运用雨生红球藻生产虾青素的研究进展

□ 王振旸 冯向阳 专利审查协作江苏中心

雨生红球藻属于水生单细胞藻类物质，按照虾青素含量、形态以及颜色等，可将其分为后壁孢子、孢子、游动细胞与不动细胞四种。为提高雨生红球藻虾青素提取量，以雨生红球藻生产虾青素相关专利申请概况介绍为例，对运用雨生红球藻进行虾青素生产的研究进展展开解读，期望能够为雨生红球藻应用提供一些理论方面支持。

虾青素在自然界中存在极为广泛，火烈鸟羽毛、鲑科鱼类以及植物叶、花等都含有极为丰富的虾青素。该种类胡萝卜素生理功效较为突出，在视力改善、抗氧化性以及抗肿瘤等方面都有着十分显著的效果。作为虾青素重要来源，雨生红球藻生产虾青素的专利申请研究数量也呈现出了明显的上升趋势。为对该项研究进展进行明确，首先应对相应专利申请情况进行明确。

专利申请

从20世纪80年代，国外申请第一篇雨生红球藻培养方式专利起，国内外学者一直在对相关内容进行着研究，各项专利申请量也呈现出了明显的上升趋势。2012年前后，虾青素商业价值得到深度挖掘，使得雨生红球藻及其生产虾青素的方式得到了社会各界广泛关注，专利申请数量得到了进一步提升，细胞形态、基因工程等研究也变得更加成熟，为雨生红球藻培养提供了更好的理论指导。

国内相关专利申请时间相对较晚，雨生红球藻大规模培养也受到了一定影响。但随着国内对于该培养方式关注程度的不断提升，各项培养技术也得到了显著发展，专利申请量从2012年开始得到了显著提升。

雨生红球藻生产虾青素的研究进展

雨生红球藻培养

1.培养装置优化

培养装置研究从封闭小型反应器向户外跑道池、列管式光生物反应器，以及从依赖自然条件向可实现人为调控方向转化。现代所有培养装置，能够实现对自然生长环境不利影响的有效控制，为雨生红球藻产业化以及规模化培养奠定了良好基础。

2.培养方式优化

培养方式的研究以诱导条件以及培养方式优化为主，其中培养方式主要可以分为两步法以及一步法两种，领域学者对两种工艺的研究一直处于不断进步的状态。通过对相关专利发展的研究可以发现，目前两步法是最为成熟的培养方式，已具有产业化实例，各种新型培养方式开始出现，如2017年，专利CN107460129A中公开一种培养液与生物质分离培养措施，具有采收方便以及占地面积小等方面优势。

虾青素提取

虾青素提取主要分为破壁方法与提取方式两部分。现阶段，机械破壁仍然是主要破壁手段，控制机械破壁过程虾青素氧化与机械法优化，仍然会是今后研究主要方向，而破壁法与细胞形态联合研究也成为了今后新的研究方向。

根据研究内容与专利申请量分析可以发现，目前国内相关虾青素提取的专利申请量相对有限，提取方式仍然以溶剂萃取技术为主，且离子液体、超临界以及酶等均有涉及，在今后其可能会得到更多的关注。

基因工程

国内雨生红球藻基因工程研究时间相对较短，研究方向主要以基因植入、诱变以及改造为主，能够达到有效提高藻类产量以及虾青素快速积累的目标。通过对相关专利文献的分析可以发现，国内基因工程研究，从原始随机展开藻株筛选转变为虾青素关键基因筛选，并发展到对定向植入表达分析进行研究的方向。而研究对于随机性的过度依赖也得到了有效克服，开始从虾青素合成机理角度展开相应分析。无论是研究方向还是专利申请量方面，雨生红球藻基因工程改造研究都得到了高度关注，微生物合成以及定向改造等思路得到广泛关注，而新的研究方向也在不断出现，其很有可能会成为今后主要研究方向。

结语

通过对雨生红球藻生产虾青素研究进展相关内容的论述，可以明确，目前雨生红球藻虾青素技术研究，主要集中在基因工程改造、培养方式与提取方式三个部分，其中培养方式研究又可以细分为诱导方法、培养基以及培养方式与培养装置四部分内容，均是以提升虾青素含量与雨生红球藻产量问题为目标的。目前各项研究仍在继续，专利申请数量也处在不断增加的状态，可以预见，今后雨生红球藻虾青素生产发展会更加理想。