微藻生物技术 助力功能农业

李润植，季春丽，崔红利

(山西农业大学 分子农业与生物能源研究所，山西 太谷 030801)

微藻(microalgae)是一类能光合自养的低等植物，诞生于数亿万年前天地之初，广泛分布于海洋、淡水湖泊等水域，甚至生活在一些极端环境(南北极、干旱和盐碱土壤等)。在细胞形态上，微藻主要是单细胞或者简单的多细胞群体，亦可形成丝状体。微藻种类繁多，地球上约有2万多种，主要有原核的蓝藻(蓝藻门)，真核的绿藻(绿藻门)和硅藻(金藻门)等。微藻具有光合效率高、繁殖快、生产周期短等特点。藻细胞能合成积累多种结构特异的高附加值生物活性成分(如萜类、氨基杂环、大环内酯、维生素、胡萝卜素及其衍生物、高度不饱和脂肪酸、多糖及其衍生物、核苷酸、特殊属性蛋白和多肽等)，具有极高的营养和药学价值[1，2]。

自20世纪60年代开展大规模生产小球藻以来，经过近几十年的发展，微藻生物技术已经初具规模，并显示巨大的应用潜力，日益为科技工作者和企业界所重视。微藻生物技术是以微藻生物学为基础，利用生物学和工程学原理，研究微藻藻种选育、藻细胞培养及其装备、藻体采收及水和养分的循环利用与处理、藻基产品深加工及其应用等的生物技术(图1)。已建立的微藻生物技术主要涉及到微藻固碳减排、微藻规模化养殖、微藻环境治理、微藻饵料和饲料、微藻功能食品、微藻医药产品、微藻燃油、微藻化工品及生物炼制等。现今各国政府和相关企业竞相投资微藻生物技术及其产业化，集约化、智能化和绿色可持续的微藻高新技术产业集群正在形成[3～5]。

图1 微藻资源与应用Fig.1 Microalgal resources and their applications

功能农业(functional agriculture)是继高产农业、绿色农业之后现代农业的第三个阶段，也是推动保障国民健康的新阶段。功能农业聚焦于提高农产品附加值和功能化，通过个性化设计高值新型农产品和三产联动，以及采用现代生物和营养强化等先进技术，实现环境友好、农业增效、农民增收和人民健康的有机统一[6]。发展功能农业可促进农业供给侧改革，形成农业农村发展的新动能。

本文围绕“微藻生物技术助力功能农业”这一主题，重点论述微藻生物技术、微藻资源综合开发和微藻产业的发展，及其在全球能源保障、环境保护、粮食安全和人类健康等方面的应用。同时，提出和讨论微藻生物技术产业化推动我国农业供给侧改革和功能农业发展的具体路径。

1 微藻固碳联产清洁生物燃油，构建功能农业绿色能源

自18世纪第一次产业革命以来，工业的快速发展和化石能源(如煤、石油、天然气等)的过度消耗，不仅造成能源危机，而且超量排放CO2温室气体，导致全球气候变暖、生态环境恶化(雾霾及空气污染、海平面上升和生态系统改变等),严重影响世界经济的可持续发展以及人类的健康和生存。因此，开发可再生新能源和CO2减排是当今全球着力解决的的重要议题[7～9]。

传统的CO2减排方法包括捕集(capture)和储存(storage)，涉及到物理吸收、膜分离和低温蒸馏，以及化学吸附等一系列物理化学方法，但均存在成本高和不可再生等缺点。例如，物理法包括CO2吸附、分离、浓缩以及将高浓度的CO2注入深海或特定地质层(如油气井、含盐水层和碱性矿物底层等)暂时封埋起来。其操作相对简单，但成本高、CO2易二次泄露及诱发地质灾害[10，11]。化学固定法包括利用氢氧化锂等吸附材料直接吸附固定CO2和通过添加碱性中和试剂以碳酸盐或碳酸氢盐的形式固定CO2。化学固碳法试剂需求量大，成本极高，且容易造成次生污染。与这些物理化学固碳路径不同，利用光合生物固碳联产生物质能源不仅可以减少主要温室气体CO2的排放，有利于维护生态平衡和改善人类生存环境，还有助于获得可再生能源，缓解化石能源危机，实现“变废为宝”。在众多生物质能源中，不与人争粮，不与粮争地，不与畜争料，不与农争利的微藻生物然油具有诸多无可比拟的独特优势[7～10]。长远来看，微藻固碳联产生物燃油是一种经济可行、环境友好和可持续性发展的CO2减排及其资源化利用技术。

微藻作为一种高效固定CO2的微小细胞工厂，具有以下独特的优点[12～18]:(1)能直接利用太阳能，与物理化学法相比节省了大量的能源；(2)光合作用效率高，是陆生植物的10～50 倍，每年微藻固碳量占全球年固碳量的46%；每吨微藻生物量消耗1.83吨CO2；(3)微藻油脂产率高，一般在30%左右，有些藻种含油量高达60% 以上。每公顷可年产几万升生物柴油(5～10万L·hm-2)，单位面积产油量是大豆(446 L·hm-2)的数百倍，也显著高于油菜(1 190 L·hm-2)和油棕(5 950 L·hm-2)的年产油率。微藻的生长周期短，从初生到可以制油仅需一个星期左右，而大豆等油料植物一般需要几个月至一年多；(4)CO2资源化利用效益高，环境友好并具可持续性发展。(5)环境适应性强，微藻能忍耐和适应多种极端环境，能够在沿海滩涂、盐碱地和沙漠等地培养，可有效利用边际土地；(6)利用煤基工厂烟道废气等工业尾气可直接作碳源和各种废水作为营养源(N、P 等)，可低成本规模化培养微藻；(7)可同时多联产具有高附加值的生物基产品，用于制备生物柴油、生物氢、航空用油、甲烷等生物燃料，以及制备食品、动物及水产养殖饲料、化妆品、医药品、肥料、有特殊用途的生物活性物质等[2]。

目前，微藻固碳减排联产生物燃油的工程化及规模化应用已广泛展开。典型的工成体系包括，富油藻种的培育、微藻固碳光生物反应器及微藻规模化养殖、工厂烟道废气和废水处理及其与微藻养殖系统的耦合、藻体采收、微藻制油、养料和水分循环，以及藻渣高值利用等工艺(图2)[7,8,11,13,18]。制约微藻燃油产业化的主要瓶颈是制油成本高。随着全球石化能源减少、碳排放税的征收、环保政策的实施，以及微藻固碳制油关键技术的突破，微藻固碳联产优质燃油的产业化必将加速推进，为产业结构调整和经济可持续发展提供新动能。

图2 微藻固碳减排联产生物燃油及综合利用工程Fig.2 Microalgal carbon fixation for biofuel production and comprehensive utilization

