作者：俞建中（微信號(hào)：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(qǐng)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(lái)源，猜測(cè)可能是一場(chǎng)雨后，一些低洼的地方形成積水，藻在水洼中生長(zhǎng)繁殖，隨著水的不斷蒸發(fā)，鹽度上升，藻細(xì)胞開(kāi)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(mài)紅球藻蝦青素保健品的時(shí)候，絕對(duì)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(qǐng)轉(zhuǎn)賬廣告創(chuàng)意費(fèi)至光語(yǔ)公賬或老俞微信）
圖1. 自然環(huán)境中石頭坑里的雨生紅球藻，水洼干涸后形成紅色藻痂（By K. Chekanov et al., 2006）
需要再重復(fù)下雨生紅球藻的分類(lèi)知識(shí)：它屬于綠藻門(mén)(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(guò)紅球藻的圖了，如欲再看，燒香點(diǎn)蠟請(qǐng)度娘和谷哥吧）
生物學(xué)特性還得說(shuō)，這是建立養(yǎng)殖模式的前提。
按著學(xué)界前輩的說(shuō)法，雨生紅球藻細(xì)胞可以分成四個(gè)階段（或四種類(lèi)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(lái)對(duì)應(yīng)。
首先，macrozooids 按字面就是“大孢子”的意思，又叫游動(dòng)孢子(zoospores)，這個(gè)階段的特征是，球形/橢球型/珍珠型的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞（繁殖體），有兩根鞭毛，杯狀色素體，含有若干個(gè)淀粉核。在良好的營(yíng)養(yǎng)及環(huán)境因子條件下，這類(lèi)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(zhǎng)時(shí)，“大孢子”會(huì)失去鞭毛變成一個(gè)不會(huì)游動(dòng)的“不定孢子，palmella”（如圖2-B），而后成為“不動(dòng)孢子，aplanospores”（如圖2-C），細(xì)胞壁變得厚硬堅(jiān)實(shí)，并可以進(jìn)一步積累蝦青素（如圖2-D）。
圖2.雨生紅球藻細(xì)胞的幾種形態(tài) (by M.R. Shah et al.,2016)
圖3. 雨生紅球藻繁殖的示意圖（by Dirk Fiedler）
雨生紅球藻的繁殖以無(wú)性生殖（營(yíng)養(yǎng)生殖）為主，有性繁殖較為少見(jiàn)。帶鞭毛的游動(dòng)孢子是快速動(dòng)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(gè)），繁殖的過(guò)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(chēng)為“小孢子”（microzooids），個(gè)頭較小，游動(dòng)快。
在逆境中，雨生紅球藻細(xì)胞轉(zhuǎn)變成不動(dòng)孢子，同時(shí)伴隨著類(lèi)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(dòng)孢子重新又回到順境時(shí)，它又能恢復(fù)成游動(dòng)孢子，形成循環(huán)（如圖4）
圖4. 雨生紅球藻不動(dòng)孢子進(jìn)入繁殖周期的示意圖
（from algaecan.com）
有必要指出的是：以游動(dòng)孢子進(jìn)行繁殖是雨生紅球藻最適宜的方式，從不動(dòng)孢子再恢復(fù)到游動(dòng)孢子，是個(gè)“艱難漫長(zhǎng)”的過(guò)程，拿不動(dòng)孢子去做繁殖，妥妥的生產(chǎn)事故；另外，即使在游動(dòng)孢子的階段，細(xì)胞中也可能存在蝦青素而略顯紅色，這個(gè)大家平時(shí)在網(wǎng)絡(luò)上看到的圖就有顯示。
因?yàn)橛晟t球藻這個(gè)生物學(xué)特性，對(duì)養(yǎng)殖生產(chǎn)來(lái)講，最具優(yōu)勢(shì)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(qiáng)、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(shí)其他幾個(gè)“步法”，不管是凌波微步、八步趕蟬還是魔族耶識(shí)步，走位再風(fēng)騷也逃不開(kāi)這些基本原理）。
雨生紅球藻養(yǎng)殖模式，有以下的幾類(lèi)。
第一種是開(kāi)放池模式，如位于美國(guó)夏威夷的Cynotech公司就采用這種方式，國(guó)內(nèi)也有幾家公司曾采用該模式。開(kāi)放池建造與運(yùn)行成本相對(duì)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。
圖5. Cynotech公司的開(kāi)放池可用于養(yǎng)殖雨生紅球藻
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(guó)云南石林的愛(ài)生行和云彩金可等許多公司。這種模式具有很大的優(yōu)勢(shì)，在云南等地區(qū)幾乎可以實(shí)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(guó)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(shuō)是國(guó)內(nèi)發(fā)展最快、技術(shù)水平最高的一個(gè)品種。（當(dāng)然，有時(shí)老俞也奇怪，項(xiàng)目落地前，某些老板怎么不看看地點(diǎn)選的對(duì)不對(duì)？不預(yù)期一下市場(chǎng)未來(lái)發(fā)展？）
圖6.以色列Algatech公司位于內(nèi)蓋夫沙漠中的管道式雨生紅球藻養(yǎng)殖基地
圖7.位于云南石林的愛(ài)生行公司和云彩金可公司的管道式雨生紅球藻養(yǎng)殖基地
另外還有其他的一些模式，屬于早期的有些設(shè)計(jì)。比如yamaha公司的室內(nèi)管道系統(tǒng)，真心高大上，估計(jì)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(gè)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(shí)候，即被日本科學(xué)家證實(shí)可以異養(yǎng)發(fā)酵，而后卻一直沒(méi)大的進(jìn)展，也就最近三、四年的事，這項(xiàng)技術(shù)被中國(guó)的科學(xué)家突破，不僅可以高效實(shí)現(xiàn)游動(dòng)孢子繁殖，并可以在發(fā)酵罐內(nèi)就實(shí)現(xiàn)一定量的蝦青素積累，而且！據(jù)說(shuō)已經(jīng)逐步進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用了！
圖8.Yamaha公司的室內(nèi)管道系統(tǒng)
圖8.Yamaha公司的室內(nèi)管道系統(tǒng)
圖9.位于瑞典的室內(nèi)養(yǎng)殖系統(tǒng)（富士旗下，具體公司名忘了……）
圖10. 富士公司位于美國(guó)夏威夷的反應(yīng)器系統(tǒng)
最后來(lái)談?wù)劜墒占庸さ膯?wèn)題，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(dòng)孢子個(gè)頭大密度也比較高，通過(guò)靜置即可沉降下來(lái)，實(shí)現(xiàn)固液體分層；如果量比較大，用某些離心機(jī)就可以實(shí)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(duì)來(lái)說(shuō)，不動(dòng)孢子細(xì)胞壁非常厚實(shí)，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(shí)現(xiàn)。提取之前，一般需要對(duì)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(zhuān)長(zhǎng)，就不多說(shuō)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(jià)格曾一度在2萬(wàn)美元每公斤左右或更高（按折純品計(jì)算），而短短4-5年的功夫，價(jià)格幾乎攔腰砍了！
我大中華果有昊天庇佑，凡國(guó)人上手的東西，總能做成白菜價(jià)，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
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