光語帶你認(rèn)識微藻
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第五篇——雨生紅球藻
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單位：上海光語生物科技有限公司
微信公眾號：Leadingtec
作者：俞建中（微信號：Scophy117）
本篇只講雨生紅球藻及養(yǎng)殖模式，蝦青素的內(nèi)容另有介紹。
英文單詞請外行繼續(xù)忽略，內(nèi)行早就忽略了。
本篇引用圖片多數(shù)引自網(wǎng)絡(luò)，我盡可能的加以標(biāo)注出處。
雨生紅球藻（Haematococcus?pluvialis）這名字來源，猜測可能是一場雨后，一些低洼的地方形成積水，藻在水洼中生長繁殖，隨著水的不斷蒸發(fā)，鹽度上升，藻細(xì)胞開始富集蝦青素，變成了紅色，由此而得名（如圖1所示），拉丁文中雨的單詞就是pluvia。（賣紅球藻蝦青素保健品的時候，絕對可以提下雨生紅球藻乃雨神降福于人間的哏，如果真有人采用，請轉(zhuǎn)賬廣告創(chuàng)意費至光語公賬或老俞微信）
需要再重復(fù)下雨生紅球藻的分類知識：它屬于綠藻門(Chlorophata)、綠藻綱(Chlorophyceae)、 團(tuán)藻目(Volvocales)、紅球藻科(Haematococcaccae)、紅球藻屬(Haematococcus)。重申一些容易被誤解的地方：（1）它是一種綠藻，不是紅藻；（2）嚴(yán)格按照拉丁種名翻譯，它應(yīng)該叫雨生血球藻。（前面的篇幅已經(jīng)上過紅球藻的圖了，如欲再看，燒香點蠟請度娘和谷哥吧）
生物學(xué)特性還得說，這是建立養(yǎng)殖模式的前提。
按著學(xué)界前輩的說法，雨生紅球藻細(xì)胞可以分成四個階段（或四種類型），英文分別叫macrozooids (or zoospores), microzooids,?palmella, and hematocysts (or aplanospores)，按著這英文詞，我都不知道用哪些中文詞來對應(yīng)。
首先，macrozooids 按字面就是“大孢子”的意思，又叫游動孢子(zoospores)，這個階段的特征是，球形/橢球型/珍珠型的營養(yǎng)細(xì)胞（繁殖體），有兩根鞭毛，杯狀色素體，含有若干個淀粉核。在良好的營養(yǎng)及環(huán)境因子條件下，這類細(xì)胞占主體，如圖2-A所示。
而當(dāng)環(huán)境或培養(yǎng)條件趨向不利生長時，“大孢子”會失去鞭毛變成一個不會游動的“不定孢子，palmella”（如圖2-B），而后成為“不動孢子，aplanospores”（如圖2-C），細(xì)胞壁變得厚硬堅實，并可以進(jìn)一步積累蝦青素（如圖2-D）。
雨生紅球藻的繁殖以無性生殖（營養(yǎng)生殖）為主，有性繁殖較為少見。帶鞭毛的游動孢子是快速動并具有繁殖力的細(xì)胞，能夠分裂成2-8小細(xì)胞（甚至到16或32個），繁殖的過程參看圖3，就不做具體解釋了。剛從母體（配子母細(xì)胞）“出生”的雨生紅球藻的小種子（配子細(xì)胞）被稱為“小孢子”（microzooids），個頭較小，游動快。
在逆境中，雨生紅球藻細(xì)胞轉(zhuǎn)變成不動孢子，同時伴隨著類胡蘿卜素的積累（尤其是蝦青素），細(xì)胞變成紅色。而當(dāng)不動孢子重新又回到順境時，它又能恢復(fù)成游動孢子，形成循環(huán)（如圖4）
（from algaecan.com）
有必要指出的是：以游動孢子進(jìn)行繁殖是雨生紅球藻最適宜的方式，從不動孢子再恢復(fù)到游動孢子，是個“艱難漫長”的過程，拿不動孢子去做繁殖，妥妥的生產(chǎn)事故；另外，即使在游動孢子的階段，細(xì)胞中也可能存在蝦青素而略顯紅色，這個大家平時在網(wǎng)絡(luò)上看到的圖就有顯示。
