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《生命時報》中外專家大咖聚焦紅A紅球藻健康價值

時間:2019-10-15 來源:網絡


中外專家大咖聚焦紅A紅球藻健康價值

2019-10-15 14:03生命時報


“紅A紅球藻天然蝦青素功能獨特”

張成武 國家“863”項目首席科學家、暨南大學二級教授

紅A紅球藻是目前確認的天然蝦青素含量較高的單細胞綠藻,也是所有已知的蝦青素合成生物體中積累量最高的物種,其積累量最高可達細胞干重的4%。在300多個同行評審的出版物中進行了超過65項臨床研究和報告,證實了紅A紅球藻在促進人類健康和營養狀況方面的良好應用。

必須要注意的是蝦青素有合成蝦青素和天然蝦青素的區別。人工合成蝦青素含量以順式結構為主,并且在人體內不能轉化成天然的反式構型。合成蝦青素的生物吸收效果、著色能力和生物效價均比同濃度的天然蝦青素低,存在安全性風險。FDA(美國食品和藥品管理局)已禁止化學合成的蝦青素進入保健食品市場。因此,紅A紅球藻天然蝦青素的營養應用、生物活性及保健作用無可替代。

紅A紅球藻天然蝦青素的營養應用體現在其抗氧化、抗炎和抗凋亡活性都超高。其生物活性則體現在抗癌活性、抗肥胖活性、抗甘油三酯和膽固醇活性、心臟保護活性、免疫調節活性、抗糖尿病活性、肝保護活性、神經保護活性、養護骨的活性、眼科疾病、對生殖系統的活性、脊髓損傷后神經病理性疼痛中的活性、提高運動成績以及對皮膚的益處都作用明顯、 效果可期。

紅A紅球藻天然蝦青素對于人體健康而言,還有其獨特的“屏障穿透性”。我們生活中聽說過很多抗氧化劑:酶、維生素、花青素、輔酶Q10等,這些不是水溶性就是脂溶性,這個特性使它們很難穿透人體內的屏障,停留在細胞表面,對細胞、組織、系統的核心保護作用有限,抗氧化作用較差。許多實驗已經證實紅A紅球藻天然蝦青素是自然界中較強的抗氧化劑,這與其完美的水油雙溶分子結構、強大的穿透力密切相關。

紅A紅球藻天然蝦青素具有以下其他抗氧化劑沒有的獨特功能——天然蝦青素可以暢通無阻地穿越血腦屏障,到達大腦和中樞神經系統;穿越血眼屏障,進入眼睛;進入關節、肌腱中,緩解運動員、網球運動員的疼痛;進入皮膚,預防紫外線傷害,修復外觀老化痕跡。不僅如此,蝦青素對于其他器官如心臟、心血管系統、免疫系統、生殖系統以及消化系統都有很強的修復、保護作用。蝦青素到達身體各處,并能在各處發揮抗氧化、抗炎等功效,這一巨大的特性是其他抗氧化劑沒有的。紅A紅球藻天然蝦青素是安全的,與食物一起食用時沒有任何副作用。▲

“多種疾病防治有了新方向”

陳峰 國際食品科學院院士、國際歐亞科學院院士、北京大學終身講席教授


晚期糖基化終產物(AGES)是一類具有結構多樣性和高度異質性的化合物,是由還原糖(葡萄糖、果糖等)的活性羥基與氨基酸、蛋白質、多肽、脂質、核酸等生物大分子的游離氨基經過縮合、重排、裂解、以及氧化后修飾形成的產物。除了內源性AGES外,人體內AGES的另一個重要來源即食源性AGES在食品基質中被漸漸發現,包括焙烤類食物、牛奶、咖啡等。研究發現,大約1/10的食源性AGES可以進入人體的血液循環。在正常機體內,AGES從早期胚胎開始緩慢而勻速地形成并隨時間累積,是一個不可逆的過程。它們在體內的過量積累被認為是許多疾病的誘因,例如糖尿病及并發癥、 阿爾茨海默病、動脈粥樣硬化、老化等。尋找和研究AGES抑制劑被作為抑制由AGES引起的相關疾病極具潛力的預防措施。

