紅球藻是一種淡水單胞綠藻，隸屬綠藻門、綠藻綱、團藻目、紅球藻科、紅球藻屬。紅球藻是科學(xué)界發(fā)現(xiàn)的繼螺旋藻、小球藻之后，富含營養(yǎng)價值和藥用價值的藻類食品。該藻能大量積累類胡蘿卜素（可占干重的2%-5%），其中80%以上為蝦青素及其酯[zhǐ]類，因而呈現(xiàn)紅色，故名紅球藻，又稱雨生紅球藻。
紅球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。雨生紅球藻是公認的在自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的最理想來源，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。
簡介
紅球藻是目前科學(xué)界發(fā)現(xiàn)的繼螺旋藻、小球藻之后，富含營養(yǎng)價值和藥用價值的藻類食品。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值的經(jīng)濟微藻。
雨生紅球藻是一種主要生長在淡水中的單細胞綠藻，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。雨生紅球藻是公認的在自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的最理想來源，蝦青素作為發(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，國內(nèi)外對該藻成分的研究多集中于蝦青素的研究和應(yīng)用方面，而對其多糖的相關(guān)研究尚未見報道。
起源
十九世紀法國探險家前往加拿大新斯科舍省探險時，來到了布雷頓角島島上的布拉多爾湖。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，空中鳥無蹤，小魚絕跡任何生物都無法生存。但是讓探險科學(xué)家們驚奇的是，在這樣一個生物絕跡的湖中居然存活著一種紅色的小蟲子。到底是什么神奇力量讓這種小蟲子在如此惡劣的條件下得以存活呢？這引起了探險科學(xué)家的興趣。
隨后，科學(xué)家們對這種神奇的紅色小蟲子進行深入研究，發(fā)現(xiàn)它們的奇跡是紅色的體征，經(jīng)過化驗，紅色的體液確認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了這種小蟲子，使其白天抗拒輻射、高鹽堿，夜晚抗冰凍、耐嚴寒而得以生存下來。科學(xué)家們開展了使人類獲得紅色小蟲神奇力量的科學(xué)努力。
20世紀初，科學(xué)家們終于又發(fā)現(xiàn)了紅色蝦青素這一個更好的來源——雨生紅球藻。這種神奇的藻類的生命歷程與紅色小蟲有驚人的相似。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抗氧化劑，是自然界迄今為止發(fā)現(xiàn)的最強的抗氧化劑，其抗氧化功效是天然?-胡蘿卜素的10倍、天然維生素E的550倍。
當前，雨生紅球藻被公認為自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的最好生物，因此，利用這種微藻提取蝦青素無疑具有廣闊的發(fā)展前景，已成為近年來國際上天然蝦青素生產(chǎn)的研究熱點。
蝦青素
天然蝦青素
蝦青素是一種紅色素，可以賦予三文魚、蝦和火烈鳥粉紅的顏色。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)的甲殼亞門都食用這些藻類和浮游生物，然后把這種色素儲存在殼中，于是它們的外表呈現(xiàn)粉紅色。這些貝殼類動物又被魚（三文魚，鱒魚）和鳥（火烈鳥，朱鷺）捕食，然后把色素儲存在皮膚和脂肪組織中。這就是三文魚和其他一些動物呈現(xiàn)紅色的原因。蝦青素沒有被漂白，因此這些動物的體征保留了紅色。
目前，天然蝦青素的生物來源一般有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，且提取費用較高，不適于進行大規(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)殖動物自身配比極為相似。這是通過化學(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。此外，雨生紅球藻中蝦青素的結(jié)構(gòu)以3S一3S型為主，與三文魚等水產(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)，當氧跟復(fù)雜的新陳代謝分子結(jié)合時就會生成自由基。自由基是極不穩(wěn)定的分子，可以隨時與任何可以反應(yīng)的東西結(jié)合。當它們發(fā)生反應(yīng)時，就產(chǎn)生了“氧化”。氧化過程一旦開始，就會引起連鎖反應(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)也會像氧化的蘋果一樣。不管是在體內(nèi)或是體外都會發(fā)生氧化作用并受到自由基的傷害，在體外它們會讓我們的皮膚老化－起皺紋、皮膚干燥甚至引起皮膚癌。隨著我們年齡的增長，自由基會損害我們肌肉的力量和彈性。
極強的穿透力
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
生物體細胞膜是由磷脂雙分子層構(gòu)成的，天然蝦青素能跨越細胞膜的磷脂雙分子層，防止磷脂分子被氧化損害，很好的保障了細胞膜的穩(wěn)定性，從而顯著延長細胞的壽命。
超強吸收性
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，能夠快速到達人體各器官。
