光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

云南石林愛(ài)生行公司的紅球藻管道式養(yǎng)殖基地

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻

第二篇——微藻的商業(yè)化開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

單位:上海光語(yǔ)生物科技有限公司

微信公眾號(hào):Leadingtec

作者:俞建中(微信號(hào):Scophy117)

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每次都要說(shuō)在前面!

微藻的應(yīng)用其實(shí)非常廣泛,農(nóng)業(yè)、環(huán)保、食品、醫(yī)藥等均有涉及,本篇僅介紹當(dāng)前商業(yè)化開(kāi)發(fā)的微藻種類及其應(yīng)用,尤其指可以吃的種類,畢竟現(xiàn)在大部分人都喜歡標(biāo)榜自己是吃貨。其實(shí)只會(huì)吃那只能叫做飯桶,懂自己吃的是什么,才夠得上吃貨二字。微藻里不僅有吃得飽的種類,還有吃得美味的種類,這里重點(diǎn)講吃得健康的種類,歡迎各位吃貨和有志于成為吃貨的朋友關(guān)注。

分割線以下是正文

本篇參引資料文中有提及,涉及篇幅或未有詳細(xì)鏈接。

 

1.0 微藻的應(yīng)用歷史

人類利用微藻的歷史可追溯到千年以前,我國(guó)漢朝的“蘇武牧羊”里便有記載蘇武“渴飲雪,饑吞氈”,此中的“氈”便指的是一種藍(lán)藻——發(fā)狀念珠藻(Nostoc flagelliforme),俗名發(fā)菜,在我國(guó)宋朝時(shí)期甚至是一種出口產(chǎn)品;我國(guó)湖北省鶴峰縣走馬坪鎮(zhèn)的特產(chǎn)——葛仙米,亦是一種藍(lán)藻,稱為擬球狀念珠藻(Nostoc sphaeroids),因東晉時(shí)期的道教名家葛洪而得名;西班牙殖民者十五世紀(jì)末到達(dá)美洲時(shí),便發(fā)現(xiàn)阿茲特克人(Aztec)在食用一種從湖里打撈的鏈狀藍(lán)藻,即螺旋藻(Spirulina);而法國(guó)殖民者在上世紀(jì)40年代到達(dá)非洲乍得湖時(shí),也發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)赝林谑秤寐菪濉?/span>

圖1. 左:發(fā)菜;右:葛仙米。(圖片引自網(wǎng)絡(luò))
圖1. 左:發(fā)菜;右:葛仙米。(圖片引自網(wǎng)絡(luò))

 

微藻的研究歷史可以上述到19世紀(jì)末,1890年左右,荷蘭微生物學(xué)家Beijerinck首先在湖河水中發(fā)現(xiàn)了單細(xì)胞微藻——小球藻(Chlorella vulgaris),并將其分離繁殖。20世紀(jì)早期的時(shí)候,Warburg將該藻作為植物生理學(xué)的研究對(duì)象。1953年Burlew出版了《藻類養(yǎng)殖從實(shí)驗(yàn)室到試點(diǎn)工廠》一書(shū),記錄了美國(guó)、德國(guó)和日本在二戰(zhàn)期間,因糧食緊缺而進(jìn)行的一些養(yǎng)殖微藻用于作為人類食品的研究。

1960年左右,世界上第一個(gè)微藻養(yǎng)殖工廠誕生,Nihon Chlorella 公司開(kāi)始在日本建場(chǎng)生產(chǎn)小球藻,同時(shí)期,在中國(guó),為了緩解農(nóng)業(yè)歉收造成的全國(guó)性饑荒局面,中國(guó)國(guó)內(nèi)曾大規(guī)模粗放養(yǎng)殖小球藻作為食物。

