可吃可?的“綠???”究竟是什么

在荷蘭阿姆斯特丹Nemo科技館的“未來(lái)食物”展區(qū)中，有一組由透明的玻璃管道連接而成的裝置占據(jù)了展區(qū)C位，在這些管道里充滿了綠色的液體，而這個(gè)裝置有什么神奇呢？

原來(lái)這些“高科技”管道由荷蘭公司LGem和瓦赫寧根大學(xué)聯(lián)合設(shè)計(jì)完成，名為“管式光合反應(yīng)器”，管道中的綠色液體是培養(yǎng)液，里面培養(yǎng)了無(wú)數(shù)直徑為幾微米的微生物。這種微生物名為“微藻”，英文名稱Microalgae。微藻中含有蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類和多種人體所需的營(yíng)養(yǎng)成分，可作為優(yōu)質(zhì)的食品原料和膳食添加劑。

那么，微藻有什么特別之處呢？

微藻居然有這么多的?途！

大家所熟知的微藻有小球藻和螺旋藻等。微藻與細(xì)菌一起構(gòu)成了食物鏈的基礎(chǔ)，源源不斷地為上方營(yíng)養(yǎng)層的物種提供食物來(lái)源。微藻的生物多樣性是巨大的，它們代表了一種幾乎未開發(fā)的資源。據(jù)估計(jì)，約存在20萬(wàn)～80萬(wàn)種微藻，其中有5萬(wàn)種已經(jīng)被科學(xué)家所證實(shí)。由此看來(lái)，在微生物界，微藻是一種尚未被大規(guī)模應(yīng)用的微生物，其市場(chǎng)潛力巨大。微藻作為原材料可以用來(lái)生產(chǎn)的產(chǎn)品范圍從精細(xì)化學(xué)品（例如不飽和脂肪酸、類胡蘿卜素、葉黃素和天然色素等）到批量應(yīng)用的產(chǎn)品（例如蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂質(zhì)等）。近年來(lái)，在微藻中發(fā)現(xiàn)了超過(guò)1.5萬(wàn)種化合物，因此用微藻制成的產(chǎn)品列表也在穩(wěn)步擴(kuò)大，譬如，微藻含有多種天然色素，具有很強(qiáng)的著色能力，可以提取制成天然著色劑應(yīng)用于食品市場(chǎng)?？煽诳蓸返睦湔ス維uja，就在2015年～2017年間連續(xù)推出了4款添加微藻的有機(jī)果蔬汁，將蘋果、羽衣甘藍(lán)、菠菜等食材與藻類融合，帶給消費(fèi)者清新健康的體驗(yàn)。

微藻的作用不僅限于此，它還有許多其他的用途，例如被制成藻類食品、動(dòng)物飼料、生物燃料、天然肥料、生物塑料、化妝品和藥品等。此外，它們也可以用于污水處理，微藻細(xì)胞可以用來(lái)去除污水中富集的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并以有機(jī)物的形式將其儲(chǔ)存在藻細(xì)胞中，而污水中的重金屬與藻細(xì)胞表面的負(fù)電荷反應(yīng)點(diǎn)的結(jié)合發(fā)生吸附，達(dá)到修復(fù)重金屬污染的水體的功能，具有高效、低耗能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。

微藻是單獨(dú)的、鏈狀的或者成組存在的單細(xì)胞物種，大小范圍可以從幾微米到幾百微米不等，通常存在于淡水和海洋系統(tǒng)中。它們可以吸收水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和二氧化碳，然后轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的生化產(chǎn)品和氧氣，而微藻進(jìn)行這些化學(xué)反應(yīng)只需要一個(gè)能量來(lái)源——光照，所產(chǎn)生的氧氣約占地球總量的50%左右，因此也被稱為地球的“綠血球”。

荷蘭與微藻的淵源，微藻在荷蘭?放異彩

荷蘭與微藻的淵源要從代爾夫特理工大學(xué)的第一代傳奇教授馬丁努斯·威廉·拜耶林克（1851年～1931年）說(shuō)起，他是荷蘭著名的微生物學(xué)家和植物學(xué)家，也是病毒學(xué)和環(huán)境微生物學(xué)的奠基人之一。他在1890年首次從代爾夫特的一個(gè)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中取樣，并成功進(jìn)行了小球藻的無(wú)菌分離和培養(yǎng)。這支小球藻，經(jīng)過(guò)百年來(lái)不斷的培養(yǎng)，至今仍被眾多科學(xué)家和企業(yè)廣泛使用。

