小球藻飼料化應(yīng)用技術(shù)研究展望

楊義 張威 劉亞楠 蔣艷子 李夏青 周典海

摘 要：小球藻營養(yǎng)價值高，蛋白質(zhì)、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)的含量豐富，其作為潛在的優(yōu)質(zhì)蛋白源，在飼料化應(yīng)用方面的潛力巨大，可發(fā)展成為犢牛、生豬、黃顙魚、仔魚及錦鯉等的飼料。該文利用CNKI中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)高級檢索方法，對小球藻作為肉雞、犢牛和生豬以及黃顙魚、仔魚和錦鯉等飼料化養(yǎng)殖應(yīng)用研究進行了分析。結(jié)果表明，小球藻作為水產(chǎn)飼料，一般添加量在1%左右，可在提供高蛋白的同時增強養(yǎng)殖產(chǎn)品免疫力，提高多種生長性能，使其產(chǎn)量、品質(zhì)均得到了不同程度的提升，而且有效增加了飼料利用率。作為畜禽飼料，一般添加量為1%～2%，在改善畜禽腸道，治療維生素缺乏癥并防治畜禽體內(nèi)的病原微生物等方面有一定的功效。另外，對小球藻飼料化應(yīng)用技術(shù)提出了展望。

關(guān)鍵詞：小球藻;飼料化;養(yǎng)殖技術(shù);CNKI中國知網(wǎng);計量分析

中圖分類號 S965.117 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 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

小球藻是普生性單細(xì)胞綠藻，屬綠藻綱綠球藻目卵囊藻科小球藻屬（Chlorella）[1]，其生態(tài)分布廣，生長快速，易于人工培養(yǎng)。小球藻以光合自養(yǎng)生長繁殖，其光合能力高于其他植物10倍以上，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物以及維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，且特別含有一種小球藻生長因子（CGF），可廣泛應(yīng)用于生物能源、醫(yī)藥保健、化妝品與美容、飼料與餌料等多個方面。而近年來，我國優(yōu)質(zhì)飼料蛋白源缺乏，小球藻作為潛在的優(yōu)質(zhì)飼料蛋白源，引起了科技工作者和行業(yè)從業(yè)者越來越多的重視[2]。目前有關(guān)小球藻養(yǎng)殖飼料化技術(shù)的研究報道較多，而對已有研究涉及的小球藻養(yǎng)殖飼料化的熱點趨勢、研究方向、應(yīng)用進展及展望等進行計量分析的較少，缺乏從熱點趨勢等角度分析預(yù)測未來該領(lǐng)域的研究或技術(shù)創(chuàng)新的文章。為此，本文利用CNKI中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)高級檢索方法，對小球藻養(yǎng)殖飼料化應(yīng)用研究進行了整理分析，為后續(xù)的深入研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 采用CNKI中國知網(wǎng)的中文文獻數(shù)據(jù)庫，排除學(xué)術(shù)論文、專利、會議等干擾，保證檢索文獻的準(zhǔn)確性。采用數(shù)據(jù)高級檢索的方法，以（（全文=（小球藻）并且（全文=（養(yǎng)殖））在1979—2020年，以期刊為范圍檢索，通過篩選和去除，得到樣本文獻336篇，并以此作為后續(xù)分析。

