红球藻（雨生红球藻）

红球藻是一种淡水单胞绿藻，隶属绿藻门、团藻目、红球藻科、红球藻属。该藻能大量累积虾青素而呈现红色，故名红球藻，又称雨生红球藻。红球藻是科学界发现的继螺旋藻、小球藻之后，富含营养价值和药用价值的藻类食品。

简介

红球藻是科学界发现的继螺旋藻、小球藻之后，富含营养价值和药用价值的藻类食品。该藻能大量累积虾青素而呈现红色，故名红球藻，又称雨生红球藻。上世纪九十年代末期，由于红球藻孢子富含虾青素而一度成为继螺旋藻、小球藻之后的另一种高价值的经济微藻。

雨生红球藻是一种主要生长在淡水中的单细胞绿藻，在海洋中分布很少，但海水中的盐度有利于藻体中虾青素的累积。雨生红球藻是公认的在自然界中生产天然虾青素的最理想来源，虾青素作为发现的一种最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，被广泛应用于功能性食品、医药以及化妆品领域，世界上现已有多家公司生产雨生红球藻粉及其功能制品。国内外对该藻成分的研究多集中于虾青素的研究和应用方面，而对其多糖的相关研究尚未见报道。

地位

红球藻在分类学上属于绿藻门、绿藻纲、团藻目、红球藻科、红球藻属。

起源

十九世纪法国探险家前往加拿大新斯科舍省探险时，来到了布雷顿角岛上的布拉多尔湖。布拉多尔湖属于寒带天然咸水湖，含盐量极高，在如此恶劣的条件下，空中鸟无踪，小鱼绝迹任何生物都无法生存。但是让探险科学家们惊奇的是，在这样一个生物绝迹的湖中居然存活着一种红色的小虫子。到底是什么神奇力量让这种小虫子在如此恶劣的条件下得以存活呢？这引起了探险科学家的兴趣。

随后，科学家们对这种神奇的红色小虫子进行深入研究，发现它们的奇迹是红色的体征，经过化验，红色的体液确认是一种人体不能自行合成的天然抗氧化物质虾青素。正是红色的虾青素保护了这种小虫子，使其白天抗拒辐射、高盐碱，夜晚抗冰冻、耐严寒而得以生存下来。科学家们开展了使人类获得红色小虫神奇力量的科学努力。

20世纪初，科学家们终于又发现了红色虾青素这一个更好的来源——雨生红球藻。这种神奇的藻类的生命历程与红色小虫有惊人的相似。红球藻是虾青素含量最高的微藻，也是所有已知的虾青素合成生物体积累量最高的物种。这种神奇的藻类含有天然强抗氧化剂，是自然界迄今为止发现的最强的抗氧化剂，其抗氧化功效是天然ß-胡萝卜素的10倍、天然维生素E的550倍。掌握了红球藻的科研权，为人类改写时间函数创造了可能，保持年轻、延续尊贵再也不是白日梦。一场红球藻研发的科研攻关战在世界打响了，全世界生命科学的顶尖科学家从此开始了100年探索。

当前，雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素的最好生物，因此，利用这种微藻提取虾青素无疑具有广阔的发展前景，已成为近年来国际上天然虾青素生产的研究热点。

虾青素

天然虾青素

虾青素是一种红色素，可以赋予三文鱼、虾和火烈鸟粉红的颜色。其化学结构类似于β - 胡萝卜素（存在于胡萝卜中）和维生素A。虾青素是类胡萝卜组的一部分。虾青素是由几种藻类和浮游生物产生的。一些水生物种，包括虾在内的甲壳类动物都食用这些藻类和浮游生物，然后把这种色素储存在壳中，于是它们的外表呈现粉红色。这些贝壳类动物又被鱼（三文鱼，鳟鱼）和鸟（火烈鸟，朱鹭）捕食，然后把色素储存在皮肤和脂肪组织中。这就是三文鱼和其他一些动物呈现红色的原因。虾青素没有被漂白，因此这些动物的体征保留了红色。