迄今為止,用于抗糖基化阻斷AGES形成的抑制劑主要是合成化合物和天然產物。盡管一些合成化合物可以抑制AGES合成或者打斷AGES的產生,但是也存在較高的引發副反應風險。與合成化合物相比,天然產物對人體是相對安全的。最近幾年的研究表明,一些植物和藻類提取物以及其中相應的酚類、色素類化合物表現出有效的AGES抑制性能,而這與化合物本身的強抗氧化性有關。從安全和功效兩方面考慮,天然來源的紅球藻天然蝦青素作為保健成分甚至作為治療AGES引發的相關疾病的預防藥物均展現出了很大的研究及應用潛力。

紅A紅球藻是一種廣泛應用于天然蝦青素生產的綠藻。在雨生紅球藻中天然蝦青素的含量一般可達到干重的2%~4%,在誘導條件下最高可以達到7%。除了天然蝦青素外,雨生紅球藻內還有其他少量的類胡蘿卜素如紫黃素、葉黃素、玉米黃質、α胡蘿卜素和β胡蘿卜素以及脂質等多種生物活性成分。這也使得其具有抗氧化、抗糖基化、抗炎、抗肥胖等多種生理調節功能,是重要的食品和功能成分的天然來源。

以螺旋藻、紅A紅球藻、小球藻為代表的微藻具有生物多樣性和代謝產物豐富可調性這兩大顯著優勢,特別是能合成一些具有獨特特征的化合物。大量的研究結果表明,微藻及其生物活性代謝物在很多病理條件中都發揮了有利于健康的作用,包括神經退行性疾病、高膽固醇血癥、炎癥疾病、心血管疾病、癌癥和病毒性感染等。▲

“紅球藻引領21世紀健康產業主流市場”

胡強 中科院水生所微藻生物技術與生物能源研發中心主任

20世紀下半頁,抗生素拯救了無數傳染病患者。本世紀,抗氧化劑將給人類的健康史帶來新的革命——它不僅能防治人類因衰老而致的各種慢性疾病,如白內障、動脈硬化、高血脂、心臟病、惡性腫瘤、糖尿病、老年癡呆等,更引人注目的是——它能延緩人類衰老的過程,延長人類的預期生命周期。

雨生紅球藻是一種生活在淡水中的單細胞綠藻,該藻能大量累積蝦青素而呈紅色,故名紅球藻,因為是綠藻中的雨生種,又稱雨生紅球藻。雨生紅球藻中的蝦青素是類胡蘿卜素的一種,也是迄今發現的類胡蘿卜素合成的較高級別產物,在自然界具有較強的抗氧化性,因此被譽為21世紀抗氧化的革命性產品。

盡管如此,有關雨生紅球藻的研究論文,從1960到1990年間也只有零星發布,年均不足20篇;而從90年代中期開始相關論文迅速增多,至今已達到年均上百篇。雨生紅球藻不管是科研、應用,還是推廣上都有了長足的發展。雨生紅球藻的產業化從個體分析、生理研究到規模化培養,從生物原料、萃取藻油、藻粉及藻微粒等基礎產品,逐步發展衍生出涵蓋化妝品、護膚品、營養保健品等一系列終端產品。在抗氧化領域,雨生紅球藻提取的天然蝦青素有著絕對的優勢。

目前,天然蝦青素的生物來源一般有三種:水產品加工工業中的廢棄物、紅發夫酵母、雨生紅球藻。其中,蝦、蟹等水產品的廢棄物中蝦青素不僅含量低,而且提取費用高,而天然紅發夫酵母中蝦青素的平均含量也僅為0.4%。相比之下,雨生紅球藻中蝦青素含量1.5%~4%。更重要的是,雨生紅球藻所含蝦青素是100%左旋結構,具有較強的生物學活性,優于利用紅發夫酵母等提取的蝦青素。因此,雨生紅球藻被確認為自然界中生產天然蝦青素的較好生物來源。

