光语带你认识微藻 第四篇——紫球藻

紫球藻

光语带你认识微藻

 

第四篇——紫球藻

 

单位:上海光语生物科技有限公司

微信公众号:Leadingtec

作者:俞建中(微信号:Scophy117

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今天没有写在前面的话。

直接给大家上个图!

图1.很污的藻
图1.很污的藻

是不是有点污,这个图是老俞自己拍的,藻种来自日本日本国立环境研究所(NIES1035),刚到藻种时,颜色淡淡的还没去注意,直接先扩保,养着养着发现越来越蓝,难道是小鬼子给了我蓝球藻?

马上镜检,就看到了这污的一幕。

明显的,这个紫球藻还没进化完全啊,不全是藻红蛋白,还保留着藻蓝蛋白,妥妥的证明了红藻的进化地位。

图2.放大的紫球藻细胞 (引自http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/images/porphyridium.jpg)
图2.放大的紫球藻细胞
(引自http://evolution.berkeley.edu/evolibrary/images/porphyridium.jpg)

再波一次正常紫球藻细胞,下面这个图是紫球藻粉的照片,人家真的是紫色的。

图3.紫球藻干粉 (引自https://www.flickr.com/photos/microphyt/6424772095)
图3.紫球藻干粉
(引自https://www.flickr.com/photos/microphyt/6424772095)

 

紫球藻的生物学描述在前面已经提到过,说起紫球藻的优点或者开发价值,虽然它也有EPA、有藻红蛋白,要说最牛逼的,还是多糖。紫球藻多糖胞内胞外都有、含量高、分子量大、磺酸化等等优点,对紫球藻自身而言,这个特征对它起着机械支撑、生物识别、离子交换性能和细胞保护功能(抗干燥;对温度、pH、盐度稳定性;抗环境胁迫;抗自由基氧化)等。

刚最近几天,微信上还冒出个“来自海洋的防晒新材料”那么个链接,拜托,这套东西紫球藻都玩烂了。

图4.紫球藻在海中也能形成藻华
图4.紫球藻在海中也能形成藻华

紫球藻已经实现了规模化培养,这个工作是以色列花臣(Frutarom)公司在进行,花臣公司采用的生产模式还是比较有特点,以塑料吊袋进行培养,并提取了紫球藻多糖开发为化妆品,紫球藻多糖涂抹在皮肤表面能形成非常均匀的涂层,优于透明质酸等多糖,去皱的效果相当强。

图5.花臣公司紫球藻室内与室外养殖
图5.花臣公司紫球藻室内与室外养殖

 

图6.花臣公司开发的紫球藻多糖化妆品的功效 (左图为使用前,右图为使用60分钟后,皱纹的深度和长度均大大降低)
图6.花臣公司开发的紫球藻多糖化妆品的功效
(左图为使用前,右图为使用60分钟后,皱纹的深度和长度均大大降低)

 

最后来探讨下紫球藻开发的话题。

(1)从商业价值考虑,个人认为,紫球藻至少有两个产物值得开发,多糖和藻红蛋白,脂肪酸中含有EPA暂且不提。

就多糖而言,从生物学功效角度,目前已有的研究证明抗病毒功效较为显著,同时还有抑菌、抗肿瘤、降血脂、降胆固醇、抗辐射及增强免疫的作用,进一步的研究或能证实更多的功效。因此具有开发为健康食品、药品的前景,而在化妆品领域的应用,或能胜过透明质酸。

图7.平板上紫球藻藻落(左)和提取的多糖(右)
图7.平板上紫球藻藻落(左)和提取的多糖(右)

紫球藻细胞中含有1个大而呈星形的色素体,含有藻红蛋白和少量藻蓝蛋白。藻红蛋白类同其他藻胆蛋白(藻胆蛋白是藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白等参与光合作用的蛋白色素的总称)类似,具有水溶性好、性质相对较稳定、荧光量子产率高、背景干扰小、易于同生物素、抗体和糖蛋白等大分子交联等特点,既可以作为天然色素广泛应用于食品、化妆品、染料等工业,又可制成荧光试剂,用于临床医学诊断、免疫化学及生物工程等领域,还可作为光动力治疗癌症。这个方面的应用可以参照螺旋藻藻蓝蛋白的市场情况,目前螺旋藻藻蓝蛋白的需求量逐渐上升。

