運用雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的研究進展

□ 王振旸 馮向陽 專利審查協(xié)作江蘇中心

雨生紅球藻屬于水生單細胞藻類物質(zhì)，按照蝦青素含量、形態(tài)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(chǎn)蝦青素相關(guān)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(chǎn)的研究進展展開解讀，期望能夠為雨生紅球藻應(yīng)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(chǎn)蝦青素的專利申請研究數(shù)量也呈現(xiàn)出了明顯的上升趨勢。為對該項研究進展進行明確，首先應(yīng)對相應(yīng)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(yǎng)方式專利起，國內(nèi)外學者一直在對相關(guān)內(nèi)容進行著研究，各項專利申請量也呈現(xiàn)出了明顯的上升趨勢。2012年前后，蝦青素商業(yè)價值得到深度挖掘，使得雨生紅球藻及其生產(chǎn)蝦青素的方式得到了社會各界廣泛關(guān)注，專利申請數(shù)量得到了進一步提升，細胞形態(tài)、基因工程等研究也變得更加成熟，為雨生紅球藻培養(yǎng)提供了更好的理論指導。

國內(nèi)相關(guān)專利申請時間相對較晚，雨生紅球藻大規(guī)模培養(yǎng)也受到了一定影響。但隨著國內(nèi)對于該培養(yǎng)方式關(guān)注程度的不斷提升，各項培養(yǎng)技術(shù)也得到了顯著發(fā)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(chǎn)蝦青素的研究進展

雨生紅球藻培養(yǎng)

1.培養(yǎng)裝置優(yōu)化

培養(yǎng)裝置研究從封閉小型反應(yīng)器向戶外跑道池、列管式光生物反應(yīng)器，以及從依賴自然條件向可實現(xiàn)人為調(diào)控方向轉(zhuǎn)化。現(xiàn)代所有培養(yǎng)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對自然生長環(huán)境不利影響的有效控制，為雨生紅球藻產(chǎn)業(yè)化以及規(guī)模化培養(yǎng)奠定了良好基礎(chǔ)。

2.培養(yǎng)方式優(yōu)化

培養(yǎng)方式的研究以誘導條件以及培養(yǎng)方式優(yōu)化為主，其中培養(yǎng)方式主要可以分為兩步法以及一步法兩種，領(lǐng)域?qū)W者對兩種工藝的研究一直處于不斷進步的狀態(tài)。通過對相關(guān)專利發(fā)展的研究可以發(fā)現(xiàn)，目前兩步法是最為成熟的培養(yǎng)方式，已具有產(chǎn)業(yè)化實例，各種新型培養(yǎng)方式開始出現(xiàn)，如2017年，專利CN107460129A中公開一種培養(yǎng)液與生物質(zhì)分離培養(yǎng)措施，具有采收方便以及占地面積小等方面優(yōu)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(xiàn)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(yōu)化，仍然會是今后研究主要方向，而破壁法與細胞形態(tài)聯(lián)合研究也成為了今后新的研究方向。

根據(jù)研究內(nèi)容與專利申請量分析可以發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)相關(guān)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(shù)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(guān)注。

基因工程

國內(nèi)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(chǎn)量以及蝦青素快速積累的目標。通過對相關(guān)專利文獻的分析可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)基因工程研究，從原始隨機展開藻株篩選轉(zhuǎn)變?yōu)槲r青素關(guān)鍵基因篩選，并發(fā)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(yīng)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(guān)注，微生物合成以及定向改造等思路得到廣泛關(guān)注，而新的研究方向也在不斷出現(xiàn)，其很有可能會成為今后主要研究方向。

結(jié)語

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