蝦青素作為一種具有高抗氧化活性的萜類物質(zhì)，在食品、醫(yī)療、化妝品和飼料等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。隨著消費(fèi)者健康意識(shí)的提升，對(duì)天然蝦青素的需求日益增加，微生物發(fā)酵法作為實(shí)現(xiàn)蝦青素工業(yè)化生產(chǎn)的有效途徑，其生產(chǎn)效率與成本控制成為了研究重點(diǎn)。
蝦青素的合成方法
目前，生產(chǎn)蝦青素的方法主要包括天然提取法、化學(xué)合成法以及微生物發(fā)酵法。天然提取法是從龍蝦、螃蟹等甲殼類廢棄物中提取蝦青素，但產(chǎn)量極低、過(guò)程復(fù)雜、成本高昂，且提取過(guò)程易受污染，在經(jīng)濟(jì)上不可行。化學(xué)合成法生產(chǎn)周期較長(zhǎng)且過(guò)程復(fù)雜，合成的產(chǎn)物是多種構(gòu)型混合的蝦青素并且還積累多種副產(chǎn)物，在生物體內(nèi)吸收利用率低于天然提取的蝦青素，因此不被批準(zhǔn)用于人類使用。微生物發(fā)酵法是利用基因工程和發(fā)酵過(guò)程調(diào)控手段提高蝦青素產(chǎn)量，具有構(gòu)型明確、環(huán)境友好、副產(chǎn)物少等優(yōu)點(diǎn)。
蝦青素合成底盤細(xì)胞
底盤細(xì)胞在合成生物學(xué)中起到代謝反應(yīng)的宿主細(xì)胞作用，因此選擇合適的底盤細(xì)胞，可以優(yōu)化代謝路徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物產(chǎn)品的高效合成。
1.藻類
自然界中許多藻類都可以生產(chǎn)蝦青素，如雨生紅球藻、衣藻（Chlamydomonas）、 傘藻（Acetabularia）、裸藻（Euglena）等。雨生紅球藻是一種淡水單細(xì)胞綠藻，其蝦青素含量可達(dá)到細(xì)胞干重的5%，是蝦青素生產(chǎn)的主要藻類，但雨生紅球藻生產(chǎn)蝦青素的高昂成本限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
2.酵母
自然界中天然生產(chǎn)蝦青素的酵母主要有紅法夫酵母、黏紅酵母（Rhodotorula rubra ）、海洋紅酵母（R. benthica ）以及深紅酵母 （R. glutinis）等。隨著合成生物學(xué)的發(fā)展，基于基因工程構(gòu)建的工程酵母也可以生產(chǎn)蝦青素，如解脂耶氏酵母、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、馬克斯克魯維酵母（Kluyveromyces marxianus）。相對(duì)于藻類等微生物而言，酵母生產(chǎn)蝦青素的底物來(lái)源廣泛、生長(zhǎng)速度快、發(fā)酵周期短以及具有相對(duì)成熟的基因修飾工具。因此，酵母是目前蝦青素工業(yè)化生產(chǎn)的最有潛力的底盤細(xì)胞之一。
3.細(xì)菌
由于細(xì)菌合成蝦青素的產(chǎn)量較低，因此國(guó)內(nèi)外研究蝦青素主要集中在藻類和真菌，對(duì)細(xì)菌合成蝦青素的研究相對(duì)較少。盡管大多數(shù)細(xì)菌的蝦青素含量遠(yuǎn)低于一些藻類及真菌，但通過(guò)在細(xì)菌中引入合成蝦青素的相關(guān)基因，可以極大地提升蝦青素的產(chǎn)量。同時(shí)相比于真菌和藻類，利用細(xì)菌發(fā)酵更容易提取蝦青素，可大大簡(jiǎn)化后續(xù)的提取工藝。
蝦青素的提取工藝
蝦青素是胞內(nèi)產(chǎn)物，因此從微生物中提取蝦青素分為兩個(gè)步驟：細(xì)胞的破壞和蝦青素的收集。相較于細(xì)菌，藻類和酵母的細(xì)胞壁堅(jiān)韌且厚實(shí)，不易破碎，給產(chǎn)物的提取帶來(lái)了很大的困難。因此蝦青素的提取重點(diǎn)在于細(xì)胞的破壁處理。
ATS安拓思憑借其二十多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可以快速有效地破碎微生物細(xì)胞壁，大腸桿菌破壁率達(dá)99%，酵母破壁率超95%，使細(xì)胞內(nèi)的蝦青素得以充分釋放，提高提取效率。
ATS專注于細(xì)胞生物領(lǐng)域，致力于為客戶提供高效、可靠的破壁技術(shù)和設(shè)備解決方案。通過(guò)先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的設(shè)備，幫助客戶實(shí)現(xiàn)胞內(nèi)產(chǎn)物的有效釋放，提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
參考文獻(xiàn)：
周強(qiáng)，周大偉，孫敬翔，王靖楠，姜萬(wàn)奎，章文明，蔣羽佳，信豐學(xué)，姜岷. 微生物發(fā)酵法合成蝦青素的研究進(jìn)展［J］. 合成生物學(xué)，2024，5（1）：126-143