图8.花臣公司紫球藻养殖工艺
图8.花臣公司紫球藻养殖工艺

(2)从技术和工程角度,凡是养过紫球藻的人都知道,这个藻环境耐受性比较强,皮实容易养,除了花臣公司的塑料吊袋之外,管道、板式反应器和跑道池都有成功的尝试。需要具备的技术基础,个人认为有以下几点:(A)高糖藻种及富集多糖的养殖工艺;(B)考虑到紫球藻多糖外分泌的问题,需要保证培养液中多糖含量高到采收经济可行的程度,因此采用密闭式反应器几乎是必然;(C)养殖和采收时,多糖必然粘附在器具表面,花臣公司采用的近乎一次性的养殖设施,可能也是无奈之举,是否有更合适的反应器装置;(D)能否实现细胞和胞外多糖分离,细胞重新返回继续繁殖或产糖,而多糖得到分离;(E)细胞胞内多糖和藻红蛋白有否技术实现双双分离,并保持(尤其是藻红蛋白)其活性;(F)建立技术门槛,制定相应的工艺流程和产品标准。

图9.紫球藻中含有的色素(紫球蛋白的水溶液颜色)
图9.紫球藻中含有的色素(紫球蛋白的水溶液颜色)

(3)产品定位和开发。产品定位这个环节,老俞认为,理念是我们微藻产品开发的最需要关注的问题。如果你不清楚做这个东西干什么,那你做这个东西干什么?例如螺旋藻最初发展几乎是盲目的,利润高就大家挤着上,最后养螺旋藻的被卖螺旋藻的绑架,失去了产品的解释权,现在要重新确立螺旋藻的产业类别并让公众对螺旋藻有个客观认识变得异常艰难。说回来,就紫球藻藻红蛋白比较简单,主要作为天然色素,可用于食品药品开发,少量的可开发为荧光试剂等产品。而紫球藻多糖,面临着化妆品、医药、(健康)食品多种选择,这就需要分析各个功能或功效在各种领域中的优势或者不可替代程度。作为化妆品,需求量会有多少?作为医药,主打功效是什么,回避哪些竞争?作为(健康)食品,开发哪个区块?部分工作是市场调查,而更多的,可能还需要产品功能功效的验证,紫球藻产品的科学研究工作在老俞看来,还不够全面和深入,简单的说,我们对紫球藻及产品的认识还不够。功能功效认知不足、市场深度广度不明确,因此短期内只适宜小规模开发,以技术积累和市场探索为主要目的。

 

分割线

老俞一直认为紫球藻是指的搞一搞的小品种,因此将之列为本系列第一个详细介绍的微藻,从已有的研究和产业情况来开,未来的市场也不可小觑。期待老板们出手,争取也能做到白菜价。

 

 

2017年02月01日

俞建中博士系列藻类科普文章链接:

光语带你认识微藻 第一篇——什么是微藻

光语带你认识微藻 第二篇——微藻的商业化开发和应用

光语带你认识微藻 第三篇——微藻培养简介

光语带你认识微藻 第四篇——紫球藻

光语带你认识微藻 第五篇——雨生红球藻

光语带你认识微藻 第六篇——虾青素与其功效

光语带你认识微藻 第七篇——盐藻与β-胡萝卜素

光语带你认识微藻 第八篇——地木耳、发菜和葛仙米

光语带你认识微藻 第九篇——微藻与不饱和脂肪酸

光语带你认识微藻 第十篇——裸藻(Euglena)

光语带你认识微藻 第十一篇——螺旋藻(一)

光语带你认识微藻 第十二篇—— 小球藻

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