進(jìn)入二十世紀(jì)80年代后,微藻養(yǎng)殖開(kāi)始在全世界推廣開(kāi)來(lái),養(yǎng)殖品種不斷增加,目前具有一定規(guī)模的養(yǎng)殖品種有螺旋藻、小球藻、杜氏鹽藻(Dunaliella salina)、雨生紅球藻(Haematococcus pluvialis)等,并從中提取β-胡蘿卜素(β-carotene)、蝦青素(Astaxanthin)、藻藍(lán)蛋白(phycocyanin)等活性物質(zhì),開(kāi)發(fā)應(yīng)用于健康食品、化妝品、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、高檔飼料等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。 同時(shí)寇式隱甲藻(Crypthecodinium cohnii)、裂殖壺藻(Schizochytrium)等可異養(yǎng)的藻類被用于發(fā)酵生產(chǎn)多不飽和脂肪酸。

2.0 微藻商業(yè)化開(kāi)發(fā)與生物活性物質(zhì)

微藻種類巨多,已知的有N萬(wàn)種,還有未知的,估計(jì)有好多個(gè)N萬(wàn)種;同時(shí)呢,分布的區(qū)域廣,適存的環(huán)境種類復(fù)雜,營(yíng)養(yǎng)代謝和生活方式多樣,為生產(chǎn)和提供多樣化的有價(jià)值物質(zhì)提供了生物學(xué)基礎(chǔ)。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái),微藻開(kāi)始逐步的進(jìn)入到更多人的生活,隨著科學(xué)研究的進(jìn)一步深入和生產(chǎn)的逐步擴(kuò)展,微藻中更多的生物活性物質(zhì)被發(fā)現(xiàn),或其應(yīng)用領(lǐng)域得以擴(kuò)展。

已有的統(tǒng)計(jì),各類微藻中含有的主要生物活性物質(zhì)有多種類胡蘿卜素、多不飽和脂肪酸、藻膽蛋白、甾醇、多糖等,甚至還有角鯊烯類菌胞素氨基酸等稀有物質(zhì)。這些物質(zhì)多具有抗氧化、抗菌、消炎、抗病毒、抗癌等生物活性,或者是人體所必需的維生素和激素前體,許多物質(zhì)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)作為人類的健康食品、食品添加劑、化妝品、動(dòng)物飼料等,覆蓋食品、飼料、化工,醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域,具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。

本節(jié)的主要內(nèi)容為已商業(yè)化及具備商業(yè)化前景的微藻種類,其所含的高價(jià)值生物活性物質(zhì)與功效的介紹,包括目前主要的微藻養(yǎng)殖品種和產(chǎn)品等。

表1.一些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的藻類及其功效物質(zhì)
表1.一些已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的藻類及其功效物質(zhì)

 

微藻與其他植物相比,具有光合速率高、繁殖快、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、以及易與其它工程技術(shù)集成等優(yōu)點(diǎn),同時(shí),針對(duì)最為人類和一些養(yǎng)殖動(dòng)物的食物而言,微藻在營(yíng)養(yǎng)、生物活性功效等方面具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì),因此微藻商業(yè)化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)之初,即被開(kāi)發(fā)用作人類的健康食品(Healthy Food),以及寵物和高檔養(yǎng)殖動(dòng)物的飼料添加劑,延續(xù)至今,其作為高價(jià)產(chǎn)品的商業(yè)地位一直沒(méi)有大的變化。

以1968微型藻類國(guó)際聯(lián)盟(MIU)成立為開(kāi)始標(biāo)志,微藻的商業(yè)化養(yǎng)殖與應(yīng)用已經(jīng)有近五十年的歷史。以日本上世紀(jì)60年代開(kāi)始的生產(chǎn)小球藻作為食品添加劑為起點(diǎn),墨西哥和泰國(guó)自上世紀(jì)70年代開(kāi)始生產(chǎn)螺旋藻,上世紀(jì)80年代開(kāi)始用鹽生杜氏鹽藻生產(chǎn)β-胡蘿卜素在美國(guó)和澳大利亞得以實(shí)現(xiàn)。而后,如雨生紅球藻等新品種得到推廣,異養(yǎng)的藻類有小球藻、寇式隱甲藻、裂壺藻等。但相對(duì)于微藻龐大的種質(zhì)資源來(lái)說(shuō),我們目前對(duì)微藻知之甚少,開(kāi)發(fā)利用程度更是九牛一毛。

