生物工程专业生产实习报告
A:眼和中枢神经系统的保护作用
人类视网膜和中枢神经系统（脑）富含不饱和脂肪酸，因此，氧化产生的自由基很容易使其发生过氧化损伤。有研究表明，虾青素很容易通过血脑屏障和细胞膜，能有效地防止视网膜的氧化和感光细胞的损伤，以及对中枢神经系统尤其是对大脑起到保护作用，从而有效治疗缺血-再灌注损伤、脊髓损伤、帕金森综合征、Alzheimer综合征等中枢神经系统损伤。尤其是视网膜黄斑变性效果较叶黄素更加显著。美国CADAX公司已经把虾青素作为一种脑梗塞后防止再次梗塞的药物，据报道2010年已经进入临床试验阶段。最大的好处是不会象抗血小板药导致凝血功能障碍。 B:防紫外线辐射
众所周知，紫外线辐射是导致表皮光老化和皮肤癌的重要原因。研究表明，虾青素对谷氨酰胺转胺酶(transglutaminase)具有特殊作用，能够在皮肤受光照时消耗腐胺，口服虾青素对腐胺积累的抑制作用比口服维生素A更强。因此，虾青素的强抗氧化性可能使它成为潜在的光保护剂，有效清除引起皮肤老化的自由基，保护细胞膜和线粒体膜免受氧化损伤，用于阻止皮肤光老化。 C:预防心血管疾病
动脉硬化及相关心血管疾病的临床研究表明，低密度脂蛋白(LDL)的氧化是导致动脉硬化的重要原因。人体中LDL浓度越高，加之血小板沉积使血管变细阻碍血流速度，人体患动脉硬化的风险就越大。而血液中高密度脂蛋白(HDL)则有相反的作用，它可以
6
安徽工程大学生物化学工程学院
阻止动脉硬化的发生。在人体血液中，虾青素由极低密度脂蛋白(VLDL)、LDL和HDL携带。体外和临床试验证明每人口服3．6mg／d虾青素，连续2周，能预防LDL的氧化。另外，有动物研究表明，虾青素在体内具有显著升高HDL和降LDL的功效，其中HDL可由原来的49．7±3．6mg／dL增加至66．5±5．1mg／dL，因此推测虾青素能减轻载脂蛋白的氧化，可用来预防动脉硬化、冠心病和缺血性脑损伤。不同于一般降低LDL的药物，每天服用1.8、3.6、14.4和21.6mg虾青素连续2周后，LDL氧化的时间分别被延长了5.0％、26.2％ 、42.3％和30.7％ ；从而可预防动脉粥样硬化的发生。
D:增强免疫力
虾青素能显著影响动物的免疫功能，在有抗原存在时，能明显促进脾细胞产生抗体的能力，增强T细胞的作用，刺激体内免疫球蛋白的产生。虾青素还能够部分恢复年老小鼠的体液免疫系统，其中可使小鼠体内的IgM、IgA和IgG分别都增加至10mol／L，表明在抗原入侵初期，它能增强特异性体液免疫反应。另外，虾青素还可以增强小鼠释放白细胞介素-Iα和肿瘤坏死因子α的能力，其作用比β-胡萝卜素和角黄素强得多。由此认为，虾青素有很强的诱导细胞分裂的活性，具有重要的免疫调节作用。同时虾青素还具有：缓解运动疲劳，增强机体能量代谢、抗炎抗感染特性、抑制肿瘤、抑制糖尿病肾病等种种保健功能。
7
生物工程专业生产实习报告
1.2.2 我国是虾青素原料资源大国，目前多以出口原料和初级产品为主，尚未把资源优势转变为产品优势、技术优势。市场调查表明，利用高科技成果从原料中提取高纯度虾青素可是原料增值近百倍，这为我国虾青素原料加工产业化发展提供了有利条件。 1.2.3 红法夫酵母是唯一天然可产虾青素的酵母, 其反式虾青素已于2000 年获得FDA 批准用于食品添加剂。它是真菌界、真菌门、半知菌亚门、隐球酵母科、红法夫酵母属的唯一种。作为虾青素的生产菌，红法夫酵母具有许多优势：可利用多种糖进行快速异养代谢培养时间短, 不需光照及可以实现高密度培养等。但野生型红法夫酵母( DCW) 的虾青素含量低（300~ 450 ug/g) , 发酵成本高, 无法与化学合成竞争。