自然虾青素即自然虾红素探花 七天，是已知最强的自然抗氧化剂之一。这是类胡萝卜素合成的最高等别产物，容颜呈现深粉红色，平庸存在于藻类、红酵母、鲑鱼、鱒鱼、磷虾、虾和小龙虾等水纯真物中。

算作一种强效的抗氧化剂，虾青素的抗氧化智商比维生素 E 强 500 倍，比维生素 C 强 6000 倍，还具备高效的铲除解放基智商。凭借这些特色，虾青素已被平庸应用于食物添加剂、化妆品、保健品、水生衍生和医药等限度。

现在，虾青素的坐蓐花样主要有 3 种设施，化学合成法、索取法和微生物发酵法。跟着合成生物学技能的捏续发展，微生物发酵法合成虾青素日渐成为已毕虾青素工业化坐蓐最灵验的路线之一。

近期，南京工业大学姜岷和信丰学等在《合成生物学》期刊上发表了一篇基于微生物发酵法合成虾青素的综述著作。

图片探花 七天

（开首：《合成生物学》）

这篇论文系统先容了虾青素的结构性质和坐蓐设施，重心接头了虾青素自然合成以及外源构建的合成旅途，并追想了雨生红球藻、酵母和大肠杆菌等不同微生物坐蓐虾青素的最新阐扬，还分析了欺诈基因工程和发酵历程调控技能提高虾青素产量的设施。

论文的通信作家是南京工业大学生物与制药工程学院的副锻真金不怕火蒋羽佳以及锻真金不怕火信丰学。信丰学的连接宗旨是从事低劣生物资调遣欺诈、东谈主工多细胞体系功能调控与强化连接，包括 GRAS 级安全酵母的设置和细胞工场构建，尤其针对功能脂肪酸、胡萝卜素、 虾青素等医药养分品。

论文中提到，将来将通过代谢工程等技能提高虾青素产量，进一步增强虾青素在食物、医疗、化妆品和饲料等产业的应用。

分为 3 个阶段，微生物发酵合成虾青素

虾青素的生物合成路线大体不错分为 3 个阶段，第一阶段是中心碳代谢，第二阶段是甲羟戊酸路线（MVA）和甲基赤四醇 4-磷酸路线（MEP），第三阶段是虾青素合成阶段。

在中心碳代谢阶段，生物体通过葡萄糖等碳源经糖酵解路线（EMP）生成丙酮酸以及乙酰辅酶 A 等萜类化合物的前体，这些前体物资会流向 MVA 和 MEP。

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▲图 | 微生物合成虾青素的代谢路线（开首：《合成生物学》）

MVA 和 MEP 则是虾青素生物合成路线中的第二阶段。甲羟戊酸路线提供萜类合成所需的前体物和细胞孕育必需物资的前体物，该路线从乙酰辅酶 A 驱动经 6 步酶促响应生成异戊烯焦磷酸酯（IPP），再通过异戊烯基焦磷酸异构酶（IDI）将 IPP 异构化成二甲基烯丙基焦磷酸酯（DMAPP），终末以 IPP 和 DMAPP 为前体合成萜类化合物的前体物；

MEP 路线是另一条合成自然萜类化合物的前体供应路线，情欲禁地高清在线观看这一路线平庸存在于细菌、真菌、植物和藻类中。该路线从丙酮酸起程，经 7 步酶促响应生成 DMAPP，然后通过 IDI 将 DMAPP 异构化成 IPP，终末相通以 IPP 和 DMAPP 为前体合成萜类化合物的前体物。

第三阶段是虾青素合成，IPP 和 DMAPP 在法尼基二磷酸合酶作用下生成香叶基焦磷酸（GPP），GPP 陆续在不同酶的作用下生成不同产物，最终身成 β-胡萝卜素，然后在 β 胡萝卜素分子环上的两头补充羟基与羰基，将 β-胡萝卜素调遣为虾青素。