1.2 分析方法 采用CNKI中國知網(wǎng)的中文文獻數(shù)據(jù)庫分析相關(guān)文獻參數(shù)以及使用Excel軟件整理匯總，得出相關(guān)結(jié)果，并以此進行分析。本研究主要從文獻發(fā)表年度量、國內(nèi)研究期刊、研究機構(gòu)和研究作者、應(yīng)用進展、小球藻飼料化技術(shù)以及未來發(fā)展等方面進行分析，對1979—2020年期間我國小球藻養(yǎng)殖飼料化發(fā)表文獻進行統(tǒng)計分析，從而把握該領(lǐng)域發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究性論文發(fā)表年度量及趨勢 文獻計量學(xué)是以文獻體系和文獻計量特征為研究對象，采用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等的計量方法，研究文獻情報的分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系、變化規(guī)律和定量管理，進而分析、評價、揭示相關(guān)領(lǐng)域的熱門趨勢、發(fā)展現(xiàn)狀及展望等，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟等各個科學(xué)領(lǐng)域[3]。小球藻養(yǎng)殖飼料化發(fā)表年度趨勢如圖1所示，從圖1可以看出，我國關(guān)于小球藻養(yǎng)殖應(yīng)用等方面的研究發(fā)文量整體呈上升趨勢。1979年，趙煥登等發(fā)表了名為《微量元素錳對海帶生長的效應(yīng)》的論文，其中闡述了錳肥的施用對小球藻等藻類植物生長的影響[4];1983—2000年，小球藻養(yǎng)殖技術(shù)相關(guān)發(fā)文量較少，平均年發(fā)文量1.2篇，表明我國學(xué)者對小球藻的應(yīng)用還不夠重視;2001—2011年，平均年發(fā)文量為6.73篇，與上一階段相比有了較大的提升，我國學(xué)者開始逐漸關(guān)注小球藻養(yǎng)殖應(yīng)用等領(lǐng)域的內(nèi)容;2012—2020年，其發(fā)文量有較大的波動，2013年和2017以及2020年發(fā)文量有所下滑，但整體趨勢仍然為大幅度上升，其年均發(fā)文量為24.4篇，處于文章高發(fā)期，可以看出，我國學(xué)者對該方面的研究越來越深入。

2.2 國內(nèi)研究期刊 對文獻期刊來源進行分析，可為快速查找該領(lǐng)域的研究文獻提供依據(jù)[5]。如圖2所示，研究期刊發(fā)文量排前五的分別為《南方水產(chǎn)科學(xué)》《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》《環(huán)境科學(xué)》《中山大學(xué)學(xué)報》《中國水產(chǎn)科學(xué)》，其中，《南方水產(chǎn)科學(xué)》發(fā)文量為9篇，占總期刊的20.45%，與排名第2位的《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》相差13.63個百分點，其他期刊發(fā)文量占比較為平均。論文的被引頻次可以反映學(xué)術(shù)界對學(xué)科領(lǐng)域重點關(guān)注的內(nèi)容及關(guān)注程度[6]，其中《南方水產(chǎn)科學(xué)》中的文章被引次數(shù)最高，下載被引比為0.05，表明《南方水產(chǎn)科學(xué)》在該領(lǐng)域中有一定的權(quán)威性和影響力。

2.3 研究機構(gòu)和研究作者 對小球藻養(yǎng)殖相關(guān)領(lǐng)域發(fā)文的作者和機構(gòu)進行分析和統(tǒng)計，將作者發(fā)文量進行排序，得到TOP10的作者，如表1所示。由表1可知，中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所的李卓佳和曹煜成發(fā)文量最多，為8篇，位于該領(lǐng)域首位，其被引頻次為110次，是發(fā)文被引次數(shù)最多的學(xué)者。

2.3.1 文獻互引網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 通過中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫對文獻互引進行共現(xiàn)分析，獲得文獻互引網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，如圖3、圖4所示。從圖3、圖4可以看出，國內(nèi)學(xué)者文獻互引較為密切，但也存在新發(fā)文章暫未被引用的情況。其中，2002年中國環(huán)境科學(xué)出版社發(fā)布的《水與廢水監(jiān)測分析方法》被引用次數(shù)最多，達29357次。可以看出，該文獻在中國小球藻養(yǎng)殖領(lǐng)域具有較大的影響力。

2.3.2 作者合作網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn) 使用知網(wǎng)分析軟件對發(fā)文作者進行共現(xiàn)分析，并以合作3次以上的范圍進行篩選，得到作者合作網(wǎng)絡(luò)共現(xiàn)圖如圖5所示。從圖5可以看出，我國關(guān)于小球藻養(yǎng)殖的研究情況呈“部分集中，整體分散”的情況，其中可以將我國主要研究團隊分為中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水魚業(yè)研究中心、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所、浙江省淡水水產(chǎn)研究所、安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水產(chǎn)研究所等4個研究團隊，每個研究團隊由一個核心作者和其所屬研究機構(gòu)組成。

2.3.3 研究機構(gòu)發(fā)文量 對小球藻養(yǎng)殖領(lǐng)域發(fā)文量進行了整理，如圖6所示。從圖6可以看出，我國小球藻養(yǎng)殖領(lǐng)域方面論文發(fā)布總量排在前8位的研究機構(gòu)分別為上海海洋大學(xué)、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所、廣東海洋大學(xué)、中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水魚業(yè)研究中心、大連海洋大學(xué)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、海南大學(xué)、湖北省五指峰生化有限公司。其中，上海海洋大學(xué)發(fā)文量最多，為19篇，是關(guān)于小球藻養(yǎng)殖領(lǐng)域發(fā)文量最多的機構(gòu)，其次是中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所、廣東海洋大學(xué)，發(fā)文量分別為12篇、11篇。