作為抗氧化前沿產品,雨生紅球藻被發現的生理和生物學功能已達100多種,比如抗衰老、保護皮膚健康、預防心血管疾病、抑制和預防糖尿病、保護眼睛和中樞神經系統、增強免疫力、緩解運動疲勞、增強機體能量代謝、抑制腫瘤等。

相信隨著對雨生紅球藻功能更深入的研究和認識,隨著應用更廣泛的推廣,人類將越來越多地享受到紅A紅球藻帶來的健康益處。▲

“規模化生產、提高生物提取物仍然是挑戰”

Vítor Verdelho Vieira 歐洲藻類生物量協會eaba負責人

微藻作為一類單細胞光合生物,具有光能利用率高、生長速度快、生物活性成分和能源物質含量高等特點,在大健康產業、碳減排、新能源與富含N/P廢水資源化利用等方面應用前景廣闊。雨生紅球藻則是一個廣泛用作食品的工業化藻種,紅球藻天然蝦青素曾獲得FDA(美國食品和藥品管理局)的17項功能認證(維持關節健康、維持正常的免疫、維持腱部健康、維持腕部健康、維持強烈運動后關節的正常功能、維持日光暴曬下皮膚組織的健康、維持皮膚健康、保護日光暴曬下的皮膚、保護紫外線輻射的皮膚功能、保持健康的身體氧化平衡狀態、維持精神活力的提升水平、促進身體運動后的迅速恢復、維持體內正常的C反應蛋白含量水平、維持健康的心血管系統、維持眼睛健康、穿越血腦屏障)。

全球的保健品企業也推出了大約200多款蝦青素軟、硬膠囊、口服液的保健食品。尤其是在日本這個“長壽之國”非常受歡迎,近3年來蝦青素成為日本銷售量很高的健康食品之一。蝦青素的強大功效得到了確切而普遍的認可,同時也使人類在探索蝦青素的科研成果上,取得了一個又一個突破。而如何高效培養紅球藻,使其規模化應用,最大化完成其價值生物提取物蝦青素提取依然成為廣大研究人員攻克的目標。

國外原有的紅球藻大規模養殖生產技術為“兩步法”,即先在封閉式培養系統中培養綠色細胞,達到一定的生物量后再將綠色細胞放到開放培養系統中轉化孢子,積累蝦青素。云南綠A公司在雨生紅球藻規模化養殖中采用中科院武漢植物園的專利技術“一種培養雨生紅球藻生產蝦青素的方法”,紅球藻培養的全過程,包括藻綠色細胞的生長繁殖、生物量積累、孢子轉化和天然蝦青素積累在同一光生物反應器——開放池中完成,與國外的“兩步法”技術相比,簡化了培養工藝,加強了質量控制。

綠A公司獨特的萃取工藝——CO2超臨界萃取技術,提取率可達80%以上,該技術在國內處于領先地位,達到了國際先進水平。發明專利“一種雨生紅球藻提取物的制備方法”(ZL201010548303.9),“一種雨生紅球藻提取物制劑、其制備方法和用途”(ZL201010548322.1)已獲得授權。該技術具有以下優勢:含量更高,抗氧化功效提高5倍;純度更高,零殘留;生物活性更高;有效成分更穩定。此技術目前屬于國際領先水平。▲

“優質紅球藻天然蝦青素產品從藻種開始”

Michael A. Borowitzka 澳大利亞珀斯默多克大學海洋植物學教授兼藻類研發中心主任

雨生紅球藻是一類生活在淡水中的單細胞綠藻,該藻在它的孢子中能積累一種經濟價值很高的蝦青素及其酯類。隨著研究的深入,蝦青素的功能越來越引起人們的興趣。一方面由于其優異的著色效果及對水產、家禽等生長促進作用而被廣泛用于飼料添加劑。另一方面作為優越的天然抗氧化劑其抗氧化性優于β胡蘿卜素、維生素E,被廣泛開發應用于食品、醫藥化妝品等行業的生產。蝦青素具有廣闊的應用前景,而如何獲得大量蝦青素已成為國際上研究的熱點之一。根據目前的文獻報道,蝦青素的來源主要有化學合成、從甲殼類動物中提取、利用真菌生產及利用微藻生產。研究表明在自然界中雨生紅球藻的蝦青素含量最高。