2 微藻净化畜禽废水联产优质饲料蛋白，开辟高品位蛋奶肉绿色安全生产新模式

畜禽业是农业和农村经济的重要组成部分，为人类提供诸多蛋奶肉营养产品。畜禽养殖业大力发展所带来的环境污染问题日趋严重，不仅影响经济发展，而且还危及食品和生态安全、以及人类健康。

目前，我国每年产生禽畜粪便约45亿t。全国污染源普查数据显示，畜禽养殖业化学需氧量(COD)、总氮、总磷的年排放量分别达1 268万t、106万t和16万t，约占全国总排放量的41.9%、21.7%和37.7%[19]。因此，集约化、规模化禽畜养殖污染已经是继工业污染、生活污染之后的第三大污染源，已成为主要的农业面源污染(表1)。

表1 畜禽废水主要污染物/tTable 1 Pollutants in livestock wastewater

养殖废水中含有大量污染物，如有机物、氨氮、高浓度N和P、重金属和大量的人畜共患病原体、抗生素等兽药残留、以及饲料中添加的、未吸收的铜、铁、锌、锰、钴、硒和碘等元素。如不经过处理直接排放，将严重污染地表水体，引起受纳水体富营养化和对污染物敏感生物死亡；导致地下水溶解氧含量减少，有毒成分增多，水质恶化；损伤土壤和农田生态系统，造成土壤板结、盐化和土壤质量降低，使农作物减产及农产品质量变差，引起有害物经食物链传递。例如，基于有机砷制剂可促进猪的生长和控制疾病的效应，含砷饲料大量用于养猪业。 据预测，5～8 d连续给一万头猪使用含砷饲料，就可向猪场周边排入1 t砷。 有研究指出，土壤中砷含量每升高1 mg·kg-1，则甘薯块根中砷含量即上升0.28 mg·kg-1。这样连续用含砷饲料10 d，该猪场所在地生产的甘薯中砷含量将超过污泥农用标准(41 mg·kg-1)[19,20]。畜禽养殖废水在厌氧条件下，还会产生大量恶臭气体(甲基硫醇、乙烯醇、二甲基硫醚、甲胺、三甲胺等多种有机化合物，以及氨、硫化氢等无机物)，直接危害周围居民的身体健康。2004年暴发的禽流感主要是通过畜禽粪尿和分泌物传播的，这揭示出畜禽养殖场污染很可能导致一些突发疾病流行，具有不可控的巨大隐患。

常规的畜禽废水处理技术包括自然处理模式和工业处理模式[20～23]。自然处理模式是利用天然水体、土壤和生物的与物理化学的等综合作用来净化污水。其净化机理主要包括过滤、截留、沉淀、物理和化学吸附、化学分解、生物氧化以及生物的吸收等。自然处理的主要模式有氧化塘、土壤处理法、人工湿地处理法等。这类方法投资省、工艺简单、能源消耗少，但净化功能受自然条件的制约。工业处理模式有厌氧、好氧和混合处理技术。厌氧处理常用方法包括厌氧消化器、厌氧接触反应器、厌氧滤池、上流式厌氧污泥床UASB(Upflowanaerobic sludge bed)、 厌氧流化床、升流式固体反应器等。这些厌氧处理特点是造价不高,占地少，能量需求低，还可以产生沼气。好氧处理的基本原理是利用微生物在好氧条件下分解有机物，主要有活性污泥法和生物滤池、生物接触氧化和序批式活性污泥法(sequencing batch reactor，SBR)等。这些好氧处理造价高、应用上受限制。混合处理是根据畜禽废水的多少和具体情况，设计出由以上3种、或以它们为主体并结合其他处理方法进行优化组合共同处理畜禽废水。 这种混合方式能以较低的处理成本，取得较好的效果。其中，微藻介导的新型畜禽养殖污水处理技术以其经济、环保、占地面积小、可操作性强等优点显示了其极大的魅力和应用价值[24～26]。

微藻种类多样、适应性强,能够在多种生态系统中生长。废水中富含碳源、氮源等，正好为微藻的生长提供养料。微藻净化畜禽废水，不仅有效去除富营养物质、还能收获高品质的藻体生物质，进一步用于生产高品位饲料蛋白以及其他高附加值产品，进而形成“畜禽养殖→废水→微藻净化→微藻生物质→饲料蛋白等高附加值产品→品味俱佳和健康安全畜禽食品”的绿色循环新产业链。

基于微藻的畜禽废水资源化循环利用工艺包括蛋白营养均衡的特色微藻藻种培育、畜禽废水预处理、目标微藻规模化养殖、微藻体采收、微藻制备高品位蛋白饲料添加剂或其他高值产品、净化废水的循化利用等处理技术单元(图3)。该废水处理系统也可应用于生活废水和食品加工等工业废水的净化处理[24～26]。这些废水一般经过絮凝沉淀、悬浮物过滤和厌氧池初级预处理后，就可用于特色微藻的规模培养以大量吸收废水中氮、磷等营养元素，直接降低二、三级出水中N、P等污染物的含量。此种微藻净化废水体系具有净化效率高、系统建造运行费用低等特点。另外，藻类在污水净化过程中产生大量的氧气，可减少水体因缺氧而形成的恶臭气味。厌氧池产生的甲烷通过生物气反应装备收集并利用，而产生的CO2气体则排入微藻回流池中被藻类作为碳源利用。微藻通过固定CO2、产生O2、提高pH等间接作用，还能创造出有效去除水中残留有机物和病原物的环境条件。微藻净化废水全系统的能耗比其他常规废水处理减低60%，将污水处理和以污水为“资源”的生产过程相耦合，不仅能解决困扰养殖业的废水排放问题，更可以提高养殖效能、降低污染排放，实现生态可持续发展和资源可循环利用。

图3 微藻净化畜禽废水联产蛋白饲料及优质畜禽产品工程Fig.3 Microalgal purifying livestock wastewater for production of protein feed and high-quality livestock food

微藻作为饲料添加剂，用于畜禽饲养，不仅有利于畜禽动物生长和繁育，还可增加终端产品的营养价值，从而促进人体健康。已有研究表明[19,22]，给猪饲喂含有天然高碘的藻类后，不仅可以提高10%的生长，还有为消费者生产含碘丰富猪肉的潜力。一些微藻含有健康型脂肪酸成分，尤其是ω-3 多不饱和脂肪酸(PUFA)，包括花生四烯酸，二十二碳六烯酸(DHA)，二十碳五烯酸(EPA)和γ-亚麻酸。饲用此类微藻添加剂于反刍动物，可调节奶脂构成。牛奶中的ω-3脂肪酸，尤其是DHA明显提高，而且不影响奶产量。对于羊和马，日粮微藻可分别增加肉和血液中的ω-3脂肪酸成分。对于猪，日粮微藻可增加瘦肉和皮下脂肪的DHA成分，而且这种增加并不依赖剂量。日粮藻类也可增加鸡蛋中的ω-3脂肪酸成分，降低ω-6成分。当4.3%的发酵裂殖壶菌(富含ω-3脂肪酸)添加到蛋鸡日粮中，蛋鸡的产蛋量和饲料转化率均提升。0.86%和4.3%的微藻添加量可使每个鸡蛋的DHA成分分别提高134 mg和220 mg。因此，应用微藻净化废水联产优质饲料，作为添加剂将显著增加畜禽产品产量和营养食用品质，助力畜禽产业提质升级和安全高效。这种基于微藻净化和资源利用畜禽废水的工程体系为功能农业创立了集环境治理和高值功能性农产品生产于一体的新产业模式。

