光語帶你認識微藻(第二輯)第三篇 佐芬根色綠球藻

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作者:俞建中(微信號:Scophy117)

佐芬根色綠球藻(Chromochloris zofingiensis)

1. 關于名字
這個藻,最初見到的時候種名為Chlorella zofingiensi,當時并沒有在意中文名叫什么,也沒去查叫什么,后來在華工的時候,有師弟師妹過來問這藻中文怎么說,按著讀字讀半邊的習慣,隨口說叫佐氏小球藻得了,后來想想還是不靠譜,決定去驗證下。度娘和狗都沒檢索到相關的信息,記得是有種根腐霉還是什么的微生物(當時沒作記錄),帶著一樣的“zofingiensis”這個后綴屬名。又拿了這詞去問法龜哥們,法龜哥們會四國外語,還懂拉丁文,牛逼的不是一丟丟的,一看就說,zofingen是瑞士一個地名,中文叫佐芬根或祖芬根,-ensis嘛……,當即恍然大悟,燈下黑啊,不是有湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)為例么,就是它,佐芬根小球藻!又在幾個藻庫中(CAUP H-6503,CCAP 211/14, SAG 211-14, UTEX 32, ATCC 30412, IAM C-111)對了下信息:“Chlorella zofingiensis D?NZ,1933年,Zofingen, Switzerland”,這就肯定沒錯了! (最近又看到有人叫“若夫”什么的,呵呵,“左”“右”都不分了,怎么不叫“弱夫”???叫“若富”至少還圖個吉利?。?/span>

先賢的研究發現,分類上,這藻其實不屬于小球藻屬,屬色綠(球)藻屬(Chromochloris),也見到有人叫佐夫色綠球藻,當然,佐芬根才是正道。盡管有基因證據在,好多人好像已經習慣了叫它小球藻,科技文獻上也是如此反應。

2. 生物學特征
佐芬根色綠球藻或者叫佐芬根小球藻,是一種淡水綠藻,分類命名的歷史也很亂,除了長期被歸入小球藻屬外(Chlorella),也曾被歸入Muriella(莫麗拉屬?), Mychonastes(麥可屬?),形態及遺傳特征大不同于小球藻,細胞不具運動性、單細胞、球狀,細胞直徑2-15μm,從圖中看到它無性繁殖的方式。

佐芬根色綠球藻Chromochloris zofingiensis

圖1. 佐芬根色綠球藻在適宜條件下,細胞呈現綠色,而當受到脅迫時,富集紅黃色的色素。(Liu et al., Mar. Drugs, 2014, 12, 3487-3515)

 

3. 培養與產物
佐芬根色綠球藻的研究跟熱門種類相比不算多,主要的聚焦點圍繞著培養條件和產物特征。

這個藻是個能異養培養的綠藻,異養發酵條件下,已有研究證明可以達到超過50g/L的生物量(孫妮,中科院南海所),相應的碳源/氮源、碳氮比和補料方式等參數也研究的較為透徹。

佐芬根色綠球藻在光養、營養條件比較優越的的條件下細胞呈現綠色,但在特定的條件下,它能富集以蝦青素為特征產物的多種類胡蘿卜素。

佐芬根色綠球藻Chromochloris zofingiensis

圖2. 薄層層析實驗顯示佐芬根色綠球藻含有以蝦青素為主的多種類胡蘿卜素(Sun et al.,Food Chemistry 126 (2011) 1629–1635)

通過高效液相色譜檢測發酵培養的藻體中的色素發現,主要類胡蘿卜素有新黃素(Neoxanthin;)、紫黃質(Violaxanthin)、花藥黃素(Antheraxanthin)、蝦青素(Astaxanthin)、金盞花黃質(Adonixanthin)、葉黃素(Lutein)、玉米黃素(Zeaxanthin)、斑蝥黃素(Canthaxanthin)、β-隱黃素(Cryptoxanthin)、α/β-胡蘿卜素(α-Carotene/β-Carotene)等,蝦青素以自由及酯化物多種形式存在,其他含量高的類胡蘿卜素有新黃素、葉黃素、玉米黃素、斑蝥黃素和金盞花黃質等種類。

佐芬根色綠球藻Chromochloris zofingiensis

圖3.高效液相色譜檢測圖譜( Liu et al., Mar. Drugs, 2014, 12, 3487-3515)。

相應的譜峰分別為: 1 Neoxanthin; 2 Violaxanthin; 3 Antheraxanthin; 4, 5, 7, 8, 11, 19, 28, 29, 30, 35, 36 Unknown or degraded lutein and chlorophylls; 6 Astaxanthin; 9, 10 Adonixanthin; 12 Lutein; 13, 14, 15 Zeaxanthin; 16, 17 Canthaxanthin; 18 Chlorophyll b; 20, 22 β-Cryptoxanthin; 21 Chlorophyll a; 23 Echinenone; 24, 26 Astaxanthin mono-ester; 25, 27 Adonixanthin mono-ester; 31 α-Carotene; 32, 33, 34 β-Carotene; 37, 39 Astaxanthin di-ester; 38 Adonixanthin di-ester.