天然虾青素的生物来源一般有3种：水产品加工工业的废弃物、红发夫酵母(Phaffiarhodozyma)和微藻(雨生红球藻)。其中，废弃物中虾青素含量较低，且提取费用较高，不适于进行大规模生产。天然的红发夫酵母中虾青素平均含量也仅为0.40%。相比之下，雨生红球藻中虾青素含量为1.5%～10.0%，被看作是天然虾青素的“浓缩品”。

大量研究表明，雨生红球藻对虾青素的积累速率较高，而且所含虾青素及其酯类的配比(约70%的单酯，25%的双酯及5%的单体)与水产养殖动物自身配比极为相似。这是通过化学合成和利用红发夫酵母等提取的虾青素所不具备的优势。此外，雨生红球藻中虾青素的结构以3S一3S型为主，与鲑鱼等水产生物体内虾青素结构基本一致；而红发夫酵母中虾青素结构则为3R一3R型。

生理功效

虾青素作为一种最高效的纯天然抗氧化剂，最主要的功能是清除自由基，提高人体抗衰老能力。

在人体内，当氧跟复杂的新陈代谢分子结合时就会生成自由基。自由基是极不稳定的分子，可以随时与任何可以反应的东西结合。当它们发生反应时，就产生了“氧化”。氧化过程一旦开始，就会引起连锁反应，生成更多的自由基。

如果让自由基任意滋生，我们的体内也会像氧化的苹果一样。不管是在体内或是体外都会发生氧化作用并受到自由基的伤害，在体外它们会让我们的皮肤老化－起皱纹、皮肤干燥－甚至引起皮肤癌。随着我们年龄的增长，自由基会损害我们肌肉的力量和弹性。

极强的穿透力

天然虾青素能够穿透血脑屏障、血胰腺屏障、血睾丸屏障这三大人类主 要屏障，并且是唯一能穿透血脑屏障的类胡萝卜素，因此是可能作用于 脑细胞和眼球视网膜唯一一种类胡萝卜素。

跨膜稳定性

生物体细胞膜是由磷脂双分子层构成的，天然虾青素能跨越细胞膜的磷脂双分子层，防止磷脂分子被氧化损害，很好的保障了细胞膜的稳定性，从而显著延长细胞的寿命。

超强吸收性

由于虾青素分子量小596.8，即使加上两端的酯基也不到1000道尔顿，极易被人体吸收，能够快速到达人体各器官。

大量研究表明，虾青素对人体各系统均具有一定的功能改善作用。如对于人体的神经系统、心脑血管系统类疾病有很好的治疗效果；能延缓肌肤衰老、阻止皮肤老化；能减少关节氧化损害、提高肌肉耐受力，迅速恢复运动疲劳；能有效抑制肿瘤，对癌细胞的生长有直接抑制作用等。

眼睛和中枢神经系统的保护作用

虾青素能通过血脑屏障，有效防止视网膜的氧化和感光器细胞的损伤，说明虾青素在预防和治疗“年龄相关性黄斑变性”、改善视网膜功能方面具有良好效果；虾青素具有保护中枢神经系统的能力，尤其是大脑和脊柱，能有效治疗缺血性的重复灌注损伤、脊髓损伤、帕金森氏综合症、阿兹海莫氏综合症等中枢神经系统损伤。

防紫外线辐射

虾青素的强抗氧化活性可作为潜在的光保护剂，用于阻止皮肤的光老化。虾青素能够有效清除计算机辐射、环境污染、吸烟而引起的皮肤老化的自由基，延缓肌肤衰老，保护细胞膜和线粒体膜免受氧化损伤，从而防止细胞受氧化反应的危害。

抑制肿瘤

虾青素能显著抑制化学物诱导的初期癌变，对暴露于致癌物质中的上皮细胞具有抗增殖作用和强化免疫功能的作用，如抑制膀胱癌、口腔癌、结肠癌、胃癌和乳腺癌的生长。虾青素还能降低黄曲霉毒素的致癌性，对减少黄曲霉毒素诱导的肝肿瘤细胞的数量和体积效果良好。