3 研发新型微藻饵料饲料，提升水产养殖产品的品质和安全性

微藻是水产动物营养强化食物，在水产动物育苗和养殖中的核心地位无可替代。一方面，微藻是贝类、对虾幼体和部分鱼类幼体的直接开口饵料，相当于婴儿母乳；另一方面，微藻也是培养轮虫、卤虫卵、桡足类和枝角类等水产养殖次级饵料生物所必需的食物，相当于婴儿食品。与人工配合饲料相比，微藻饵料经过人工优选和培育，以活体作为水产养殖动物幼体食用的专门饵料，具有种类多、增殖速度快、营养全价、适口性好等特点[27]。

微藻饵料可通过调节培养条件使其营养成份满足不同饲料对原料成份的多样需求。特定培养的微藻能有效富集各种无机微量元素，并且将其转化为更有利于生物体吸收利用的有机微量元素。微藻富含多种抗氧化剂(例如多种类胡萝卜素、维生素)以及一些特殊的植物性化学物质如藻多糖等，可提高水产动物免疫力和抗病性。微藻本身高水平合成积累的色素(如虾青素、叶黄素、β-胡萝卜素等)，可增加鱼类、虾类的体色和肌肉颜色，提高产品的市场价值。

常见的饵料微藻约有20多个属、40多种，包括绿藻、金藻和硅藻等种类(表2)。微藻含有丰富而均衡的营养成分(多种蛋白、脂肪酸、碳水化合物)和诸多生物活性物质(PUFA、维生素、甾醇)，可为水产养殖动物鱼虾蟹幼体开口阶段的正常发育提供营养。已有研究证明，在对虾(中国对虾、日本对虾、南方滨对虾等)、贝类(扇贝、鲍鱼、牡蛎)和海参等育苗中，合理利用饵料微藻能提高育苗存活率、保证幼苗正常变态和发育、加速生长及体长和体重等各项性状指标。例如[28,29]，饲喂扁藻、金藻等饵料可维持蟹类和对虾的蜕皮变态和发育；杂色蛤仔浮游幼虫阶段的面盘幼虫阶段优先摄食小球藻；在玛拉巴石斑鱼育苗中，投喂经过小球藻营养强化8 h以上的轮虫次级饵料，可提高仔鱼成活率达85.3%～97.3%。随着水产饲养技术水平的提高,新型微藻营养强化剂应用日益广泛。DHA是鱼类和甲壳类水产所需的必需脂肪酸中最重要的一种,富含DHA的微藻已经成为一种理想的水产饲料营养强化剂。

表2 一些水产饵料微藻Table 2 Microalgae diets in aqucultur

微藻饵料还可作为水产养殖水体的调水剂/培水剂,具有稳定藻相、迅速去除氮磷、增加水体溶解氧、改善水质、抑制有害生物扩增和调控水体微生态环境平衡的作用，进而减少水产动物病害发生、少用甚至不用化学农药，确保水产养殖生态安全和产品质量安全。在育苗水体中投放饵料微藻，不但可以直接吸收利用氨氮、亚盐等物质，同时光合作用放出的氧气还可促进微生物对氨氮、亚盐的硝化作用。此外，通过饲喂微藻饵料,可促进养殖动物的营养循环、降低饲料系数、提高成活率[29]。在贝类净化中，饲喂富集EPA、DHA或维生素的微藻饵料,能起到保肥、增质、提升产品价值的效果。作为观赏鱼和高档鱼类饲料、纯天然功能性微藻饲料添加剂,远优于鱼粉、鱼油和中草药。研发功能性新型微藻饵料及高通量生产和配送体系，将极大推进高值功能性水产品商业化和人类健康食品结构改善。

蛋白质是动物饲料中最昂贵的营养，开发天然营养的饲料蛋白替代品具有市场竞争力。鱼粉是水产养殖中重要的蛋白质来源,制约着水产养殖业发展。减少鱼粉使用可降低养殖成本,但水产饲料中蛋白质含量过低严重影响水产养殖业的可持续发展。新近研究发现，由于水产养殖中，过量使用抗生素等农药，农药残留和抗生素耐受性可通过鱼粉饲料持续在水产品链中传递和富集，导致严重的水产业环境恶化和水产食品安全问题[27]。另外，随着人们对水产品需求的与日俱增,迫切需要寻找鱼粉的替代物来降低生产成本。因此,在满足水产动物营养需求的情况下,用微藻全部或部分替代饵料中鱼粉能有效解决以上问题。国内外已有大量关于微藻替代鲑鱼、彩虹鳟鱼、鲤鱼和罗非鱼饵料中鱼粉的研究[28～30]。结果显示,微藻可替代鱼类饵料中的鱼粉,并满足鱼类对蛋白质的需求。不同类型的微藻在水产动物中通过增加蛋白质积累来提高生长性能、饲料利用率和生理学活性,减少应激,改善胴体品质,尤以鱼类中效果显著。微藻的养殖环境亦可直接或间接地通过浮游动物影响鱼类营养。增加藻类生物量能提高鱼类生长性能、增加抗病能力,改善体色和胴体品质,对于体色较深的鱼尤为明显。通过微藻补充鱼类饲料蛋白质来源,不仅降低水产生产成本,还减少了农药的使用，确保水产品健康安全，展现了微藻在水产健康养殖诸多领域的应用优势和巨大的市场空间。

我国滩涂贝类产量名列世界第一，年总产量已突破1 000万t，约占海水养殖总量的75%，是我国水产养殖业的重要支柱。我国滩涂可养面积超过100万hm2，但随着沿海水域生态环境恶化，滩涂贝类天然苗种资源衰退严重[31]。水产养殖规模的不断扩大，对贝类苗种的市场需求量也日益增大。现今90% 以上贝类苗种必须源于人工培育，而滩涂贝类育苗成败关键取决于水质和饵料。针对贝类优质微藻饵料缺乏的实际，宁波大学海洋学院微藻饵料产业团队通过多年的努力[31]，分离纯化多种天然单细胞微藻，根据脂类营养成分分析并结合实际饵料效果，筛选出2种(3株)适宜贝苗不同阶段摄食的新型高效饵料微藻，填补了贝类苗种培育行业阴雨季饵料供给的缺口，实现了大规格稚贝饵料的高通量连续供给，并已经在滩涂贝类苗种培育行业得到规模化应用。2016年已经成为全国所有滩涂贝类苗种培育企业的当家饵料品种，并已经应用到虾蟹苗种培育中，显示出极佳的应用前景。可见，研发新型优质微藻饵料饲料并建立高通量配送体系，将推动我国水产养殖规模和效益、水产品质量和安全发生根本改观，形成支撑我国功能农业的一个安全、高效和优质的水产品供给体系。

