虾青素产生所需条件？
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发布时间：2022-04-21 12:02
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时间：2023-10-03 11:58
虾青素作为超强抗氧化剂，产生条件如下
01、化学合成
人工合成虾青素含量以顺式结构为主，并且在人体内不能转化成天然的反式构型。美国食品管理局（FDA）仅批准人工合成的虾青素用于水产养殖的添加剂，中国农业部2011年318号公告也做了相同的规定。动物体对化学合成的虾青素吸收能力较弱，并且与天然虾青素相比其着色能力和生物效价低得多，随着天然虾青素产业的兴起，这种低效的产品会逐渐被淘汰。
02、雨生红球藻
据目前所知雨生红球藻是虾青素含量最高的微藻，也是所有己知的虾青素合成生物体中积累量最高的物种，其积累量最高可达细胞干重的4％。除雨生红球藻外，衣藻、绿球藻、栅藻、小球藻、雪藻等绿藻在不利的环境条件下也会积累或多或少的虾青素；血红裸藻中虾青素的含量也可达细胞干重的0.5%。但包括雨生红球藻在内的这些虾青素合成绿藻的缺点是：通常生长较慢，需要较长的培养周期；虾青素的积累是逆境胁迫的产物，在正常的生长条件下没有合成或很少合成；诱导虾青素积累的逆境胁迫与藻细胞生物量积累是一对矛盾。雨生红球藻在生长过程中，在舒适的环境下，雨生红球藻的绿色细胞可以活动，主要靠*繁殖。在恶劣的条件下，如缺乏营养或干燥，细胞会失去运动功能，形成很厚的细胞壁，以孢子的形式存在。当转变成这种孢子形式的时候，雨生红球藻就会聚集淀粉和脂肪作为细胞的能量和碳源。当脂肪合成后，细胞会产生虾青素。
绿色的能游动的雨生红球藻细胞
红色的雨生红球藻厚壁孢子
虾青素作为抗氧化剂可以保护脂肪不被氧化，以及保护细胞内的DNA链不受紫外线辐射的影响。这种囊状形式的藻成为不动孢子，以这种形式，就算是在苛刻的条件下它也可以生存较长时间。虾青素含量和雨生红球藻中的蛋白量成反比。雨生红球藻越成熟，其虾青素含量越高，蛋白质越低。蛋白质越高其产品稳定性越差，也意味着产品质量越差（如图所示）。
03、甲壳类动物加工的废弃物
甲壳类动物的甲壳中含有虾青素，可以利用废弃的甲壳提取虾青素。当前，虾蟹加工业每年有几千万吨的甲壳类水产品的废弃物。但甲壳中虾青素的含量很低，而灰分和几丁质含量则较高，这极大地*了虾青素的提取和再利用。
目前，挪威等国采用的青贮技术的回收率较高（180pg／g废弃物），且纯度也较其它处理方法高。但它的产量还是比较低，产品纯度不高。而且其生产条件要求苛刻，生产成本高。因此，目前仅有极少数国家采用此途径生产虾青素。
04、真菌
某些真菌也可以合成虾青素，如红发夫酵母、深红酵母、粘红酵母等。其中，红发夫酵母中虾青素积累量较高，野生株系中达细胞干重的0.05％左右，某些突变株系中最多可达0.3％，并且其中所合成的类胡萝卜素中虾青素是主要成分，因而是目前微生物发酵生产虾青素普遍采用的菌株。红发夫酵母也被认为是除雨生红球藻外最为合适的虾青素来源。但酵母内虾青素的积累也受发酵时各种环境因子的影响，会随发酵培养基的改变而改变，受温度、PH值、溶氧、碳氮源等的影响也比较大。另外，与红球藻相似的是，红发夫酵母中虾青素的积累与菌体的生长速率也是一对矛盾，往往是在改变发酵条件用于增加虾青素的合成量时菌体的产率相应降低。
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时间：2023-10-03 11:59