抗炎特性 ：虾青素强有力的抗氧化特性可以帮助抑制自由基，减少对关节的氧化损害。

缓解运动疲劳

虾青素还可以增加肌肉力量以及肌肉耐受力，迅速恢复运动疲劳，减轻剧烈运动后产生的迟发性肌肉疼痛（DOMs）。

防止心脑血管疾病

虾青素在体内具有显著升高高密度脂蛋白(HDL)和降低LDL的功效,虾青素能减轻载脂蛋白的氧化，可用做预防动脉硬化、冠心病和缺血性脑损伤的制剂。

养殖条件

近年来，雨生红球藻被认为是生产虾青素最佳原料之一。虾青素具有比类胡萝卜素及维生素E更高的抗氧化活性。研究表明，其抗氧化性是类胡萝卜素的10倍、维生素E的550倍，被誉为“超级抗氧化剂”。国外一些研究机构曾设想把虾青素作为高价值的药品原料、保健食品原料等。但目前仅从水产品废弃物中提取虾青素普遍存在虾青素含量低、提取费用高的缺点。而且由于资源限制，尚不能满足西欧鲑鱼养殖的需求；另一方面，由于红球藻养殖条件难以控制、虾青素的提取费用较高，以及红球藻本身药用和保健价值较螺旋藻和小球藻低的原因，影响了红球藻的进一步开发。

PH值：红球藻生活的环境为淡水，对pH缓冲能力比较弱。在培养过程中，随着营养盐的吸收利用溶液的pH会很快升高，pH常>10。pH成为红球藻生长的限制因子。控制pH是解决红球藻生长速度慢的关键之一。雨生红球藻尤其是它的绿色游动细胞对环境pH值的改变较敏感，其生长状况与培养液的pH稳定性关系密切。

光照强度：藻类对光照的需求有一个适宜范围(即补偿光照强度和饱和光照强度之间)。在此光范围内，光照强度增加，光合作用加快，从而有利于藻群生物量的增加。当达到光饱和强度之后，光合作用反而减弱以至受到抑制。

温度：雨生红球藻生长的趋势是随着温度的升高生长量也随着升高。当温度升到27 ℃时，反而生长变慢。细胞由游动变为不动，不利于雨生红球藻的生长。所以，雨生红球藻在温度超过27 ℃的条件下培养是无法长得好的。

红球藻光合自养的最适温度为20~28℃ 。高于30℃的温度就会抑制红球藻的生长。在混合营养或异养生长时,较高的温度(如30℃)有利于红球藻利用有机碳源，对虾青素的合成也更有利。红球藻的生长还受温差的影响,较低的晚间温度对藻的生长没有不利影响。

红球藻生长的最适pH为中性至微碱性(7.8)。由于生活在淡水中,对pH的缓冲能力比较弱,随着红球藻的培养,pH会很快升高,常常成为生长的限制因子。较低的溶解氧有利于红球藻自养生长,而饱和的溶解氧有利于藻进行异养生长。盐度增加不利于红球藻的生长但有利于虾青素的积累。过快的搅拌速度(过高的切变力)会阻碍红球藻的生长。但促进虾青素的合成。

相关科研

国外一些研究机构，如美国的Aquasearch公司、法国的Confidence未来食品研究所、瑞典的AstaCarotene AB公司等，曾尝试室内或管道养殖红球藻。但因阳光缺少而极大的减少其虾青素的含量，而暂告停止。

直至1994年美国的Cynotech，日本的富士化工才培殖成功红球藻。有能力商业化养殖雨生红球藻生产天然虾青素的只有5个国家的7家公司（日本FUJI化学集团<控制瑞典、夏威夷两家工厂>、YAMAHA集团、Biogenic公司、美国Cyanotech公司、云南爱尔发天然虾青素生物技术有限公司、荆州市天然虾青素有限公司、印度Bioprex公司、以色列Algatech公司），其余一些国家和企业大都处于研发阶段。红球藻在全国的最大生产基地在云南丽江程海湖上。