[科普中國]-微藻

微藻是指那些在顯微鏡下才能辨別其形態(tài)的微小的藻類群體。微藻通常是指含有葉綠素a并能進行光合作用的微生物的總稱，屬于原生生物的一種。目前應(yīng)用生物技術(shù)進行大量培養(yǎng)或生產(chǎn)的微藻分屬于4個藻門：藍藻門、綠藻門、金藻門和紅藻門。

簡介海洋里的微藻是一類結(jié)構(gòu)簡單的植物，個體非常小，喜歡隨著海水自由漂蕩。微藻一般含有葉綠體，因而可以進行光合作用，制造豐富的有機物，釋放氧氣，讓海洋生態(tài)系統(tǒng)有序運行1。

微藻種類微藻不是一個分類學(xué)的名詞， 而是指那些在顯微鏡下才能辨別其形態(tài)的微小的藻類群體。微藻通常是指含有葉綠素a并能進行光合作用的微生物的總稱，屬于原生生物的一種。目前應(yīng)用生物技術(shù)進行大量培養(yǎng)或生產(chǎn)的微藻分屬于4個藻門：藍藻門、綠藻門、金藻門和紅藻門。

微藻細胞中含有2：蛋白質(zhì)、脂類、藻多糖、β-胡蘿卜素、多種無機元素（如Cu,Fe,Se,Mn,Zn等）等高價值的營養(yǎng)成分和化工原料。微藻的蛋白質(zhì)含量很高，是單細胞蛋白(SCP)的一個重要來源。微藻所含的維生素A、維生素E、硫氨素、核黃素、吡多醇、維生素B12、維生素C、生物素、肌醇、葉酸、泛酸鈣和煙酸等增加了其作為SCP的價值。藻中類胡蘿卜素含量較高，具有著色和營養(yǎng)的作用，可用來防治癌癥、抗輻射、延緩衰老,增強機體免疫力等生理作用?；瘜W(xué)合成均為反式的β-胡蘿卜素，對人體有致癌、致畸的作用,而順式異構(gòu)體在抗癌、抗心血管疾病功能比全反式異構(gòu)體高，藻粉中β-胡蘿卜素含量高達14%。藻細胞中甘油含量較高，是優(yōu)質(zhì)的化妝品原料,也是化工、輕工和醫(yī)藥工業(yè)中用途極廣的有機中間體。藻多糖復(fù)合物可作為免疫佐劑增強抗原性和機體免疫功能，明顯抑制實體瘤S180起到抗腫瘤的作用。

微藻的應(yīng)用特點在應(yīng)用上，微藻具有三個基本特性2。

①種類很多、生理學(xué)和生化特性范圍很廣，因此微藻能產(chǎn)生很多功能獨特的脂肪、多糖、蛋白、類胡蘿卜素等生物活性物質(zhì)，在醫(yī)藥、食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域具有重要的開發(fā)價值。目前，從微藻中獲取生物活性物質(zhì)已成為微藻資源開發(fā)利用的熱點。

②藻能低成本地將與之結(jié)合的標(biāo)記同位素BC、15N和2H帶人體內(nèi)，進而出現(xiàn)在微藻產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物中。因此，利用微藻可產(chǎn)生穩(wěn)定性同位素標(biāo)記的化合物，用于人體呼吸測試診斷和測定蛋白質(zhì)工程中大分子三維結(jié)構(gòu)以及確定蛋白質(zhì)和配基之間的相互作用關(guān)系。

③微藻包括了一個大而尚未開發(fā)的生物類群，因此，提供了一個實質(zhì)上未開發(fā)的資源寶庫。

這些特性決定了微藻在醫(yī)藥、食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖、化工、能源、環(huán)保、農(nóng)業(yè)及航天等領(lǐng)域有著重要的開發(fā)價值。