自然界的虾青素来源于藻类、细菌、浮游植物。一些水生物种包括虾蟹在内的甲壳类动物，由于长期食用这些藻类、细菌和浮游植物而外表呈现红色，它们又被三文鱼、加力鱼等鱼类，火烈鸟、鸡、鸭等鸟类、家禽捕食，色素储存在皮肤和脂肪组织中使它们的皮肤和羽毛也呈现红色。因此，天然虾青素也可从甲壳类动物、鱼类、鸟类、家禽类中获得。
研究发现很多种类的藻类如雪藻、衣藻、裸藻、伞藻等都含有虾青素，其中雨生红球藻对虾青素的积累量最高可达到细胞干重的4%，积累速率和生产总量比其它绿藻类高，是目前公认生产天然虾青素最好的生物来源。细菌由于受其自身因素的影响，利用价值较低。红法夫酵母被认为是目前真菌发酵生产中最为合适的虾青素来源。从红法夫酵母中提取虾青素是生产虾青素的主要途径之一。
雨生红球藻（H.pluvialiso）是一种单细胞生物，在培养过程中，在氮源充足时，可以促进细胞生长；在氮源缺乏时，则能刺激细胞产生并在体内积累虾青素。雨生红球藻生产虾青素具有细胞繁殖快、培养简单、易于提取的特点，且藻粉可直接应用于食品及饲料工业，降低成本，因此被认为是一种很有虾青素生产前景的微藻。国外优良的雨生红球藻藻体中虾青素一般约占类胡萝卜素总量的90%以上，其生产质量较好，以酯化态的形式存在占总类胡萝卜素的60%—80%，少量为游离态形式。但雨生红球藻生长条件相对要求高，培养周期长，需光照和破壁释放虾青素等缺点。
绿球藻（Chlorella zofingiensis）属于绿藻门小球藻属，具有容易培养、生长快速、耐高温和极端pH、易在户外培养等特点。其合成虾青素兼具红发夫酵母和雨生红球藻二者的部分优势特征，可以利用有机物如葡萄糖为碳源和能源在无光条件下快速合成虾青素，最适生长温度和最适虾青素合成温度24℃都接近室温。碳氮比越高越有利于虾青素的合成。虾青素以酯化态形式在细胞质中大量积累，比较容易达到较高的细胞浓度，同时生长繁殖与虾青素的积累可同步进行。这些特性有利于简化生产设备，节约生产时间，提高生产效率，为大规模培养提供有利因素。但需要解决的是小球藻中虾青素含量远低于雨生红球藻中虾青素的含量，可能是合成途径的缺陷导致。因此，现阶段有人利用基因工程手段，对虾青素合成途中关键酶的基因表达进行*，或引入外源基因优化小球藻的虾青素合成途径，有可能突破生理水平常规诱导增产虾青素的局限。
另据报道，衣藻（halamidomonas）、裸藻（euglena）、伞藻（acetabularin）等也含有一定量虾青素。
提取方法
目前虾青素的生产主要有化学合成和天然提取两种方式，化学合成的虾青素不仅价格昂贵，而且分子结构生物学功能、应用效果及生物安全性能方面和天然虾青素存在显著差异，进而促使天然虾青素的提取逐渐占据主导地位。
随着对虾青素提取方法研究不断深入，虾青素生产工艺得到不断优化和升级，尤其是在虾青素的分离和提纯方面。目前天然虾青素的生产方法主要有两大类：生物发酵法和从甲壳类动物加工下脚料中提取法。其具体的分离提纯工艺有碱提法、油脂溶出法、有机溶剂萃取法、超临界萃取法、酶解法、微波处理法等。
典型的通过动物甲壳超临界萃取法提取虾青素的工艺流程如下[3] ：
虾壳粉碎→稀酸处理→冲洗至中性→干燥→装料→超临界静态萃取→超临界循环萃取→收集→皂化→液相色谱分析纯化→包装→冷冻保藏
从红法夫酵母中提取虾青素工艺流程为：[3]
红法夫酵母菌体活化→接种→发酵→离心收集菌体→烘干→破壁处理→浸提→浓缩→分析提取虾青素
应当指出，动物甲壳中的石灰质会影响虾青素产量，动物甲壳提取法生产条件要求苛刻，生产成本高、产量较低、产品纯度不高。因此，目前仅有少数国家应用这种技术生产虾青素。从红法夫酵母中提取虾青素产量高，但提取加工过程中可能存在污染物的残留、浓缩等问题。
天然提取
