光语带你认识微藻(第二辑)第三篇 佐芬根色绿球藻

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作者:俞建中(微信号:Scophy117)

佐芬根色绿球藻(Chromochloris zofingiensis)

1. 关于名字
这个藻,最初见到的时候种名为Chlorella zofingiensi,当时并没有在意中文名叫什么,也没去查叫什么,后来在华工的时候,有师弟师妹过来问这藻中文怎么说,按着读字读半边的习惯,随口说叫佐氏小球藻得了,后来想想还是不靠谱,决定去验证下。度娘和狗都没检索到相关的信息,记得是有种根腐霉还是什么的微生物(当时没作记录),带着一样的“zofingiensis”这个后缀属名。又拿了这词去问法龟哥们,法龟哥们会四国外语,还懂拉丁文,牛逼的不是一丢丢的,一看就说,zofingen是瑞士一个地名,中文叫佐芬根或祖芬根,-ensis嘛……,当即恍然大悟,灯下黑啊,不是有湛江等鞭金藻(Isochrysis zhanjiangensis)为例么,就是它,佐芬根小球藻!又在几个藻库中(CAUP H-6503,CCAP 211/14, SAG 211-14, UTEX 32, ATCC 30412, IAM C-111)对了下信息:“Chlorella zofingiensis DÖNZ,1933年,Zofingen, Switzerland”,这就肯定没错了! (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”啊?叫“若富”至少还图个吉利!)

先贤的研究发现,分类上,这藻其实不属于小球藻属,属色绿(球)藻属(Chromochloris),也见到有人叫佐夫色绿球藻,当然,佐芬根才是正道。尽管有基因证据在,好多人好像已经习惯了叫它小球藻,科技文献上也是如此反应。

2. 生物学特征
佐芬根色绿球藻或者叫佐芬根小球藻,是一种淡水绿藻,分类命名的历史也很乱,除了长期被归入小球藻属外(Chlorella),也曾被归入Muriella(莫丽拉属?), Mychonastes(麦可属?),形态及遗传特征大不同于小球藻,细胞不具运动性、单细胞、球状,细胞直径2-15μm,从图中看到它无性繁殖的方式。

佐芬根色绿球藻Chromochloris zofingiensis

图1。 佐芬根色绿球藻在适宜条件下,细胞呈现绿色,而当受到胁迫时,富集红黄色的色素。(Liu et al。, Mar。 Drugs, 2014, 12, 3487-3515)

 

3. 培养与产物
佐芬根色绿球藻的研究跟热门种类相比不算多,主要的聚焦点围绕着培养条件和产物特征。

这个藻是个能异养培养的绿藻,异养发酵条件下,已有研究证明可以达到超过50g/L的生物量(孙妮,中科院南海所),相应的碳源/氮源、碳氮比和补料方式等参数也研究的较为透彻。

佐芬根色绿球藻在光养、营养条件比较优越的的条件下细胞呈现绿色,但在特定的条件下,它能富集以虾青素为特征产物的多种类胡萝卜素。

佐芬根色绿球藻Chromochloris zofingiensis

图2。 薄层层析实验显示佐芬根色绿球藻含有以虾青素为主的多种类胡萝卜素(Sun et al。,Food Chemistry 126 (2011) 1629–1635)

通过高效液相色谱检测发酵培养的藻体中的色素发现,主要类胡萝卜素有新黄素(Neoxanthin;)、紫黄质(Violaxanthin)、花药黄素(Antheraxanthin)、虾青素(Astaxanthin)、金盏花黄质(Adonixanthin)、叶黄素(Lutein)、玉米黄素(Zeaxanthin)、斑蝥黄素(Canthaxanthin)、β-隐黄素(Cryptoxanthin)、α/β-胡萝卜素(α-Carotene/β-Carotene)等,虾青素以自由及酯化物多种形式存在,其他含量高的类胡萝卜素有新黄素、叶黄素、玉米黄素、斑蝥黄素和金盏花黄质等种类。

佐芬根色绿球藻Chromochloris zofingiensis

图3.高效液相色谱检测图谱( Liu et al., Mar. Drugs, 2014, 12, 3487-3515)。

相应的谱峰分别为: 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。

关于类胡萝卜素,研究较多的集中在影响藻细胞中色素组成(包括比例)及含量的因素。主要影响因素有:

(1)营养方式,如兼养和异养更容易富集色素

佐芬根色绿球藻Chromochloris zofingiensis

图4-A. 光自养条件下藻细胞呈绿色,图4-B. 兼养条件下,细胞开始富集类胡萝卜素。(Azaman et al., 2017, PeerJ 5:e3473)

(2)兼养和异养的区别

佐芬根色绿球藻Chromochloris zofingiensis

图5. 葡萄糖作为碳源的情况,有光(兼养)和无光(纯异养)培养藻液颜色也有区别。(Chen et al., Scientific Reports , 5:14936)

 

(3)强光刺激及高碳氮比能提升含量

 

佐芬根色绿球藻Chromochloris zofingiensis

图6-A.低碳氮比低光照兼养培养的佐芬根小球藻;图6-B.兼养,高碳氮比强光诱导下,藻细胞富集类胡萝卜素。(Chen et al., Mar. Drugs, 2017, 15, 231)

 

(4)营养限制,如氮源饥饿处理。

佐芬根色绿球藻Chromochloris zofingiensis

图7. 营养限制促进藻细胞积累色素。(Tang et al., BioResources, 2016, 11(1), 2850-2885)

 

4. 开发应用方向
佐芬根色绿球藻能够异养,给规模化生产带来很多便利,以虾青素为主的多种类胡萝卜素,又具备了经济(ZHUAN-QIAN)属性。不过这藻的市场定位问题,一时好像难以界定,毕竟跟雨生红球藻的角色有很大冲突,如果不能在经济属性上有突出表现,就很难占山为王。

个人的分析,如果用于开发食品药品,首先定位功效物质,主产物是虾青素,其他类胡萝卜素含量也不低,看着很好,在食品定标的时候就很麻烦,定指标的时候列几个指标就能打起架来,新资源这个环节就有几年要走。

首要的市场应用方向,可能又要回到饲料/饵料应用,又双回到水产领域,又双叒回到水产高档养殖品种,又双叒叕回到水产高档养殖品种苗期应用。江湖上传闻,红酵母发酵液都能卖出天价,单单“佐芬根”这名字就得比红酵母强出十倍去,猜测实用上肯定差不了(MAI-GENG-GUI)……

许多水产品种从开口到标苗的,微藻添加到饵料/饲料中的效果,已经被很多一线水产技术人员验证了,希望这个藻能早点出现在塘口池边。小道消息是中国科学院烟台海岸带研究所王艳老师正在推进这个藻的产业化技术研究,小俞我更是多了几分期待。

 

俞建中博士系列藻类科普文章《光语带你认识微藻》第一辑链接:

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

俞建中博士系列藻类科普文章《光语带你认识微藻》第二辑链接:
光语带你认识微藻(第二辑) 第一篇 共生藻之虫黄藻

光语带你认识微藻(第二辑) 第二篇 颗石藻(Coccolithophores)

 

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