目前世界主要的商業(yè)化微藻種類有螺旋藻、小球藻、杜氏鹽藻、雨生紅球藻、水華束絲藻(Aphanizomenon flos-aquae)、眼蟲(chóng)(Euglena)等品種,以及用于PUFA發(fā)酵生產(chǎn)的寇氏隱甲藻和裂殖壺菌。

(1)螺旋藻

螺旋藻屬藍(lán)藻門(Cyanophyta),藍(lán)藻綱(Cyanophyceae),顫藻目(Osillatoriales),顫藻科(Oscillatoriaceae?)節(jié)旋藻屬(Arthrospira?),因早期誤分類為螺旋藻屬(Spirulina),而后約定成俗稱為螺旋藻。細(xì)胞無(wú)色素體,色素分布在原生質(zhì)外部,無(wú)細(xì)胞核。絲狀,行二分裂無(wú)性繁殖,繁殖結(jié)果使藻絲長(zhǎng)度迅速增加。無(wú)有性生殖。生態(tài)條件:螺旋藻原生活在堿性水中,可以在淡水中培養(yǎng),也可通過(guò)逐步馴化適應(yīng)在海水中生長(zhǎng),直到海水鹽度達(dá)到35也不產(chǎn)生藻體凝聚現(xiàn)象。常見(jiàn)養(yǎng)殖品種為鈍頂螺旋藻(A. platensis)和極大螺旋藻(A. maxima?)。

螺旋藻進(jìn)入到文明世界是在1492年,哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸時(shí),他的伙伴在墨西哥Texcoco湖里發(fā)現(xiàn)了這類青綠色微型藻。1940年,法國(guó)醫(yī)學(xué)家克瑞琪在非洲乍得(Chad)湖里又發(fā)現(xiàn)了螺旋藻,并把它帶回去請(qǐng)巴黎大學(xué)藻類學(xué)家丹吉爾德博士研究,因兩人在二戰(zhàn)中喪生,以致研究半途而廢。

圖2. 顯微鏡下的螺旋藻(by Robert Henrikson)
圖2. 顯微鏡下的螺旋藻(by Robert Henrikson)

 

20世紀(jì)50年代及其以后,螺旋藻的研究開(kāi)發(fā)有了迅速發(fā)展。1953年,華盛頓的卡內(nèi)基研究所發(fā)表了《藻類培養(yǎng)從實(shí)驗(yàn)室到中間工廠》。1973年,法國(guó)石油研究所與墨西哥Sosa Texcoco公司,合作建立了大型的培養(yǎng)池,成為世界上第一個(gè)螺旋藻生產(chǎn)工廠。1993年,首次螺旋藻世界大會(huì)在摩洛哥舉行,會(huì)議認(rèn)為螺旋藻是根除營(yíng)養(yǎng)不良、緩解糧食饑荒的最佳食物。而后螺旋藻養(yǎng)殖在美國(guó)、臺(tái)灣、印度和中國(guó)大陸開(kāi)始盛行,中間幾經(jīng)波折,目前全世界的產(chǎn)量約在8000噸以上,主要在營(yíng)大生產(chǎn)商除了美國(guó)Cynotech,印度Parry等少數(shù)幾個(gè)公司外,其余多在中國(guó)大陸地區(qū),并在云南程海、福建、江西、海南、內(nèi)蒙鄂爾多斯、廣西北海等地形成產(chǎn)業(yè)集群區(qū),總養(yǎng)殖面積已經(jīng)超過(guò)15000畝,僅僅內(nèi)蒙古鄂爾多斯螺旋藻產(chǎn)業(yè)園區(qū)就有5000噸以上產(chǎn)能,生產(chǎn)商有新大澤、綠A(施普瑞)、迪愛(ài)生(DIC)、程海保爾、再回首、綠蚨源、賜百年等幾十家。

圖3.乍得湖畔的土著在收集螺旋藻
圖3.乍得湖畔的土著在收集螺旋藻

 

