《Algal Research》：Comparative analysis of bacterial and microalgal natural astaxanthin: Part II — Biocompatibility, bioaccessibility, encapsulation, mutagenicity, and aquatic toxicity
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本文比较了微藻H. pluvialis与细菌P. carotinifaciens来源的虾青素（AXT）的生物相容性、生物利用度、纳米封装性能及安全性，发现细菌AXT在肠道保留率和稳定性上更优，且未显示遗传毒性和水生毒性，证实其为潜在替代品。
Cassamo U. Mussagy|Ana L.R. Gini|Cauê B. Scarim|Jonatas L. Duarte|Marlus Chorilli|Gabriely F.G. Milit?o|Amanda dos Santos|Nayara P. Lima|Isabela S. Ribeiro|Charles W.I. Haminiuk|Fabiane O. Farias|Gisela de A. Umbuzeiro|Adalberto Pessoa
可持续生物工艺开发实验室（Labisost），农学学院，农业与食品科学系，瓦尔帕莱索天主教大学，邮编2260000，智利，基约塔，Casilla 4-D
摘要
虾青素（AXT）是一种强效抗氧化剂，在食品、制药和化妆品行业中有广泛应用。虽然Haematococcus pluvialis（一种微藻）是唯一被批准用于人类的天然AXT来源，但像Paracoccus carotinifaciens这样的细菌替代品因其可持续生产潜力而受到关注。本研究作为比较H. pluvialis和P. carotinifaciens（细菌）AXT的系列研究的第二部分，探讨了生物相容性、生物可利用性、包封性能、致突变性和水生毒性的关键方面。HET-CAM测试确认这两种AXT来源均无刺激性。体外消化实验表明，H. pluvialis的AXT在胃部阶段溶解度较高，但在肠道阶段损失较多，而P. carotinifaciens的AXT则表现出更好的保留效果。两种提取物的纳米乳液均具有高包封效率（99%）和胶体稳定性，其中细菌来源的AXT形成的液滴更小、更稳定。使用五种沙门氏菌菌株进行的Ames致突变性试验未发现任何致突变活性。此外，即使在最高测试浓度下，Daphnia similis也未表现出急性毒性。这些发现进一步证明了这两种微生物AXT来源的安全性和功能性，支持P. carotinifaciens作为未来营养保健品和制药应用的有希望的替代品。
引言
虾青素（AXT）是一种高价值的类胡萝卜素，因其强大的抗氧化特性而在食品、化妆品、营养保健品和制药行业中得到广泛应用[1]。全球对天然生物活性化合物的需求日益增长，这加剧了对安全且可持续的AXT来源的探索。尽管合成AXT目前主导市场，但由于安全问题，它尚未获准用于人类消费，因此富含酯化AXT的微藻Haematococcus pluvialis成为唯一获准使用的天然来源[2]。近年来，像Paracoccus carotinifaciens这样的替代微生物来源因具有较高的生产规模潜力、较短的生产时间和较低的环境影响而受到关注[3,4]。多项研究探讨了不同AXT来源的生化特性、抗氧化性能和生产效率[5,6]。然而，全面的安全性和功能性比较仍然有限。大多数比较研究主要关注产量和抗氧化活性，而未深入评估生物可利用性、生物相容性、致突变性和环境影响等重要方面[[7], [8], [9]]。
在我们的第一部分研究[10]中，我们发现H. pluvialis的AXT由于其酯化形式而具有更强的抗氧化活性和更高的化学稳定性，而P. carotinifaciens则在提取效率和分子结构简单方面具有优势。基于这些发现，本研究（第二部分）扩展了比较分析范围，包括体外消化行为、纳米包封性能、刺激性、致突变性和急性水生毒性。这项研究旨在全面了解微藻和细菌来源的AXT在结构和生物学上的差异对其功能和安全性的影响。通过探讨这些尚未充分研究的参数，我们的研究结果证实了H. pluvialis的特性，并强调了P. carotinifaciens作为多种工业应用中安全且潜在更可行的替代品的优势。
部分内容摘录
化学试剂
本研究中使用了虾青素（纯度≥97%，Sigma-Aldrich，CAS 7542-45-2）、吐温80（Sigma-Aldrich，CAS 9005-65-6）、大豆卵磷脂（纯度≥97%，Sigma-Aldrich）、二甲基亚砜（DMSO，纯度≥99.9%，Sigma-Aldrich，CAS 67-68-5）、乙酸乙酯（纯度≥99.7%，Sigma-Aldrich，CAS 141-78-6）、苯巴比妥-5,6-苯并黄酮诱导的大鼠肝脏S9组分（冻干，批次4672，Moltox）以及苯并[a]芘（纯度≥96%，Sigma-Aldrich，CAS 50-32-8，批次SLBP4938V）。其他所有试剂均为
细菌和微藻来源的虾青素具有怎样的生物相容性？
生物相容性评估是评价生物活性化合物（包括类胡萝卜素）以及其在制药、营养保健品和化妆品应用中安全性的基本参数[29]。有多种方法可用于评估生物相容性，每种方法都能提供关于细胞活力、促炎潜力和组织相容性等不同方面的见解。在本研究中，选择了HET-CAM方法，因为它具有良好的灵敏度和重复性
结论与未来方向
对来自Paracoccus和Haematococcus的AXT的生物相容性、生物可利用性、包封性能、致突变性和水生毒性的研究为它们的安全性和潜在应用提供了宝贵的见解。HET-CAM测试结果表明，细菌和微藻来源的AXT具有优异的生物相容性，在CAM模型中未观察到任何刺激性，这支持了它们在制药、营养保健品和化妆品产品中的适用性。
作者贡献声明
Cassamo U. Mussagy：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，数据可视化，验证，监督，软件使用，资源管理，项目统筹，方法设计，研究实施，资金获取，数据分析，概念构建。Ana L.R. Gini：研究工作。Cauê B. Scarim：研究工作。Jonatas L. Duarte：研究工作。Marlus Chorilli：撰写 – 原稿，研究工作。Gabriely F.G. Milit?o：研究工作。Amanda dos Santos：研究工作。Nayara P. Lima：
资金支持
本研究得到了ANID/FONDECYT/1250170的资助。作者感谢巴西高等人员培训协调委员会（CAPES）（财务代码001）、国家科学技术发展委员会（CNPq）（项目编号302531/2021-1）以及巴西圣保罗研究基金会（FAPESP）（项目编号2022/14207-5）的支持。
