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如果有一種生物既能當(dāng)“建材”又能當(dāng)“食材”,，你是否會感到驚訝？它便是被譽為“未來超級食物”的——微藻（Microalgae）,。形態(tài)微小,、結(jié)構(gòu)簡單的微藻已在地球上生存35億年之久,，它獨特的二二氧化碳固定機制和高含量的光合作用效率（10%-20%）遠超大多數(shù)陸生植物（1%-2%）[1],。利用這一特性，微藻可用于制作生物建筑板,，在產(chǎn)生氧氣和能量的同時吸收二氧化碳,，以緩解全球碳排放,；而作為食物，微藻所含豐富的營養(yǎng)物質(zhì)以及特殊的生物性,，讓其在食品加工,、改良土壤,、改良飼料、緩解糧食危機等方面,，均有著強大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>微藻,，通常指含有“葉綠素a”并能進行光合作用的微生物,，以單細胞群體的方式分布在各類水源中。微藻種類極其豐富,，預(yù)估現(xiàn)存超過十萬種,，常見的種類按顏色分為藍藻科、綠藻科,、硅藻科和金藻科等,。微藻中所含的營養(yǎng)物質(zhì)，大部分是通過光合作用合成的,，包括蛋白質(zhì),、脂類、碳水化合物,，以及與人體生長發(fā)育密切相關(guān)的維生素,、礦物質(zhì)和生物活性物質(zhì)。目前,，僅有部分微藻的整體干物質(zhì)可用于食品生產(chǎn),，如螺旋藻、小球藻等,，部分微藻僅可以提供某些特定的化合物作為添加物使用,，如杜氏鹽藻產(chǎn)生的β-胡蘿卜素、雨生紅球藻產(chǎn)生的蝦青素等[2],。蛋白質(zhì)作為微藻的初級代謝產(chǎn)物,，占干物質(zhì)23%-63%，微藻蛋白富含亮氨酸,、精氨酸和賴氨酸等多種人體必須氨基酸,，特別是小球藻、鈍頂螺旋藻,、球狀念珠藻中的蛋白生物利用率優(yōu)于小麥蛋白和大豆蛋白,，是美國FDA認(rèn)證的“最佳蛋白質(zhì)來源之一”[3]。目前,，微藻作為蛋白補充劑主要用于增加食品的營養(yǎng)價值與功能特性：·改善口感：鈍頂螺旋藻,、三角褐脂藻等鞭金藻、干扁藻,、擬微球藻的蛋白質(zhì)在加熱過程中發(fā)生交聯(lián)作用,，保留餅干的質(zhì)構(gòu),、咀嚼性、硬度等感官特性,；·提升溶解性：原始小球藻、三角褐脂藻蛋白高度糖基化,，且含有大量親水氨基酸,，能通過增加接觸面積，增強接觸區(qū)域的水分子與蛋白質(zhì)間的作用,，提高飲料的溶解性,；·增加脆度：螺旋藻蛋白具有親水性，通過與淀粉爭奪水分子阻止淀粉顆粒水合作用,，促使堆積密度增加,，從而增強膨化零食的脆性[4]。脂質(zhì)在微藻中的比例約占 10%-60%,，其中富含多種重要的多不飽和脂肪酸,，例如EPA（二十碳五烯酸）、DHA（二十二碳六烯酸）,、亞麻酸和亞油酸等,。在諸多種類中，三角褐脂藻和擬微球藻是生產(chǎn)多不飽和脂肪酸的典型,，添加微藻EPA和DHA的乳制品和嬰兒配方奶粉已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),，但目前微藻中的不飽和脂肪酸提取成本較高，亟待挖掘降低生產(chǎn)成本的新技術(shù)和手段,。微藻多糖主要分為結(jié)構(gòu)多糖和胞外多糖,，以用于食品增稠、防腐以及益生食品的開發(fā)等,。·益生元功效：鈍頂螺旋藻的結(jié)構(gòu)多糖不僅具有增稠特性,，還能作為益生元選擇性地促進發(fā)酵酸奶中益生菌的生長并提高其活性；·乳化劑：杜氏鹽藻多糖的乳化性高于市售表面活性劑,，是潛在的天然乳化劑,；·粘合劑：微藻多糖是一種高分子量的鏈狀聚合物，表面存在多種親水羥基,，靜電電荷密度高,，具有高粘度特性；·清除自由基：小球藻,、薔薇藻,、紫球藻等多種微藻的多糖通過清除自由基發(fā)揮抗氧化功能。微藻中存在大量的生物活性物質(zhì),，例如7g螺旋藻干物質(zhì)中維生素B1,、B2和B3含量可達人體每日所需攝入量的11%,、15%和4%，銅和鐵含量為每日所需攝入量的21%和11%[5],；雨生紅球藻是蝦青素的優(yōu)質(zhì)來源,，含量達4%-5%。此外,，不同種類的微藻中還含有葉黃素,、玉米黃素、葉綠素,、礦物質(zhì)等多種生物活性物質(zhì),，對人體健康有益。據(jù)美通社數(shù)據(jù)分析預(yù)測：預(yù)計2030年全球微藻市場將達到30.8億美元,，主要集中在功能性食品、食品添加劑,、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖,、環(huán)保等領(lǐng)域。在食品領(lǐng)域,，微藻已在面制品,、乳制品、肉制品和飲料等食品生產(chǎn)中有所應(yīng)用,，微藻的添加改變了食品在整個保質(zhì)期內(nèi)的營養(yǎng),、功能、感官和技術(shù)特性,，充分展現(xiàn)出作為“未來食品”的巨大應(yīng)用潛力,。