小球藻饲料化应用技术研究展望

杨义 张威 刘亚楠 蒋艳子 李夏青 周典海

摘 要：小球藻营养价值高，蛋白质、氨基酸等营养物质的含量丰富，其作为潜在的优质蛋白源，在饲料化应用方面的潜力巨大，可发展成为犊牛、生猪、黄颡鱼、仔鱼及锦鲤等的饲料。该文利用CNKI中国知网数据高级检索方法，对小球藻作为肉鸡、犊牛和生猪以及黄颡鱼、仔鱼和锦鲤等饲料化养殖应用研究进行了分析。结果表明，小球藻作为水产饲料，一般添加量在1%左右，可在提供高蛋白的同时增强养殖产品免疫力，提高多种生长性能，使其产量、品质均得到了不同程度的提升，而且有效增加了饲料利用率。作为畜禽饲料，一般添加量为1%～2%，在改善畜禽肠道，治疗维生素缺乏症并防治畜禽体内的病原微生物等方面有一定的功效。另外，对小球藻饲料化应用技术提出了展望。

关键词：小球藻;饲料化;养殖技术;CNKI中国知网;计量分析

中图分类号 S965.117 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2021）23-0094-06

Research Prospects of Chlorella Feeding Application Technology

YANG Yi et al.

（Jiangxi Jiedi Environmental Treatment Ecological Technology Co.， Ltd.， Yingtan 335000， China）

Abstract： Chlorella is of high nutritional value and rich in protein， amino acids and other nutrients. As a potential high-quality protein source， it has great potential in feed application. It can be developed as feed for livestock， poultry， broilers， calves and pigs， aquatic Pelteobagrus fulvidraco， larvae and Koi. In this paper， the advanced data retrieval method of CNKI is used to sort out and analyze the feed culture fields of Chlorella as livestock and poultry broilers， calves and pigs， as well as aquatic Pelteobagrus fulvidraco， larvae and koi. As an aquatic feed， Chlorella is generally added at about 1%， which can provide high protein， enhance the immunity of aquaculture products， improve a variety of growth performance， improve its yield and quality to varying degrees， and effectively increase the feed utilization rate. As livestock and poultry feed， the general addition amount is 1%-2%， which has a certain effect in improving livestock and poultry intestines， treating vitamin deficiency and preventing pathogenic microorganisms in livestock and poultry. Finally， the prospect of feed application technology of Chlorella was put forward.

Key words： Chlorella; Feed; Breeding technology; CNKI; Econometric analysis

小球藻是普生性单细胞绿藻，属绿藻纲绿球藻目卵囊藻科小球藻属（Chlorella）[1]，其生态分布广，生长快速，易于人工培养。小球藻以光合自养生长繁殖，其光合能力高于其他植物10倍以上，含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物以及维生素等营养物质，且特别含有一种小球藻生长因子（CGF），可广泛应用于生物能源、医药保健、化妆品与美容、饲料与饵料等多个方面。而近年来，我国优质饲料蛋白源缺乏，小球藻作为潜在的优质饲料蛋白源，引起了科技工作者和行业从业者越来越多的重视[2]。目前有关小球藻养殖饲料化技术的研究报道较多，而对已有研究涉及的小球藻养殖飼料化的热点趋势、研究方向、应用进展及展望等进行计量分析的较少，缺乏从热点趋势等角度分析预测未来该领域的研究或技术创新的文章。为此，本文利用CNKI中国知网数据高级检索方法，对小球藻养殖饲料化应用研究进行了整理分析，为后续的深入研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源 采用CNKI中国知网的中文文献数据库，排除学术论文、专利、会议等干扰，保证检索文献的准确性。采用数据高级检索的方法，以（（全文=（小球藻）并且（全文=（养殖））在1979—2020年，以期刊为范围检索，通过筛选和去除，得到样本文献336篇，并以此作为后续分析。

