青素的含量及合成速率在紅球藻的生活周期中顯著不同。蝦青素的積累速率在遊動細胞和不動細胞中是一樣的,遊動細胞蝦青素的含量下降是因為它的合成速率低於細胞的分裂速度。任何因素,如不利的生長條件和細胞分裂抑製物的產生等,都可引致細胞分裂速度下降,從而導致個體細胞內蝦青素的快速積累。根據紅球藻分批培養的結果,發現蝦青素的生成速率在紅球藻的不同生長階段是不同的,紅球藻生長後期的蝦青素積累明顯高於生長早期。

外界條件對細胞蝦青素積累的影響

許多環境如光照、營養等都可以影響蝦青素的形成,這些因素常常通過細胞內綜合代謝而發生作用。