2.4 應(yīng)用進展 對小球藻養(yǎng)殖領(lǐng)域熱點主題的熱點主題發(fā)文進行了篩選和排序，得出水產(chǎn)養(yǎng)殖和畜禽養(yǎng)殖2個方面較引人關(guān)注。

2.4.1 水產(chǎn)養(yǎng)殖 微藻含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和抗氧化劑等，可以作為養(yǎng)殖類海洋生物如蛤蜊、牡蠣等、海洋魚類以及對蝦的幼蟲的食物來源。水產(chǎn)養(yǎng)殖中常用的微藻及與其相配應(yīng)投喂的水產(chǎn)動物如表2所示[7]，從表2可以看出，小球藻在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域應(yīng)用前景較為廣泛。

小球藻處理水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水的研究可以分為以下3個階段：20世紀(jì)60年代利用水體藻菌共生自凈原理建立的氧化塘技術(shù)，現(xiàn)已發(fā)展成高效藻類塘（簡稱“HRAP”）;20世紀(jì)70年代初建立的活性藻污水處理技術(shù)，即先培養(yǎng)出藻菌活性菌團，再放入污染水體中培養(yǎng);20世紀(jì)80年代發(fā)展的小球藻固定化技術(shù)[8]。

以“小球藻養(yǎng)殖”為主題檢索后再以“水產(chǎn)養(yǎng)殖”為主題檢索得到88篇文獻，對其主要主題利用Excel統(tǒng)計分析，得到主題分布圖，如圖7所示。從圖7可以看出，在上述的3種階段的研究成果中，小球藻固定化技術(shù)在小球藻養(yǎng)殖領(lǐng)域仍為當(dāng)今研究的熱點。小球藻固定化即是指將藻細(xì)胞吸附著在載體表面或者是將藻細(xì)胞包埋或封閉在載體內(nèi)部以達到固定小球藻的作用[9]。Tam等[10]研究了普通小球藻（Chlorellavulgaris）分別在懸浮和固定兩種狀態(tài)下，對污水的凈化情況，結(jié)果表明固定態(tài)小球藻對氮、磷的去除率分別為78%、94%，而懸浮態(tài)小球藻的去除率僅為40%、59%，因此，固定化小球藻的凈化效率比懸浮態(tài)要高得多。

對圖7進行關(guān)鍵詞有效檢索，可以得到國內(nèi)學(xué)者對“蛋白核小球藻”的關(guān)注度頗高。蛋白核小球藻是小球藻中的一種，桂林等[11]研究了自養(yǎng)、異養(yǎng)、混養(yǎng)3種方式下蛋白核小球藻的生長情況，結(jié)果表明，自養(yǎng)模式下得到的小球藻蛋白質(zhì)含量最高，但總量較少;混養(yǎng)方式得到的細(xì)胞蛋白質(zhì)含量也比較高，但成產(chǎn)成本較大，而異養(yǎng)方式得到的細(xì)胞蛋白質(zhì)含量較低，只有自養(yǎng)的56%。但也并不是蛋白質(zhì)含量越高越好，楊鷺生等[12]研究了蛋白核小球藻氨基酸的組成，得出蛋白質(zhì)所需的氨基酸分為64.3。我國學(xué)者對小球藻營養(yǎng)成分的探索表明了我國小球藻水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)具有較好的前景。

以“小球藻”為主題檢索并“水產(chǎn)養(yǎng)殖”為主題并“飼料”為主題檢索得到17篇文獻，通過Excel統(tǒng)計和有效檢索后，發(fā)現(xiàn)小球藻可以作為水產(chǎn)品的替代飼料，添加比例多為1%～2%，在提供高蛋白的同時增強魚蝦等的免疫力，提高包括成活率、重量、血清膽固醇水平和全身脂肪含量等多種生長性能，使水產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)均得到不同程度的提升，并有效減少培育過程中抗生素的使用，增加飼料利用率。小球藻替代飼料在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用實例如表3所示。