从水产品加工废弃物中提取虾青素被广泛利用，该法在创造经济收益的同时，能够降低生产加工废水的色度、减少污染，常用碱提法、油溶法、有机溶剂法和超临界CO2萃取法等。
（1）碱提法
碱提法是用酸将水产品加工下脚料甲壳中的CaCO3溶解，用碱（NaOH+Na2CO3）将与蛋白质结合的虾青素分离，再将其中的蛋白质溶出，达到提取虾青素的目的。碱提法需消耗大量的酸、碱，其废水对环境污染严重，而且虾青素在碱性环境下高温处理时，被氧化成为鲜红色的虾红素，因此碱提法所得到的不是虾青素而是虾红素或虾青素的其它降解产物。近年来对碱提法的研究报道较少。
（2）油溶法
虾青素的分子结构使其具良好的脂溶性，在油中对热有较好稳定性，因此用油作为溶剂，通过油脂提取，然后再纯化。该法所用油脂主要为可食用油脂类，最常见的是大豆油，提取时油温最好控制在80℃以下，油温较高也会影响虾青素的稳定性，油用量直接影响虾青素的提取效率，提取后的纯化可采用层析方法进行。
该法具有产品安全、提取效率高的特点，但提取物不易与高沸点的油分离，提取后含色素的油不易浓缩，故产品浓度不高，若要进一步分离纯化，需采用分子蒸馏等工艺，分离成本较高。
（3）有机溶剂法
利用有机溶剂提取虾青素，选择沸点低的萃取剂提取，提取液经蒸发获得到高浓度虾青素油，蒸馏技术还可以使溶剂回收循环利用。常见的有机溶剂有丙酮、乙醇、乙醚、石油醚、二氯甲烷、氯仿、正己烷等。不同的溶剂提取效果不同，在研究中发现，丙酮的提取效果最好，而乙醇最差。为提高提取效率，采用减压回流提取的方法，提取温度最好控制在60℃左右。有机溶剂法提取可采用浸提和回流提取的方法，浸提法又可分为单罐多次重复萃取和索氏提取法；前者是将试样放入匀浆器中提取，当溶剂中的虾青素浓度达到平衡后，将萃取液放出，再加溶剂进行下一次萃取，重复多次直到原料中虾青素完全提取；后者是改良的单罐多次重复萃取，其优点是不断用新鲜的溶剂进行提取，萃取剂和原料始终保持最大的浓度差，加快了萃取速度，提高了萃取率，最后得到的萃取液浓度较高。[
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时间：2023-10-03 11:59
虾青素产生的条件的话能消很多，第一个他就是这个养殖方面，另外一个呢就是养谁养方面，谁养，保护动物，优质的水源只有有了满足这些条件，虾青素才能够生产。活龙虾的壳往往呈现青蓝的色调，而当它们被煮熟端上餐桌时却摇身一变，成了诱人的橘红色。如此巨大的颜色转变是怎么发生的呢？在以前，我们能够查到的解释是下面这个样子：让龙虾壳呈现 颜色的关键是一种名叫虾青素（Astaxanthin）的物质。这是一种类胡萝卜素，在一些藻类、鲑鱼、虾等生物体内都能发现它的身影。虽然常被叫作“虾青素”，但这种物质在游离状态下是橘红色的（嗯，所以有时候也可以叫它“虾红素”），真正呈现青色的是它与蛋白质组成的复合物——甲壳蓝蛋白（Crustacyanin），而后者就是它在活龙虾甲壳里面的存在状态。蛋白质通常是不太耐热的，所以在烹煮过程中，甲壳蓝蛋白发生变性，色素复合物的结构遭到破坏，于是其中的虾青素就变回了游离状态，龙虾壳也就跟着变红了。这 个解释说得没有错，但它还不足以让喜欢刨根问底的人们满意。结合了蛋白质的虾青素与游离状态颜色相差如此之大，这到底是什么原因造成的？这个问题要比之前 的问题难回答得多，在发现虾青素和甲壳蓝蛋白之后的很长一段时间里，科学家们都在为它们变化颜色的机制争论不休，难以得出确定的结论。而在2015年3月，一项发表在《物理化学与化学物理学》（Physical Chemistry Chemical Physics）期刊上的研究打破了僵局，来自英国、德国和瑞典的*研究团队通过实验和计算为我们揭开了虾青素的变色之谜。