1.2 分析方法 采用CNKI中国知网的中文文献数据库分析相关文献参数以及使用Excel软件整理汇总，得出相关结果，并以此进行分析。本研究主要从文献发表年度量、国内研究期刊、研究机构和研究作者、应用进展、小球藻饲料化技术以及未来发展等方面进行分析，对1979—2020年期间我国小球藻养殖饲料化发表文献进行统计分析，从而把握该领域发展趋势和现状。

2 结果与分析

2.1 研究性论文发表年度量及趋势 文獻计量学是以文献体系和文献计量特征为研究对象，采用数学、统计学等的计量方法，研究文献情报的分布结构、数量关系、变化规律和定量管理，进而分析、评价、揭示相关领域的热门趋势、发展现状及展望等，现已广泛应用于农业、生态、环境、经济等各个科学领域[3]。小球藻养殖饲料化发表年度趋势如图1所示，从图1可以看出，我国关于小球藻养殖应用等方面的研究发文量整体呈上升趋势。1979年，赵焕登等发表了名为《微量元素锰对海带生长的效应》的论文，其中阐述了锰肥的施用对小球藻等藻类植物生长的影响[4];1983—2000年，小球藻养殖技术相关发文量较少，平均年发文量1.2篇，表明我国学者对小球藻的应用还不够重视;2001—2011年，平均年发文量为6.73篇，与上一阶段相比有了较大的提升，我国学者开始逐渐关注小球藻养殖应用等领域的内容;2012—2020年，其发文量有较大的波动，2013年和2017以及2020年发文量有所下滑，但整体趋势仍然为大幅度上升，其年均发文量为24.4篇，处于文章高发期，可以看出，我国学者对该方面的研究越来越深入。

2.2 国内研究期刊 对文献期刊来源进行分析，可为快速查找该领域的研究文献提供依据[5]。如图2所示，研究期刊发文量排前五的分别为《南方水产科学》《农业工程学报》《环境科学》《中山大学学报》《中国水产科学》，其中，《南方水产科学》发文量为9篇，占总期刊的20.45%，与排名第2位的《农业工程学报》相差13.63个百分点，其他期刊发文量占比较为平均。论文的被引频次可以反映学术界对学科领域重点关注的内容及关注程度[6]，其中《南方水产科学》中的文章被引次数最高，下载被引比为0.05，表明《南方水产科学》在该领域中有一定的权威性和影响力。

2.3 研究机构和研究作者 对小球藻养殖相关领域发文的作者和机构进行分析和统计，将作者发文量进行排序，得到TOP10的作者，如表1所示。由表1可知，中国水产科学研究院南海水产研究所的李卓佳和曹煜成发文量最多，为8篇，位于该领域首位，其被引频次为110次，是发文被引次数最多的学者。

2.3.1 文献互引网络结构 通过中国知网数据库对文献互引进行共现分析，获得文献互引网络结构图，如图3、图4所示。从图3、图4可以看出，国内学者文献互引较为密切，但也存在新发文章暂未被引用的情况。其中，2002年中国环境科学出版社发布的《水与废水监测分析方法》被引用次数最多，达29357次。可以看出，该文献在中国小球藻养殖领域具有较大的影响力。

2.3.2 作者合作网络共现 使用知网分析软件对发文作者进行共现分析，并以合作3次以上的范围进行筛选，得到作者合作网络共现图如图5所示。从图5可以看出，我国关于小球藻养殖的研究情况呈“部分集中，整体分散”的情况，其中可以将我国主要研究团队分为中国水产科学研究院淡水鱼业研究中心、中国水产科学研究院南海水产研究所、浙江省淡水水产研究所、安徽省农业科学院水产研究所等4个研究团队，每个研究团队由一个核心作者和其所属研究机构组成。