但大規模培養紅球藻生產蝦青素存在以下幾方面技術問題:1.易被其他微藻,變形蟲原生動物污染;2.紅球藻普遍適應低溫,一般超過28℃就抑制其生長;3.生長較慢;4.蝦青素含量仍然偏低。因此篩選出溫度適應范圍廣、生長快、蝦青素含量高的藻種是解決上述問題的關鍵。在過去的20年里,我們篩選出了20多種藻種。研究過程中發現不同的藻種在生長、營養需求和蝦青素生產方面都存在很大差異。正確適宜的最優藻種選擇可以顯著提高生物量和蝦青素產量。

云南綠A公司2006年起與中國科學院武漢植物園合作,從中國內陸水體采集、分離出紅球藻藻種38株,經過單細胞克隆,獲得單藻培養,建有相應的藻種庫進行藻種保藏,為培養紅球藻生產天然蝦青素研發提供了具有自主知識產權的藻種資源。對4株適合于程海湖天然水質的藻種進行進一步比較研究,通過不同溫度梯度培養繁育,對比各品系的溫度適應能力及生長情況,以各藻種品系的蝦青素含量和產量為考核指標,經多次實驗研究,最終選育出WZ1和WZ2兩株適合于程海湖區大規模養殖的紅球藻優良藻種品系,實驗條件下蝦青素含量達到干重的3.0%以上,大規模養殖,蝦青素平均含量達到干重的2.23%。為紅球藻應用奠定了堅實基礎。▲

“稀缺性挑戰與大市場機遇并存”

袁文橋 美國北卡羅來納州立大學教授

雨生紅球藻被公認為是自然界中能夠大量合成和積累天然蝦青素的優勢生物,在相關的文獻中沒有任何有毒性的報道。因此被看作是天然蝦青素的“濃縮品”。

可以說紅球藻天然蝦青素的推出導致抗氧化劑市場的革命,有人甚至說:21世紀將是抗氧化劑的世紀。紅球藻天然蝦青素是迄今為止人類發現自然界較強的抗氧化劑之一,其抗氧化活性遠遠超過現有的抗氧化劑。

研究表明,紅球藻天然蝦青素很容易通過血腦屏障和細胞膜,有效地防止視網膜的氧化和感光細胞的損傷,以及對中樞神經系統尤其是對大腦起到保護作用,從而有助治療缺血損傷、脊髓損傷、帕金森綜合征、 阿爾茨海默病等中樞神經系統損傷。另有動物研究表明,天然蝦青素在體內具有顯著升高“好”膽固醇(HDL-C)和降低“壞”膽固醇(LDL-C)的功效,因此推測天然蝦青素能減輕載脂蛋白的氧化,可用來預防動脈硬化、冠心病和缺血性腦損傷。此外,天然蝦青素還具有免疫調節、緩解運動疲勞、增強機體能量代謝、抗炎抗感染、抑制腫瘤、抑制糖尿病腎病等健康功效。

正是基于這些已有明確實驗數據證實的健康功效,全球紅球藻天然蝦青素市場前景廣闊。天然藻源的蝦青素及其提取物在歐美、日本、東南亞的發達國家已經得到廣泛應用。尤其在“長壽之國”日本,約占全球40%的產量市場份額。中國僅占30%,以色列占15%,美國占10%。受制于生產、提取、生物合成等核心技術,紅球藻天然蝦青素雖然市場增長很快,卻面臨市場嚴重不飽和狀態,目前每年全球產能僅800噸/年,價格達1200美元/公斤。紅球藻天然蝦青素目前僅能提供應用于保健品、食品飲料及化妝品領域。而紅球藻天然蝦青素對于水產家禽在存活率、生長性能、生殖能力、應激耐受性、抗病性和免疫相關基因表達方面的各種改善,使得下游水產家禽飼料產業還有巨大的市場空間。12%的產量年增長率遠遠供不應求。紅球藻天然蝦青素市場前景廣闊,這對科研單位和企業來說都將是挑戰與機遇并存的。▲

文章來源:生命時報


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