不同微藻在食品添加領(lǐng)域的功效 由食研匯整理制圖目前，我國微藻市場整體處于早期發(fā)展階段,，以藻油DHA產(chǎn)品為例,，受生產(chǎn)規(guī)模及自主研發(fā)能力限制，整體市場份額占比不高,，仍以美國,、澳大利亞等地進口為主。但在近五年內(nèi),，國內(nèi)微藻企業(yè)發(fā)展迅猛,，無論在企業(yè)規(guī)模提升還是產(chǎn)品多樣性方面，均有不同程度的提升,。2021年5月13日,，深圳小藻科技完成了億元級B輪融資；今年7月29日，江蘇德和生物完成數(shù)千萬元B輪融資,，兩家企業(yè)均有自主批量制備微藻原料的能力,。國內(nèi)部分微藻研發(fā)企業(yè) 由食研匯整理制圖 
人類主要的蛋白質(zhì)攝入來源是肉類，近年來,，由于人口增長,、畜禽養(yǎng)殖飼料抗生素濫用、養(yǎng)殖牧場碳排放量高等問題導(dǎo)致全球肉制品供應(yīng)存在壓力,，植物蛋白替代趨勢發(fā)展迅猛,。微藻蛋白作為趨勢正盛的植物蛋白之一具有很多優(yōu)勢：一方面，蛋白質(zhì)含量優(yōu)于小麥,、大豆等谷物,；另一方面,，微藻蛋白可以更好的改善植物肉產(chǎn)品的口感,，研究發(fā)現(xiàn)，在水分含量為60%的情況下,，大豆蛋白與微藻蛋白以7：3比例生產(chǎn)的人造肉蛋白含量顯著提升,，且蒸煮后的質(zhì)地與雞肉類似。微藻替代肉類蛋白的潛在技術(shù)路線 圖源：[6]但目前,，市場中的微藻蛋白產(chǎn)品多以蛋白粉為主,，目前已獲批保健食品的微藻蛋白粉如下表所示：食研匯整體制圖/信息來源：國家市場監(jiān)督管理總局官網(wǎng)近三年內(nèi)，國內(nèi)外針對微藻蛋白的研究逐步增多,。今年2月,，武漢輕工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院的“微藻蛋白在食品中應(yīng)用的研究”入選科技部2022年度“十四五”國家重點研發(fā)計劃中“食品營養(yǎng)與安全關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”重點專項立項名單。7月23日,，新加坡Sophie's Bio Nutritions與新西蘭NewFish?兩大微藻蛋白發(fā)酵先驅(qū)企業(yè)宣布開展合作,，共同研發(fā)“以微藻為基礎(chǔ)的非轉(zhuǎn)基因乳制品替代產(chǎn)品”。
圖源：Sophie's Bio Nutritions官網(wǎng)7月26日,，以色列微藻蛋白公司Brevel宣布,，新一輪融資的1850萬美元將用于開發(fā)新的乳制品替代產(chǎn)品，并為此籌備于2025年建造一個總?cè)萘窟_90萬升的新工廠,。2023年6月,，DHA藻油被國家市場監(jiān)督管理局納入“保健食品目錄”，允許聲稱的保健功能為“補充n-3多不飽和脂肪酸（Omega-3脂肪酸）”,。同樣作為Omega-3脂肪酸的補充來源,，魚油的市場發(fā)展成熟度更高，據(jù)中研普華數(shù)據(jù)顯示,，2022年全球DHA市場規(guī)模約52.66億美元,，其中超90%為魚油DHA。相較魚油需要從深海捕撈魚類來說,，藻類成長周期快,、易大規(guī)模生產(chǎn),，藻油中含有的磷脂和糖脂均為極性脂類，更易被腸道所吸收,，且藻油無魚腥味,，能更好的被消費者所接受。澳洲品牌Elevit專為孕期,、哺乳期女性打造的“Elevit藻油DHA軟膠囊”每粒膠囊含有200mg來源于微藻的DHA,，既能滿足女性特殊時期每日的DHA攝入需求，也能給胎兒更好的營養(yǎng),。Nemans的“海藻油軟DHA膠囊”在原有產(chǎn)品上進行了改良,，去掉了原版中的葵花籽油成分，將藻油DHA從58.52%/粒提升至63%/粒,，有助于胎兒,、新生兒和嬰兒期大腦及眼睛功能的基本生長發(fā)育。
大量研究表明,，EPA作為一種Omega-3系列的不飽和脂肪酸,，具有一定調(diào)節(jié)血脂、預(yù)防心血管疾病的功效,，與DHA產(chǎn)品一樣,，目前市場中的EPA補充主要來源于深海魚油。藻油中的EPA主要以游離脂肪酸,、甘油三酯,、磷脂（如溶血磷脂酰膽堿）、糖脂（如二?；视腿谆呓z氨酸）等形式存在,，生物活性更強，對情緒管理,、“三高”等癥狀有改善作用,。“DR. MORITZ Omega-3 脂肪酸補充劑膠囊”產(chǎn)品完全提取自藻類，不含魚油成分,，每粒/1000mg中含有300mgDHA和150mgEPR,，用于增強免疫力，保護心臟及關(guān)節(jié)健康,。類似的產(chǎn)品還有Testa公司推出的“Omega-3 脂肪酸補充膠囊”,，同樣不含有魚油成分，但每粒(500mg)中含有300mg DHA和150mg EPA,，相對含量較高,。