螺旋藻無(wú)毒無(wú)害,在古代墨西哥Texcoco湖和非洲乍得湖附近的土著居民就一直利用其作為食品,進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)后,螺旋藻因其蛋白含量高、消化率高、γ-亞麻酸含量豐富、富含藻藍(lán)蛋白等原因,被開(kāi)發(fā)作為食品添加劑和飼料添加劑。螺旋藻對(duì)于人體的健康亦有多種功效,如降血脂、降膽固醇、降血壓、抗癌、促進(jìn)腸道有益菌生長(zhǎng),并對(duì)糖尿病和腎衰竭具有一定的治愈功效。螺旋藻中含有的藻藍(lán)蛋白(phycocyanin PC),是一種天然的食品色素和化妝品原料,并可作為免疫學(xué)分析用的生物標(biāo)記物質(zhì)(顯色劑)。

 

(2)小球藻

小球藻(Chlorella)屬綠藻門(Chlorophyta) 綠球藻目(Chlorococcales)小球藻科(Chlorellales)中一個(gè)重要的屬,常見(jiàn)的養(yǎng)殖種類為普通小球藻(Chlorella vulgaris)等。小球藻為單細(xì)胞微藻,球型或橢球型,直徑多在3~8微米,小球藻光合作用效率高,生命力旺盛,一天即可分裂數(shù)代,以四分孢子形式進(jìn)行無(wú)性繁殖。小球藻一般為光合自養(yǎng)生長(zhǎng)繁殖,部分種株同時(shí)具有能光自養(yǎng)和異養(yǎng)的特性。

小球藻對(duì)許多疾病和亞健康癥狀的治愈具有相當(dāng)好的促進(jìn)作用,包括胃潰瘍、外傷、便秘、貧血、高血壓、糖尿病、嬰幼兒營(yíng)養(yǎng)不良和神經(jīng)衰弱等,因增強(qiáng)免疫力的功效顯著而被開(kāi)發(fā)為健康食品,并被用于開(kāi)發(fā)高檔畜禽、寵物(包括賽馬)飼料和水產(chǎn)飼料。

圖4.葡萄牙ALLMA公司的小球藻管道式養(yǎng)殖基地
圖4.葡萄牙ALLMA公司的小球藻管道式養(yǎng)殖基地

 

小球藻的生產(chǎn)公司有日本八重山、日本太陽(yáng)小球藻公司、臺(tái)灣綠寶、臺(tái)灣光璧、臺(tái)灣遠(yuǎn)東、臺(tái)灣味丹等公司,中國(guó)大陸的新大澤、綠安奇、賜百年等,另外還有法國(guó)羅蓋特下屬的ALGOMED公司、葡萄牙ALLMA公司和韓國(guó)大象等生產(chǎn)公司等。

 

(3)鹽藻與β-胡蘿卜素

鹽藻(Dunaliella)也稱杜氏藻,是一種原生質(zhì)裸露的嗜鹽性浮游藻類,隸屬于綠藻門(Chlorophyta)綠藻綱(Chlorophyceae)衣藻目(Chlamydomonadales)杜氏藻科(Dunaliellaceae))杜氏藻屬(Dunaliella),為綠色單細(xì)胞藻。鹽藻形體微小,不具細(xì)胞壁,但有膜質(zhì)的糖蛋白包被,對(duì)pH值、溫度、光照和鹽度等環(huán)境因子的耐受能力很強(qiáng),具有繁殖快、易于養(yǎng)殖等特性,廣泛分布于鹽湖與鹽田中。

鹽藻最先是1838年由Dunal在法國(guó)南部的鹽湖中發(fā)現(xiàn),最初發(fā)現(xiàn)的種被命名為鹽生紅球藻(Haematococcus salina),在1905年由Teodoresco命名為鹽生杜氏藻(Dunaliella?salina)。鹽藻的特征是能夠在高NaCl濃度的水中生長(zhǎng),能夠耐受0.5M以上的鹽度,甚至能在飽和的鹽水中生存。鹽藻屬大約有20多個(gè)種,最常見(jiàn)的種即鹽生杜氏藻(D.?salina)。該藻的特征是在強(qiáng)光、高鹽的脅迫作用下,具有富集β-胡蘿卜素(β– carotene,圖1-1)的功能,因含量的不同,其細(xì)胞顏色在綠色至暗紅色之間變化。鹽藻中β-胡蘿卜素含量在5%以上,以色列學(xué)者Ben-Amotz的研究發(fā)現(xiàn)β-胡蘿卜素含量在8~12%,而在澳大利亞粉湖(Pink Lake, Victoria, Australia)中發(fā)現(xiàn)的鹽藻種β-胡蘿卜素含量達(dá)到13.8%