目前, 只有少数几个公司通过选育高产菌株, 实现利用了虾青素的商业化生产, 如美国的红星公司, Igene 生物有限公司等, 其中Igene 公司产品数据显示, 其酵母( DCW) 干品的虾青素含量可达8 000 mg/kg。但多数菌种的产量仍较低, 因此, 目前的研究主要集中在高产菌株的筛选和培养条件的优化等方面。由于红法夫酵母的遗传背景并不清楚, 虾青素的合成路径也很复杂。因此, 目前多采用传统的诱变和原生质体融合等方法育种。近几年, 随着虾青素合成路径的阐明和相关酶基因的克隆, 应用重组DNA 技术构建高产虾青素基因工程菌的研究已经展开。
1.2.4 红法夫酵母虾青素的含量低、发酵温度低是制约其工业生产的主要因素。而原生质体融合可以发在种内、种间、甚至亲缘很远的两个物种之间, 可以扩大融合频率和幅度,国内目前多采用1-2 g/L
8
安徽工程大学生物化学工程学院
的蜗牛酶破壁。红法夫酵母种间原生质体融合最早出现在1992年,Chun等人利用诱变得到的营养缺陷型菌株作为亲本进行原生质体融合,得到三株高产融合子的类胡萝卜素的含量从亲本的1 600 ug/g,提高到2 300 ug/g, 杂种均为单核,而且性状稳定( 回复突变率< 2.1×10- 9)，Santopictro等人实现了红法夫酵母与罗伦隐球酵母、酿酒酵母的原生质体融合, 证明杂担子菌之间可以融合, 而且杂担子菌与子囊菌之间也可以融合, 但是筛选在30℃下可产虾青素菌株的实验未获得成功。国内最关于红法夫酵母原生质体融合方面的报道出现在1999 年。中国农科院的曲秋皓等人利用蜗牛酶处理对数生长早期的细胞, 将不同氨基酸营养缺陷型的细胞进行融合。但是红法夫酵母营养缺陷型的制备困难、种类少, 因此采用抗药性作为融合标记的报道比较多。华南理工大学的李杰伟等人将不同抗性标记的菌株进行原生质体融合, 通过双抗平板筛选得到的合子类胡萝卜素的含量较出发菌株提高97.4%。田小群将红法夫酵母与酿酒酵母融合得到的融合子最适生长温度提高到25℃。
1.2.5 陕西森弗生物技术有限公司是在技术与管理上互补的高新技术企业，公司是全球健康产业的原料生产商和供应商。公司专业为功能性食品、营养补充剂、保健用品、化妆品、药品及饲料行业提供优质稳定、安全可靠的活性物质。森弗研发中心、分析检测中心位于西安高新区创业研发园瞪羚谷国家级生物医药孵化基地。公司依靠自主培养和引进国内外高科技人才，与多所科研院校紧密合作，已形成提取分离、合成、发酵、药学、功能性食品化学、营养学、生物学、工
9
生物工程专业生产实习报告
程学和管理学等领域多学科、全方位、高层次的技术、管理精英团队。公司拥有完善的提取、分离、合成、发酵设备和技术，具有丰富的生产经验和严格的质量控制体系，并建起了完善的销售服务体系。 1.3 可行性研究的依据和范围 1.3.1 报告编制的依据
1） 《芜湖市国民经济和社会发展“十一五”计划和2010年远景目标》；
2） 安徽省委、省政府《关于实施科技产业化战略的决定》； 3） 《安徽省科技建设第二次创业实施计划》； 4） 《国家科委“星火计划” “十一五”发展纲要》； 5） 国家计委“八五”公关课题； 6） 国家财政部《工业企业财政制度》；
7） 国家计委、建设部《建设项目经济价格方法与参数》； 8） 其他有关数据资料 1.3.2 研究范围
1) 虾青素的产品市场，原辅材料燃料动力供应，项目建设条件，外部环境和国家有关政策。
2）工艺技术设备装置的先进性、实用性、经济性。 3）红发夫酵母发酵工业化开发的意义和必要性。 4）项目的社会效益和经济效益。 1.4 项目承办单位概况
10