[00338274]海洋紫球藻联产花生四烯酸与藻红蛋白
联系人：曾宪海
所在地：福建厦门市
- 服务承诺
- 产权明晰
-
资料保密
对所交付的所有资料进行保密
- 如实描述
登录后向技术服务商咨询
发布技术需求
服务免费，交易还可领红包哦
技术详细介绍
一、项目简介
花生四烯酸（ arachidonic acid，AA，或 ARA，-6）又称全顺-5，8，11，14-二十碳四烯酸，是属于ω -6 系列的一种人体必需的多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFAs），具有广泛的生物活性和重要的营养作用。ARA 不仅是机体组织细胞膜的结构成分，同时， 它也是内循环系统和中枢神经系统中起重要作用的前列腺素、环前列腺素和白三烯类等二十碳衍生物的直接前体。另外，ARA 也是成熟母乳成分之一，它对婴儿的视力和智力发育是必需的。因此，英国营养基金会和 FAO/WHO 推荐在婴儿奶粉中添加 DHA 和 ARA。ARA 及其代谢产物的生理功效还包括：在细胞内可发挥第二信使作用，参与造血和免疫调节，引起血管舒张，参与肝、胆多种功能的调节，引起炎症反应及参与神经内分泌和促进细胞分裂等。在水产动物营养方面，ARA 是许多鱼类幼体、对虾幼体的必需脂肪酸，关系到幼体的生长发育和存活。饵料中添加 ARA，可提高
投喂动物的生长速度和存活率。因此，在婴幼儿保健食品、医药、化妆品、饲料等领域得到广泛应用。1994 年我国卫生部正式批准可在婴幼儿配方食品中添加ARA， 1999 年正式批准 ARA 作为新型营养强化剂，卫生部公告 2010 年第 3 号文件中公布的 7 种新资源食品，其中就包括 ARA 油脂。
ARA 的传统来源是动物肝脏、猪肾上腺、血液、鱼油和蛋黄等，但这些组织中 AA 的质量分数极低，一般少于干重的 0。2%，并且受产地和季节的限制，开发费用很高，无论在产量还是成本上都不能满足市场的需要。目前 ARA 的来源途径有两种：一种是利用生物技术培养微生物，另一种是培养微藻。微生物发酵主要使用高山被孢霉，被孢霉发酵生产 ARA 具有生物量大、油脂含量丰富和不饱和脂肪酸组成比较合理等优点。但由于外界环境变化或其他因素的影响，被孢霉菌种易发生退化，表现在菌种长势微弱、杂菌丛生、耗糖能力减弱，生物量、油脂含量和 ARA 含量降低等，这对发酵生产来说是很不利的；而且由于在菌体中 ARA 含量与其它多不饱和脂肪酸相比优势并不明显，使 ARA 的富集难度增大，ARA 市场价格一直居高不下，不能适应市场的需求。
藻胆蛋白是某些藻类特有的重要捕光色蛋白，早在上个世纪初，就曾报道在蓝藻和红藻中存在强烈荧光性的红色、紫罗蓝色和蓝色蛋白质。科学研究表明，藻胆蛋白是一种既可以作为天然色素用于食品、化妆品、染料等工业上，也可制成荧光试剂，用于临床医学诊断和免疫化学及生物工程等研究领域中。另外，还可以制成食品和药品用于医疗保健上，应用范围广阔，具有很高的开发、利用价值。藻胆蛋白主要存在于蓝藻、红藻、隐藻和少数一些甲藻中 ，其主要功能是作为光合作用的捕光色素复合体 ，在一些藻类中藻胆蛋白也可以作为储藏蛋白 ，以使藻类在氮源缺乏的季节得以生存。已知的藻胆蛋白主要可以分为以下 4 大类：藻红蛋 白 （Phycoerythrin，PE） 、 藻 蓝 蛋 白 （Phycocyanin，PC） 、 藻 红 蓝 蛋 白（Phycoerythrocyanin，PEC）、别藻蓝蛋白（Allophyxoxyanin，APC）。
藻红蛋白（P-phycoerythrin，PE）是目前普遍使用地新型荧光标记试剂。在特定 波长激发下，藻胆蛋白能发射强烈的荧光，其荧光强度是荧光素的 30-100 倍。具有很好的吸光性能和很高的量子产率，在可见光谱区有很宽的激发及发射范围。因藻红蛋白具有光敏作用，是海洋藻类中重要的捕光色素蛋白之一，也是新型的高效光敏剂。