优化底盘细胞，提高虾青素产量

微生物发酵是一种极具远景的虾青素坐蓐设施。现在用于发酵合成虾青素的微生物包括藻类、酵母、细菌等，限度内主要通过调控发酵历程和代谢工程修订菌种等政策提高虾青素产量。

譬如说，通过优化发酵条目提高微生物虾青素产量，通过强化代谢旅途中的 MVA 和 MEP 来提高前体物资的供应量；筛选抒发不同开首的要害基因；模块化工程集会抒发基因，增多拷贝数目；定位不同亚细胞器等。

当然界中的多种藻类不错用来坐蓐虾青素，包括雨生红球藻、衣藻、伞藻和裸藻等，雨生红球藻是坐蓐虾青素的一种主要藻类。关联词，藻类面对孕育周期长、培养条目要求高、需要光照、索取率低等问题。

因此，基于藻类坐蓐虾青素需表率受多种优化设施。第一，改善光照环境响应器中光暗轮回周期 更踏实、液体搀杂更均匀，增屡次级代谢物产生；第二，添加可升迁虾青素产量的外源物资，譬如说 rac-GR24；第三，优化索取设施，有团队建议了一种欺诈可切换亲水性溶剂的索取新设施。

与藻类等微生物比拟，酵母是现在虾青素工业化坐蓐中最有后劲的底盘细胞之一。自然坐蓐虾青素的酵母包括红法夫酵母，基于基因工程的工程化酵母包括酿酒酵母、解脂耶氏酵母以及马克斯克鲁维酵母等等。下文以红法夫酵母为例详备先容提高虾青素产量的优化政策。

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▲图 | 红法夫酵母坐蓐虾青素的阐扬（开首：《合成生物学》）

红法夫酵母是合成虾青素理思的底盘细胞之一，综述中详备先容了通过修订提高虾青素产量的设施。一是发酵条目，尤其是 pH 值，通过调控 pH 值可将虾青素产量比恒定 pH 发酵提高 24.1%；二是在发酵历程中添加某些物资（包括原钒酸钠和酒精），调控代谢路线；三是通过诱变、要害基因裁剪或删除以及代谢工程修订。

与藻类和真菌比拟，细菌合成的虾青素产量较低，关联词基于细菌生发酵更容易索取虾青素，可极大简化后续的索取工艺。大肠杆菌是连接最多且现在细菌中坐蓐虾青素的更为理思的底盘细胞。

以大肠杆菌为例，限度内通过多种政策合成并提高虾青素产量。一是欺诈 MEP 路线和调遣虾青素合成的干系基因，在大肠杆菌中进行共抒发增多产量；筛选不同开首的虾青素合成基因 CrtW 和 CrtZ 是升迁虾青素产量的通例决策之一；三是摄取适合的虾青素合成基因元件；四是增多要害基因的拷贝数，这是升迁虾青素产量简便、平直和灵验的花样；五是其他特地规技能技能。

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▲图 | 大肠杆菌坐蓐虾青素的阐扬（开首：《合成生物学》）

3 类索取工艺

虾青素是胞内产物，因此需要从底盘细胞中索取出来，这一历程可分为结巴细胞和采集虾青素。索取虾青素的重心则在于细胞的破壁贬责，传统的破壁贬责设施包括物理法、化学法和酶法等。

物理贬责设施涵盖了机械幻灭、超声波幻灭和超临界流体萃取等，超临界流体萃取是频年来万般藻家具索取虾青素最灵验的萃取设施。

化学法主要包括有机溶剂萃取法、酸碱贬责法、二甲基亚砜法等。前两种存在溶剂具有毒性，结巴产物以及形成环境期凌等问题，比拟之下，二甲基亚砜法更具有上风。这是一种既溶于水又溶于有机溶剂的极性溶剂，是践诺室常用的破壁溶剂，简略快速高效幻灭菌体细胞壁，不会对产物形成太大影响，且简略通过与丙酮按比例搀杂较为全皆索取虾青素。

酶法索取具有条目讲理，能耗小、耗时短等优点，用这种设施索取的虾青素比用其他设施索取更踏实。

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