2.4.2 畜禽養(yǎng)殖 以“小球藻養(yǎng)殖”為主題檢索后再以“畜禽養(yǎng)殖”為主題檢索得到13篇文獻，很多學(xué)者對于小球藻凈化畜禽養(yǎng)殖廢水有著較多的研究，朱中強等[20]研究出小球藻可在有效凈化高質(zhì)量濃度有機畜禽廢水的同時完成自身增殖，其對有機物、總氮去除率均可達到96%以上。增殖后的小球藻富含豐富的蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分，可作為飼料繼續(xù)喂養(yǎng)畜禽。以“小球藻”為主題檢索并“飼料”為主題并“畜禽”為主題檢索得到6篇文獻，通過Excel統(tǒng)計和有效檢索后，發(fā)現(xiàn)小球藻可以以懸液、膏或干粉等形式加入飼料中，添加比例多為1%左右，配制不同形式的畜禽養(yǎng)殖替代飼料，其一方面可以為畜禽提供蛋白質(zhì)、多糖、維生素等多方面的營養(yǎng)物質(zhì)，另一方面小球藻可增強畜禽免疫力。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，懸液是小球藻替代飼料應(yīng)用的主要方法之一，其優(yōu)點在于，畜禽可以在利用小球藻營養(yǎng)物質(zhì)的同時吸收小球藻培養(yǎng)基中的礦物質(zhì)和微量元素。研究表明，使用小球藻作為替代飼料養(yǎng)殖畜禽還可改善畜禽腸道，治療維生素缺乏癥并防治畜禽體內(nèi)的病原微生物。小球藻替代飼料在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用實例如表4所示。

2.5 小球藻飼料化研究領(lǐng)域與方向 以“小球藻養(yǎng)殖”為主題檢索后再以“飼料”為主題檢索得到79篇文獻，對這些文獻的主題進行整理分析，得到圖8。從圖8可以看出，在小球藻養(yǎng)殖飼料化相關(guān)領(lǐng)域中比較熱點詞有“水產(chǎn)養(yǎng)殖”“營養(yǎng)價值”“開口餌料”等。這些熱點詞可以看出我國學(xué)者近年來關(guān)注的領(lǐng)域和方向，為后續(xù)學(xué)者提高研究思路。

（1）熱點詞——水產(chǎn)養(yǎng)殖。隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴大，養(yǎng)殖水環(huán)境越來越差，同時由于養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，其魚粉等餌料短缺較嚴(yán)重，魚蝦等水產(chǎn)品的品質(zhì)受到威脅。小球藻豐富的營養(yǎng)成分可以作為水產(chǎn)品的天然飼料，其能夠促進養(yǎng)殖動物的營養(yǎng)循環(huán)、降低飼料系數(shù)、提高成活率和抗病力，可以作為魚粉和魚油良好的替代原料[26]。

（2）熱點詞——營養(yǎng)價值。小球藻粉的蛋白質(zhì)、氨基酸等營養(yǎng)指標(biāo)含量均較高。其含有高達63.6%的蛋白質(zhì)，接近魚粉的蛋白含量，優(yōu)于其他蛋白源[27];同時小球藻粉中氨基酸含量豐富，含有18種氨基酸，包括8種動物所需的必需氨基酸;其蛋氨酸和胱氨酸含量較低，為限制性氨基酸，表明小球藻粉是一種品質(zhì)良好的蛋白源，較適合于水產(chǎn)養(yǎng)殖和畜禽養(yǎng)殖[27]。

（3）熱點詞——開口餌料。開口餌料是指養(yǎng)殖物第一次吃的餌料。小球藻作為初級生產(chǎn)者，既可以凈化水體，為水體提供氧氣，又含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，是餌料資源非常重要的組成部分，可以作為各種水產(chǎn)物天然的開口餌料和濾食性魚類的直接餌料[28]。

3 結(jié)論

（1）從整體上來看，我國對于小球藻養(yǎng)殖飼料化的研究發(fā)文量呈上升趨勢，在1983—2000年，平均年發(fā)文量僅為1.2篇，此時我國學(xué)者對小球藻的應(yīng)用還不夠重視;2012—2020年，其年均發(fā)文量達到了為24.4篇，處于文章高發(fā)期，可以看出，我國學(xué)者對該方面的研究越來越深入。