4 研发高值功能性微藻产品，对接健康中国大产业

4.1 微藻的保健及医疗功效

微藻种类繁多，藻细胞能合成积累优质蛋白质(必需氨基酸均衡)、健康型脂类(DHA和EPA等)、功能性多糖、多种天然色素(β-胡萝卜素、藻黄素等)和维生素(维生素A、B、C和E等)，以及多种无机元素(Cu,Fe,Se,Mn,Zn等)等营养成分。一些微藻能高水平合成具有独特生理活性的化合物如虾青素、藻多糖、藻蓝蛋白等。用作人类食品，藻细胞丰富的营养能保持人体细胞健康；微藻细胞生长因子(CGF)能加速细胞修复和更新，保持细胞年轻；藻细胞叶绿素可促进人体红血球的含氧量，消除低氧环境中的寄生物和致病微生物；绿藻具独特三层细胞壁结构，最厚中间层为纤维组成的微细网状构架，其中的孢粉素(sporopollein)能结合重金属，并将这些毒素排除体外[32,33]。

微藻富含类胡萝卜素，具有营养和着色作用，可增强机体免疫力、防癌、抗辐射、延缓衰老等。藻细胞甘油含量较高，是优质的化妆品原料,也是化工、轻工和医药工业中用途极广的平台化合物。藻多糖复合物可作为免疫佐剂增强抗原性和机体免疫功能，抑制实体瘤S180生成[34]。

许多微藻能富集保护心脑血管的活性物质。例如，裂壶藻(Schizochytriumsp.)、吾肯氏壶藻(Ulkeniaamoeboida)和寇氏隐甲藻(Crypthecodiniumcohnii)等微藻富含(65%以上)DHA(C22∶6，Docosahexaenoic acid)。DHA是人类大脑和视网膜的重要构成成份，能促进神经系统细胞生长及维持，有利于胎儿、婴幼儿大脑发育。具有舒张血管、抗血栓和抗血小板凝聚的功效，可用于预防和治疗高血脂所致的动脉粥样硬化、冠心病。此外，微藻胡萝卜素和类胡萝卜素，紫球藻(Porphyridium)花生四烯酸，螺旋藻的亚油酸和亚麻酸，也已被证实具有一定的预防和治疗心脑血管疾病的效能[35,36]。

一些微藻能合成积累具有抗辐射、抗突变、抗肿瘤的活性物质。蓝藻是有效抗癌药的重要来源。迄今，已发现60余个蓝藻株系具有抗肿瘤活性，并分离鉴定出10多种结构独特的化合物。从巨大鞘丝藻(Lyngbyamajuscula)分离的脂溶性提取物具有抗白血病活性。其它一些被证明具有抗肿瘤活性的物质包括甲藻前沟藻(Amphidinium)的前沟藻内酯、一种来自小球藻(Chlorella)和栅藻(Scenedesmus)的糖蛋白、来自衣藻(Chlamydomonassp.)的L型天冬酰胺酶等。 螺旋藻的藻蓝蛋白抗辐射作用强，能提高粒单系组细胞(CFU-GM)的生成。螺旋藻的多糖有一定的抗突变功能，能显著增强辐射引起DNA损伤的修复[37,38]。

微藻细胞亦能合成许多具有增强免疫力和抗艾滋病的活性物质。例如，螺旋藻的多糖可全面调节机体免疫功能，消除或减轻环磷酰胺对机体免疫系统的抑制作用。藻蓝蛋白(C-PC)能显著提高小鼠脾淋巴细胞免疫活性。从蓝藻鞘丝藻(Lyngbya)提取的含硫糖脂能抑制HIV复制，从一种裂膜藻(Schizymenia)细胞分离的硫酸多糖SAE是病毒逆转录酶的特异性抑制剂，可抑制HIV的逆转录酶和其它病毒的逆转录酶[38～40]。

上述这些从已有研究获得有关微藻细胞及其多种物质的营养和医药功效,为研发和制备微藻功能食品、医药品、保健品和药食同源健康产品奠定了基础。

4.2 加大功能性微藻产品研发与生产，开辟功能农业新增长极

微藻具有丰富的营养，既可以全藻细胞生物质即藻粉用于制备高附加值食品、药食同源产品，又可以萃取目标化合物为原料制备功能加强型保健品、功能食品及医药品等。大力研发高端微藻功能产品并建立绿色、安全和规范化生产体系，将开创功能农业的新的增长极。这里简论几个已商业化的大宗微藻产品的进一步研发和生产的关注点。

4.2.1 螺旋藻与藻胆蛋白

螺旋藻(Spirulina)是人类迄今为止所发现的最佳纯天然蛋白质食品源。被联合国粮农组织和联合国世界食品协会推荐为“二十一世纪最理想的食品”。螺旋藻蛋白质含量高达60%～70%，分别是干酪、鱼肉、猪肉和鸡蛋的2.7，3，4和5倍，亦分别是大豆、小麦和玉米的1.7，6和9.3倍，且消化吸收率高达95%以上。螺旋藻含有全部人体必需氨基酸且均衡，赖氨酸含量高达4%～4.8%。富含的藻蓝蛋白，能促进淋巴细胞活性，增强人体免疫力，对胃肠疾病及肝病患者康复具有特殊意义。此外，藻细胞铁含量为一般含铁食物的20倍，钙含量是牛奶的10倍。大量研究显示，螺旋藻在降低胆固醇和血脂，减肥，护肝，养胃护胃，抗癌，治疗贫血及微量元素缺乏，调整机体代谢功能等方面都有积极疗效[32]。

我国螺旋藻年产量约8 000多t(干藻粉)，占全球60%，售价4～5万元·t-1左右。目前主要产品形式有片剂、粉剂、冲剂，以其作为优质天然食品添加剂用于制备各类食品，也用作优质饲料添加剂用于畜禽产业，或作为鱼粉替代品用于水产养殖。未来需要在保障螺旋藻产品安全条件下，做大做强品牌，扩大市场占有量。为服务健康中国大产业，应加大螺旋藻全藻的深加工及高端产品和医药品等研发。