圖5. β-胡蘿卜素的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式
圖5. β-胡蘿卜素的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式

 

自上世紀(jì)80年代以來(lái),澳大利亞、美國(guó)、以色列等多國(guó)利用鹽湖和地下鹵水進(jìn)行鹽藻商業(yè)化養(yǎng)殖,世界鹽藻的總產(chǎn)量據(jù)估算每年約為1200噸。

圖6.以色列NBT (Nature Beta Technologies)公司的鹽藻養(yǎng)殖基地
圖6.以色列NBT (Nature Beta Technologies)公司的鹽藻養(yǎng)殖基地

 

鹽藻商業(yè)化應(yīng)用的范圍非常廣泛。鹽藻中富含的β-胡蘿卜素?和甘油(~50%)可應(yīng)用于化妝品、藥品和食品工業(yè)。鹽藻中含有的天然β-胡蘿卜素具有多種醫(yī)學(xué)功效,它是維生素A前體,對(duì)保護(hù)視力具有重要作用,能夠降低得肺癌、結(jié)腸癌等癌癥的幾率,預(yù)防各種急慢性冠狀動(dòng)脈綜合征等。鹽藻中還含有多不飽和脂肪酸、蛋白、礦物質(zhì)、活性酶,以及具有各類具有抗癌,抗衰老、消炎、降低中風(fēng)與神經(jīng)衰退性疾病發(fā)作風(fēng)險(xiǎn)等功效的維生素和抗氧化物質(zhì)。此外,鹽藻內(nèi)還有具有抗生素活性的物質(zhì),對(duì)一些微生物具有很好的抑制活性,對(duì)食品工業(yè)意義重大。

在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)中,鹽藻因含有蛋白、類胡蘿卜素、礦物質(zhì)、維生素和脂肪酸等物質(zhì),可以直接作為飼料添加劑,或者作為次級(jí)生物餌料(如輪蟲(chóng)、鹵蟲(chóng))的飼料,用以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的動(dòng)物性生物餌料以飼喂魚(yú)類和蝦蟹類養(yǎng)殖動(dòng)物,還可用于其他動(dòng)物飼料中,用于能提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速率和肉類質(zhì)量,繁殖能力,肉和蛋色澤。

 

(4)雨生紅球藻與蝦青素

雨生紅球藻 (Haematococcus pluvialis)是一種單細(xì)胞淡水綠藻,屬于綠藻門(Chlorophata)、綠藻綱(( hlorophyceae)、 團(tuán)藻目(Volvocales)、紅球藻科(Haematococcaccae)、紅球藻屬(Haematococcus)。雨生紅球藻在多種不適宜生長(zhǎng)的外界環(huán)境條件下會(huì)在細(xì)胞核周圍的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中加速積累次生類胡蘿卜素,其中80%以上為蝦青素(圖1-2)及其酯衍生物。研究證明,蝦青素的抗氧化活性比β-胡蘿卜素、玉米黃素、葉黃素和角黃素等類胡蘿卜素高10倍,比黃體素高200倍,比維生素E高550倍被稱為超級(jí)維生素E。

圖7. 蝦青素化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式(其中一種)
圖7. 蝦青素化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式(其中一種)

 

同其他類胡蘿卜素一樣,蝦青素具有諸多的生物學(xué)活性,在人類健康等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,例如抗氧化(增加體內(nèi)諸多抗氧化酶的活性),抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng),減輕因輻射、過(guò)氧化等多種原因引起的炎癥反應(yīng),治療糖尿病及糖尿病并發(fā)癥,預(yù)防心血管疾病預(yù)防,抗癌,免疫調(diào)節(jié),保護(hù)肝臟,神經(jīng)保護(hù)等。