据大量文献报道，藻红蛋白具有显著的抑制和杀死人类 Hela、SMMC 7721、SW480 等多种肿瘤细胞的功效。经适宜波长的光激发后可以产生单线态氧及其它的氧自由基，杀伤生物大分子。肿瘤光动力治疗是以此为基础而发展起来的很 有前景的肿瘤治疗新手段。尽管新型的光敏药物在不断的涌现，包括：铝酞菁、C60 等，但目前常用的光敏药物主要来自全血中分离的血叶琳衍生物，它们不仅价格昂贵，而且毒副作用大，有严重的皮肤光毒反应。接受以血叶琳衍生物作光敏 剂的光动力治疗的病人至少要避光两周到一个月，以防止皮肤受到光毒性的破坏。因而，限制了肿瘤光动力治疗的广泛应用。有研究表明藻红蛋白是一种新型的高 效、无毒副作用的光敏药物，可望开发为有实用价值的新型光动力药物用于杀死 肿瘤细胞。据报道，藻红蛋白与肿瘤细胞的相互结合过程，为藻红蛋藻红蛋白与 细胞结合主要发生在三个结构层次，即细胞膜，胞浆和胞核。PE 首先与细胞膜结合，形成明显的环状荧光；随着与细胞作用时间的延长，逐渐进入细胞浆及核 内，有时甚至可以观察到核内清晰的核仁。已有资料证明，PE 在经过激光激发后可以产生单线态氧及其它的氧自由基产物。这些活性氧组份具有破坏包括蛋白 质和核酸等在内的生物大分子的作用。藻红蛋白的激光光敏杀伤肿瘤细胞可能在
细胞水平的三个层次上发挥作用：1） 藻红蛋白结合于肿瘤细胞膜或游离于膜外， 光敏反应发生时，产物可攻击膜蛋白和不饱和脂质，引起膜蛋白光氧化，损伤膜结构；2） 位于胞浆内，光辐照产生的单线态氧等自由基对胞浆内酶和核酸进行攻击，影响细胞内生化反应，破坏 RNA 的结构。作用于线粒体，破坏生物氧化链等；3） 作用于细胞核内的 DNA，阻碍细胞周期的进行，启动细胞凋亡。目前医学界正积极深入藻红蛋白的抗肿瘤机制，为将其开发成抗肿瘤药物做准备。另外， 藻红蛋白在分子免疫诊断、荧光试剂等领域已有广阔的市场前景。
二、前期研究基础
本项目团队在福建省海洋高新产业发展专项资金、厦门市科技计划项目、厦门大学校长基金等经费的资助下，完成了 100L 培养液规模培养紫球藻及不饱和脂肪酸 ARA 产物分离提纯工艺研发工作，建立了小型中试培养紫球藻及 ARA 产物分离纯化的工艺路线，并获得纯度 95%的 ARA 产品。已建立紫球藻联产藻红蛋白的提取纯化工艺路线。
三、应用技术成果
目前该技术已于相关企业对接进行合作开发，并正联合承担省级重大科技攻关项目。
花生四烯酸（ arachidonic acid，AA，或 ARA，-6）又称全顺-5，8，11，14-二十碳四烯酸，是属于ω -6 系列的一种人体必需的多不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFAs），具有广泛的生物活性和重要的营养作用。ARA 不仅是机体组织细胞膜的结构成分，同时， 它也是内循环系统和中枢神经系统中起重要作用的前列腺素、环前列腺素和白三烯类等二十碳衍生物的直接前体。另外，ARA 也是成熟母乳成分之一，它对婴儿的视力和智力发育是必需的。因此，英国营养基金会和 FAO/WHO 推荐在婴儿奶粉中添加 DHA 和 ARA。ARA 及其代谢产物的生理功效还包括：在细胞内可发挥第二信使作用，参与造血和免疫调节，引起血管舒张，参与肝、胆多种功能的调节，引起炎症反应及参与神经内分泌和促进细胞分裂等。在水产动物营养方面，ARA 是许多鱼类幼体、对虾幼体的必需脂肪酸，关系到幼体的生长发育和存活。饵料中添加 ARA，可提高
投喂动物的生长速度和存活率。因此，在婴幼儿保健食品、医药、化妆品、饲料等领域得到广泛应用。1994 年我国卫生部正式批准可在婴幼儿配方食品中添加ARA， 1999 年正式批准 ARA 作为新型营养强化剂，卫生部公告 2010 年第 3 号文件中公布的 7 种新资源食品，其中就包括 ARA 油脂。
ARA 的传统来源是动物肝脏、猪肾上腺、血液、鱼油和蛋黄等，但这些组织中 AA 的质量分数极低，一般少于干重的 0。2%，并且受产地和季节的限制，开发费用很高，无论在产量还是成本上都不能满足市场的需要。目前 ARA 的来源途径有两种：一种是利用生物技术培养微生物，另一种是培养微藻。微生物发酵主要使用高山被孢霉，被孢霉发酵生产 ARA 具有生物量大、油脂含量丰富和不饱和脂肪酸组成比较合理等优点。但由于外界环境变化或其他因素的影响，被孢霉菌种易发生退化，表现在菌种长势微弱、杂菌丛生、耗糖能力减弱，生物量、油脂含量和 ARA 含量降低等，这对发酵生产来说是很不利的；而且由于在菌体中 ARA 含量与其它多不饱和脂肪酸相比优势并不明显，使 ARA 的富集难度增大，ARA 市场价格一直居高不下，不能适应市场的需求。