螺旋藻细胞富含水溶性蛋白-藻胆蛋白，包括藻蓝蛋白(PC)、藻红蛋白(PE)和别藻蓝蛋白(A-PC)三大类。藻蓝蛋白具有较高医疗价值，能增强免疫系统和抗病能力，亦能抑制一些癌细胞。已有研究发现藻蓝蛋白有光敏作用和良好的抑癌效应，藻蓝蛋白对骨髓造血具有刺激作用，可用于临床辅助治疗各种血液疾病[32]。此外，藻胆蛋白可作为新一代荧光分子探针、替代同位素和酶标记物，而应用于分子生物学、细胞生物学、组织化学、临床诊断和免疫学等领域，这是因为藻胆蛋白具有性质稳定、背景干扰小、荧光量子产率高、易于同生物大分子交联(糖蛋白和生物素抗体等)的特性。市场对螺旋藻藻胆蛋白需求日益增加，应用愈加广泛。一些国外公司已投巨资开发藻胆蛋白，产品出售价高达100美元·mg-1以上。可见，进一步研发螺旋藻及藻胆蛋白产品可获得高额市场价值。

4.2.2 杜氏盐藻与β-胡萝卜素

杜氏盐藻(Dunaliellasalina)在强光、高温等条件下可大量积累β-胡萝卜素，可高达干重的10%左右，为自然界中所有生物积累β-胡萝卜素之首。研究表明，β-胡萝卜素不仅是维生素A的前体物质，而且具有很强的抑制肿瘤转化的效应，可减少化学肿瘤诱变剂和紫外光诱发的癌变。此外，β-胡萝卜素可瘁灭机体内自由基，进而能减少过氧化物对细胞组织的损伤。β-胡萝卜素还能促进淋巴细胞和吞噬细胞的功能，以及激活细胞释放一些抗肿瘤因子。源于盐藻的β-胡萝卜素也广泛用于治疗眼睛白内障和黄斑变性病以及防护心血管病[33,34]。

目前，杜氏盐藻全营养成分的利用主要是通过制成细胞干粉，或细胞提取物,用于制造保健及功能食品。已上市销售的诸多盐藻产品包括盐藻粉、粗提物和提取的β-胡萝卜素及其产品。例如，盐藻胡萝卜素口服液、冲剂、口含片和胶囊等，以及将盐藻与其他营养素配成复合制剂添加到饮料、冰淇淋、糕点、酸奶和干酪等食品。商业化的盐藻β-胡萝卜素产品价值极高。美国、以色列和澳大利亚等国有许多厂家从盐生杜氏藻中提取高质量的β-胡萝卜素，制成的产品售价高达600美元·kg-1。

事实上，杜氏盐藻除天然胡萝卜素外，还含有其它功效营养成分。杜氏盐藻中的优质的蛋白质、丰富的天然维生素、大量的矿物质、多种不饱和脂肪酸以及活性多糖等具有很好的应用前景。盐藻细胞中天然维生素E和叶酸含量均居自然界食物之冠，具有独特的抗衰老活性。由岩藻糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖等4种单糖组成的盐藻多糖是一种天然硫酸酯化多糖，具有抗病毒、抗菌及抗炎作用[33,34]。蓝藻多糖组分的抗肿瘤活性。这些化合物都是开发功能食品的优质原材料，未来应对这些功效成分系统研究，开发更多的、保健效果更好的盐藻产品。另外，盐藻由于能在高盐水体中正常生长，可用于诸多盐碱滩地资源利用和改良，同时生产高值盐藻品，获得环境和经济双收益。

4.2.3 雨生红球藻与虾青素

虾青素(astaxanthin)即3,3′-二羟基-4,4 ′-二酮基-β,β′-胡萝卜素，为萜烯类不饱和化合物，称作为“抗氧化之王，超级维生素E”。虾青素具有超强的抗氧化功能，是其它类胡萝卜素的10倍以上，亦是维生素E的100倍以上。虾青素能显著抑制生物膜氧化，清除体内由紫外线照射产生的自由基，调节和降低由光化学导致的伤害，对紫外线引起的皮肤癌有很好的疗效。虾青素还能大幅促进淋巴结抗体的产生，尤其能促进与体内T细胞相关抗原的抗体产生[35]。研究发现，虾青素能抑制小鼠消化道中导致胃癌的幽门杆菌生长，在一定程度上抑制小鼠体内癌细胞扩散以及恶性肿瘤生长[36]。日益增多的试验显示，虾青素具有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、预防心脑血管疾病、提高身体耐力、降低肌肉受损的险,缓解色素过度沉积和改善眼疲劳症状等作用。此外，微藻细胞合成积累的虾青素可以经食物链传递，而积累于取食这些藻细胞的虾、贝、蟹、鱼类等体内，使三文鱼、蛋黄、虾、蟹等呈现红色。

天然虾青素主要来自一种绿藻即雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)。雨生红球藻细胞中虾青素含量为1.5%～3.0%，有的株系高达5%，被看作是天然虾青素的“浓缩品”。雨生红球藻虾青素积累速率和生产总量绿藻中最高的，而且雨生红球藻所含虾青素及其酯类的配比(约0%的单酯，25%的双酯及5%的单体)与水产养殖动物自身配比极为相似，这是通过化学合成和利用红发夫酵母(Phaffiarhodozyma)等提取的虾青素所不具备的优势[37]。

因此，雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素的最好生物资源。现今已实现雨生红球藻人工规模化养殖和虾青素的商业化生产。诸多相关产品已投放市场，主要有红球藻藻粉、虾青素胶囊、虾青素片剂，以虾青素为基的医药品，以及以红球藻藻粉为添加剂制备的各种保健食品。雨生红球藻藻粉的市场价约为300美元·kg-1。我国雨生红球藻年产量约1 000 t。据测算，全球雨生红球藻和虾青素的市场年需求高达500亿美元。未来应加大优质雨生红球藻新种质的培育、规模化和标准化雨生红球藻养殖体系的优化，以及高端红球藻功能性产品的研发及其产业化。

4.2.4 产油微藻与多不饱和脂肪酸

多不饱和脂肪酸(Polyunsaturated FattyAcids,PUFAs)是指含有两个或者两个以上非共轭顺式双键、碳链长度为16～22个碳原子的直链脂肪酸，包含有ω-3脂肪酸(如，α-亚麻酸，二十碳五烯酸，二十二碳六烯酸等)，ω-6脂肪酸(如，亚油酸 γ-亚麻酸，花生四烯酸等)，ω-7脂肪酸(棕榈油酸等)和ω-9脂肪酸(油酸等)。对人类健康起主要作用的是ω-3和ω-6型脂肪酸，二者在功能上相互协调制约、共同调节着机体的生命活动。食物中这两类脂肪酸的比例决定着其营养健康价值。鉴于人类饮食中ω-6脂肪酸含量充足，而ω-3脂肪酸严重缺乏，英、美、日等发达国家健康部门推荐每人每天应摄食1.0～1.5g剂量的ω-3型多不饱和脂肪酸。相应地，各类富含ω-3脂肪酸的食品和保健品不断进入市场，以满足人类饮食改善和健康需求。