圖8. 云南石林愛(ài)生行公司的紅球藻管道式養(yǎng)殖基地
圖8. 云南石林愛(ài)生行公司的紅球藻管道式養(yǎng)殖基地

目前,雨生紅球藻是最近幾年最火熱的養(yǎng)殖微藻種類,國(guó)際大生產(chǎn)商有以色列Algatech,日本富士化工和美國(guó)夏威夷的Cynotech,國(guó)內(nèi)目前有十多家生產(chǎn)廠商,較為成功的有云南石林愛(ài)生行、云南云彩金可、云南愛(ài)爾法等公司。

 

(5)微藻與多不飽和脂肪酸

多不飽和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acids, PUFA),尤其是omega-3脂肪酸,如Docosahexaenoic acid (DHA) 和 Eicosapentaenoic acid (EPA)與人類健康有著巨大的關(guān)系,多年來(lái)的研究證明,不飽和脂肪酸是形成生物膜的必備條件之一,對(duì)于維持生物膜的流動(dòng)性與正常生理功能中的作用非常關(guān)鍵。PUFA對(duì)于高血壓、中風(fēng)、糖尿病、骨質(zhì)疏松、抑郁癥、精神分裂癥、哮喘、眼睛黃斑變性、風(fēng)濕病、關(guān)節(jié)炎等諸多癥狀具有療效或減小患病幾率的作用。如EPA是前列腺素和血栓素等多種重要激素的合成前體,并且參與各種免疫反應(yīng);DHA參與胎兒早期發(fā)育神經(jīng)系統(tǒng)的形成,并能起到改善記憶力、抑制老年癡呆,減緩動(dòng)脈硬化等作用。

微藻中富含多種PUFA如γ-亞麻酸(γ-linolenic acid,GLA)、花生四烯酸(arachidonic acid,ARA)、EPA和DHA??僧愷B(yǎng)的裂壺藻屬(?裂殖壺菌,Schizochytrium)、寇式隱甲藻(Crypthecodinium cohnii)和吾肯氏壺藻(Ulkenia) 已經(jīng)被用于生產(chǎn)DHA,并被開(kāi)發(fā)作為嬰兒食品的添加物。

圖9. 裂壺菌,DHA粉末與寇氏隱甲藻
圖9. 裂壺菌,DHA粉末與寇氏隱甲藻

 

微擬球藻屬(Nannochloropsis)中富含EPA,但尚未被商業(yè)化開(kāi)發(fā),缺刻緣綠藻(Parietochloris incisa)中,發(fā)現(xiàn)富含ARA,但目前主要的生產(chǎn)方式是利用高山被孢霉(Mortiriella alpina)發(fā)酵。鈍頂螺旋藻中含有GLA,但該藻的總脂含量低,而使GLA的產(chǎn)率較低。

目前ARA的生產(chǎn)廠家有Martek和武漢烯王;DHA的生產(chǎn)廠家,國(guó)外有Martek、OmegaTech和Nutrinova等,國(guó)內(nèi)廠家有潤(rùn)科、長(zhǎng)沙佳格和瑯琊臺(tái)等等。

 

(6)水化束絲藻

水化束絲藻(Aphanizomenon flos-aquae,AFA)與小眼蟲(chóng)(Euglena gracilis)是近期被開(kāi)發(fā)的兩種微藻,生產(chǎn)已經(jīng)具備一定的規(guī)模。

據(jù)Spolaore et al.(2006)的統(tǒng)計(jì),在美國(guó)每年有500噸左右AFA的產(chǎn)量,AFA隸屬于藍(lán)藻門(Cyanobacteria)藍(lán)藻綱(Cyanophyceae)念珠藻目(Nostocales)念珠藻科(Nostocaceae),束絲藻屬(Aphanizomenon)是一種在淡水生活的浮游絲狀藻類,能引發(fā)水華。