國內(nèi)方面，已有部分企業(yè)開啟微藻EPA產(chǎn)品的研發(fā)，小藻科技以新食品原料“擬微球藻”為主要原料,，研制出純EPA藻油產(chǎn)品“EPA植物動力小e丸”,，不含DHA配方，對改善血脂異常,、調(diào)節(jié)抑郁情緒方面有所幫助,。隨著人類對未來能源危機、糧食危機等共性問題的探討與研究,，微藻等高營養(yǎng)價值,、高生物性價值的天然原料將發(fā)揮更大的作用。盡管目前微藻類產(chǎn)品的應(yīng)用仍在市場占比中較小,，但相信隨著對其功能性研究及健康益處全面評估的深入,，微藻能夠被更多消費者所認(rèn)可，有利于未來食品發(fā)展,。參考來源： [1] SATHASIVAM R, RADHAKRISHNAN R, HASHEM A, et al. Microalgae metabolites: a rich source for food and medicine[J]. Saudi Journal of Biological Sciences, 2019, 26(4): 709-722. [2] GOHARA-BEIRIGO A K, MATSUDO M C, CEZARE-GOMES E A, et al. Microalgae trends toward functional staple food incorporation: sustainable alternative for human health improvement[J]. Trends in Food Science and Technology, 2022, 125: 185-199. [3]] JOSEPHINE A, LORD A. Microalgae: bioactive composition, health benefits, safety and prospects as potential high-value ingredients for the functional food industry[J]. Foods, 2022, 11(12): 1744. [4]LUCAS B F, DE MORAIS M G, SANTOS T D, et al. Spirulina for snack enrichment: nutritional, physical and sensory evaluations[J]. LWT-Food Science and Technology, 2018, 90: 270-276. [5]CAPELLI B, CYSEWSKI G R. Potential health benefits of Spirulina microalgae[J]. Nutrafoods, 2010, 9(2): 19-26. [6]閆新璐,，劉倩倩等.微藻的功能特性及其在食品中的應(yīng)用研究進展[J]. Research Progress on the Functional Characteristics of Microalgae and Their Application in Food,2023.07. [7]] 于殿江, 施定基, 何培民, 等. 微藻規(guī)模化培養(yǎng)研究進展[J]. 微生物學(xué)報, 2021, 61(2): 333-345. [YU D J, SHI D J, HE P M, et al. Progress in large-scale culture of microalgae[J]. Acta Microbiologica Sinica, 2021, 61(2): 333-345]. [8]陳峰, 楊帥伶, 劉賓. 微藻蛋白質(zhì)及其在食品中的應(yīng)用研究進展[J]. 中國食品學(xué)報, 2022, 22(6): 21-32. [CHEN F, YANG S L, LIU B. Progress in research on microalgae protein and its application in food[J]. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2022, 22(6): 21-32.] [9]Khattib A, Atrahimovich D, Dahli L, et al. Lyso‐diacylglyceryltrimethylhomoserine (lyso‐DGTS) isolated from Nannochloropsis microalgae improves high‐density lipoprotein (HDL) functions[J]. BioFactors, 2020, 46(1): 146-157.
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