2.3.3 研究机构发文量 对小球藻养殖领域发文量进行了整理，如图6所示。从图6可以看出，我国小球藻养殖领域方面论文发布总量排在前8位的研究机构分别为上海海洋大学、中国水产科学研究院南海水产研究所、广东海洋大学、中国水产科学研究院淡水鱼业研究中心、大连海洋大学、南京农业大学、海南大学、湖北省五指峰生化有限公司。其中，上海海洋大学发文量最多，为19篇，是关于小球藻养殖领域发文量最多的机构，其次是中国水产科学研究院南海水产研究所、广东海洋大学，发文量分别为12篇、11篇。

2.4 应用进展 对小球藻养殖领域热点主题的热点主题发文进行了筛选和排序，得出水产养殖和畜禽养殖2个方面较引人关注。

2.4.1 水产养殖 微藻含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂质和抗氧化剂等，可以作为养殖类海洋生物如蛤蜊、牡蛎等、海洋鱼类以及对虾的幼虫的食物来源。水产养殖中常用的微藻及与其相配应投喂的水产动物如表2所示[7]，从表2可以看出，小球藻在水产养殖领域应用前景较为广泛。

小球藻处理水产养殖废水的研究可以分为以下3个阶段：20世纪60年代利用水体藻菌共生自净原理建立的氧化塘技术，现已发展成高效藻类塘（简称“HRAP”）;20世纪70年代初建立的活性藻污水处理技术，即先培养出藻菌活性菌团，再放入污染水体中培养;20世纪80年代发展的小球藻固定化技术[8]。

以“小球藻养殖”为主题检索后再以“水产养殖”为主题检索得到88篇文献，对其主要主题利用Excel统计分析，得到主题分布图，如图7所示。从图7可以看出，在上述的3种阶段的研究成果中，小球藻固定化技术在小球藻养殖领域仍为当今研究的热点。小球藻固定化即是指将藻细胞吸附着在载体表面或者是将藻细胞包埋或封闭在载体内部以达到固定小球藻的作用[9]。Tam等[10]研究了普通小球藻（Chlorellavulgaris）分别在悬浮和固定两种状态下，对污水的净化情况，结果表明固定态小球藻对氮、磷的去除率分别为78%、94%，而悬浮态小球藻的去除率仅为40%、59%，因此，固定化小球藻的净化效率比悬浮态要高得多。

对图7进行关键词有效检索，可以得到国内学者对“蛋白核小球藻”的关注度颇高。蛋白核小球藻是小球藻中的一种，桂林等[11]研究了自养、异养、混养3种方式下蛋白核小球藻的生长情况，结果表明，自养模式下得到的小球藻蛋白质含量最高，但总量较少;混养方式得到的细胞蛋白质含量也比较高，但成产成本较大，而异养方式得到的细胞蛋白质含量较低，只有自养的56%。但也并不是蛋白质含量越高越好，杨鹭生等[12]研究了蛋白核小球藻氨基酸的组成，得出蛋白质所需的氨基酸分为64.3。我国学者对小球藻营养成分的探索表明了我国小球藻水产养殖行业具有较好的前景。

以“小球藻”为主题检索并“水产养殖”为主题并“饲料”为主题检索得到17篇文献，通过Excel统计和有效检索后，发现小球藻可以作为水产品的替代饲料，添加比例多为1%～2%，在提供高蛋白的同时增强鱼虾等的免疫力，提高包括成活率、重量、血清胆固醇水平和全身脂肪含量等多种生长性能，使水产品的产量、品质均得到不同程度的提升，并有效减少培育过程中抗生素的使用，增加饲料利用率。小球藻替代饲料在水产养殖中的应用实例如表3所示。