藻胆蛋白是某些藻类特有的重要捕光色蛋白，早在上个世纪初，就曾报道在蓝藻和红藻中存在强烈荧光性的红色、紫罗蓝色和蓝色蛋白质。科学研究表明，藻胆蛋白是一种既可以作为天然色素用于食品、化妆品、染料等工业上，也可制成荧光试剂，用于临床医学诊断和免疫化学及生物工程等研究领域中。另外，还可以制成食品和药品用于医疗保健上，应用范围广阔，具有很高的开发、利用价值。藻胆蛋白主要存在于蓝藻、红藻、隐藻和少数一些甲藻中 ，其主要功能是作为光合作用的捕光色素复合体 ，在一些藻类中藻胆蛋白也可以作为储藏蛋白 ，以使藻类在氮源缺乏的季节得以生存。已知的藻胆蛋白主要可以分为以下 4 大类：藻红蛋 白 （Phycoerythrin，PE） 、 藻 蓝 蛋 白 （Phycocyanin，PC） 、 藻 红 蓝 蛋 白（Phycoerythrocyanin，PEC）、别藻蓝蛋白（Allophyxoxyanin，APC）。
藻红蛋白（P-phycoerythrin，PE）是目前普遍使用地新型荧光标记试剂。在特定 波长激发下，藻胆蛋白能发射强烈的荧光，其荧光强度是荧光素的 30-100 倍。具有很好的吸光性能和很高的量子产率，在可见光谱区有很宽的激发及发射范围。因藻红蛋白具有光敏作用，是海洋藻类中重要的捕光色素蛋白之一，也是新型的高效光敏剂。
据大量文献报道，藻红蛋白具有显著的抑制和杀死人类 Hela、SMMC 7721、SW480 等多种肿瘤细胞的功效。经适宜波长的光激发后可以产生单线态氧及其它的氧自由基，杀伤生物大分子。肿瘤光动力治疗是以此为基础而发展起来的很 有前景的肿瘤治疗新手段。尽管新型的光敏药物在不断的涌现，包括：铝酞菁、C60 等，但目前常用的光敏药物主要来自全血中分离的血叶琳衍生物，它们不仅价格昂贵，而且毒副作用大，有严重的皮肤光毒反应。接受以血叶琳衍生物作光敏 剂的光动力治疗的病人至少要避光两周到一个月，以防止皮肤受到光毒性的破坏。因而，限制了肿瘤光动力治疗的广泛应用。有研究表明藻红蛋白是一种新型的高 效、无毒副作用的光敏药物，可望开发为有实用价值的新型光动力药物用于杀死 肿瘤细胞。据报道，藻红蛋白与肿瘤细胞的相互结合过程，为藻红蛋藻红蛋白与 细胞结合主要发生在三个结构层次，即细胞膜，胞浆和胞核。PE 首先与细胞膜结合，形成明显的环状荧光；随着与细胞作用时间的延长，逐渐进入细胞浆及核 内，有时甚至可以观察到核内清晰的核仁。已有资料证明，PE 在经过激光激发后可以产生单线态氧及其它的氧自由基产物。这些活性氧组份具有破坏包括蛋白 质和核酸等在内的生物大分子的作用。藻红蛋白的激光光敏杀伤肿瘤细胞可能在
细胞水平的三个层次上发挥作用：1） 藻红蛋白结合于肿瘤细胞膜或游离于膜外， 光敏反应发生时，产物可攻击膜蛋白和不饱和脂质，引起膜蛋白光氧化，损伤膜结构；2） 位于胞浆内，光辐照产生的单线态氧等自由基对胞浆内酶和核酸进行攻击，影响细胞内生化反应，破坏 RNA 的结构。作用于线粒体，破坏生物氧化链等；3） 作用于细胞核内的 DNA，阻碍细胞周期的进行，启动细胞凋亡。目前医学界正积极深入藻红蛋白的抗肿瘤机制，为将其开发成抗肿瘤药物做准备。另外， 藻红蛋白在分子免疫诊断、荧光试剂等领域已有广阔的市场前景。
二、前期研究基础
本项目团队在福建省海洋高新产业发展专项资金、厦门市科技计划项目、厦门大学校长基金等经费的资助下，完成了 100L 培养液规模培养紫球藻及不饱和脂肪酸 ARA 产物分离提纯工艺研发工作，建立了小型中试培养紫球藻及 ARA 产物分离纯化的工艺路线，并获得纯度 95%的 ARA 产品。已建立紫球藻联产藻红蛋白的提取纯化工艺路线。
三、应用技术成果
目前该技术已于相关企业对接进行合作开发，并正联合承担省级重大科技攻关项目。