“紅A紅球藻天然蝦青素功能獨(dú)特”
張成武 國家“863”項(xiàng)目首席科學(xué)家、暨南大學(xué)二級教授
紅A紅球藻是目前確認(rèn)的天然蝦青素含量較高的單細(xì)胞綠藻，也是所有已知的蝦青素合成生物體中積累量最高的物種，其積累量最高可達(dá)細(xì)胞干重的4%。在300多個(gè)同行評審的出版物中進(jìn)行了超過65項(xiàng)臨床研究和報(bào)告，證實(shí)了紅A紅球藻在促進(jìn)人類健康和營養(yǎng)狀況方面的良好應(yīng)用。
必須要注意的是蝦青素有合成蝦青素和天然蝦青素的區(qū)別。人工合成蝦青素含量以順式結(jié)構(gòu)為主，并且在人體內(nèi)不能轉(zhuǎn)化成天然的反式構(gòu)型。合成蝦青素的生物吸收效果、著色能力和生物效價(jià)均比同濃度的天然蝦青素低，存在安全性風(fēng)險(xiǎn)。FDA(美國食品和藥品管理局)已禁止化學(xué)合成的蝦青素進(jìn)入保健食品市場。因此，紅A紅球藻天然蝦青素的營養(yǎng)應(yīng)用、生物活性及保健作用無可替代。
紅A紅球藻天然蝦青素的營養(yǎng)應(yīng)用體現(xiàn)在其抗氧化、抗炎和抗凋亡活性都超高。其生物活性則體現(xiàn)在抗癌活性、抗肥胖活性、抗甘油三酯和膽固醇活性、心臟保護(hù)活性、免疫調(diào)節(jié)活性、抗糖尿病活性、肝保護(hù)活性、神經(jīng)保護(hù)活性、養(yǎng)護(hù)骨的活性、眼科疾病、對生殖系統(tǒng)的活性、脊髓損傷后神經(jīng)病理性疼痛中的活性、提高運(yùn)動成績以及對皮膚的益處都作用明顯、 效果可期。
紅A紅球藻天然蝦青素對于人體健康而言，還有其獨(dú)特的“屏障穿透性”。我們生活中聽說過很多抗氧化劑：酶、維生素、花青素、輔酶Q10等，這些不是水溶性就是脂溶性，這個(gè)特性使它們很難穿透人體內(nèi)的屏障，停留在細(xì)胞表面，對細(xì)胞、組織、系統(tǒng)的核心保護(hù)作用有限，抗氧化作用較差。許多實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)紅A紅球藻天然蝦青素是自然界中較強(qiáng)的抗氧化劑，這與其完美的水油雙溶分子結(jié)構(gòu)、強(qiáng)大的穿透力密切相關(guān)。
紅A紅球藻天然蝦青素具有以下其他抗氧化劑沒有的獨(dú)特功能——天然蝦青素可以暢通無阻地穿越血腦屏障，到達(dá)大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng);穿越血眼屏障，進(jìn)入眼睛;進(jìn)入關(guān)節(jié)、肌腱中，緩解運(yùn)動員、網(wǎng)球運(yùn)動員的疼痛;進(jìn)入皮膚，預(yù)防紫外線傷害，修復(fù)外觀老化痕跡。不僅如此，蝦青素對于其他器官如心臟、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)以及消化系統(tǒng)都有很強(qiáng)的修復(fù)、保護(hù)作用。蝦青素到達(dá)身體各處，并能在各處發(fā)揮抗氧化、抗炎等功效，這一巨大的特性是其他抗氧化劑沒有的。紅A紅球藻天然蝦青素是安全的，與食物一起食用時(shí)沒有任何副作用?！?/span>
“多種疾病防治有了新方向”
陳峰 國際食品科學(xué)院院士、國際歐亞科學(xué)院院士、北京大學(xué)終身講席教授
