蝦青素的分布來(lái)源

1、蝦青素的分布來(lái)源朱曉立1裘暉2(1廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品與生物工程系廣州510300)(2廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司廣州510640)摘要：蝦青素是一種酮式類胡蘿I、紊，常用作魚蝦等水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的飼料添加荊。天然蝦青素的來(lái)源有五種，即酵母菌、藻類、農(nóng)作物、甲殼類動(dòng)物、細(xì)菌和原生動(dòng)物、關(guān)鍵詞：蝦青素；分布；來(lái)源蝦青素(Astaxanthin)是一種酮式類胡蘿卜素，即3，3一二羥基一4，4’一二酮基一p，p一胡蘿卜素，常用作魚蝦等水產(chǎn)

2、養(yǎng)殖動(dòng)物的飼料添加劑，以便彌補(bǔ)人類膳食中蝦青素的缺乏，同時(shí)改善水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品的質(zhì)量。蝦青素呈鮮紅色，具有極強(qiáng)的抗氧化、抗癌變、增強(qiáng)免疫作用的功能。它也是一種理想的著色劑，含蝦青素的飼料能使鮭魚、鱒魚的皮膚、肌肉象野生魚一樣呈鮮艷的紅色，可增加魚的抗病能力，提高魚的繁殖能力。蝦青素已經(jīng)被美國(guó)批準(zhǔn)為食品添加劑，并且在三文魚的養(yǎng)殖中得到了很好的應(yīng)用。由于動(dòng)物本身體內(nèi)并不能合成蝦青素，因而蝦青素目前具有廣闊的市場(chǎng)前景，潛力可觀。盡管“蝦青素”一詞

3、在日常生活中不常使用，但蝦青素存在于許多種人類食物之中。大多甲殼類動(dòng)物如蝦、龍蝦、螃蟹等呈現(xiàn)的紅色均因蝦青素積累所致，一些魚肉如鮭魚的肉色也是蝦青素積累的結(jié)果。天然蝦青素的來(lái)源有五種，即酵母菌、藻類、農(nóng)作物、甲殼類動(dòng)物、細(xì)菌和原生動(dòng)物。1細(xì)菌據(jù)報(bào)道乳酸分枝桿菌(Mycobacteriumlacti—cola)只在烴類培養(yǎng)基上產(chǎn)生蝦青素而在營(yíng)養(yǎng)瓊脂上不產(chǎn)蝦青素。另外短桿菌103(Brevibacteri—um)在石油里生長(zhǎng)，發(fā)酵結(jié)束時(shí)生物

4、量為3∥L，色素量?jī)H有o03m如干細(xì)胞。但因?yàn)闊N類培養(yǎng)基產(chǎn)量較低，在生物技術(shù)上的應(yīng)用困難很大。中科院武漢病毒研究所的張亮、朱湘民從土壤中分離出一株黃桿菌(Flavohacteriumspp)CF一60，該菌的生長(zhǎng)需M92，MgS047H20的最適濃度為o2％；蛋白胨是該菌生長(zhǎng)的最佳氮源，它不能利用無(wú)機(jī)氮。種齡超過(guò)96h的菌體不能在新鮮的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)54h的2L恒化器發(fā)酵，生物量達(dá)68班，色素產(chǎn)量為lo6mg／IJ。該菌產(chǎn)生的類胡蘿

5、卜素成分簡(jiǎn)單，主要成分的含量為903％，改成分經(jīng)初步鑒定視分子結(jié)構(gòu)中含有羰基和羥基的蝦青素。日本東京Kirin釀造公司和海洋生物技術(shù)研究所的科學(xué)家，已克隆了參與海洋細(xì)菌體內(nèi)的紅色色素“蝦青素”生成基因。這些海洋細(xì)菌是從日本琉球島東南部的慶良間諸島海域分離出來(lái)的。這些基因可以編碼將胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為蝦青素的酶。目前，科學(xué)家已將這些基因精確表達(dá)于大腸桿菌。2酵母菌有些種類的酵母菌能夠合成蝦青素，目前發(fā)現(xiàn)的主要有紅發(fā)夫酵母、粘紅酵母BF一6、南極

6、酵母RhodotomlaspNJ一298產(chǎn)蝦青素的初步研究等。21紅發(fā)夫酵母紅發(fā)夫酵母是真菌界(Fun西)真菌門(Eumy—cota)半知菌亞門(Deutemmycotina)隱球酵母科35萬(wàn)方數(shù)據(jù)取，獲得的蝦青素添加劑，在對(duì)蝦養(yǎng)殖和蛋雞飼養(yǎng)中做飼養(yǎng)試驗(yàn)，獲得了理想的飼養(yǎng)效果。最近國(guó)外的研究表明，從保加利亞酸奶中分離出一種深紅酵母(Phadotoralarubra)，與紅發(fā)夫酵母相比，在同樣的培養(yǎng)條件下其蝦青素產(chǎn)量提高80倍，且生產(chǎn)速度

7、快。23南極酵母有研究報(bào)道南極酵母RhodotomlaspNJ一298產(chǎn)蝦青素，且其含量和產(chǎn)量均較高，并具有高的清除自由基活性，這可能是NJ一298對(duì)南極極端環(huán)境條件長(zhǎng)期反應(yīng)的結(jié)果。一株從南極海冰中分離的酵母菌NJ一298可產(chǎn)生類胡蘿卜素，總類胡蘿卜素產(chǎn)量為1986斗gg～。紫外可見分光光度計(jì)掃描，L洲S分析表明蝦青素為其主要成分，HPLc分析測(cè)定其含量為總色素的819％。對(duì)南極酵母NJ一298生長(zhǎng)研究表明蝦青素的合成主要集中在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)

