innocent不含藍色水果的藍色果汁、the good spoon不含蛋黃的蛋黃醬，你都見過嗎?這些聽來讓人嘖嘖稱奇的產品都離不開一種超級食材的參與——微藻。

微藻是一種光合自養(yǎng)微生物，常被稱為“超級食材”、“未來食品”。這種生長于堿性水質，需要通過顯微鏡才可以被觀察到的微型藻類正在逐漸獲得食品行業(yè)的關注。

近日，聯合利華宣布與英國生物技術公司Algenuity合作，嘗試研發(fā)使用微藻原料的植物基產品[7]。這是繼瑪氏、億滋、雀巢之后，又一個食品巨頭公司將眼光投注在微藻領域，為未來產品的相關發(fā)展提前布局。

據Transparency Market Research最新發(fā)布的報告顯示，在2020-2030年間，全球微藻市場預計將以約5%的年復合增長率健康增長，2030年底市值將達到32億美元[6]。而食品飲料將成為微藻產品市場的主要組成部分。

微藻到底有什么魔力，頻頻贏得食品巨頭公司們的青睞？本文將為您全面盤點微藻食品的市場應用案例，分析其先天優(yōu)勢及現存挑戰(zhàn)，并展望其在中國市場的發(fā)展前景。

微藻，如何走上舌尖？

1、天然著色劑

隨著清潔標簽越來越受到消費者的重視，天然色素取代人工色素是未來需求的必然趨勢。微藻含有多種天然色素，如螺旋藻的藻藍蛋白、小球藻的葉綠素和葉黃素、杜氏鹽藻的β-胡蘿卜素及雨生紅球藻的蝦青素都具有很強的著色能力，可以提取為天然著色劑應用于食品市場[9]。

值得留意的是，螺旋藻含有的藻藍蛋白是自然界中屈指可數的色素蛋白，也是美國FDA認可的唯一天然藍色色素來源[11]?，斒螹＆M’s巧克力豆、鐘薛高聯名榮威汽車的“懶上癮雪糕”和innocent的“bolt from the blue”、“blue spark”果汁都添加了提取自螺旋藻的這一成分，使產品呈現出大膽亮眼的藍色。

由于藍色食品在行業(yè)內相當少見，以藻藍蛋白作為食品的天然著色劑，可以為消費者帶來強烈的視覺感官沖擊，因此有藻藍蛋白的產品自帶吸引力，在起跑線就掙足話題討論度。2019年，innocent推出的含藻藍蛋白新品“bolt from the blue”，就因“這瓶飲料究竟是藍色還是綠色”的問題在Twitter上引發(fā)了四千萬次討論[12]

2、果蔬汁、奶昔等飲品

在Amazon等電商平臺上搜索微藻產品，螺旋藻粉、小球藻粉等形式的保健食品，儼然已在市場上打下一片江山。如今，飲料公司們正致力于在果蔬汁、奶昔等飲品中添加微藻成分，帶領微藻走出“保健品”的舒適區(qū)，走向更廣大的受眾群體。

可口可樂投資的冷榨果汁公司Suja，就在2015年至2017年間連續(xù)推出了4款添加小球藻和螺旋藻的有機果蔬汁，將蘋果、羽衣甘藍、菠菜等食材與藻類融合，帶給消費者清新健康的體驗。

百事可樂旗下的Naked Juice也擁有添加了小球藻和螺旋藻的果蔬奶昔系列。它的Green Machine果蔬&草藥混合奶昔包含蘋果汁、芒果汁、鳳梨汁、香蕉果泥、獼猴挑果泥、西藍花、菠菜、大麥草、生姜等多種原料，每450毫升更含有1335毫克螺旋藻提取物，以“看上去很古怪”、“味道驚人”、“營養(yǎng)豐富”為主打宣傳方向。

3、風味食品、調味品等

以微藻為原料的風味食品、調味品等產品已在日本、北美和西歐等國家受到人們的喜愛，其中日本在微藻食品方面的技術較為領先。目前市場上微藻產品種類五花八門，以掛面、餅干、醬油等品類較為突出。

日本知名保健品品牌升康力(Sun Chlorella)今年與京都歷史悠久的石丸制面合作，攜手研發(fā)了深綠色的小球藻贊岐烏冬。一人份面食（干面110克）擁有相當于20粒（4克）小球藻所提供的營養(yǎng)。鑒于微藻公認的營養(yǎng)特性，即使是面食、零食產品，也會在宣傳中著重突出健康飲食概念，強調適合兒童及素食人士食用。

