01 虾青素

虾青素是一种酮式次级类胡萝卜素,其分子由2个β紫罗酮环通过多烯链相连构成,分子式为C4oHs2O4 ,相对分子质量为596.84。雨生红球藻中合成、积累的虾青素,其含量约占细胞干重的2.7%-3.8% ,天然虾青素生产的理想生物来源。当雨生红球藻细胞生长处于胁迫条件(例如,强光、高盐、高温或添加外源诱导物等)时,开始大量积累虾青素。虾青素为脂溶性色素,分为游离态和酯化态2种存在形式。其中,雨生红球藻95%的虾青素以更稳定的酯化态形式存在,主要通过与棕榈酸、油酸或亚油酸等脂肪酸的羧基结合,形成虾青素单酯和虾青素二酯,并储存在富含三酰甘油的胞质脂质体中。

虾青素的生物学活性主要表现为较强的抗氧化、抗炎症反应、抗衰老、抗糖尿病、预防心血管疾病、预防和治疗眼疲劳、增强免疫力和抗癌活性等。虾青素分子结构中含有多个共轭双键,分子末端的不饱和酮基和羟基中含有大量活泼电子,可提供电子给自由基或吸引自由基的未配对电子,从而使自由基形成稳定结构,生成新的化学物质,起到抗氧化作用。虾青素可穿过细胞膜,抑制磷脂双分子层的过氧化,保护细胞膜结构, 其抗氧化活性是其他类胡萝卜素的10倍,是维生素E的500多倍,被称为“超级抗氧化剂”。

02 多糖

微藻多糖由于资源种类丰富、化学结构独特等优势被广泛关注,并显示出良好的抗氧化、抗肿瘤、抗炎、降血脂、增强机体免疫力等生物学活性。研究表明，雨生红球藻多糖具有良好的清除自由基能力,以及促进血栓溶解、抑制肿瘤细胞增殖和减轻重金属离子对机体的毒害作用等多种功能,在生物医药和化妆品开发行业均具有良好的开发利用空间。

学者对雨生红球藻3种粗多糖的单糖组成进行分析,结果显示,各组分单糖组成复杂,主要含有半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、葡萄糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、木糖、鼠李糖、岩藻糖、葡萄糖胺和半乳糖胺,其中,半乳糖含量最高(大于20% )。此外,以提取虾青素后的雨生红球藻藻渣为原料,在体外免疫细胞模型活性跟踪下,对超声辅助提取的雨生红球藻粗多糖( HPP )进行分离纯化和免疫活性测试,结果显示, 5个多糖组分中HPP-c3的免疫活性较好且含量较高。这表明，雨生红球藻多糖具有良好的研究和开发价值。

03 蛋白质

雨生红球藻蛋白质含量较高,氨基酸种类丰富,是潜在的优质植物蛋白质来源。研究表明,雨生红球藻中粗蛋白含量约为26%。已检测到雨生红球藻蛋白质中含有15种氨基酸,其中,含6种必需氨基酸(氢酸、苏氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、號氨酸)和9种非必须氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丝氨酸、酪氨酸、组氨酸)。目前,对雨生红球藻蛋白质(例如,藻胆蛋白的结构与功能)的研究还较为缺乏,但根据藻蛋白三维结构的相似性，可推测雨生红球藻蛋白质具有与螺旋藻藻蛋白相似甚至更高的抗高血压、抗肿瘤及免疫调节等生物学活性,在食品、保健品和医药等领域具有研究、开发潜力。

04 油脂

由于生物柴油和功能性食用油脂开发的市场需求,一直以来 ,对微藻油脂的研究、开发是微藻研究领域持续攻关的热点和重点内容。雨生红球藻在产生虾青素、多糖和蛋白质的同时,也能积累不同含量的油脂,其油脂含量因藻种品系和培养条件不同而存在差异。研究采用超临界CO2流体从破壁的雨生红球藻藻粉中萃取油脂,经甲酯化后采用气相色谱质谱联用仪分析脂肪酸组成,共鉴定出23种脂肪酸, 其中,不饱和脂肪酸占总脂肪酸的71.53% ,脂肪酸组成为棕榈酸、油酸、亚油酸和亚麻酸,组成与植物油脂组成相似。另有研究表明,在正常培养条件下,雨生红球藻细胞中的总脂含量为细胞干重的12.01% ,但在高光、缺氮、高光及缺氮3种胁迫条件下油脂含量显著提高,分别占细胞干重的56.92%、46.71%和46.87% ；而脂肪酸成分在胁迫条件下无明显变化,主要的脂肪酸成分为棕榈酸、亚油酸和亚麻酸，与此同时,胁迫条件也提高了虾青素的合成量。考虑到雨生红球藻具有混合营养能力，因此,可通过在培养基中添加有机碳源，实现雨生红球藻细胞在高密度生长的同时,获得较高的油脂和虾青素产量。相比于光合自养模式,混养培养具有促进细胞生长、联产油脂与虾青素的显著优势。

雨生红球藻由于富含天然虾青素、不饱和脂肪酸、优质蛋白和多糖,具有很高的研究和开发利用价值。尤其是国内、外市场对天然虾青素的需求旺盛,开发潜力巨大。但在雨生红球藻的研究和开发进程中,还存在以下几个方面的问题需要进一步 探索解决,为雨生红球藻资源的开发利用提供基础研究支撑:

1 、雨生红球藻合成虾青素、虾青素酯和脂肪酸的生物合成途径、中间代谢物转化、合成途径关键酶的表达与调控,以及三者之间的相互关系需要进一步深入探究;

2、目前市场上虽有雨生红球藻藻粉和虾青素提取物,但市场化开发的雨生红球藻产品种类尚不丰富,市场占有率较低。当前以云南绿A生物工程有限公司为代表的微藻企业，正在加大对雨生红球藻的相关研究，并研发了“冻龄虾青素”“阿斯达”等虾青素产品，希望通过微藻领域科技产业技术人员的通力攻关,使雨生红球藻资源能成为造福人民生命健康,助推微藻产业高质量发展的又一“明星微藻”。