8、期和穩(wěn)定期，最大產(chǎn)量為6506gL_1。優(yōu)化培養(yǎng)結(jié)果表明NJ一298最適生長(zhǎng)溫度為8℃，醋酸鈉和蛋白胨為最適碳氮源。并且該色素具有較強(qiáng)的清除自由基DPPH能力，IC50為O40斗gmL～。該研究表明，利用南極酵母RhodotomlaspNJ一298是獲取蝦青素的新途徑。3從培養(yǎng)藻類提取蝦青素目前報(bào)道的產(chǎn)蝦青素的藻類主要有雨生紅球藻(Haematococcuspluvialis)、湖泊紅球藻(ChloIococcunmsp)和雪藻(Chl

9、amydomonasni—valis)。單細(xì)胞綠藻雨生紅球藻(Haematococcuspluvialis)是一種主要的蝦青素產(chǎn)生菌，蝦青素含量高達(dá)o2％～2％，被認(rèn)為是一種很有蝦青素商業(yè)生產(chǎn)前景的微藻。雨生紅球藻在生長(zhǎng)過(guò)程中，發(fā)生氮源缺乏，體內(nèi)會(huì)積累蝦青素；如果培養(yǎng)過(guò)程中再添加二價(jià)鐵離子，則會(huì)提高其合成能力，促進(jìn)蝦青素的沉積，并在細(xì)胞形態(tài)上由營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞變成細(xì)胞囊。另?yè)?jù)報(bào)道，用藍(lán)光照射時(shí)，也可以誘導(dǎo)其合成類胡蘿卜素和蝦青素。目前國(guó)外優(yōu)質(zhì)雨

10、生紅球藻體中蝦青素占類胡蘿卜素總量的90％以上，其含量與光的性質(zhì)和質(zhì)量有關(guān)，光質(zhì)量(光質(zhì)量=光密度光照時(shí)間)越高，蝦青素產(chǎn)量也越高，而且持續(xù)光照的效果比間斷光照好。由于這種藻類的生長(zhǎng)條件苛刻，對(duì)水質(zhì)、環(huán)境及光的要求很高，自養(yǎng)培養(yǎng)周期長(zhǎng)，需破壁釋放蝦青素大規(guī)模生產(chǎn)依然存在難度(Johnson等，1991)。Chlorococcumsp具有耐高溫和極端pH、較快的生長(zhǎng)速率、易在戶外培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種極有潛力的蝦青素大規(guī)模生產(chǎn)菌。雪藻(

11、snowalgae)是生活在南、北極地區(qū)以及地球上相近的極端環(huán)境中的一類特殊的單細(xì)胞低等植物類群，已發(fā)現(xiàn)有上百種之多，分屬不同的門類。雪藻ChlamydomonasnivaJis在營(yíng)養(yǎng)豐富和低光強(qiáng)下保持綠色并快速生長(zhǎng)，而在營(yíng)養(yǎng)貧乏和高光強(qiáng)下細(xì)胞生長(zhǎng)減緩并開始積累大量一種紅色類胡蘿卜素——蝦青素，積累量主要受氮缺乏的影響，同時(shí)磷、硫、鉀和鐵的耗盡也有同樣的效果。4從水產(chǎn)品加工廢物中提取通常方法是將蝦蟹殼粉碎，然后酸解，最后用有機(jī)溶劑如丙酮

12、、石油醚等提取。國(guó)外采用聚合劑系統(tǒng)從螯蝦的廢棄物中提取蝦青素、蝦青素酯和蝦紅素。其產(chǎn)率每克可達(dá)153斗g。據(jù)分析，蝦青素占提取的類胡蘿卜素的90％以上。但廢棄物中的石灰質(zhì)成分不利于蝦青素的提取，提取前應(yīng)盡量除去，提取費(fèi)用較高且較易污染。近來(lái)，挪威采用青貯法處理廢棄物，即加入有機(jī)或無(wú)機(jī)酸破壞蝦青素與蛋白質(zhì)或骨骼部分的結(jié)合，從而使其從結(jié)合狀態(tài)游離出來(lái)。經(jīng)青貯法處理后，蝦青素的回收率提高了10％，純度也大為提高。國(guó)內(nèi)主要利用廢棄蝦頭殼生產(chǎn)蝦肽

13、蛋白、蝦青素及甲殼素，采用德國(guó)先進(jìn)酶解生物技術(shù)，每噸蝦頭殼可生產(chǎn)蝦青素05kg粗品。5原生動(dòng)物原生動(dòng)物Gymnodinium、Strombidium和Favellaehrenbe唱ii中也有蝦青素，但它們自身不合成蝦青素，沒(méi)有商業(yè)價(jià)值。6農(nóng)作物花生體內(nèi)不合成蝦青素，但存在蝦青素合成的前體物質(zhì)p一胡蘿卜素，尤其是種皮中p一胡蘿卜素含量極高，達(dá)到01m晚，是籽仁等其它部位含量的幾十倍。通過(guò)代謝工程，將蝦青素合成的關(guān)鍵酶基因p一胡蘿卜素酮化酶