ω-3不饱和脂肪酸中对人体最重要的两种PUFAs是二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。EPA能清除血管中的胆固醇和甘油三酯，俗称“血管清道夫”。DHA具有健脑益智、改善视力和软化血管的功效，俗称“脑黄金”。现今市场上PUFAs强化型产品主要是富含EPA和DHA的产品。例如，EPA或DHA保健胶囊和微胶囊制品、DHA婴儿奶粉、DHA饮料及食品等。目前市场上DHA售价达140美元·g-1，EPA高达2 000美元·g-1。

PUFAs对人体具有重要的生理功能、保健和医疗功效[39～42]。PUFAs能调节人体的脂质代谢、促进发育、增强免疫和延缓衰老等。例如，ω-3脂肪酸是脑、视网膜、皮肤和肾功能健全所必需的。 EPA和DHA对于神经系统发育尤为重要，它能促进胎儿脑细胞发育和婴幼儿脑细胞生长、提高脑细胞的活性、增强记忆力和思维能力、防治老年性痴呆等。临床实验显示,PUFAs具有抗炎症、抗肿瘤/癌、调节血脂、提高免疫力、预防心血管疾病和治疗精神分裂病等多种效应。比如，PUFAs能减轻干细胞和内皮细胞的损伤，可显著改善结肠炎的临床症状,对胃炎、气管炎、风湿性关节炎、肾炎等病具有较好的恢复保健作用。动物模型试验表明,EPA不但可以防止血小板沉着于血管壁和阻断动脉粥样硬化的病理过程,还是前列腺素、白细胞三烯、血栓烷和大量二十碳和二十二碳化合物的前体物质,具有特定的营养价值和医疗营养价值。α-亚麻酸、γ-亚麻酸、EPA和DHA均能促进抗癌药物的吸收和储存,增强抗癌药物在肿瘤细胞中的浓度从而增进其药效等。

基于以上多种功能,PUFA保健及功能产品可在以下几个方向拓展。其一，作为营养强化剂用于各种食品及饮料中，如婴幼儿奶粉、鲜奶、饮料等，为婴幼儿和青少年的身体发育，特别是智力发育提供必需的脂肪酸。其二，针对中老年的降血脂、降胆固醇和预防心血管疾病等需求,研发相应PUFA保健产品。其三，研发基于PUFA的特定药物。一个成功实例是，作为药品的前列腺素在医学领域已广泛应用，对治疗高血压、鼻充血、缓解支气管哮喘、以及消化系统溃疡等疾病疗效显著[43]。EPA早在20世纪90年代初就被日本正式批准用于治疗心血管疾病的药物。其四，鉴于PUFAs具有美容护肤,促进毛发生长和改善发质，以及减肥的效,可以将PUFAs作为功能因子用于制备护肤及、美容美发和减肥产品。

现今，天然PUFAs，特别是EPA和DHA的优质来源是深海鱼油和诸多富油微藻。由于深海鱼类资源减少，以及环境等因素限制，依赖深海鱼油提供EPA和DHA难以满足市场需求，也不可持续。此外，源于深海鱼油的EPA和DHA产品带有鱼腥臭味。事实上，鱼类本身不能合成EPA和DHA。之所以含有DHA或EPA，是因为鱼食用了富含DHA的海藻，而海藻中的DHA通过食物链传递才在鱼体内累积下来。与用深海鱼油生产EPA和DHA相比，培养富含PUFA的微藻以规模化生产EPA和DHA，不仅生产周期短、产量高，而且产品纯度高、无胆固醇和腥臭味，绿色可持续。

利用微藻培养生产多不饱和脂肪酸的研究已持续30多年。现今已发现诸多微藻能高水平合成积累EPA和DHA[41]。例如，小环藻(Cyclotella)含23.8% EPA，三角褐指藻(Phaeodactylumtricormatum)含26.9% EPA，球等鞭金藻(Isochrysisgalbana)含22% DHA，小新月菱形藻(Nitzschiaclosterium)含35.2% EPA，绿色巴夫藻(Pavlovaviridis)含27.9% DHA，甲藻Amphidniumcartery的EPA和DHA分别占总脂肪酸比例的20%和24%。一些高积累EPA和DHA的微藻已用于生产EPA和DHA[42,43]。例如，异养海藻隐甲藻(Crypthecodiniumcohni)被认为是生产DHA的最好藻种，该藻株具有生物量高、生长速率快、高含DHA(>30%)，且不含EPA和异养生长好等特点，DHA产量达19.5 mg·L-1。Monodussubteraneus是生产EPA的最好藻株，该藻具有高生物量、高生长速率、高含EPA(34.2%)和无DHA的特点，EPA产量达96.3 mg·L-1。

棕榈油酸(C16∶1Δ9)等 ω-7脂肪酸不仅具有重要的营养和医药价值，也是生产生物柴油最佳脂肪酸和其他高值化工品的平台化合物[44，45]。新近研究发现，一些黄丝藻(Tribonemasp.)能高水平合成和富集棕榈油酸(>50%)，此类丝状微藻总油脂高达60%，很容易规模化培养和采收[46]。这为通过微藻培养商业化生产此类高值脂肪酸开辟了一条新途径。与市场上已有诸多EPA和DHA产品不同，目前仅有少量的ω-7脂肪酸强化型产品。我国在养殖富含ω-7脂肪酸黄丝藻工艺处于世界领先地位[46～48]，未来须加大ω-7脂肪酸高值保健和功能产品研发，及早占领这一新市场，服务我国大健康产业及功能农业发展。

5 结语与展望

微藻产业是规模化生产和利用微藻生物量，形成系统多元化微藻产品及为其他行业服务，兼具农业和工业属性，是一个多学科交叉研发和规模化应用的系统工程集群[49,50]。经过30多年的蓬勃发展，我国已成为世界上主要的微藻生产国家[51,52]。目前我国四个大宗微藻年产量约为一万多吨干粉，其中80%为螺旋藻，10%为小球藻，8%为雨生红球藻、2%为盐生杜氏藻。基于这些大宗微藻和其它特色经济微藻的高值产品已商业化，市场份额持续扩大。规模化养殖微藻既可有效治理环境、实现废弃资源循环利用，又可多联产生物燃油、功能食品、医药产品和其它高值化工品。大力发展这种工、农融合的新型高技术绿色产业，对我国农业供给侧改革、经济结构调整和健康中国战略的实施有着重要意义。

