雨生紅球藻內(nèi)蝦青素（astaxanthin蝦紅素）的合成
紅球藻細(xì)胞內(nèi)的蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）
蝦青素（ASTA又名蝦紅素）在紅球藻細(xì)胞內(nèi)合成和積累會影啊其產(chǎn)量。Sprey認(rèn)為次生類胡蘿卜素可以在葉綠體中合成，并且可像廣大高等植物的葉綠素一樣參與光和作用。但是，Santos和Mesquita通過電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，蝦青素不是在細(xì)胞器內(nèi)，而是在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外面的透明質(zhì)內(nèi)合成。合成的蝦青素質(zhì)粒最初以顆粒形式存在于核周質(zhì)附近，沒有生物膜，互相也不容易融合。成熟的蝦青素呈各種形狀，包括長絲狀、棒狀和顆粒狀。
蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）的積累
紅球藻在最適生長條件下，藻細(xì)胞產(chǎn)生葉綠素A、葉綠素B以及初生類胡蘿卜素，特別是β-胡蘿卜素和葉黃素。這時藻細(xì)胞為綠色，呈橢圓形，細(xì)胞生長率很高。當(dāng)營養(yǎng)條件受到限制或在不利環(huán)境下，紅球藻的光合速率與光合作用產(chǎn)物利用速率不平衡，導(dǎo)致碳水化合物的積累，脂肪酸和類胡蘿卜素的增加，特別是蝦青素的快速積累。這時紅球藻的細(xì)胞變大，顏色也由綠色變?yōu)榧t色。
ASTA蝦青素的含量及合成速率在紅球藻的生活周期中顯著不同。蝦青素的積累速率在游動細(xì)胞和不動細(xì)胞中是一樣的，游動細(xì)胞蝦青素的含量下降是因?yàn)樗暮铣伤俾实陀诩?xì)胞的分裂速度。任何因素，如不利的生長條件和細(xì)胞分裂抑制物的產(chǎn)生等，都可引致細(xì)胞分裂速度下降，從而導(dǎo)致個體細(xì)胞內(nèi)蝦青素的快速積累。根據(jù)紅球藻分批培養(yǎng)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)蝦青素的生成速率在紅球藻的不同生長階段是不同的，紅球藻生長后期的蝦青素積累明顯高于生長早期。
外界條件對細(xì)胞蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）積累的影響
許多環(huán)境如光照、營養(yǎng)等都可以影響蝦青素的形成，這些因素常常通過細(xì)胞內(nèi)綜合代謝而發(fā)生作用。
（1）光照度 光照度不但對紅球藻的生長是一個非常重要的因素，而且對紅球藻蝦青素的合成也是很重要的。普遍認(rèn)為光照度對紅球藻的生長，特別是對紅球藻內(nèi)蝦青素的合成是必需的。相反，也有人認(rèn)為蝦青素的合成可以在黑暗中進(jìn)行，只是蝦青素的合成速率在光照條件下比黑暗條件下高7倍。強(qiáng)光對紅球藻的生長不利，特別是在紅球藻的生長早期，強(qiáng)光顯著地抑制紅球藻的生長誘導(dǎo)促進(jìn)蝦青素的合成。紅光比藍(lán)光對紅球藻的生長有利，而藍(lán)光對蝦青素的積累有利。
（2）溫度溫度對紅球藻蝦青素的生物合成的影響與光照度很相似，較高的溫度可以促進(jìn)蝦青素的生物合成。據(jù)Tjahjono等報道，在30℃條件下，紅球藻的產(chǎn)量比20℃培養(yǎng)條件高2．5倍。但是，Borowitzka認(rèn)為，最適合紅球藻光合自養(yǎng)的溫度在25～28℃之間。溫度高于30℃時，紅球藻的生長受到抑制。所以，較高的溫度促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)蝦青素含量的增加，適用于紅球藻培養(yǎng)的后期。
（3）溶解氧 較低的溶解氧（50％）有利于紅球藻自養(yǎng)生長，而飽和的溶解氧則有利于紅球藻的異養(yǎng)生長。溶解氧對紅球藻蝦青素含量的影響尚有待研究。
（4）PH值 PH值對對紅球藻蝦青素細(xì)胞含量的影響目前尚未有詳細(xì)報道。一般認(rèn)為，最適合于紅球藻生長的pH值為中性至微堿性，雖然紅球藻在pH=11的條件下仍然可以生長和成活，但其生長速率很低。
（5）培養(yǎng)液的流體剪切力的影響 通過對攪拌速度對紅球藻的生長和蝦青素的影響的研究，發(fā)現(xiàn)如果流體剪切力高于0.05N／M，則會阻礙紅球藻的生長，促進(jìn)蝦青素的合成。
（6）培養(yǎng)基的優(yōu)化 醋酸鹽是應(yīng)用于紅球藻混合培養(yǎng)的比較好的碳源，它除了容易被紅球藻利用于生長外，也很容易被紅球藻吸收參與蝦青素的合成。
對于氮源的需求，科學(xué)家有不同意見，大多數(shù)認(rèn)為低濃度的氮源對蝦青素的合成有利。 但Goodwin報道，如果紅球藻在含有醋酸鹽的培養(yǎng)基中，高濃度的氮源有利于蝦青素的合成；此外，較高的亞鐵離子濃度有利于蝦青素的合成；低濃度的磷酸鹽可以促進(jìn)蝦青素的合成，但并不顯著抑制紅球藻的生長。
（7）環(huán)境條件的優(yōu)化 除了對培養(yǎng)基的優(yōu)化，其他環(huán)境條件如溫度、PH、光照、溶解氧的優(yōu)化組合對于提高紅球藻蝦青素的生長率也非常重要。但是適于紅球藻生長與蝦青素合成的條件往往是互相矛盾的，即當(dāng)環(huán)境條件如溫度，PH值、光照、溶解氧、培養(yǎng)基成分和濃度有利于紅球藻生長時，蝦青素的合成速率通常較低；而蝦青素快速合成的時期發(fā)生在不利于紅球藻生長的環(huán)境條件下。
可采用分步培養(yǎng)的方法生產(chǎn)蝦青素：首先利用紅球藻的最優(yōu)生長條件促使紅球藻細(xì)胞于物質(zhì)增加，然后改變條件使紅球藻能快速合成蝦青素（ASTA又名蝦紅素）。
雨生紅球藻內(nèi)蝦青素（astaxanthin又名蝦紅素）的合成 