（2）研究期刊發(fā)文量排前2位的為《南方水產(chǎn)科學(xué)》《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》，其中《南方水產(chǎn)科學(xué)》發(fā)文量為9篇，占總期刊的20.45%，其他期刊發(fā)文量占比較為平均。

（3）從研究方向上看，現(xiàn)在我國學(xué)者對于小球藻水產(chǎn)養(yǎng)殖方面研究的更多，比較熱點詞有“水產(chǎn)養(yǎng)殖”“營養(yǎng)價值”“開口餌料”等。這些熱點詞可以看出我國學(xué)者近年來關(guān)注的領(lǐng)域和方向，為后續(xù)學(xué)者提供研究思路。

（4）從發(fā)展趨勢上看，作為優(yōu)質(zhì)蛋白源，小球藻營養(yǎng)價值豐富，在飼料工業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。目前，作為替代飼料主要?yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，在日糧中添加比例多為1%～2%，可在提供營養(yǎng)物質(zhì)的同時有效增強其免疫力，使養(yǎng)殖產(chǎn)品在產(chǎn)量、品質(zhì)等方面均有一定提升。此外，小球藻在畜禽養(yǎng)殖替代飼料中的添加比例多為1%左右，在改善畜禽腸道，治療維生素缺乏癥并防治畜禽體內(nèi)的病原微生物等方面也有一定的功效。

4 展望

2020年，中國政府將進行綠色低碳型能源社會轉(zhuǎn)型提上日程，提出2030年“碳達峰”，力爭2060年前實現(xiàn)“碳中和”[29]。以CO2為碳源進行光合作用的小球藻在高碳排放的大環(huán)境背景下應(yīng)用前景廣泛，小球藻養(yǎng)殖飼料化作為其最典型的應(yīng)用方法之一發(fā)展前景廣闊，推進小球藻養(yǎng)殖飼料化應(yīng)用進展符合當(dāng)下建立綠色友好型社會的主流，將有效緩解高碳排放壓力，節(jié)省碳排放指標(biāo)購買成本。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾革新的時代，小球藻產(chǎn)業(yè)資源化勢在必行。在小球藻養(yǎng)殖飼料化發(fā)展過程中，仍存在一些問題亟待解決：

（1）小球藻因其獨特的生理結(jié)構(gòu)與生活特性，可在凈化畜禽養(yǎng)殖廢水的同時釋放氧氣，并快速完成自身增殖以實現(xiàn)高效生長，然而小球藻的過量生長將導(dǎo)致水污染。因此，針對小球藻凈化水質(zhì)機理的完善與最適宜條件的探討是進一步研究的方向。

（2）產(chǎn)出的小球藻可以作為飼料養(yǎng)殖畜禽和魚類，以增加其免疫力，降低抗生素的使用量，同時顯著提升畜禽與魚類的品質(zhì)。但有研究表明，若單方面全部使用小球藻飼養(yǎng)，反而會造成畜禽和魚類營養(yǎng)的缺失?？梢?，在飼料中小球藻的用量仍需進一步考量，如何將其成熟地應(yīng)用于生物能源等方面仍有欠缺。

（3）在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，若將小球藻直接投加在水體中，遇環(huán)境不宜時，很難存活，極易快速死亡，如何在為小球藻創(chuàng)造最適宜環(huán)境的同時發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)俏磥硌芯康闹匾厔荨?/p>

（4）目前，市場普遍認(rèn)為小球藻是一種很好的開口餌料，在包括石斑魚、泥鰍、對蝦等的育苗過程中[30]，小球藻可在提供優(yōu)質(zhì)飼料蛋白的同時，吸收易引發(fā)水體富營養(yǎng)化的N、P，并作為優(yōu)勢藻種有效遏止藍藻等有害藻種的爆發(fā)，提高養(yǎng)殖水質(zhì)的穩(wěn)定性。作為魚蝦的開口餌料，小球藻發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

（5）由于小球藻的生存條件比較苛刻，需要在0～4℃的低溫條件下保存，且細(xì)胞脫水極易導(dǎo)致死亡，因此，市面上大多選用小球藻濃縮液進行飼料加工[31]。而固體飼料在運輸、保存等過程中要求較低，優(yōu)勢明顯，在不影響小球藻活性的條件下開發(fā)其固體飼料加工方法將使小球藻養(yǎng)殖飼料化應(yīng)用進展取得關(guān)鍵性突破。

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（責(zé)編：張宏民）