應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)藥工業(yè)天然β-胡蘿卜素具有抑制腫瘤、抗輻射和升高白細胞等作用，尤其對萎縮性胃炎、口腔潰瘍、皮膚疾病和放化療患者有著明顯的輔助治療效果。已開發(fā)出的產(chǎn)品有天然胡蘿卜素口服液、沖劑、口含片、水分散型干粉等產(chǎn)品。近些年對不飽和脂肪酸（DHA、RHA）在嬰兒食品和保健品中的使用都深受人們的歡迎。微藻膠體（ECP）有較強的抗腫瘤活性引起國內(nèi)外專家的關(guān)注。

食品工業(yè)藻類的粗蛋白含量超過60%,生物學(xué)產(chǎn)量高于任何作物。藻類蛋白的生產(chǎn)正在迅速發(fā)展，小球藻、柵列藻、新月藻、螺旋藻己被用作蛋白質(zhì)來源，小球藻、螺旋藻、杜氏鹽藻還以粉劑、丸劑、提取物等形式投放保健品市場或用作食品添加劑。

動物飼料微藻的蛋白質(zhì)含量較高，所含核酸超過常規(guī)飼料和食品，人工培養(yǎng)用做浮游動物的餌料，成功地用在飼養(yǎng)魚類或作動物性浮游生物(如紅蟲、牡蠣等)。

環(huán)境檢測微藻的生長狀況能直接反映水質(zhì)情況，判斷空氣中的毒性氣體，打破常規(guī)氣體樣品的分析和檢測，Naessens. M等人將小球藻固定在疏水膜上和膜電極相連制成生物反應(yīng)器，反映空氣甲醇蒸汽和四氯乙烯含量。Podola B等人改用調(diào)制熒光儀檢測（PAM -2000）萊茵衣藻檢測氣體中的甲醇、甲醛。

凈化環(huán)境Chung P.將廢水處理和單細胞蛋白（SCP）的生產(chǎn)結(jié)合，對沼氣厭養(yǎng)發(fā)酵的豬糞廢水進行處理，螺旋藻產(chǎn)量為5g /m2 /d。利用反應(yīng)器掛膜技術(shù)可解決藻類和水的后續(xù)分離的問題。如今污水處理方法，大都依賴微生物的活動 ，處理后4種營養(yǎng)鹽都達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。微藻生長脫氮除磷、難降解有機物、及Co、Mn、Hg等重金屬離子。微藻還能吸收一定濃度NOx, SOx, H2S，在挪威、日本早已開始研究培養(yǎng)微藻進行環(huán)境保護。

生物技術(shù)微藻生長周期短、耐受性的基因是生物技術(shù)關(guān)注的熱點，開發(fā)新型的微藻-生物反應(yīng)器,利用藻類蛋白生產(chǎn)口服疫苗等，用活性物質(zhì)制成干粉,口服。王義琴等人將防御素基因轉(zhuǎn)入橢圓小球藻細胞內(nèi),生產(chǎn)昂貴的防御素已取得一定的成果，但仍有一個巨大的未知藻類待人們?nèi)ラ_發(fā)。

可再生能源藻中富含的酯類和甘油是制備液體燃料的良好原料；微藻熱解制備的生物質(zhì)燃油熱值高，是木材或農(nóng)作物秸稈的1.4～2倍。在世界能源消耗中，生物質(zhì)能已占14%。將微生物和微藻混合培養(yǎng)，生產(chǎn)高純度的乙醇、甲醇、丁烷等能源化合物，微藻最大的可利用之處在于其干細胞中含有微藻油70%以上，是亞臨界生物技術(shù)合成生物柴油的最佳原料，是理想的可再生能源。

我國人口多，增長速度快，耕地面積以每年1.6%的比率遞減，光和效率高于常規(guī)作物，微藻生產(chǎn)成本低、營養(yǎng)物質(zhì)豐富、經(jīng)濟效益高、用途廣泛的特點，使藻類在各領(lǐng)域的研究工作蓬勃發(fā)展，尤其在醫(yī)藥業(yè)，對人類的身體健康有著突出的貢獻，可帶來巨大的經(jīng)濟效益，是一個很有潛力的經(jīng)濟開發(fā)項目。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

趙磊 - 副教授 - 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)