2.4.2 畜禽养殖 以“小球藻养殖”为主题检索后再以“畜禽养殖”为主题检索得到13篇文献，很多学者对于小球藻净化畜禽养殖废水有着较多的研究，朱中强等[20]研究出小球藻可在有效净化高质量浓度有机畜禽废水的同时完成自身增殖，其对有机物、总氮去除率均可达到96%以上。增殖后的小球藻富含丰富的蛋白质等营养成分，可作为饲料继续喂养畜禽。以“小球藻”为主题检索并“饲料”为主题并“畜禽”为主题检索得到6篇文献，通过Excel统计和有效检索后，发现小球藻可以以悬液、膏或干粉等形式加入饲料中，添加比例多为1%左右，配制不同形式的畜禽养殖替代饲料，其一方面可以为畜禽提供蛋白质、多糖、维生素等多方面的营养物质，另一方面小球藻可增强畜禽免疫力。统计发现，悬液是小球藻替代饲料应用的主要方法之一，其优点在于，畜禽可以在利用小球藻营养物质的同时吸收小球藻培养基中的矿物质和微量元素。研究表明，使用小球藻作为替代饲料养殖畜禽还可改善畜禽肠道，治疗维生素缺乏症并防治畜禽体内的病原微生物。小球藻替代饲料在畜禽养殖中的应用实例如表4所示。

2.5 小球藻饲料化研究领域与方向 以“小球藻养殖”为主题检索后再以“饲料”为主题检索得到79篇文献，对这些文献的主题进行整理分析，得到图8。从图8可以看出，在小球藻养殖饲料化相关领域中比较热点词有“水产养殖”“营养价值”“开口饵料”等。这些热点词可以看出我国学者近年来关注的领域和方向，为后续学者提高研究思路。

（1）热点词——水产养殖。随着水产养殖规模的不断扩大，养殖水环境越来越差，同时由于养殖业的迅猛发展，其鱼粉等饵料短缺较严重，鱼虾等水产品的品质受到威胁。小球藻丰富的营养成分可以作为水产品的天然饲料，其能够促进养殖动物的营养循环、降低饲料系数、提高成活率和抗病力，可以作为鱼粉和鱼油良好的替代原料[26]。

（2）热点词——营养价值。小球藻粉的蛋白质、氨基酸等营养指标含量均较高。其含有高达63.6%的蛋白质，接近鱼粉的蛋白含量，优于其他蛋白源[27];同时小球藻粉中氨基酸含量丰富，含有18种氨基酸，包括8种动物所需的必需氨基酸;其蛋氨酸和胱氨酸含量较低，为限制性氨基酸，表明小球藻粉是一种品质良好的蛋白源，较适合于水产养殖和畜禽养殖[27]。

（3）热点词——开口饵料。开口饵料是指养殖物第一次吃的饵料。小球藻作为初级生产者，既可以净化水体，为水体提供氧气，又含有丰富的营养物质，是饵料资源非常重要的组成部分，可以作为各种水产物天然的开口饵料和滤食性鱼类的直接饵料[28]。

3 结论

（1）从整体上来看，我国对于小球藻养殖饲料化的研究发文量呈上升趋势，在1983—2000年，平均年发文量仅为1.2篇，此时我国学者对小球藻的应用还不够重视;2012—2020年，其年均发文量达到了为24.4篇，处于文章高发期，可以看出，我国学者对该方面的研究越来越深入。

（2）研究期刊发文量排前2位的为《南方水产科学》《农业工程学报》，其中《南方水产科学》发文量为9篇，占总期刊的20.45%，其他期刊发文量占比较为平均。

（3）从研究方向上看，现在我国学者对于小球藻水产养殖方面研究的更多，比较热点词有“水产养殖”“营养价值”“开口饵料”等。这些热点词可以看出我国学者近年来关注的领域和方向，为后续学者提供研究思路。

（4）从发展趋势上看，作为优质蛋白源，小球藻营养价值丰富，在饲料工业发展潜力巨大。目前，作为替代饲料主要应用于水产养殖方面，在日粮中添加比例多为1%～2%，可在提供营养物质的同时有效增强其免疫力，使养殖产品在产量、品质等方面均有一定提升。此外，小球藻在畜禽养殖替代饲料中的添加比例多为1%左右，在改善畜禽肠道，治疗维生素缺乏症并防治畜禽体内的病原微生物等方面也有一定的功效。