晚期糖基化終產(chǎn)物(AGES)是一類具有結(jié)構(gòu)多樣性和高度異質(zhì)性的化合物，是由還原糖(葡萄糖、果糖等)的活性羥基與氨基酸、蛋白質(zhì)、多肽、脂質(zhì)、核酸等生物大分子的游離氨基經(jīng)過縮合、重排、裂解、以及氧化后修飾形成的產(chǎn)物。除了內(nèi)源性AGES外，人體內(nèi)AGES的另一個(gè)重要來源即食源性AGES在食品基質(zhì)中被漸漸發(fā)現(xiàn)，包括焙烤類食物、牛奶、咖啡等。研究發(fā)現(xiàn)，大約1/10的食源性AGES可以進(jìn)入人體的血液循環(huán)。在正常機(jī)體內(nèi)，AGES從早期胚胎開始緩慢而勻速地形成并隨時(shí)間累積，是一個(gè)不可逆的過程。它們在體內(nèi)的過量積累被認(rèn)為是許多疾病的誘因，例如糖尿病及并發(fā)癥、 阿爾茨海默病、動脈粥樣硬化、老化等。尋找和研究AGES抑制劑被作為抑制由AGES引起的相關(guān)疾病極具潛力的預(yù)防措施。
迄今為止，用于抗糖基化阻斷AGES形成的抑制劑主要是合成化合物和天然產(chǎn)物。盡管一些合成化合物可以抑制AGES合成或者打斷AGES的產(chǎn)生，但是也存在較高的引發(fā)副反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。與合成化合物相比，天然產(chǎn)物對人體是相對安全的。最近幾年的研究表明，一些植物和藻類提取物以及其中相應(yīng)的酚類、色素類化合物表現(xiàn)出有效的AGES抑制性能，而這與化合物本身的強(qiáng)抗氧化性有關(guān)。從安全和功效兩方面考慮，天然來源的紅球藻天然蝦青素作為保健成分甚至作為治療AGES引發(fā)的相關(guān)疾病的預(yù)防藥物均展現(xiàn)出了很大的研究及應(yīng)用潛力。
紅A紅球藻是一種廣泛應(yīng)用于天然蝦青素生產(chǎn)的綠藻。在雨生紅球藻中天然蝦青素的含量一般可達(dá)到干重的2%~4%，在誘導(dǎo)條件下最高可以達(dá)到7%。除了天然蝦青素外，雨生紅球藻內(nèi)還有其他少量的類胡蘿卜素如紫黃素、葉黃素、玉米黃質(zhì)、α胡蘿卜素和β胡蘿卜素以及脂質(zhì)等多種生物活性成分。這也使得其具有抗氧化、抗糖基化、抗炎、抗肥胖等多種生理調(diào)節(jié)功能，是重要的食品和功能成分的天然來源。
以螺旋藻、紅A紅球藻、小球藻為代表的微藻具有生物多樣性和代謝產(chǎn)物豐富可調(diào)性這兩大顯著優(yōu)勢，特別是能合成一些具有獨(dú)特特征的化合物。大量的研究結(jié)果表明，微藻及其生物活性代謝物在很多病理?xiàng)l件中都發(fā)揮了有利于健康的作用，包括神經(jīng)退行性疾病、高膽固醇血癥、炎癥疾病、心血管疾病、癌癥和病毒性感染等?！?/span>
“紅球藻引領(lǐng)21世紀(jì)健康產(chǎn)業(yè)主流市場”
胡強(qiáng) 中科院水生所微藻生物技術(shù)與生物能源研發(fā)中心主任
20世紀(jì)下半頁，抗生素拯救了無數(shù)傳染病患者。本世紀(jì)，抗氧化劑將給人類的健康史帶來新的革命——它不僅能防治人類因衰老而致的各種慢性疾病，如白內(nèi)障、動脈硬化、高血脂、心臟病、惡性腫瘤、糖尿病、老年癡呆等，更引人注目的是——它能延緩人類衰老的過程，延長人類的預(yù)期生命周期。
雨生紅球藻是一種生活在淡水中的單細(xì)胞綠藻，該藻能大量累積蝦青素而呈紅色，故名紅球藻，因?yàn)槭蔷G藻中的雨生種，又稱雨生紅球藻。雨生紅球藻中的蝦青素是類胡蘿卜素的一種，也是迄今發(fā)現(xiàn)的類胡蘿卜素合成的較高級別產(chǎn)物，在自然界具有較強(qiáng)的抗氧化性，因此被譽(yù)為21世紀(jì)抗氧化的革命性產(chǎn)品。
