雨生紅球藻內蝦青素（astaxanthin蝦紅素）的合成
紅球藻細胞內的蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）
蝦青素（ASTA又名蝦紅素）在紅球藻細胞內合成和積累會(huì )影啊其產(chǎn)量。Sprey認為次生類(lèi)胡蘿卜素可以在葉綠體中合成，并且可像廣大高等植物的葉綠素一樣參與光和作用。但是，Santos和Mesquita通過(guò)電鏡觀(guān)察發(fā)現，蝦青素不是在細胞器內，而是在細胞內質(zhì)網(wǎng)外面的透明質(zhì)內合成。合成的蝦青素質(zhì)粒最初以顆粒形式存在于核周質(zhì)附近，沒(méi)有生物膜，互相也不容易融合。成熟的蝦青素呈各種形狀，包括長(cháng)絲狀、棒狀和顆粒狀。
蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）的積累
紅球藻在最適生長(cháng)條件下，藻細胞產(chǎn)生葉綠素A、葉綠素B以及初生類(lèi)胡蘿卜素，特別是β-胡蘿卜素和葉黃素。這時(shí)藻細胞為綠色，呈橢圓形，細胞生長(cháng)率很高。當營(yíng)養條件受到限制或在不利環(huán)境下，紅球藻的光合速率與光合作用產(chǎn)物利用速率不平衡，導致碳水化合物的積累，脂肪酸和類(lèi)胡蘿卜素的增加，特別是蝦青素的快速積累。這時(shí)紅球藻的細胞變大，顏色也由綠色變?yōu)榧t色。
ASTA蝦青素的含量及合成速率在紅球藻的生活周期中顯著(zhù)不同。蝦青素的積累速率在游動(dòng)細胞和不動(dòng)細胞中是一樣的，游動(dòng)細胞蝦青素的含量下降是因為它的合成速率低于細胞的分裂速度。任何因素，如不利的生長(cháng)條件和細胞分裂抑制物的產(chǎn)生等，都可引致細胞分裂速度下降，從而導致個(gè)體細胞內蝦青素的快速積累。根據紅球藻分批培養的結果，發(fā)現蝦青素的生成速率在紅球藻的不同生長(cháng)階段是不同的，紅球藻生長(cháng)后期的蝦青素積累明顯高于生長(cháng)早期。
外界條件對細胞蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）積累的影響
許多環(huán)境如光照、營(yíng)養等都可以影響蝦青素的形成，這些因素常常通過(guò)細胞內綜合代謝而發(fā)生作用。
（1）光照度 光照度不但對紅球藻的生長(cháng)是一個(gè)非常重要的因素，而且對紅球藻蝦青素的合成也是很重要的。普遍認為光照度對紅球藻的生長(cháng)，特別是對紅球藻內蝦青素的合成是必需的。相反，也有人認為蝦青素的合成可以在黑暗中進(jìn)行，只是蝦青素的合成速率在光照條件下比黑暗條件下高7倍。強光對紅球藻的生長(cháng)不利，特別是在紅球藻的生長(cháng)早期，強光顯著(zhù)地抑制紅球藻的生長(cháng)誘導促進(jìn)蝦青素的合成。紅光比藍光對紅球藻的生長(cháng)有利，而藍光對蝦青素的積累有利。
（2）溫度溫度對紅球藻蝦青素的生物合成的影響與光照度很相似，較高的溫度可以促進(jìn)蝦青素的生物合成。據Tjahjono等報道，在30℃條件下，紅球藻的產(chǎn)量比20℃培養條件高2．5倍。但是，Borowitzka認為，最適合紅球藻光合自養的溫度在25～28℃之間。溫度高于30℃時(shí)，紅球藻的生長(cháng)受到抑制。所以，較高的溫度促進(jìn)細胞內蝦青素含量的增加，適用于紅球藻培養的后期。
（3）溶解氧 較低的溶解氧（50％）有利于紅球藻自養生長(cháng)，而飽和的溶解氧則有利于紅球藻的異養生長(cháng)。溶解氧對紅球藻蝦青素含量的影響尚有待研究。
（4）PH值 PH值對對紅球藻蝦青素細胞含量的影響目前尚未有詳細報道。一般認為，最適合于紅球藻生長(cháng)的pH值為中性至微堿性，雖然紅球藻在pH=11的條件下仍然可以生長(cháng)和成活，但其生長(cháng)速率很低。
（5）培養液的流體剪切力的影響 通過(guò)對攪拌速度對紅球藻的生長(cháng)和蝦青素的影響的研究，發(fā)現如果流體剪切力高于0.05N／M，則會(huì )阻礙紅球藻的生長(cháng)，促進(jìn)蝦青素的合成。
（6）培養基的優(yōu)化 醋酸鹽是應用于紅球藻混合培養的比較好的碳源，它除了容易被紅球藻利用于生長(cháng)外，也很容易被紅球藻吸收參與蝦青素的合成。
對于氮源的需求，科學(xué)家有不同意見(jiàn)，大多數認為低濃度的氮源對蝦青素的合成有利。 但Goodwin報道，如果紅球藻在含有醋酸鹽的培養基中，高濃度的氮源有利于蝦青素的合成；此外，較高的亞鐵離子濃度有利于蝦青素的合成；低濃度的磷酸鹽可以促進(jìn)蝦青素的合成，但并不顯著(zhù)抑制紅球藻的生長(cháng)。
（7）環(huán)境條件的優(yōu)化 除了對培養基的優(yōu)化，其他環(huán)境條件如溫度、PH、光照、溶解氧的優(yōu)化組合對于提高紅球藻蝦青素的生長(cháng)率也非常重要。但是適于紅球藻生長(cháng)與蝦青素合成的條件往往是互相矛盾的，即當環(huán)境條件如溫度，PH值、光照、溶解氧、培養基成分和濃度有利于紅球藻生長(cháng)時(shí)，蝦青素的合成速率通常較低；而蝦青素快速合成的時(shí)期發(fā)生在不利于紅球藻生長(cháng)的環(huán)境條件下。
可采用分步培養的方法生產(chǎn)蝦青素：首先利用紅球藻的最優(yōu)生長(cháng)條件促使紅球藻細胞于物質(zhì)增加，然后改變條件使紅球藻能快速合成蝦青素（ASTA又名蝦紅素）。
雨生紅球藻內蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）的合成 
