微藻，跨界小能手

田利強 梁敏

舌尖上的微藻

微藻是古老的低等植物，在陸地、淡水湖泊、海洋分布廣泛，它不是一個分類學的名詞，而是指那些在顯微鏡下才能辨別其形態(tài)的微小的藻類群體。螺旋藻、小球藻、雨生紅球藻、杜式鹽藻等，都屬于微藻。

微藻之所以有價值，與其功能密不可分。微藻通過光合作用高效地合成碳水化合物，在體內(nèi)經(jīng)過生化反應，合成蛋白質(zhì)、油脂等多種營養(yǎng)物質(zhì)。

微藻種類繁多，但實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的微藻數(shù)量并不多。目前主要有螺旋藻、小球藻、雨生紅球藻等。

微藻中含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪酸、維生素和礦物質(zhì)，可以代替糧食，被稱為“未來神奇食品”。比如螺旋藻，它的蛋白質(zhì)含量高達60%～70%，相當于小麥的6 倍，豬肉的4倍。人們將螺旋藻制成粉末，添加到食品中，做成微藻面條、微藻面包和微藻點心。

微藻還是營養(yǎng)保健食品中的“紅人”，因為微藻可以合成蝦青素、β- 胡蘿卜素等營養(yǎng)物質(zhì)。比如從雨生紅球藻中提取的蝦青素，它的抗氧化效果比維生素E強110倍，還可以緩解視覺疲勞。

微藻不僅是人類的“未來神奇食品”，也是觀賞魚、蝦等水產(chǎn)動物的“美味佳肴”。在水產(chǎn)行業(yè)，微藻作為飼料，可以替代魚粉和魚油。另外，研究人員將編碼疫苗的合成DNA 導入微藻細胞內(nèi)，采取發(fā)酵的方式培養(yǎng)微藻，藻細胞內(nèi)產(chǎn)生、積累疫苗，然后將含有疫苗的微藻飼喂給魚類，使得魚體內(nèi)獲得疫苗。

靠“吃”成名的“微藻君”

煤炭、石油等化石燃料在使用過程中排放了大量的二氧化碳，導致溫室效應、海洋酸化、冰川融化等問題。全世界都在積極研究減碳的方法，而微藻是?！俺浴倍趸嫉暮Ｑ笊铮诠烫?、減碳方面的實力不容小覷。

生物固定二氧化碳技術，尤其是藻類固定二氧化碳技術，是目前世界上主要和有效的固碳方式之一。研究人員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，進而將碳、氮、硫等轉化為糖、蛋白及脂類等物質(zhì)，在進行固碳減排的同時獲得微藻生物質(zhì)，制備出微藻生物柴油。當微藻死亡后，碳顆粒會飄向海底，靜靜積累起來。這種方法可以將二氧化碳從大氣轉移到海底，長期封存。

藻類的光合速率高、繁殖快、適應環(huán)境性強，每年由藻類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，相當于森林固碳能力的10～50倍。

洗白污水“小能手”

微藻生長繁殖快，光合作用效率高，可以有效去除污水中的氮、磷、重金屬離子及有毒物質(zhì)，這使得微藻污水處理成為一種具有獨特優(yōu)勢的方法。

污水中的氮、磷過多會影響水質(zhì)，在環(huán)保形勢日益嚴峻的今天，脫氮除磷是時下污水廠運行的一個重點。利用微藻可以同步實現(xiàn)二氧化碳生物固定與污水的脫氮除磷。微藻細胞能夠把污水中的含氮化合物合成藻類自身的氨基酸和蛋白質(zhì)等細胞物質(zhì)，還能吸收含磷物質(zhì)，將其轉化成三磷酸腺苷（ATP）、磷脂等細胞物質(zhì)。也就是說，微藻在生長繁殖的過程中順便去除了污水中的氮、磷。

對水中重金屬元素，微藻也有強大的吸附力。微藻表面積大、吸附容量高，可以通過微藻表面的粘性多糖類物質(zhì)吸附重金屬。有趣的是，即使是死亡的微藻也具有較強的吸附能力。因為，細胞死亡后，胞壁破碎，細胞內(nèi)溶物外露也會與重金屬離子相結合。

微藻資源的開發(fā)與應用為人類解決能源、健康、環(huán)境和糧食等問題提供一種新模式。如何更好地利用微藻這樣一個大的生物類群，需要我們不斷地探索和嘗試。