盡管如此，有關(guān)雨生紅球藻的研究論文，從1960到1990年間也只有零星發(fā)布，年均不足20篇;而從90年代中期開始相關(guān)論文迅速增多，至今已達(dá)到年均上百篇。雨生紅球藻不管是科研、應(yīng)用，還是推廣上都有了長足的發(fā)展。雨生紅球藻的產(chǎn)業(yè)化從個(gè)體分析、生理研究到規(guī)?；囵B(yǎng)，從生物原料、萃取藻油、藻粉及藻微粒等基礎(chǔ)產(chǎn)品，逐步發(fā)展衍生出涵蓋化妝品、護(hù)膚品、營養(yǎng)保健品等一系列終端產(chǎn)品。在抗氧化領(lǐng)域，雨生紅球藻提取的天然蝦青素有著絕對的優(yōu)勢。
目前，天然蝦青素的生物來源一般有三種：水產(chǎn)品加工工業(yè)中的廢棄物、紅發(fā)夫酵母、雨生紅球藻。其中，蝦、蟹等水產(chǎn)品的廢棄物中蝦青素不僅含量低，而且提取費(fèi)用高，而天然紅發(fā)夫酵母中蝦青素的平均含量也僅為0.4%。相比之下，雨生紅球藻中蝦青素含量1.5%~4%。更重要的是，雨生紅球藻所含蝦青素是100%左旋結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的生物學(xué)活性，優(yōu)于利用紅發(fā)夫酵母等提取的蝦青素。因此，雨生紅球藻被確認(rèn)為自然界中生產(chǎn)天然蝦青素的較好生物來源。
作為抗氧化前沿產(chǎn)品，雨生紅球藻被發(fā)現(xiàn)的生理和生物學(xué)功能已達(dá)100多種，比如抗衰老、保護(hù)皮膚健康、預(yù)防心血管疾病、抑制和預(yù)防糖尿病、保護(hù)眼睛和中樞神經(jīng)系統(tǒng)、增強(qiáng)免疫力、緩解運(yùn)動疲勞、增強(qiáng)機(jī)體能量代謝、抑制腫瘤等。
相信隨著對雨生紅球藻功能更深入的研究和認(rèn)識，隨著應(yīng)用更廣泛的推廣，人類將越來越多地享受到紅A紅球藻帶來的健康益處?！?/span>
“規(guī)模化生產(chǎn)、提高生物提取物仍然是挑戰(zhàn)”
Vítor Verdelho Vieira 歐洲藻類生物量協(xié)會eaba負(fù)責(zé)人
微藻作為一類單細(xì)胞光合生物，具有光能利用率高、生長速度快、生物活性成分和能源物質(zhì)含量高等特點(diǎn)，在大健康產(chǎn)業(yè)、碳減排、新能源與富含N/P廢水資源化利用等方面應(yīng)用前景廣闊。雨生紅球藻則是一個(gè)廣泛用作食品的工業(yè)化藻種，紅球藻天然蝦青素曾獲得FDA(美國食品和藥品管理局)的17項(xiàng)功能認(rèn)證(維持關(guān)節(jié)健康、維持正常的免疫、維持腱部健康、維持腕部健康、維持強(qiáng)烈運(yùn)動后關(guān)節(jié)的正常功能、維持日光暴曬下皮膚組織的健康、維持皮膚健康、保護(hù)日光暴曬下的皮膚、保護(hù)紫外線輻射的皮膚功能、保持健康的身體氧化平衡狀態(tài)、維持精神活力的提升水平、促進(jìn)身體運(yùn)動后的迅速恢復(fù)、維持體內(nèi)正常的C反應(yīng)蛋白含量水平、維持健康的心血管系統(tǒng)、維持眼睛健康、穿越血腦屏障)。
全球的保健品企業(yè)也推出了大約200多款蝦青素軟、硬膠囊、口服液的保健食品。尤其是在日本這個(gè)“長壽之國”非常受歡迎，近3年來蝦青素成為日本銷售量很高的健康食品之一。蝦青素的強(qiáng)大功效得到了確切而普遍的認(rèn)可，同時(shí)也使人類在探索蝦青素的科研成果上，取得了一個(gè)又一個(gè)突破。而如何高效培養(yǎng)紅球藻，使其規(guī)?；瘧?yīng)用，最大化完成其價(jià)值生物提取物蝦青素提取依然成為廣大研究人員攻克的目標(biāo)。