關于類胡蘿卜素,研究較多的集中在影響藻細胞中色素組成(包括比例)及含量的因素。主要影響因素有:

(1)營養方式,如兼養和異養更容易富集色素

佐芬根色綠球藻Chromochloris zofingiensis

圖4-A. 光自養條件下藻細胞呈綠色,圖4-B. 兼養條件下,細胞開始富集類胡蘿卜素。(Azaman et al., 2017, PeerJ 5:e3473)

(2)兼養和異養的區別

佐芬根色綠球藻Chromochloris zofingiensis

圖5. 葡萄糖作為碳源的情況,有光(兼養)和無光(純異養)培養藻液顏色也有區別。(Chen et al., Scientific Reports , 5:14936)

 

(3)強光刺激及高碳氮比能提升含量

 

佐芬根色綠球藻Chromochloris zofingiensis

圖6-A.低碳氮比低光照兼養培養的佐芬根小球藻;圖6-B.兼養,高碳氮比強光誘導下,藻細胞富集類胡蘿卜素。(Chen et al., Mar. Drugs, 2017, 15, 231)

 

(4)營養限制,如氮源饑餓處理。

佐芬根色綠球藻Chromochloris zofingiensis

圖7. 營養限制促進藻細胞積累色素。(Tang et al., BioResources, 2016, 11(1), 2850-2885)

 

4. 開發應用方向
佐芬根色綠球藻能夠異養,給規?;a帶來很多便利,以蝦青素為主的多種類胡蘿卜素,又具備了經濟(ZHUAN-QIAN)屬性。不過這藻的市場定位問題,一時好像難以界定,畢竟跟雨生紅球藻的角色有很大沖突,如果不能在經濟屬性上有突出表現,就很難占山為王。

個人的分析,如果用于開發食品藥品,首先定位功效物質,主產物是蝦青素,其他類胡蘿卜素含量也不低,看著很好,在食品定標的時候就很麻煩,定指標的時候列幾個指標就能打起架來,新資源這個環節就有幾年要走。

首要的市場應用方向,可能又要回到飼料/餌料應用,又雙回到水產領域,又雙叒回到水產高檔養殖品種,又雙叒叕回到水產高檔養殖品種苗期應用。江湖上傳聞,紅酵母發酵液都能賣出天價,單單“佐芬根”這名字就得比紅酵母強出十倍去,猜測實用上肯定差不了(MAI-GENG-GUI)……

許多水產品種從開口到標苗的,微藻添加到餌料/飼料中的效果,已經被很多一線水產技術人員驗證了,希望這個藻能早點出現在塘口池邊。小道消息是中國科學院煙臺海岸帶研究所王艷老師正在推進這個藻的產業化技術研究,小俞我更是多了幾分期待。

 

俞建中博士系列藻類科普文章《光語帶你認識微藻》第一輯鏈接:

光語帶你認識微藻 第一篇——什么是微藻

光語帶你認識微藻 第二篇——微藻的商業化開發和應用

光語帶你認識微藻 第三篇——微藻培養簡介

光語帶你認識微藻 第四篇——紫球藻

光語帶你認識微藻 第五篇——雨生紅球藻

光語帶你認識微藻 第六篇——蝦青素與其功效

光語帶你認識微藻 第七篇——鹽藻與β-胡蘿卜素

光語帶你認識微藻 第八篇——地木耳、發菜和葛仙米

光語帶你認識微藻 第九篇——微藻與不飽和脂肪酸

光語帶你認識微藻 第十篇——裸藻(Euglena)

光語帶你認識微藻 第十一篇——螺旋藻(一)

光語帶你認識微藻 第十二篇—— 小球藻

俞建中博士系列藻類科普文章《光語帶你認識微藻》第二輯鏈接:
光語帶你認識微藻(第二輯) 第一篇 共生藻之蟲黃藻

光語帶你認識微藻(第二輯) 第二篇 顆石藻(Coccolithophores)

 

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