運用雨生紅球藻生產蝦青素的研究進展

□ 王振旸 馮向陽 專利審查協作江蘇中心

雨生紅球藻屬于水生單細胞藻類物質，按照蝦青素含量、形態以及顏色等，可將其分為后壁孢子、孢子、游動細胞與不動細胞四種。為提高雨生紅球藻蝦青素提取量，以雨生紅球藻生產蝦青素相關專利申請概況介紹為例，對運用雨生紅球藻進行蝦青素生產的研究進展展開解讀，期望能夠為雨生紅球藻應用提供一些理論方面支持。

蝦青素在自然界中存在極為廣泛，火烈鳥羽毛、鮭科魚類以及植物葉、花等都含有極為豐富的蝦青素。該種類胡蘿卜素生理功效較為突出，在視力改善、抗氧化性以及抗腫瘤等方面都有著十分顯著的效果。作為蝦青素重要來源，雨生紅球藻生產蝦青素的專利申請研究數量也呈現出了明顯的上升趨勢。為對該項研究進展進行明確，首先應對相應專利申請情況進行明確。

專利申請

從20世紀80年代，國外申請第一篇雨生紅球藻培養方式專利起，國內外學者一直在對相關內容進行著研究，各項專利申請量也呈現出了明顯的上升趨勢。2012年前后，蝦青素商業價值得到深度挖掘，使得雨生紅球藻及其生產蝦青素的方式得到了社會各界廣泛關注，專利申請數量得到了進一步提升，細胞形態、基因工程等研究也變得更加成熟，為雨生紅球藻培養提供了更好的理論指導。

國內相關專利申請時間相對較晚，雨生紅球藻大規模培養也受到了一定影響。但隨著國內對于該培養方式關注程度的不斷提升，各項培養技術也得到了顯著發展，專利申請量從2012年開始得到了顯著提升。

雨生紅球藻生產蝦青素的研究進展

雨生紅球藻培養

1.培養裝置優化

培養裝置研究從封閉小型反應器向戶外跑道池、列管式光生物反應器，以及從依賴自然條件向可實現人為調控方向轉化。現代所有培養裝置，能夠實現對自然生長環境不利影響的有效控制，為雨生紅球藻產業化以及規模化培養奠定了良好基礎。

2.培養方式優化

培養方式的研究以誘導條件以及培養方式優化為主，其中培養方式主要可以分為兩步法以及一步法兩種，領域學者對兩種工藝的研究一直處于不斷進步的狀態。通過對相關專利發展的研究可以發現，目前兩步法是最為成熟的培養方式，已具有產業化實例，各種新型培養方式開始出現，如2017年，專利CN107460129A中公開一種培養液與生物質分離培養措施，具有采收方便以及占地面積小等方面優勢。

蝦青素提取

蝦青素提取主要分為破壁方法與提取方式兩部分。現階段，機械破壁仍然是主要破壁手段，控制機械破壁過程蝦青素氧化與機械法優化，仍然會是今后研究主要方向，而破壁法與細胞形態聯合研究也成為了今后新的研究方向。

根據研究內容與專利申請量分析可以發現，目前國內相關蝦青素提取的專利申請量相對有限，提取方式仍然以溶劑萃取技術為主，且離子液體、超臨界以及酶等均有涉及，在今后其可能會得到更多的關注。

基因工程

國內雨生紅球藻基因工程研究時間相對較短，研究方向主要以基因植入、誘變以及改造為主，能夠達到有效提高藻類產量以及蝦青素快速積累的目標。通過對相關專利文獻的分析可以發現，國內基因工程研究，從原始隨機展開藻株篩選轉變為蝦青素關鍵基因篩選，并發展到對定向植入表達分析進行研究的方向。而研究對于隨機性的過度依賴也得到了有效克服，開始從蝦青素合成機理角度展開相應分析。無論是研究方向還是專利申請量方面，雨生紅球藻基因工程改造研究都得到了高度關注，微生物合成以及定向改造等思路得到廣泛關注，而新的研究方向也在不斷出現，其很有可能會成為今后主要研究方向。

結語

通過對雨生紅球藻生產蝦青素研究進展相關內容的論述，可以明確，目前雨生紅球藻蝦青素技術研究，主要集中在基因工程改造、培養方式與提取方式三個部分，其中培養方式研究又可以細分為誘導方法、培養基以及培養方式與培養裝置四部分內容，均是以提升蝦青素含量與雨生紅球藻產量問題為目標的。目前各項研究仍在繼續，專利申請數量也處在不斷增加的狀態，可以預見，今后雨生紅球藻蝦青素生產發展會更加理想。