國外原有的紅球藻大規(guī)模養(yǎng)殖生產(chǎn)技術(shù)為“兩步法”，即先在封閉式培養(yǎng)系統(tǒng)中培養(yǎng)綠色細(xì)胞，達(dá)到一定的生物量后再將綠色細(xì)胞放到開放培養(yǎng)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化孢子，積累蝦青素。云南綠A公司在雨生紅球藻規(guī)?；B(yǎng)殖中采用中科院武漢植物園的專利技術(shù)“一種培養(yǎng)雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的方法”，紅球藻培養(yǎng)的全過程，包括藻綠色細(xì)胞的生長繁殖、生物量積累、孢子轉(zhuǎn)化和天然蝦青素積累在同一光生物反應(yīng)器——開放池中完成，與國外的“兩步法”技術(shù)相比，簡化了培養(yǎng)工藝，加強(qiáng)了質(zhì)量控制。
綠A公司獨(dú)特的萃取工藝——CO2超臨界萃取技術(shù)，提取率可達(dá)80%以上，該技術(shù)在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。發(fā)明專利“一種雨生紅球藻提取物的制備方法”(ZL201010548303.9)，“一種雨生紅球藻提取物制劑、其制備方法和用途”(ZL201010548322.1)已獲得授權(quán)。該技術(shù)具有以下優(yōu)勢：含量更高，抗氧化功效提高5倍;純度更高，零殘留;生物活性更高;有效成分更穩(wěn)定。此技術(shù)目前屬于國際領(lǐng)先水平?！?/span>
“優(yōu)質(zhì)紅球藻天然蝦青素產(chǎn)品從藻種開始”
Michael A. Borowitzka 澳大利亞珀斯默多克大學(xué)海洋植物學(xué)教授兼藻類研發(fā)中心主任
雨生紅球藻是一類生活在淡水中的單細(xì)胞綠藻，該藻在它的孢子中能積累一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高的蝦青素及其酯類。隨著研究的深入，蝦青素的功能越來越引起人們的興趣。一方面由于其優(yōu)異的著色效果及對水產(chǎn)、家禽等生長促進(jìn)作用而被廣泛用于飼料添加劑。另一方面作為優(yōu)越的天然抗氧化劑其抗氧化性優(yōu)于β胡蘿卜素、維生素E，被廣泛開發(fā)應(yīng)用于食品、醫(yī)藥化妝品等行業(yè)的生產(chǎn)。蝦青素具有廣闊的應(yīng)用前景，而如何獲得大量蝦青素已成為國際上研究的熱點(diǎn)之一。根據(jù)目前的文獻(xiàn)報(bào)道，蝦青素的來源主要有化學(xué)合成、從甲殼類動物中提取、利用真菌生產(chǎn)及利用微藻生產(chǎn)。研究表明在自然界中雨生紅球藻的蝦青素含量最高。
但大規(guī)模培養(yǎng)紅球藻生產(chǎn)蝦青素存在以下幾方面技術(shù)問題：1.易被其他微藻，變形蟲原生動物污染;2.紅球藻普遍適應(yīng)低溫，一般超過28℃就抑制其生長;3.生長較慢;4.蝦青素含量仍然偏低。因此篩選出溫度適應(yīng)范圍廣、生長快、蝦青素含量高的藻種是解決上述問題的關(guān)鍵。在過去的20年里，我們篩選出了20多種藻種。研究過程中發(fā)現(xiàn)不同的藻種在生長、營養(yǎng)需求和蝦青素生產(chǎn)方面都存在很大差異。正確適宜的最優(yōu)藻種選擇可以顯著提高生物量和蝦青素產(chǎn)量。