如今，微藻的科研與現(xiàn)代化應(yīng)用在荷蘭廣泛展開，其中，瓦赫寧根大學(xué)借助自身在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)和環(huán)境技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)微藻的利用進(jìn)行了卓有成效的研究，并建立了大型的中試基地AlgaePARC用以研發(fā)微藻生物技術(shù)，填補(bǔ)了微藻基礎(chǔ)研究與大規(guī)模微藻生產(chǎn)之間的空白。

AlgaePARC主要設(shè)有4個(gè)不同的光合生物反應(yīng)器：一個(gè)開放式系統(tǒng)，兩種類型的管式反應(yīng)器和一個(gè)塑料膜生物反應(yīng)器，還有許多用于測(cè)試新技術(shù)的小系統(tǒng)。AlgaePARC的優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特性在于，它可以在相同條件下比較四個(gè)不同的大型微藻生產(chǎn)系統(tǒng)，測(cè)試小型新系統(tǒng)，同時(shí)獲得大規(guī)模生產(chǎn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

研究顯示，利用管式光合反應(yīng)器生產(chǎn)一公斤某微藻（干重，即去除水分后的凈重量）的成本約為40歐元，而該微藻產(chǎn)品在膳食補(bǔ)充劑和魚苗食品市場(chǎng)的價(jià)格約為400～500歐元。但是，如果生產(chǎn)批量應(yīng)用的產(chǎn)品，如脂類用于生物燃料，生產(chǎn)過(guò)程還需要進(jìn)一步優(yōu)化，以降低成本。

此外，瓦赫寧根大學(xué)與歐洲卓越可持續(xù)水處理中心合作，致力于利用污水進(jìn)行藻類培養(yǎng)，生產(chǎn)有價(jià)值產(chǎn)品的研究。例如，在近期完成一個(gè)項(xiàng)目中，研究人員利用稀釋的人類尿液培養(yǎng)藍(lán)綠藻，合成藻青素顆粒多肽，這是一種可以應(yīng)用在分散劑和生物塑料工業(yè)的原材料，同時(shí)合成藻膽蛋白，以應(yīng)用在染料工業(yè)。雙方也合作研究了使用微藻生物膜清潔廢水的不同方案，并在萊瓦頓的污水處理廠建造了一個(gè)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器。

中國(guó)在微藻應(yīng)?上進(jìn)?積極嘗試

中國(guó)微藻的應(yīng)用歷史同樣很長(zhǎng)，在食物匱乏的年代，微藻更一度成為替代蛋白質(zhì)乃至糧食的優(yōu)先選擇。進(jìn)入21世紀(jì)后，中國(guó)也開始進(jìn)行微藻生物科技的研發(fā)，并涌現(xiàn)出一批創(chuàng)新企業(yè)。

例如，綠倍生態(tài)科技利用微藻進(jìn)行畜禽污水的深度處理，以進(jìn)一步去除氮和磷。這項(xiàng)技術(shù)避免了傳統(tǒng)氮磷處理造價(jià)高、污泥量大的弊端。所產(chǎn)生的副產(chǎn)品微藻，是有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的生物產(chǎn)品，可以回收再利用，一方面，可作為畜禽飼料添加劑，實(shí)踐證明可改善畜禽亞健康狀態(tài)，并提高畜禽產(chǎn)出效益；另一方面，也可直接作為優(yōu)質(zhì)魚粉，其品質(zhì)優(yōu)于進(jìn)口魚粉，從而真正實(shí)現(xiàn)了可循環(huán)經(jīng)濟(jì)。隨著微藻生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展、微藻培養(yǎng)方式的根本性創(chuàng)新，中國(guó)已成為世界上規(guī)模最大的微藻生產(chǎn)國(guó)，微藻年產(chǎn)量達(dá)到1萬(wàn)多噸（干重），占全球市場(chǎng)的60%以上。亞太地區(qū)由于食品行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，預(yù)計(jì)在2020年～2027年間，微藻食品市場(chǎng)將實(shí)現(xiàn)較高的增長(zhǎng)率。微藻作為素食主義、健康主義和環(huán)保主義者的友好型產(chǎn)品，符合可持續(xù)的流行趨勢(shì)，又具有額外的功能優(yōu)勢(shì)。

作為一種尚未被大規(guī)模應(yīng)用的微生物，微藻是潛力巨大的“綠色黃金”，無(wú)論在精細(xì)化工領(lǐng)域，還是在批量應(yīng)用領(lǐng)域都有廣泛的用途。隨著中荷雙方在微藻領(lǐng)域加深合作，相信在未來(lái)，更多微藻產(chǎn)品的問世會(huì)改善我們的生活。