蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）的生產(chǎn)開(kāi)發(fā)
從水產(chǎn)加工廢棄物中提取蝦青素
據美國報道，從螯蝦的廢棄物中提取蝦青素、蝦青素酯和蝦紅素，其產(chǎn)率高達153ug/g廢棄物。應當指出，廢棄物中的石灰質(zhì)會(huì )影響蝦青素的產(chǎn)量，因此在提取時(shí)應盡量將其除去。近年來(lái)，挪威等國采用青貯技術(shù)處理水產(chǎn)廢棄物，使回收率提高了10％，且純度大大提高。實(shí)踐證明，在青貯過(guò)程中加入無(wú)機酸或有機酸，會(huì )破壞蝦青素與蛋白質(zhì)或骨骼部分的結合，從而增加蝦青素的釋放量。
從水產(chǎn)加工廢棄物中提取蝦青素（ASTA又名蝦紅素）的主要生產(chǎn)工藝如下：
首先，在生產(chǎn)蝦青素時(shí)，將貯存于雙層乙烯袋中、在－70℃保存的廢棄物，粉碎成膏狀物。按重量比1：1加入大豆油，攪拌均勻后，用鉛或鉑把容器圍起來(lái)避光。緩緩加熱到90℃停止，利用低溫離心技術(shù)（0℃，11000r/min，10min），收集油溶液，使之分層，蝦青素存在于上層色素液中。用分液裝置分離、提純，即得蝦青素。此法生產(chǎn)條件要求苛刻，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)量較低，產(chǎn)品純度不高。因此，目前不僅有少數國家應用這種技術(shù)生產(chǎn)蝦青素。
利用藻類(lèi)生產(chǎn)蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）
很多種類(lèi)的藻類(lèi)能夠產(chǎn)生蝦青素，雨生紅球藻在生長(cháng)過(guò)程中，若氮源缺乏，其體內會(huì )積累蝦青素；如果培養過(guò)程中再添加二價(jià)鐵離子，則會(huì )提高其合成能力，促進(jìn)蝦青素的沉積。另?yè)蟮?，用藍光照射時(shí)，也可誘導其合成類(lèi)胡蘿卜素和蝦青素。目前，國外優(yōu)質(zhì)雨生紅球藻體中蝦青素占類(lèi)胡蘿卜素總量的90％以上，其含量與光的性質(zhì)與強度有關(guān)。試驗證明，光的強度越高，蝦青素的產(chǎn)量也越高，而且持續光照的效果比間斷光照好。但這種藻類(lèi)的生長(cháng)條件苛刻，對水質(zhì)、環(huán)境及光的要求很高，大規模生產(chǎn)依然存在難度（Johnson等，1991）。
利用酵母菌生產(chǎn)蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）
目前發(fā)現紅法夫酵母、粘紅酵母BF－6等能夠合成蝦青素。紅法夫酵母是20世紀70年代由Phaff等人在日本及美國阿拉斯加山區落葉樹(shù)的滲出物中首先分離到的（Phaff等，1972）它是真菌界、真菌門(mén)、粘菌亞門(mén)、隱球酵母科、法夫酵母屬的唯一一種。其繁殖方式為無(wú)性芽殖。該菌發(fā)酵能產(chǎn)生10多種類(lèi)胡蘿卜素，主要有蝦青素、β－胡蘿卜素、γ－胡蘿卜素等，其中蝦青素占60％－85％。紅法夫酵母生產(chǎn)蝦青素的****條件：碳源為葡萄糖、纖維二糖；氮源為硫酸銨；最適培養溫度為20－22℃；最適pH值為5.0；兼性好氧，供氧速率要高于30mmol/h，低于此值時(shí)，蝦青素的產(chǎn)量明顯下降。紅法夫酵母原始菌株的合成能力較低，類(lèi)胡蘿卜素總量不及500ug/g細胞干重（CDW），蝦青素為350ug/gCDW左右。Johnson等在培養液中加入番茄汁（含有蝦青素的前體物質(zhì)），蝦青素的含量提高到814ug/g。最近Calo等人在培養基中加入0.1％的甲羥戊酸（類(lèi)胡蘿卜素合成的起點(diǎn)物質(zhì)），蝦青素和總色素量增加了400％。Meyer報道，滴加乙酸能夠增加紅法夫酵母的生物量，細胞中蝦青素含量達到1430ug/g細胞干重（CDW）。國內呂玉華、金征宇等用亞硝基胍（NTG）誘變產(chǎn)生的變異菌株4－26能顯著(zhù)提高類(lèi)胡蘿卜素的總產(chǎn)量和蝦青素比例。目前美國的紅星公司及愛(ài)基尼生物公司利用這種酵母菌生產(chǎn)蝦青素。
施安輝（1999）報道，利用從葡萄園土壤中分離出來(lái)的粘紅酵母BF－6為始發(fā)菌株，經(jīng)過(guò)紫外線(xiàn)和甲基磺酸乙酯誘變處理，獲得的突變株產(chǎn)生的蝦青素最高含量為1.3mg/gCDW，其葡萄耐受量為6％，而且以2％的糖蜜代替葡萄糖發(fā)酵的蝦青素產(chǎn)量也可達1.25mg/gCDW。該菌株的最適發(fā)酵溫度為29－30℃，最適pH值為5.2-5.5，供氧速率要求在35mmkl/h以上。加入番茄汁后，蝦青素的產(chǎn)量高達1.43mg/gCDW。最近，國外的研究表明，從保加利亞酸奶中分離出一種深紅酵母（Phadotoralarubra），與紅法夫酵母相比，在同樣的培養條件下，其蝦青素產(chǎn)量提高80倍，且營(yíng)養要求粗放，生產(chǎn)速度快。