因為雨生紅球藻這個生物學(xué)特性，對養(yǎng)殖生產(chǎn)來講，最具優(yōu)勢的方式就是前期保持良好的繁殖培養(yǎng)條件，快速增加培養(yǎng)液中的細(xì)胞密度，然后制造逆境（比如增加光強、增加鹽度、加入氧化物質(zhì)等），讓細(xì)胞富集蝦青素，生產(chǎn)中所謂的兩步法就是這概念（其實其他幾個“步法”，不管是凌波微步、八步趕蟬還是魔族耶識步，走位再風(fēng)騷也逃不開這些基本原理）。
雨生紅球藻養(yǎng)殖模式，有以下的幾類。
第一種是開放池模式，如位于美國夏威夷的Cynotech公司就采用這種方式，國內(nèi)也有幾家公司曾采用該模式。開放池建造與運行成本相對低廉，但是生產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)品中蝦青素含量不穩(wěn)定（1~3%），生產(chǎn)效率不高。
第二種模式是現(xiàn)在應(yīng)用最普遍的管道式反應(yīng)器，采用玻璃管道為養(yǎng)殖容器，采用這種模式有以色列的Algatech公司和我國云南石林的愛生行和云彩金可等許多公司。這種模式具有很大的優(yōu)勢，在云南等地區(qū)幾乎可以實現(xiàn)全年不間斷生產(chǎn)，而且藻粉產(chǎn)品中蝦青素含量高（>4%）且穩(wěn)定。在國內(nèi)，雨生紅球藻產(chǎn)業(yè)在最近幾年發(fā)展迅猛，大小企業(yè)已有十多家，可以說是國內(nèi)發(fā)展最快、技術(shù)水平最高的一個品種。（當(dāng)然，有時老俞也奇怪，項目落地前，某些老板怎么不看看地點選的對不對？不預(yù)期一下市場未來發(fā)展？）
另外還有其他的一些模式，屬于早期的有些設(shè)計。比如yamaha公司的室內(nèi)管道系統(tǒng)，真心高大上，估計成本更加高大上（圖8）；另外如富士公司的室內(nèi)反應(yīng)器，外觀是一個罐子，內(nèi)部什么結(jié)構(gòu)未知（圖9）；同樣是富士公司做的反應(yīng)器，像一口倒扣的鍋，非常的有喜感。
雨生紅球藻在上世紀(jì)八十年代的時候，即被日本科學(xué)家證實可以異養(yǎng)發(fā)酵，而后卻一直沒大的進(jìn)展，也就最近三、四年的事，這項技術(shù)被中國的科學(xué)家突破，不僅可以高效實現(xiàn)游動孢子繁殖，并可以在發(fā)酵罐內(nèi)就實現(xiàn)一定量的蝦青素積累，而且！據(jù)說已經(jīng)逐步進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用了！
最后來談?wù)劜墒占庸さ膯栴}，采收加工總體而言，采用的多是成熟的化工或食品設(shè)備，偷懶就不上圖了
采收而言，富集了蝦青素的雨生紅球藻不動孢子個頭大密度也比較高，通過靜置即可沉降下來，實現(xiàn)固液體分層；如果量比較大，用某些離心機(jī)就可以實現(xiàn)連續(xù)或者批次的規(guī)模采收，獲得藻漿或濕藻泥。
相對來說，不動孢子細(xì)胞壁非常厚實，為了方便后續(xù)提取蝦青素的需要，需要將濕藻泥進(jìn)行破壁處理，利用高壓均質(zhì)等設(shè)備可實現(xiàn)。提取之前，一般需要對物料進(jìn)行干燥，真空、噴霧和薄片干燥等技術(shù)均可根據(jù)需求采用。而提取蝦青素，或者用傳統(tǒng)的化學(xué)試劑提取法，也就是各種壇壇罐罐，或者用高大上的二氧化碳超臨界法，還是壇壇罐罐，這塊非老俞專長，就不多說了。
雨生紅球藻養(yǎng)殖一度被認(rèn)為是技術(shù)難度很高的工作，因此蝦青素價格曾一度在2萬美元每公斤左右或更高（按折純品計算），而短短4-5年的功夫，價格幾乎攔腰砍了！
我大中華果有昊天庇佑，凡國人上手的東西，總能做成白菜價，白菜也有白菜的好處，飛入尋常百姓家的必須是白菜。（感慨完畢，本篇結(jié)束！）
俞建中
2016年12月19日
俞建中博士系列藻類科普文章鏈接：
光語帶你認(rèn)識微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開發(fā)和應(yīng)用
光語帶你認(rèn)識微藻 第三篇——微藻培養(yǎng)簡介
光語帶你認(rèn)識微藻 第八篇——地木耳、發(fā)菜和葛仙米