微藻是巨大的资源宝库，微藻生长所需的能量是取之不竭的太阳光，所需碳源正是大量排放的CO2，所需营养正是造成我国水体大面积富营养化的N和P以及其它元素，微藻生物质可制备或加工成多种高值产品[53]。随着对藻持续深入的研发及其产业化，微藻在各个领域均展现出广阔的应用前景。微藻是最具发展潜力的第三代生物能源原料[53]，用微藻商业化制备生物柴油、航油、乙醇和丁醇等燃料，将形成可再生绿色能源，促进能源结构和能源消费革命。在大众创业、万众创新，科技驱动型发展的背景下，进一步系统开发耦合“微藻固碳减排、废水资源化利用、多联产生物燃油和其他高附加值产品”一体化技术工艺及其产业化，既可大幅减低微藻燃油产品的生产成本，又能实现保护环境与改善生态、解决“三农”问题、发展低碳经济和废气废水资源化利用的新型循环经济等多种效益。建立基于微藻净化畜禽养殖废水联产优质饲料蛋白和绿色质优蛋奶肉畜禽产品的生产体系，将为农业面源污染治理和功能农业创立一个新的资源循环利用产业链。水产养殖及鱼虾蟹贝等产品是当代功能农业的一个高值支柱产业，现今突出的问题是养殖水体污染严重，农药残留影响水产品质量和食品安全。通过微藻培水，可净化养殖水体、减少化学农药使用、改善水体生态环境、提高水产品质量和安全性。研发新型微藻饵料饲料和建立高效规模化配送体系，将促进水产品提质增效和生产更充足的生态安全和色香味俱佳的水产食品。

对接健康中国大产业，具有多种营养成分和独特药理活性物质的各种微藻资源正在开拓为医药品、功能食品、保健品、以及药食同源产品研发的新高地，高值微藻产品市场需求和规模日益扩大[49]。基于螺旋藻、小球藻、栅藻、雨生红球藻和盐藻等大宗微藻的多功能产品的研发及生产，通过高产稳产优异藻种的改良与培育、高效微藻养殖及采收关键工艺的突破和优化[50,52]，将进一步聚焦于标准化、规模化、智能化和品牌化。众多特色微藻资源的功能产品研发与生产，将突出产品保健医药功能的精准化、针对特定人群的专一化和大众消费者的高端化。我国食药管理部门已批准了螺旋藻、蛋白核小球藻、雨生红球藻、盐藻、裸藻等微藻，以及微藻提取物如虾青素、EPA和DHA、海藻糖、类胡萝卜素、藻蓝蛋白等多种成分用作保健功能食品和药物制备的原料,这为微藻食品和医药工业的快速健康发展提供了政策保证。

近年来，以工程化设计理念、对生物体进行有目标的设计、改造及重构的合成生物学发展迅速，极大推动了构建人工生物体系从理论走向应用实践[54]。针对特定化学品的生物合成，人工编辑微藻基因组，组装相关代谢途径，重构生化合成调控网络，构建可编程控制产物合成积累的新型微藻底盘细胞，或者能突破天然生物合成调控和效能限制的微藻“细胞工厂”,进而大规模地养殖这些人工构建的新型全能化的微藻，实现微藻目标化合物的商业化生产[55～58]。有理由相信，随着聚球藻、鞘丝藻、微拟球藻等可工程化微藻的高效遗传操作与基因组编辑改造技术的建立和完善，在不远的未来有望实现微藻基因组改造与重编程以及基因表达的精细调控，构建出显著超越现有天然细胞的人工高版本底盘微藻细胞或工程藻株。微藻固碳和微藻能源，微藻环境治理和生态修复，微藻化工品及生物炼制，微藻饵料饲料及生长调节剂和微藻绿肥，微藻食品、保健品、功能强化品和微藻医药产品的生产将构成一个庞大的新型支柱产业，引领和支撑我国功能农业、大健康产业和经济绿色可持续发展。

[1]Chen J，Wang Y，Benemann J R，et al．Microalgal industry in China：challenges and prospects[J]．Journal of Applied Phycology，2016, 28(2)：715-725．

[2]Zhou W,Wang J,Chen P,et al.Ruan R.Bio-mitigation of carbon dioxide using microalgal systems：Advances and perspectives[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews，2017,76：1163-1175.

[3]刘建国，徐冉.我国微藻资源开发3O年蝉变之路[J].生物学杂志，2017,34(2)：9-15.

[4]李健,张学成,胡鸿钧,等.微藻生物技术产业前景和研发策略分析[J].科学通报，2012,57(1)：23-31.

[5]杨晓秋,吴寅嵩，闫金定，等.基于文献计量学的微藻生物技术发展趋势[J].生物工程学报，2015,31(10)：1415-1436.

[6]赵其国，尹雪斌.我们的未来农业—功能农业[J].山西农业大学学报(自然科学版)，2017,37(7)：457-468.

[7]Rastogi RP,Pandey A,Larroche C,et al.Algal green energy-R & D and technologicalperspectives for biodiesel production[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2016,55:1147-1153.

[8]Hu G,Ji S,Yu Y,et al.Organisms for biofuels production：naturalbioresources and methodologies for improving their biosynthetic potentials[J]．Advances in Biochemical Engineering Biotechnology,2015,147:185-224.

[9]王亚君,赵奎,武振晋,等.湿藻藻泥乙醇脱水干燥法的研究[J].山西农业大学学报(自然科学版)，2017,37(2):110-114.

[10]Ji C，Wang J，Li R，et al.Modeling of carbon dioxide mass transfer behavior in attached cultivation photobioreactor using the analysis of the pH profiles[J].Bioprocess and Biosystems Engineering，2017,40(7):1079-1090.

[11]张方，熊绍专，何加龙，等.用于生物柴油生产的微藻培养技术研究进展[J].化学与生物工程，2018,35(1)：5-11.

[12]程蔚兰，邵雪梅，宋程飞，等.氮胁迫对埃氏小球藻生长及油脂积累的影响[J].生物技术通报，2017,33(11):160-165.

[13]周文广,阮榕生.微藻生物固碳技术进展和发展趋势[J].中国科学:化学,2014,44 (1)：63-78.

[14]武振晋,周广航,赵奎,等.小球藻无菌培养体系的建立及培养条件的优化[J].山西农业大学学报(自然科学版)，2017,37(4)：287-294.

[15]ChenL,Li R,Ren X,Liu T.Improved aqueous extraction of microalgal lipid by combined enzymatic and thermal lysis from wet biomass ofNannochloropsisoceanica[J].Bioresource Technology，2016,214：138-143.

[16]赵奎,王亚君,武振晋,等.8种不同絮凝剂对埃氏小球藻絮凝效应的研究[J].山西农业大学学报(自然科学版)，2017,37(1)：54-59.

[17]史飞飞,陈通,程蔚兰,等.酸驯化和紫外诱导提高微藻耐酸性[J].生物技术通报,2017,33(8)：146-151.

[18]姜进举,苗凤萍,冯大伟,等.微藻生物柴油技术的研究现状及展望[J].中国生物工程杂志，2010,30(2)：134-140.

[19]董洪梅,万大娟.畜禽养殖废水处理技术研究进展[J].现代农业科技，2011(13):260-262.

[20]胡洪营,李鑫.利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析[J].生态环境学报，2010,19(3)：739-744.