4 展望

2020年，中国政府将进行绿色低碳型能源社会转型提上日程，提出2030年“碳达峰”，力爭2060年前实现“碳中和”[29]。以CO2为碳源进行光合作用的小球藻在高碳排放的大环境背景下应用前景广泛，小球藻养殖饲料化作为其最典型的应用方法之一发展前景广阔，推进小球藻养殖饲料化应用进展符合当下建立绿色友好型社会的主流，将有效缓解高碳排放压力，节省碳排放指标购买成本。在大众创业、万众革新的时代，小球藻产业资源化势在必行。在小球藻养殖饲料化发展过程中，仍存在一些问题亟待解决：

（1）小球藻因其独特的生理结构与生活特性，可在净化畜禽养殖废水的同时释放氧气，并快速完成自身增殖以实现高效生长，然而小球藻的过量生长将导致水污染。因此，针对小球藻净化水质机理的完善与最适宜条件的探讨是进一步研究的方向。

（2）产出的小球藻可以作为饲料养殖畜禽和鱼类，以增加其免疫力，降低抗生素的使用量，同时显著提升畜禽与鱼类的品质。但有研究表明，若单方面全部使用小球藻饲养，反而会造成畜禽和鱼类营养的缺失。可见，在饲料中小球藻的用量仍需进一步考量，如何将其成熟地应用于生物能源等方面仍有欠缺。

（3）在水产养殖方面，若将小球藻直接投加在水体中，遇环境不宜时，很难存活，极易快速死亡，如何在为小球藻创造最适宜环境的同时发展水产养殖产业链是未来研究的重要趋势。

（4）目前，市场普遍认为小球藻是一种很好的开口饵料，在包括石斑鱼、泥鳅、对虾等的育苗过程中[30]，小球藻可在提供优质饲料蛋白的同时，吸收易引发水体富营养化的N、P，并作为优势藻种有效遏止蓝藻等有害藻种的爆发，提高养殖水质的稳定性。作为鱼虾的开口饵料，小球藻发展潜力巨大。

（5）由于小球藻的生存条件比较苛刻，需要在0～4℃的低温条件下保存，且细胞脱水极易导致死亡，因此，市面上大多选用小球藻浓缩液进行饲料加工[31]。而固体饲料在运输、保存等过程中要求较低，优势明显，在不影响小球藻活性的条件下开发其固体饲料加工方法将使小球藻养殖饲料化应用进展取得关键性突破。

参考文献

[1]欧阳克氙，罗晓燕，刘建平，等.小球藻的营养价值及其在饲料工业上的应用进展[J].江西科学，2013，31（05）：590-595.

[2]艾春香，LEI X G.藻类在饲料中的应用[C].//中国畜牧兽医学会动物营养学分会第十一次全国动物营养学术研讨会论文集.2012：270-284.

[3]邱均平.文献计量学[M].北京：北京科学技术出版社，1988.

[4]赵焕登，田学琳，孙守田.微量元素锰对海带生长的效应[J].海洋学报（中文版），1979（01）：120-126.

[5]吕凯，张彩丽.中国土壤重金属污染修复研究的文献计量分析[J].农学学报，2017，7（5）：56-59，95.

[6]徐怡珊，张甫，文小明，等.基于文献计量学的“十三五”生态环境监测研究热点分析[J].中国环境监测，2021，37（02）：23-32.

[7]王盛林，刘平怀，曹猛.微藻营养价值及微藻饵料的开发利用[J].食品工业，2019，40（07）：275-279.

[8]孟范平，宫艳艳，马冬冬.基于微藻的水产养殖废水处理技术研究进展[J].微生物学报，2009，49（06）：691-696.

[9]刘凯，方涛，冯志华，等.藻类处理水产养殖废水的研究进展[J].淮海工学院学报（自然科学版），2016，25（01）：74-79.

[10]TAM N F Y，WONG Y S.Effect of immobilized microalgal bead concentrations on wastewater nutrient removal[J].Environ.Pollution，2000，107（1）：145-151.