云南綠A公司2006年起與中國科學(xué)院武漢植物園合作，從中國內(nèi)陸水體采集、分離出紅球藻藻種38株，經(jīng)過單細(xì)胞克隆，獲得單藻培養(yǎng)，建有相應(yīng)的藻種庫進(jìn)行藻種保藏，為培養(yǎng)紅球藻生產(chǎn)天然蝦青素研發(fā)提供了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的藻種資源。對4株適合于程海湖天然水質(zhì)的藻種進(jìn)行進(jìn)一步比較研究，通過不同溫度梯度培養(yǎng)繁育，對比各品系的溫度適應(yīng)能力及生長情況，以各藻種品系的蝦青素含量和產(chǎn)量為考核指標(biāo)，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)研究，最終選育出WZ1和WZ2兩株適合于程海湖區(qū)大規(guī)模養(yǎng)殖的紅球藻優(yōu)良藻種品系，實(shí)驗(yàn)條件下蝦青素含量達(dá)到干重的3.0%以上，大規(guī)模養(yǎng)殖，蝦青素平均含量達(dá)到干重的2.23%。為紅球藻應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。▲
“稀缺性挑戰(zhàn)與大市場機(jī)遇并存”
袁文橋 美國北卡羅來納州立大學(xué)教授
雨生紅球藻被公認(rèn)為是自然界中能夠大量合成和積累天然蝦青素的優(yōu)勢生物，在相關(guān)的文獻(xiàn)中沒有任何有毒性的報(bào)道。因此被看作是天然蝦青素的“濃縮品”。
可以說紅球藻天然蝦青素的推出導(dǎo)致抗氧化劑市場的革命，有人甚至說：21世紀(jì)將是抗氧化劑的世紀(jì)。紅球藻天然蝦青素是迄今為止人類發(fā)現(xiàn)自然界較強(qiáng)的抗氧化劑之一，其抗氧化活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有的抗氧化劑。
研究表明，紅球藻天然蝦青素很容易通過血腦屏障和細(xì)胞膜，有效地防止視網(wǎng)膜的氧化和感光細(xì)胞的損傷，以及對中樞神經(jīng)系統(tǒng)尤其是對大腦起到保護(hù)作用，從而有助治療缺血損傷、脊髓損傷、帕金森綜合征、 阿爾茨海默病等中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷。另有動物研究表明，天然蝦青素在體內(nèi)具有顯著升高“好”膽固醇(HDL-C)和降低“壞”膽固醇(LDL-C)的功效，因此推測天然蝦青素能減輕載脂蛋白的氧化，可用來預(yù)防動脈硬化、冠心病和缺血性腦損傷。此外，天然蝦青素還具有免疫調(diào)節(jié)、緩解運(yùn)動疲勞、增強(qiáng)機(jī)體能量代謝、抗炎抗感染、抑制腫瘤、抑制糖尿病腎病等健康功效。
正是基于這些已有明確實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)的健康功效，全球紅球藻天然蝦青素市場前景廣闊。天然藻源的蝦青素及其提取物在歐美、日本、東南亞的發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。尤其在“長壽之國”日本，約占全球40%的產(chǎn)量市場份額。中國僅占30%，以色列占15%，美國占10%。受制于生產(chǎn)、提取、生物合成等核心技術(shù)，紅球藻天然蝦青素雖然市場增長很快，卻面臨市場嚴(yán)重不飽和狀態(tài)，目前每年全球產(chǎn)能僅800噸/年，價(jià)格達(dá)1200美元/公斤。紅球藻天然蝦青素目前僅能提供應(yīng)用于保健品、食品飲料及化妝品領(lǐng)域。而紅球藻天然蝦青素對于水產(chǎn)家禽在存活率、生長性能、生殖能力、應(yīng)激耐受性、抗病性和免疫相關(guān)基因表達(dá)方面的各種改善，使得下游水產(chǎn)家禽飼料產(chǎn)業(yè)還有巨大的市場空間。12%的產(chǎn)量年增長率遠(yuǎn)遠(yuǎn)供不應(yīng)求。紅球藻天然蝦青素市場前景廣闊，這對科研單位和企業(yè)來說都將是挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的?！?/span>
