微藻，跨界小能手

田利强 梁敏

舌尖上的微藻

微藻是古老的低等植物，在陆地、淡水湖泊、海洋分布广泛，它不是一个分类学的名词，而是指那些在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类群体。螺旋藻、小球藻、雨生红球藻、杜式盐藻等，都属于微藻。

微藻之所以有价值，与其功能密不可分。微藻通过光合作用高效地合成碳水化合物，在体内经过生化反应，合成蛋白质、油脂等多种营养物质。

微藻种类繁多，但实现商业化生产的微藻数量并不多。目前主要有螺旋藻、小球藻、雨生红球藻等。

微藻中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂肪酸、维生素和矿物质，可以代替粮食，被称为“未来神奇食品”。比如螺旋藻，它的蛋白质含量高达60%～70%，相当于小麦的6 倍，猪肉的4倍。人们将螺旋藻制成粉末，添加到食品中，做成微藻面条、微藻面包和微藻点心。

微藻还是营养保健食品中的“红人”，因为微藻可以合成虾青素、β- 胡萝卜素等营养物质。比如从雨生红球藻中提取的虾青素，它的抗氧化效果比维生素E强110倍，还可以缓解视觉疲劳。

微藻不仅是人类的“未来神奇食品”，也是观赏鱼、虾等水产动物的“美味佳肴”。在水产行业，微藻作为饲料，可以替代鱼粉和鱼油。另外，研究人员将编码疫苗的合成DNA 导入微藻细胞内，采取发酵的方式培养微藻，藻细胞内产生、积累疫苗，然后将含有疫苗的微藻饲喂给鱼类，使得鱼体内获得疫苗。

靠“吃”成名的“微藻君”

煤炭、石油等化石燃料在使用过程中排放了大量的二氧化碳，导致温室效应、海洋酸化、冰川融化等问题。全世界都在积极研究减碳的方法，而微藻是专“吃”二氧化碳的海洋生物，在固碳、减碳方面的实力不容小觑。

生物固定二氧化碳技术，尤其是藻类固定二氧化碳技术，是目前世界上主要和有效的固碳方式之一。研究人员利用微藻的光合作用特性，吸收二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物，进而将碳、氮、硫等转化为糖、蛋白及脂类等物质，在进行固碳减排的同时获得微藻生物质，制备出微藻生物柴油。当微藻死亡后，碳颗粒会飘向海底，静静积累起来。这种方法可以将二氧化碳从大气转移到海底，长期封存。

藻类的光合速率高、繁殖快、适应环境性强，每年由藻类光合作用固定的二氧化碳占全球二氧化碳固定量的40% 以上，相当于森林固碳能力的10～50倍。

洗白污水“小能手”

微藻生长繁殖快，光合作用效率高，可以有效去除污水中的氮、磷、重金属离子及有毒物质，这使得微藻污水处理成为一种具有独特优势的方法。

污水中的氮、磷过多会影响水质，在环保形势日益严峻的今天，脱氮除磷是时下污水厂运行的一个重点。利用微藻可以同步实现二氧化碳生物固定与污水的脱氮除磷。微藻细胞能够把污水中的含氮化合物合成藻类自身的氨基酸和蛋白质等细胞物质，还能吸收含磷物质，将其转化成三磷酸腺苷（ATP）、磷脂等细胞物质。也就是说，微藻在生长繁殖的过程中顺便去除了污水中的氮、磷。

对水中重金属元素，微藻也有强大的吸附力。微藻表面积大、吸附容量高，可以通過微藻表面的粘性多糖类物质吸附重金属。有趣的是，即使是死亡的微藻也具有较强的吸附能力。因为，细胞死亡后，胞壁破碎，细胞内溶物外露也会与重金属离子相结合。

微藻资源的开发与应用为人类解决能源、健康、环境和粮食等问题提供一种新模式。如何更好地利用微藻这样一个大的生物类群，需要我们不断地探索和尝试。