通 过x射线衍射、光谱等多方面分析，研究者们证实，虾青素在与蛋白结合之后化学结构发生了改变。虾青素分子中含有酮的结构，而酮分子还可以变成另外一种异构 体——烯醇。在某些条件下，烯醇还可以电离形成烯醇阴离子。对于游离的虾青素分子而言，烯醇式的结构并不能稳定存在，而蛋白质的出现则改变了这种局面。在甲壳蓝蛋白中，虾青素可以稳定地以烯醇负离子的形态存在，这种烯醇结构就是活龙虾蓝色的来源。虾青素的情况其实与花青素和酚酞有些相似：它们的变色都源于化学结构的变化，只不过产生异构体所需的条件有些不同。“这项研究是一个将现代物理有机化学应用于烹饪问题的迷人实例，”来自爱丁堡大学的有机化学家盖伊•劳埃德•琼斯（Guy Lloyd-Jones）这样评价到，“这一成果拥有简洁之美，而且出人意料，它告诉我们龙虾壳的深蓝颜色来自羟基烯醇阴离子，而这一结构是从虾青素原本的羟基酮结构转化而来的。”
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时间：2023-10-03 12:00
1 虾青素的生产
在水生甲壳类动物如虾、蟹等生物体内存在有虾青素。 火烈鸟的羽毛中也存在有大量的虾青素。在大马哈鱼中，虾 青素占类胡萝卜素总量的 70%左右，有的甚至高于 99.8%。 因此，虾青素首先从水生甲壳类动物如虾、蟹中提取分离生 产而获得。目前已研究得到了虾青素的化学合成工艺，可以 大量生产虾青素。但出于安全性考虑，化学合成的虾青素在 多种食品、饲料、医药品及化妆品上的应用受到很大的*。 因此，更多的是从藻类、微生物的培养中得到。由于微生物
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发酵法生产虾青素具有生长速度快、发酵周期短的特点，易 于工业化生产，已成为虾青素生产的主要方法。
用不同的生产技术得到的虾青素，其旋光性是不同的。 红球藻生物合成的虾青素为 3S、 3S’异构体，酵母菌生物合成 的虾青素为 3R、3R’异构体（ 3S、3S’异构体的对映体）。化学 合成的虾青素有 3S、3S’异构体和 3R、3’ R异构体。由此可 见，生物合成的虾青素性能要优于人工化学合成的虾青素。
能够产生虾青素的微生物并不多。目前，国内外主要利 用红发夫酵母生产虾青素。其主要原因是：（ 1）红发夫酵母 所产生的类胡萝卜物质中虾青素是主要的一种成份；（ 2 ）在 其培养过程中不需要光；（ 3 ）在通风和厌氧条件下都能利用 许多糖类；（4）在较低的比生长速率下生长，并能合成虾青 素。尽管有些微生物菌株也能产生虾青素，但它们的工业应 用价值远低于红发夫酵母。因此，世界上的许多专家都将目 光投向了红发夫酵母发酵生产虾青素的研究上，选育高产菌 株，优化工艺条件，提高虾青素产量。
已有研究证明，在虾青素生物合成途径中，首先通过异 戊烯焦磷酸（ IsopentenyI diphosphate ）合成庞牛儿焦磷酸 （ GevanyIgeranyI diphosphate ），再将庞牛儿焦磷酸转化成八氢 番茄红素（ phytoene ），然后八氢番茄红素再脱氢形成番茄红 素（ Lycopene ），番茄红素环化形成!-胡萝卜素（!- cartone ）。 !-胡萝卜素可以先在 C-3 ，3’位羟基化形成中间产物!- 隐黄素（!- Cryptoxanthin ）和玉米黄素（ Zeaxanthin ），再在 C - 4 位氧化形成中间产物3-二羟基-2-酮-!-胡萝卜素 （ Adonixanthin ），进一步氧化 Adonixanthin 最后形成虾青素。! -胡萝卜素也可以先在 C-4，4’氧化形成中间产物海胆酮 （ Echinenone ）和鸡油菌黄质（ Canthaxanthin ），再在 C - 3 位羟基 化形成中间产物4-二酮-3-羟基-!-胡萝卜素（Adonim- buin ），进一步将 Adonimbuind 在 C - 3’位羟基化形成虾青素。