[21]Tercero E A R,Sforza E，Morandini M，et al．Cultivation ofChlorellaprotothecoideswith urban wastewater in continuous photobioreactor：Biomass productivity and nutrient removal[J]，Applied Biochemistry and Biotechnology，2014，172(3)：1470-1485．

[22]Kong Q,Li L，Martinez B,et al．Culture ofmicroalgaeChlamydomonasreinhardtiiin wastewater for biomass feedstock production[J]．Applied Biochemistry and Bioteehnology，2010，160(1)：9-18．

[23]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(6)：691-696.

[24]赖雅琦，赵海洋，周志军，等.废水养殖微藻的资源化利用研究进展[J].水处理技术，2013,39(10)：12-17.

[25]Zhou W,Cheng Y,Li Y，et al．Novel fungal pelletization—assisted technology for algae harvesting and wastewater treatment[J]．Applied Biochemistry and Biotechnolog，2012，167(2)：214-228．

[26]李攀荣,邹长伟,万金保，等.微藻在废水处理中的应用研究[J].工业水处理，2016,36(5):5-9.

[27]刘梅,朱曦露,苏艳秋,等.微藻和动物性生物饵料在水产养殖中的应用研究[J].海洋与渔业，2016(4)：56-57.

[28]陈艳梅,石阳,王明兹，等.海产养殖饵料微藻开发利用进展[J].生物技术通报，2015，31(9):60-65.

[29]Geng S，Zhou C，Chen W，et al．The fatty acid and sterol COB—position reveals food selectivity of juvenile ark shellTegillarcagranosaLinnaeus after feeding with mix microalgae[J]．Aquaculture，2016，455：109-117．

[30]Yang F，Chen S，Miao Z，et al．The effect of several microalgaeisolated from East China Sea on growth and survival rate of post-set iuveniles of razor clam，Sinomnculacortstricta[J]．Aquaculturenutrition，2016，22(4)：846-856．

[31]陈文笔，徐继林，周成旭,等.基于脂质组成的滩涂贝类优质饵料微藻筛选和应用[J].生物学杂志，2017,34(2):16-20.

[32]张成武,曾昭琪,张媛珍,等.钝顶螺旋藻藻蓝蛋白对小鼠红系祖细胞生成的影响[J].中国海洋药物，2006,25(2)：32-36.

[33]隋晓.盐藻中β-胡萝卜素及多糖的研究[D].青岛：中国海洋大学,2005.

[34]伍先绍,贺稚非,龚霄.杜氏盐藻及其在功能食品中的应用[J].中国食品添加剂，2008(2)：27-30.

[35]Goto S,Kogure K,Abe K,et al.Efficient radical trapping at the surface and inside the phospholipid membrane is responsible for highly potent antiperoxidative activity of the carotenoid astaxanthin[J].Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biomembranes，2001,1512(2):251-258.

[36]Wadstrom T,Alejung P.Oral preparation for the prophylactic and therapeutic treatment ofHelicobactersp. infection.Patent US6262316，2001.

[37]任晓丽,陈林,刘天中,等.破壁方法对雨生红球藻湿藻生物质中虾青素提取的影响[J].中国食品学报,2017(录用)

[38]刘文卓,郑穗平,刘文红,等.微藻油脂生产的现状和发展[J].生物技术世界，2016(3)：84-86.

[39]王萍,张银波,江木兰.多不饱和脂肪酸的研究进展[J].中国油脂，2008,33(12)：42-46.

[40]张英俊,朱笃,黄国林.利用微藻培养生产多不饱和脂肪酸研究进展[J].食品科学，2006,27(11)：609-613.

[41]苏翔，周晓琴，王涛，等.利用微藻生产ω-3多不饱和脂肪酸的研究进展[J].重庆工商大学学报(自然科学版)，2012,29(5)：100-104,110.

[42]温雪馨，李建平，侯文伟，等.微藻DHA的营养保健功能及在食品工业中的应用[J].食品科学，2010,31 (21)：446-450.

[43]古绍彬,虞龙,向砥,等.利用海洋微藻生产EPA和DHA研究现状及前景[J].中国水产科学，2001,8(3)：90-93.

[44]Wu Y,Li R,Hildebrand D F.Biosynthesis and metabolic engineering of palmitoleate production,an important contributor to human health and sustainable industry[J].Progress in Lipid Research，2012,51(4):340-349.

[45]吴永美,毛雪,王书建,等.植物ω-7脂肪酸的系统代谢工程[J].植物学报，2011,46 (5)：575-585.

[46]汪辉，周文俊，刘天中.利用微藻生产单不饱和脂肪酸-棕榈油酸[J].生物产业技术,2016 (2):18-21

[47]王飞飞，胡强，张成武.微藻中棕榈油酸的研究进展[J].天然产物研究与开发，2017,(7)：1240-1247.

[48]Zhou W，Wang H，Chen L，et al.Heterotrophy of filamentous oleaginous microalgaeTribonemaminusfor potential production of lipid and palmitoleic acid[J].Bioresource Technology，2017,239:250-257.

[49]秦松，陈军，吴克，等.面向“十三五"的中国微藻产业：对接大健康，融入大水产[J].生物学杂志，2017,34(2)：1-2.

[50]范勇，胡光荣，王丽娟，等.微藻育种研究进展[J].生物学杂志，2017,34(2)：3-8,35.

[51]郝敬云，周广航，邵雪梅，等.莱茵衣藻DGAT2基因家族的鉴定与功能分析[J].分子植物育种，2016,14(9)：2343-2352.

[52]蔡卓平,吴皓,骆育敏,等.经济微藻高密度培养技术及其生物资源化利用[J].生态科学,2016,35(5)：220-224.

[53]孙培勤,孙绍晖,陈俊武.微藻生物燃料技术经济评估[J].中外能源，2015,20(11)：22-30.

[54]Roth MS,Cokus SJ,Gallaher SD,et al.Chromosome-level genome assembly and transcriptome of the green algaChromochloriszofingiensisilluminates astaxanthin production[J].Proceedings of the National Acadany of Sciences of U S A，2017,114(21):E4296-E4305.

[55]Lenka SK,Carbonaro N,Park R,et al.Current advances in molecular,biochemical,and computational modeling analysis of microalgal triacylglycerol biosynthesis[J].Biotechnol Adv,2016,34(5):1046-1063.

[56]Xin Y,Lu Y,Lee Y-Y,et al.Producing designer oils in industrial microalgae by rational modulation of co-evolving type-2 diacylglycerol acyltransferases[J].Molecular Plant，2017,10(12):1523-1539.

[57]Liu J,Han D,Yoon K,et al.Characterization of type 2 diacylglycerol acyltransferases inChlamydomonasreinhardtiireveals their distinct substrate specificities and functions in triacylglycerol biosynthesis[J].ThePlantJournal，2016,86(1):3-19.

[58]YangB,Liu J,Ma X,et al.Genetic engineering of the Calvin cycle toward enhanced photosynthetic CO2fixation in microalgae[J].Biotechnology for Biofuels，2017,10(1)：229.