蝦青素（ASTA又名蝦紅素）是細胞內色素，在飼喂動(dòng)物前必須破碎細胞。為了促進(jìn)色素的釋放，Okagbue和Lewis采用蒸餾水和檸檬酸自溶法。Gentles和Haard在實(shí)驗中發(fā)現，紅法夫酵母經(jīng)過(guò)機械磨碎（MY）、酶處理（EY）、噴霧干燥（SY）以及在飼喂前先提取出色素（C），這四種方法均能使鱘魚(yú)的皮膚和肌肉很好的著(zhù)色，在8周之后，魚(yú)體的顏色的深淺呈現MY＞EY＞SY＞C＞對照組的趨勢?？磥?lái)機械磨碎細胞是一種簡(jiǎn)便而有效的方法。國
內的一些學(xué)者采用鹽酸一熱破碎細胞法，也能產(chǎn)生很好的效果。
用化學(xué)合成法生產(chǎn)蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）
瑞士的羅氏公司用化學(xué)合成法生產(chǎn)的蝦青素，商品名為加麗素粉紅（Carophyllpink)，蝦 青素的含量為5％－10％。從文獻來(lái)看，蝦青素化學(xué)合成的前體物質(zhì)為（S）－3－乙酸基－4－氧代－β－紫羅酮。這種前體物質(zhì)經(jīng)過(guò)反應，轉化成十五個(gè)碳的維悌希鹽，最后有兩個(gè)十五碳的維悌希鹽同一個(gè)十個(gè)碳的雙醛反應合成蝦青素（Widmer等，1981）。目前只有羅氏公司使用這一方法生產(chǎn)蝦青素。
蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）在水產(chǎn)和畜禽養殖中的應用
研究表明，蝦青素在促進(jìn)抗體的產(chǎn)生、增強宿主的免疫功能，抗氧化、消除自由基方面的能力均強于β－胡蘿卜素。Miki（1991）以含亞鐵離子的血紅素蛋白作為自由基供體，亞油酸為受體，用硫代巴比妥酸法檢測各受試類(lèi)胡蘿卜素、α－生育酚等的抗氧化性，結果表明蝦青素抗脂氧化的能力比β－胡蘿卜素高10倍，比維生素E高100倍。
研究表明，蝦青素對魚(yú)類(lèi)的生長(cháng)繁殖有很重要的作用，蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）可作為激素促進(jìn)魚(yú)卵受精，減少胚胎的死亡率，促進(jìn)個(gè)體生長(cháng)，增加成熟速度和生殖力（Torrissen等，1994）。Johnson(1980)將紅法夫酵母添加到餌料中，鮭魚(yú)和鱘魚(yú)食用了經(jīng)破碎細胞壁的紅法夫酵母后，蝦青素積累在皮膚和肌肉中呈紅色。這種魚(yú)富含營(yíng)養、色澤鮮艷、味道好，在歐美市場(chǎng)很受青睞，其價(jià)格也要比普通的魚(yú)高出許多倍。因此在歐美國家鮭魚(yú)和鱘魚(yú)的養殖發(fā)展很快，紅鮭魚(yú)的蝦青素含量通常為5－20mg/kg鮮重，而其蝦青素的喂養濃度為40－150mg/kg餌料，以此來(lái)計算，每年蝦青素的產(chǎn)量需求既可達數十萬(wàn)噸，總價(jià)值達數億美元。目前，我國的水產(chǎn)養殖發(fā)展很快，添加蝦青素，生產(chǎn)高檔水產(chǎn)品，前景十分廣闊。
蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）在養禽業(yè)中也有很重要的作用（E.A.Johnso and M.J.Lewis et al.(1980)報道，蛋雞飼料中加入2.95%的紅法夫酵母，蛋黃的最大吸光度從571nm提高到593nm，而加入10.85％的黃玉米時(shí)，僅提高到575nm。肉禽飼喂添加了蝦青素后，皮膚、腳、喙呈現出金黃色，這些都大大提高了禽蛋、肉的商品價(jià)值。另外，酵母作為單細胞蛋白，蝦青素作為營(yíng)養物質(zhì)促進(jìn)家禽的生長(cháng)和提高產(chǎn)蛋率；而且這種蛋具有更豐富的營(yíng)養，對人體的健康有利。
蝦青素（ASTA又名蝦紅素）能改善水產(chǎn)品、禽蛋的色澤，滿(mǎn)足消費者的需求；它對人體也具有抗氧化、增強免疫力等作用。另外，蝦青素無(wú)毒、無(wú)害，不會(huì )造成環(huán)境污染，是一種綠色添加劑，具有廣闊的市場(chǎng)前景。目前美國、加拿大、歐盟等國的許多生物技術(shù)公司致力于開(kāi)發(fā)生產(chǎn)這類(lèi)產(chǎn)品，但還遠遠不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，故價(jià)格很高。因此，加緊蝦青素產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)，對于生產(chǎn)高檔水產(chǎn)品、禽蛋，增強其國際競爭力，有十分重要的意義。
由于微生物的繁殖速度快，生長(cháng)周期短，發(fā)酵工藝也較為成熟，易于掌握；而且酵母本身就是一種良好的飼料原料，營(yíng)養價(jià)值較高，因此，利用酵母發(fā)酵生產(chǎn)蝦青素（ASTA又名蝦紅素）目前最理想的方法，也具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。
（作者通迅地址：310029 浙江大學(xué)華家池校區動(dòng)物科學(xué)學(xué)院 齊莉莉）
蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）的開(kāi)發(fā)與應用