AFA富含蛋白(63-69%),胡蘿卜素、維生素B12和其他一些生物活性物質(zhì),商業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代早期,研究認(rèn)為它屬于一種營(yíng)養(yǎng)濃縮食品,并具有促進(jìn)人體健康的作用;同時(shí),AFA富含藻藍(lán)蛋白,具有較強(qiáng)的抗氧化活性和消炎作用,還具有增強(qiáng)免疫、抗癌、降血脂、腦外傷恢復(fù)等功效。

AFA目前未見(jiàn)人工養(yǎng)殖,產(chǎn)品來(lái)源于天然生長(zhǎng)在美國(guó)俄勒岡州Upper Klamath 湖中的藻體加工而成。

 

圖10. 美國(guó)俄勒岡Upper Klamath湖中收集水化束絲藻藻體
圖10. 美國(guó)俄勒岡Upper Klamath湖中收集水化束絲藻藻體
圖10. 美國(guó)俄勒岡Upper Klamath湖中收集水化束絲藻藻體
圖10. 美國(guó)俄勒岡Upper Klamath湖中收集水化束絲藻藻體

 

(7)纖細(xì)裸藻

纖細(xì)裸藻(Euglena?gracilis,小眼蟲(chóng))屬于裸藻(Euglenozoa)的一種,一直以來(lái)作為模式生物被廣泛研究,研究歷史甚至可以追溯到上世紀(jì)初。纖細(xì)裸藻中提取的β-1,3-葡聚糖(β-1,3-glucan,副淀粉,paramylum)已經(jīng)通過(guò)了美國(guó)FDA的GRAS認(rèn)證(GRN No. 513),在中國(guó)也于2013年5月通過(guò)了纖細(xì)裸藻的新資源食品認(rèn)證。

圖11. 纖細(xì)裸藻(圖片引自 Protist Information Server)
圖11. 纖細(xì)裸藻(圖片引自 Protist Information Server)

 

纖細(xì)裸藻同時(shí)具備自養(yǎng)、異養(yǎng)和兼養(yǎng)三種營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)特性,并具有可高密度養(yǎng)殖的特性,因而具備了可規(guī)?;a(chǎn)的基礎(chǔ)。纖細(xì)裸藻中生物活性物質(zhì)種類豐富,如β-胡蘿卜素,維生素C、維生素E等,另外還具有蠟酯(wax ester)、β-1,3-葡聚糖,PUFA,并可作為單細(xì)胞蛋白的來(lái)源。

纖細(xì)裸藻中含有各類維生素,因此它具有顯著的抗氧化性,而纖細(xì)裸藻中所含的β-1,3-葡聚糖最高可占細(xì)胞干重的60~70%,β-1,3-葡聚糖一直被認(rèn)為能起到免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)物質(zhì)的作用,對(duì)人體具有增強(qiáng)免疫的功效。研究還發(fā)現(xiàn),此物質(zhì)具有抗癌、抵抗細(xì)菌感染、激活巨噬細(xì)胞,誘導(dǎo)細(xì)胞因子分泌、促進(jìn)造血、抗輻射、治療燒傷、促進(jìn)傷口愈合、降血脂、抗氧化等作用,而其衍生物(如硫酸化)甚至具有抗HIV病毒的功效。

纖細(xì)裸藻在日本已經(jīng)被開(kāi)發(fā)為健康食品(EUGLENA公司),并進(jìn)入了歐美和中國(guó)市場(chǎng)。鑒于小眼蟲(chóng)所含物質(zhì)的活性功效,此藻類在人類健康乃至藥物開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域得到應(yīng)用的前景將非常廣泛。

 

(8)紫球藻

紫球藻(Porphyridium)是屬于紅藻門(Rhodophyta)、原紅藻綱(Protoflorideae)、紫球藻目(Porphyridiales、紫球藻科(Porphyridaceae)、紫球藻屬(Porphyridium)的一種單細(xì)胞紅藻, 分布于海水、淡水、咸水及潮濕的土地中,有較強(qiáng)的抗鹽性, 能在含鹽量高達(dá)3.5%~4.6% 的環(huán)境下正常生長(zhǎng)。其細(xì)胞呈球形,無(wú)細(xì)胞壁。紫球藻含有多種生物活性物質(zhì),如EPA、藻紅蛋白、多糖等。

