“十五”国家科技攻关计划生物工程技术项目系列报道 （10）
发酵法生产虾青素
浙江工业大学生物工程研究所 郑裕国 沈寅初
虾青素（Astaxanthin，3,3’-二羟基-β,β’-胡萝卜素-4,4’-二酮）是一种非维生素A源的酮式类胡萝卜
素，具有极强的抗氧化性，是一种良好的功能性食品添加剂，同时也可用作着色剂及饲料添加剂。
一、 国内外研究进展
微生物发酵法生产虾青素易于工业化生产，是虾青素大规模生产的主要方法。近几年来，微生物发酵法生产虾
青素的研究开发非常活跃，是抗氧化剂研究领域的热点之一。
能够产生虾青素的微生物菌株并不多。目前，国内外主要用红发夫酵母（Xanthophyllomyces dendrorhous）
生产虾青素。其他菌株如深红酵母（Phodotorala rubra）、粘红酵母（Rhodotorula glutinis）等也能产生虾青素，
但含量普遍较低，无工业化应用前景，详细的研究报道也较少。各国专家都将目光投向了红发夫酵母发酵生产虾青
素的研究上，选育高产菌株，优化培养条件，提高虾青素含量。
目前国内虾青素的研究开发大多数还处于实验室阶段，尚未达到可以进行中试和生产性试验的程度，还没有生
产虾青素的工厂企业，市场上尚未有产品供应。
二、项目目标及完成情况
本项目旨在选育得到虾青素发酵的高产微生物菌种，利用微生物发酵技术生产天然虾青素。在实验室实验基础
上，建立10m3工业规模发酵罐发酵工艺，构建相应的分离、提取、纯化生产线，并进行虾青素试生产，获得天然
虾青素产品。
项目完成情况：①选育得到高产虾青素微生物菌种，考察了菌种的稳定性；②优化虾青素发酵工艺条件，得到
较佳的发酵工艺路线，建立了微生物发酵虾青素生产线；③进行虾青素分离、提取研究，得到较佳的细胞破壁方法，
考察了各种因素对虾青素提取的影响，得到优化的提取工艺路线；④建立和完善虾青素分析检测方法；⑤鉴定和评
价筛选得到的微生物菌种安全性、稳定性等指标，进行理化指标和功效成分分析；⑥进行微生物源虾青素的保健食
品制剂、饲料和饲料添加剂制剂制备工艺研究；⑦对发酵得到的天然虾青素进行动物试验和动物喂养试验，进行生
物学特性试验研究；⑧获得不同规格、满足市场需要的微生物源天然虾青素产品。
本项目自行筛选得到了高产虾青素微生物菌种，经菌种诱变和发酵工艺优化，虾青素的发酵单位得到大幅度提
高；解决了虾青素在提取分离过程中的技术难题，形成了红发夫酵母虾青素提取分离工艺，已获得国家发明专利；
完成了与工业规模发酵罐相配套的虾青素提取分离试验研究，生产得到不同规格的虾青素产品。
三、经济、社会效益分析
在欧美市场,虾青素的年需求额在数亿美元以上。在我国,水产养殖业发展迅速,开发利用虾青素作为饵料,每年
的需求量也是相当大的。目前,化学合成的虾青素价格约为3.0万元/kg,由于微生物合成的虾青素具有安全性高、
生理活性强等特点，其市场售价高于化学合成虾青素几倍以上。虾青素作为营养物质可促进家禽的生长和提高产蛋
率，我国家禽饲料需求在几十万吨，对虾青素的需求额也在亿元以上。同时，虾青素可促进医药工业、水产养殖业、
家禽养殖业、食品工业、保健品工业的发展，具有重要的社会效益。
虾青素具有很强的抗氧化功能，能有效清除体内由于紫外线照射引起的自由基，其抗氧化功能均高于β-胡萝
卜素和维生素E，故在医药工业上可用作抗氧化剂。防止衰老，预防癌症的发生，可开发成医药食品保健品。
研究表明，虾青素对由糖尿病、观看电视过多、操作电脑等引起的眼病有良好的防治作用。
目前，国际上仅有微藻培养生产的虾青素上市供应，微生物发酵法生产的虾青素其各方面性能均优于微藻生产
的虾青素，更具竞争力。
四、成果推广应用前景
虾青素是一种类胡萝卜素，在很多方面有其独特的作用与用途，应用前景广阔：
(1)作为抗氧化剂 可用于医药品，作为抗衰老的医药和食品保健品。
(2)作为癌症预防和治疗剂 虾青素能抑制由黄曲霉素、二乙基亚硝酸（DEN）、α-硝基丙烷、环磷酰胺等引起
的致突变作用，能有效预防肝癌、膀胱癌等肿瘤的发生，可开发成抗肿瘤的治疗和预防药物。
(3)作为防晒剂 虾青素对紫外线引起的皮肤癌有很好的预防和治疗效果。将虾青素与化妆品复配，可形成具
有防晒功能的日用化妆品。
(4)作为眼病的治疗剂和预防剂 虾青素可明显降低糖尿病眼病的发病率，也可预防眼病的发生，作为治疗糖
尿病的辅助药物、预防眼病的保健药物。
(5)增强免疫功能
(6)作为饲料添加剂
(7)作为着色剂 虾青素可作为脂溶性的色素，具有艳丽的红色和强的抗氧化功能。在食品工业中，不仅能有
效地起到保鲜、保色、保味、保质等作用，而且能够为多类食品着色，增加食品的色泽美感。在化妆品中，虾青素
既可作为抗衰老防晒的化妆品，同时还可作为长时间保持的着色剂，如唇膏、口红等。
此外，虾青素为生物抗氧化剂，本项目的技术成果可推广到类胡萝卜素抗氧化剂的微生物发酵中，进行天然生
物抗氧化剂、天然食品和饲料添加剂的各项研究。