微生物细胞内虾青素的生物合成基本上由它们的遗传 特性所控制，通过诱变育种技术，改变微生物的遗传特性，得 到高产虾青素的微生物菌株。但是，微生物细胞内虾青素的 积累也受各种环境因子的影响，会随着培养基的改变而改 变，还受到诸如温度、pH值和溶氧等因素的影响。虾青素积 累的最佳碳源为纤维二糖，葡萄糖和蔗糖都会加快菌体的生 长速度，当葡萄糖的浓度较高时，有较高的菌体生长速率，这 时胞内虾青素含量会下降。有机氮源如酵母膏对胞内虾青 素的积累有明显影响。发酵过程中的溶氧浓度对菌体合成 虾青素的影响较大，为提高虾青素含量，需要较高的溶解氧 值
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时间：2023-10-03 12:01
虾青素是一种酮式类胡萝卜素，化学名为3，3′-二羟基-4，4′-二酮基-β，β′-胡萝卜素，红色固体粉末，具脂溶性，不溶于水，可溶于有机溶剂。[1]。它广泛存在于生物界中，特别是水生动物如虾、蟹、鱼和鸟类的羽毛中，起显色的作用
虾青素是一种断链抗氧化剂。具有极强的抗氧化能力，可以清除二氧化氮、硫化物、二硫化物等，也可降低脂质过氧化作用，有效的抑制自由基引起的脂质过氧化作用。[1]同时，有抑制肿瘤发生，增强免疫力，清除体内自由基等多方面的生理作用，对紫外线引起的皮肤癌有很好的治疗效果，对糖尿病引起的眼病也有防治作用，在保健品、医药、化妆品、食品添加剂以及水产养殖等方面具有广阔的应用前景。[1]
虾青素除利用生物提取法获得外，也可用化学合成法，也可利用藻类、细菌、酵母等生产。此外应用DNA重组技术构建高产虾青素基因工程也在研究中。[1]
中文名
虾青素
外文名
Astaxanthin
生产方法
天然提取、化学合成等
提取来源
雨生红球藻、绿球藻等
主要功能
抗氧化、抗癌、着色等
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化学性质
生理功能
虾青素应用
安全性
虾青素生产
简介
虾青素又名虾黄素、虾黄质。1933年从虾、蟹等水产品中提取出一种紫红色结晶，后确定是一种与虾红素有密切关系的类胡萝卜素，故命名为虾青素。其广泛存在于虾、蟹、鱼、鸟、某些藻类及真菌等生物中。作为一种非维生素A原的类胡萝卜素，虾青素在动物体内不能转变为维生素A，但具有与类胡萝卜素相同的抗氧化作用，它淬灭单线态氧和捕捉自由基的能力比β-胡萝卜素高10余倍，比维生素E强100多倍，人们又称其“超级维生素E”。虾青素的抗氧化性、着色性、增强机体免疫力的特性，已被广泛认可。美国等国家已允许作为食品添加剂应用于生产，作为天然食品添加剂，有着广阔的发展前景。[2]
天然虾青素是一种氧化性极强的类胡萝卜素，具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、预防心脑血管疾病的作用，国际上已将其应用于保健食品、高档化妆品、药品等领域中。虾青素本身稳定性不高，易氧化、见光易分解，市场上多以虾青素凝胶的形式保留其活性。[3]
虾青素的生产方法包括天然提取和化学合成两种。化学合成虾青素同天然虾青素在结构、功能、应用及安全性等方面差别显著，其稳定性、抗氧化活性着色性也明显低于天然虾青素，因此进行大规模生产一般倾向于天然虾青素的提取。[4]