美國品牌Hungry Tiger更是針對嬰幼兒群體，研發(fā)了有機螺旋藻玄米條零食，這款產品以高營養(yǎng)成分、增強免疫系統(tǒng)為賣點，7個月以上的寶寶都可以食用。

02

微藻的兩張王牌：營養(yǎng)、環(huán)保

1、“地球上最營養(yǎng)的食物”

隨著全球植物基浪潮的興起，植物蛋白原料的選擇變得尤為重要。目前，大豆、豌豆依然是最常見的植物基原料，燕麥、椰子緊隨其后，另外還有開心果、鷹嘴豆等新型原料。與這些較知名的植物基原料相比，微藻或許還處于“小荷才露尖尖角”的萌芽階段，但它的“個人優(yōu)勢”格外突出。

在成分方面，微藻類蛋白質擁有人體必需的所有氨基酸種類，且平均含量在60%-70%左右，遠遠高于牛肉、大豆等高蛋白食物。以小球藻為例，小球藻由高達60％的蛋白質組成，其蛋白質濃度比牛肉高三倍[10]。大多數小球藻提取物每盎司最多可含16克蛋白質，并含有多種必需和非必需氨基酸，使其成為理想的植物蛋白來源。

在營養(yǎng)吸收方面，微藻類蛋白質也具有明顯的優(yōu)勢。據研究，螺旋藻的細胞壁纖維素含量較低，細胞壁薄，極易被人體消化吸收。同時螺旋藻中的藻藍蛋白具有很強的水溶性，其消化系數可達95%，吸收率可達75%[9]。

除蛋白質外，各種維生素和礦物質，如維生素A、C、B1、B2、B6、煙酸、碘、鉀、鐵、鎂和鈣等元素，也都廣泛存在于微藻中。因此，微藻也被澳大利亞營養(yǎng)學家Joe Leech稱為“地球上最營養(yǎng)的食物”。

2、可持續(xù)發(fā)展的清潔標簽

從2019年到2020年，InnovaMarket Insights發(fā)布的食品飲料行業(yè)十大趨勢中，可以看到“綠色可持續(xù)”、“可持續(xù)浪潮”的身影。隨著全球環(huán)境形勢的嚴峻、消費者環(huán)保意識的增強，可持續(xù)發(fā)展的清潔標簽逐漸成為影響消費者購買決策的重要標準之一。

Enjoy Life Foods首席營銷官Joel Warady曾在接受FoodDive采訪時談到，“藻類是地球上最可持續(xù)應用的蛋白質”[1]。

的確，微藻的生產具有低碳、低土地和低水足跡的特點[3]。微藻的生活自適應性強，能夠在生長的過程中固定二氧化碳，可以生長在沙荒地、鹽堿地等非農業(yè)用地，因此可以在沒有淡水和耕地的情況下種植。如果成功發(fā)掘微藻的市場潛力，以微藻類蛋白質填補肉類蛋白需求缺口，將會對環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展產生重大意義。

03出圈路上的難題

1、微藻？是啥？

人類食用微藻的歷史非常悠久。早在9世紀的加涅姆-博爾努帝國（今乍得），就有居民從乍得湖中采集螺旋藻作為食物[9]。盡管很早就有食用微藻的傳統(tǒng)，但隨著社會飲食習慣的變遷，現代人對對微藻的認知還非常有限。作為一種肉眼看不到的生物，微藻在公眾心目中仍是一個“小透明”。

消費者眼中的微藻是什么樣的？

一種答案是“完全不知道是什么”。由于缺乏廣泛的接觸和系統(tǒng)的了解，消費者本身就對“微藻”二字感到陌生，對微藻產品的概念也相對模糊，難以激發(fā)強烈的購買欲望。

如果對微藻有過少許了解，另一種答案或許是“當保健品吃，一般日常不會吃”。近十幾年來，微藻在保健品和醫(yī)藥等領域打響了名聲。但受消費者抱持的固有思維、刻板印象的影響，這種名聲也給微藻在食品加工行業(yè)的發(fā)展帶來了一些不便，限制了產品受眾群體的定位。

還有第三種答案——“古怪、小眾、難吃”。談及微藻，一些消費者可能會天然地聯想到池塘湖泊中滋生的藍綠藻。盡管兩者天差地別，但共享一個“藻”字，就足以使缺乏相關知識的消費者將之聯系在一起，進而望而卻步，食欲退散，不敢也不愿嘗試微藻制成的食品產品。