大量研究表明，蝦青素對人體各系統(tǒng)均具有一定的功能改善作用。如對于人體的神經(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)運動疲勞；能有效抑制腫瘤，對癌細胞的生長有直接抑制作用等。
眼睛和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的保護作用
蝦青素能通過血腦屏障，有效防止視網(wǎng)膜的氧化和感光器細胞的損傷，說明蝦青素在預(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、帕金森病、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
蝦青素的強抗氧化活性可作為潛在的光保護劑，用于阻止皮膚的光老化。蝦青素能夠有效清除計算機輻射、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，保護細胞膜和線粒體膜免受氧化損傷，從而防止細胞受氧化反應(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，對暴露于致癌物質(zhì)中的上皮細胞具有抗增殖作用和強化免疫功能的作用，如抑制膀胱癌、口腔癌、大腸癌、胃癌和乳腺癌的生長。蝦青素還能降低黃曲霉毒素的致癌性，對減少黃曲霉毒素誘導(dǎo)的肝腫瘤細胞的數(shù)量和體積效果良好。
抗炎藥特性：蝦青素強有力的抗氧化特性可以幫助抑制自由基，減少對關(guān)節(jié)的氧化損害。
緩解運動疲勞
蝦青素還可以增加肌肉力量以及肌肉耐受力，迅速恢復(fù)運動疲勞，減輕劇烈運動后產(chǎn)生的遲發(fā)性肌肉疼痛（DOMs）。
防止心血管疾病
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)防動脈硬化、冠狀動脈粥樣硬化性心臟病和缺血性腦損傷的制劑。
養(yǎng)殖條件
近年來，雨生紅球藻被認為是生產(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，被譽為“超級抗氧化劑”。國外一些研究機構(gòu)曾設(shè)想把蝦青素作為高價值的藥品原料、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、提取費用高的缺點。而且由于資源限制，尚不能滿足西歐三文魚養(yǎng)殖的需求；另一方面，由于紅球藻養(yǎng)殖條件難以控制、蝦青素的提取費用較高，以及紅球藻本身藥用和保健價值較螺旋藻和小球藻低的原因，影響了紅球藻的進一步開發(fā)。
PH值：紅球藻生活的環(huán)境為淡水，對pH緩沖能力比較弱。在培養(yǎng)過程中，隨著營養(yǎng)鹽的吸收利用溶液的pH會很快升高，pH常>10。pH成為紅球藻生長的限制因子。控制pH是解決紅球藻生長速度慢的關(guān)鍵之一。雨生紅球藻尤其是它的綠色游動細胞對環(huán)境pH值的改變較敏感，其生長狀況與培養(yǎng)液的pH穩(wěn)定性關(guān)系密切。
光照強度：藻類對光照的需求有一個適宜范圍(即補償光照強度和飽和光照強度之間)。在此光范圍內(nèi)，光照強度增加，光合作用加快，從而有利于藻群生物量的增加。當達到光飽和強度之后，光合作用反而減弱以至受到抑制。
溫度：雨生紅球藻生長的趨勢是隨著溫度的升高生長量也隨著升高。當溫度升到27 ℃時，反而生長變慢。細胞由游動變?yōu)椴粍樱焕谟晟t球藻的生長。所以，雨生紅球藻在溫度超過27 ℃的條件下培養(yǎng)是無法長得好的。
紅球藻光合自養(yǎng)的最適溫度為20~28℃。高于30℃的溫度就會抑制紅球藻的生長。在混合營養(yǎng)或異養(yǎng)生長時，較高的溫度(如30℃)有利于紅球藻利用有機碳源，對蝦青素的合成也更有利。紅球藻的生長還受溫差的影響，較低的晚間溫度對藻的生長沒有不利影響。
紅球藻生長的最適pH為中性至微堿性(7.8)。由于生活在淡水中，對pH的緩沖能力比較弱，隨著紅球藻的培養(yǎng),pH會很快升高，常常成為生長的限制因子。較低的溶解氧有利于紅球藻自養(yǎng)生長，而飽和的溶解氧有利于藻進行異養(yǎng)生長。鹽度增加不利于紅球藻的生長但有利于蝦青素的積累。過快的攪拌速度(過高的切變力)會阻礙紅球藻的生長。但促進蝦青素的合成。
有關(guān)科研
國外一些研究機構(gòu)，如美國的Aquasearch公司、法國的Confidence未來食品研究所、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年美國的Cynotech，日本的富士化工才培殖成功紅球藻。2008年云南綠A生物工程有限公司向衛(wèi)生部提交了雨生紅球藻粉新資源食品申請，并獲得0001號評審結(jié)論通知書，對中國紅球藻產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義。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個國家的7家公司（日本FUJI化學(xué)集團<控制瑞典、夏威夷兩家工廠>、YAMAHA集團、Biogenic公司、美國Cyanotech公司、云南愛爾發(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），其余一些國家和企業(yè)大都處于研發(fā)階段。中國雨生紅球藻養(yǎng)殖企業(yè)超過20家，總養(yǎng)殖面積超過100萬平方米，年產(chǎn)雨生紅球藻粉800噸左右，年產(chǎn)值超過10億元，產(chǎn)地主要集中在云南省滇中地區(qū)（含全國最大生產(chǎn)基地云南麗江程海湖），生產(chǎn)規(guī)模占全國75%以上。
參考資料 >
紅球藻簡介.微藻中文網(wǎng).2024-02-19
守護你的心靈之窗 綠A蝦青素全面呵護眼睛健康.新華報業(yè)網(wǎng).2024-09-13
蝦青素的特性及應(yīng)用前景.維普資訊.2024-09-13