紫球藻細(xì)胞呈球形,細(xì)胞最大的特征是外包圍著一層黏質(zhì)鞘(細(xì)胞分泌出來(lái)的水溶性黏多糖),即紫球藻胞外多糖。它是一種典型的磺酸化多糖,含量高達(dá)細(xì)胞干重的50%以上。

圖12. 紫球藻細(xì)胞
圖12. 紫球藻細(xì)胞
圖12. 紫球藻多糖
圖12. 紫球藻多糖

紫球藻多糖的醫(yī)學(xué)功效:含有硫酸酯基團(tuán)的紫球藻多糖有較好的抗病毒的活性,但無(wú)細(xì)胞毒作用;抗腫瘤、降血脂、降膽固醇作用;抗輻射、抗菌作用,紫球藻胞外多糖在體內(nèi)對(duì)小鼠免疫功能具正調(diào)節(jié)作用,對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的抑菌作用較為明顯。

圖13. 以色列花臣公司的紫球藻養(yǎng)殖設(shè)施
圖13. 以色列花臣公司的紫球藻養(yǎng)殖設(shè)施

在應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面,以色列花臣公司(Frutarom,)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;囵B(yǎng)紫球藻,并利用紫球藻多糖開(kāi)發(fā)化妝品,尤其是在皮膚抗皺方面的應(yīng)用效果尤為突出(http://alguard.frutarom.com)。

 

(9)其他

除了上文所述的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)/開(kāi)發(fā)的藻類品種,還有一些種類已經(jīng)小規(guī)模生產(chǎn),并進(jìn)入商業(yè)化的進(jìn)程,如中國(guó)煙臺(tái)海融公司以跑道池方式生產(chǎn)微擬球藻(Nannochloropsis);法國(guó)INNOVALG公司以跑道池生產(chǎn)長(zhǎng)耳齒狀藻(金色奧杜藻,Odontella aurita)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)和中肋骨條藻(Skeletonema costatum),并用以開(kāi)發(fā)化妝品類產(chǎn)品,其中長(zhǎng)耳齒狀藻已于2002年通過(guò)了歐盟新食品認(rèn)證(EC regulation ? Novel foods ? 258/97)。同時(shí)有更多的種類正在研究其生物學(xué)特征、生化成分、養(yǎng)殖技術(shù)和養(yǎng)殖設(shè)施等,在不久的將來(lái),這些新種類也將逐漸走入世人眼界。

 

分割線

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為了達(dá)到一目了然的需要,特意做了個(gè)表格放在尾頁(yè),簡(jiǎn)要列舉了一些生產(chǎn)和研究中涉及的微藻種類及相關(guān)信息。

另外關(guān)于參考文獻(xiàn)的事情多啰嗦幾句,老俞習(xí)慣了引用必標(biāo),尤其是那些需要科學(xué)依據(jù)的內(nèi),但是太多的標(biāo)注影響大家閱讀,所以考慮篇幅,簡(jiǎn)化處理了,不過(guò)老俞保證所有的論點(diǎn)均有論據(jù)支持。

 

俞建中,完稿于2016年12月15日

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附表. 常見(jiàn)的養(yǎng)殖/應(yīng)用較為普遍的微藻種類
附表. 常見(jiàn)的養(yǎng)殖/應(yīng)用較為普遍的微藻種類

俞建中博士系列藻類科普文章鏈接:

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第一篇——什么是微藻

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第三篇——微藻培養(yǎng)簡(jiǎn)介

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第四篇——紫球藻

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第五篇——雨生紅球藻

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第六篇——蝦青素與其功效

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第七篇——鹽藻與β-胡蘿卜素

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第八篇——地木耳、發(fā)菜和葛仙米

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第九篇——微藻與不飽和脂肪酸

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第十篇——裸藻(Euglena)

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第十一篇——螺旋藻(一)

光語(yǔ)帶你認(rèn)識(shí)微藻 第十二篇—— 小球藻

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