[11]桂林，史贤明，李琳，等.蛋白核小球藻不同培养方式的比较[J].河南工业大学学报（自然科学版），2005，26（5）：52-55.

[12]杨鹭生，李国平，陈林水.蛋白核小球藻粉的蛋白质、氨基酸含量及营养价值评价[J].亚热带植物科学，2003，32（01）：36-38.

[13]杜涛，黄洋，罗杰.酵母轮虫和以小球藻、螺旋藻强化的轮虫对3种仔鱼人工育苗效果的影响[J].大连水产学院学报，2010，25（2）：158-161.

[14]周蔚，樊磊，李保金，等.小球藻在水产饲料上应用的研究[J].科学养鱼，2006（3）：65.

[15]张宝龙，曲木，暴丽梅，等.饲料中添加不同水平小球藻对黄颡鱼生长及免疫力的影响[J].养殖与饲料，2018（9）：48-53.

[16]石西.小球藻粉在鲫配合饲料中的应用研究[D].武汉：华中农业大学，2016.

[17]KIM K，BAI S C，KOO J，et al.Effects of Dietary Chlorella ellipsoidea Supplementation on Growth，Blood Characteristics，and Whole-body Composition in Juvenile Japanese Flounder Paralichthys olivaceus[J].Journal of the World Aquaculture Society，2002，33（4）：425-431.

[18]ZHANG Q，QIU M，XU W，et al.Effects of dietary administration of Chlorella on the immune status of gibel carp，Carassius auratus gibelio[J].Italian Journal of Animal Science，2014，13（3）：653-657.

[19]孙向军，李铁梁，姜娜，等.天然增艳物质对池塘养殖锦鲤体色的影响研究[J].饲料工业，2010，31（8）：19-20.

[20]朱中强，何雪，薛梦婷，等.小球藻生长及协同净化畜禽养殖废水研究[J].中南大学学报（自然科学版），2019，50（08）：1795-1801.

[21]COMBS G F.Algae （Chlorella） as a source of nutrients for the chick[J].Science，116：453-454.

[22]EVÍKOVÁ S，SKIVAN M，DLOUHÁ G，et al.The effect of selenium source on the performance and meat quality of broiler chickens[J].Czech Journal of Animal Science，2006，51（10）：449-457.

[23]KANG H K，SALIM H M，AKTER N，et al.Effect of various forms of dietary Chlorella supplementation on growth performance，immune characteristics，and intestinal microflora population of broiler chickens[J].Journal of Applied Poultry Research，2013，22（1）：100-108.

[24]ACAHOB K A（王春海譯）.小球藻在家畜饲养中的应用[J].草食家畜，1982，（2）：25-27.

[25]周蔚，樊磊，韦金河，等.小球藻在猪饲料中应用的研究[J].江苏农业科学，2005（4）：95-96.

[26]赵伟，高保燕，黄罗冬，等.微藻及其生物活性成分在水产养殖中的营养价值、生理功能和抗病活性[J].饲料工业，2019，40（08）：9-16.

[27]欧阳克氙，罗晓燕，刘建平，等.小球藻的营养价值及其在饲料工业上的应用进展[J].江西科学，2013，31（05）：590-595.

[28]杨公社，王富平，郭红伟.小球藻扩培和定向培养在养殖中的应用[J].科学养鱼，2019（3）：68.

[29]周淑慧，王军，梁严.碳中和背景下中国“十四五”天然气行业发展[J].天然气工业，2021，41（2）：171-182.

[30]赵文雯，程纯明.小球藻也“百搭”，既可做开口饵料，又能重建水体——本刊专访永聚源分公司总经理肖寅生[J].当代水产，2015（2）：40-42.

[31]陈焕林，《当代水产》编辑部.优质微藻（小球藻）在水产养殖中的需求及应用前景12问[J].当代水产，2015（1）：75-76.

（责编：张宏民）