針對這三種消費者認知不足的情況，企業(yè)應通過各種宣傳手段提高科普力度，塑造微藻獨立健康的形象，將其融入消費者的日常生活體驗，提升公眾對微藻產品的正確認知。

2、微藻？能好吃嗎？

口味口感始終是影響消費者食品選擇的最重要因素之一。如上所言，消費者對微藻存在“難吃”的固有印象。不可否認，微藻本身具有一定腥味，但這并不是阻礙微藻在食品領域風生水起的一道天塹。

如今，通過去除、減輕、覆蓋等方法，微藻的腥味問題已經得到解決。

一方面，隨著科技的不斷進步，經過優(yōu)化的現代工藝加工的微藻，腥味已經被大大減輕。限制氧化就是手段之一，藻油在加工過程中通過使用氮氣和氮液的除臭程序，去除所有氧氣，就可以消除異味[1]。而與聯合利華合作的初創(chuàng)公司Algenuity也開發(fā)了一項技術，可以在保持營養(yǎng)的同時降低小球藻的葉綠素含量，進而去除葉綠素賦予的植物苦味和氣味。

另一方面，企業(yè)可以通過使用其他食品配料覆蓋等方法進一步降低微藻的腥味。B-Blue和Smart-Chimp兩家法國飲料公司曾推出過針對運動人群的功能性藻藍蛋白飲料。它們都在飲料中添加了龍舌蘭和水果提取物等原料來遮蓋藻藍蛋白的淡淡腥味。

04中國微藻市場前景如何？

中國微藻的食用歷史源遠流長。早在1500年前的晉代，中國人就有食用微藻的傳統(tǒng)，并嘗試將其作為中藥治療疾病。在食物匱乏的年代，微藻更一度成為替代蛋白乃至替代糧食的優(yōu)先選擇[4]。

進入21世紀之后，微藻的食品資質逐步獲得國家正式批準[9]。

2004年：鈍頂螺旋藻和極大螺旋藻被批準可作為普通食品食用，開啟了中國微藻食品原料的先河。

2009年：鹽藻及提取物被批準為新資源食品，成為第2個獲得食品資質的微藻種類。

2010年：DHA藻油和雨生紅球藻被批準為新資源食品，微藻在食品領域的應用越來越廣。

2012年：蛋白核小球藻也被批準作為新資源食品。

隨著微藻生物技術的蓬勃發(fā)展、微藻培養(yǎng)方式的根本性創(chuàng)新，中國已成為世界上規(guī)模最大的微藻生產國，微藻年產量達到1萬多噸干重，占全球市場的60%以上[4]。然而遺憾的是，國內所生產的微藻使用局限于動物飼料加工、微藻制油行業(yè)和保健品研發(fā)，出口以藻粉等原料形式為主，缺乏高附加值的深加工產品，在應用食品行業(yè)方面存在較大的短板[8]。

此外，目前中國市面上的微藻產品略顯單調，推廣力度也有所不足。但也有一些企業(yè)已嗅到微藻食品這片藍海暗藏的發(fā)展機遇，率先推出相關產品，搶占市場先機。

早在1997年成立的云南綠A公司憑借招牌產品綠A天然螺旋藻精片，已在中國螺旋藻行業(yè)打響了知名度。深耕保健品領域多年，近年它又推出螺旋藻掛面、蔓越莓螺旋藻壓片糖果等產品，力圖將螺旋藻食品帶入消費者的日常生活，成為“第一個吃螃蟹的人”。

據Data Bridge Market Research分析，亞太地區(qū)由于食品行業(yè)經濟發(fā)展最快，預計在2020年至2027年間，微藻食品市場將以最高的增長率增長[5]。微藻作為素食主義者、健康主義者和環(huán)保主義者的友好型產品，符合植物基和可持續(xù)的流行趨勢，又具有額外的功能優(yōu)勢。乘著大熱的植物基東風，中國企業(yè)是時候考慮將微藻基食品帶入主流視野的可能了。

　　微藻

　　微藻普遍存在在自然界，比如海水，淡水，甚至土壤中，因為個體只有1-10μm，所以不容易讓人認知和發(fā)現?，F在已經有一些廠家和能源消耗多，產生二氧化碳量很大的企業(yè)聯合利用光反應器進行微藻的生產。而西班牙阿爾梅里亞大學（UAL）化學工程系，安達盧西亞農業(yè)和漁業(yè)研究與培訓學院（IFAPA）以及葡萄牙能源與地質國家實驗室（LNEG）聯合進行的研究是，利用啤酒廠廢水培養(yǎng)微藻，然后再將微藻作為生物肥料，提高農作物產量。

　　由于生產微藻的工藝并不復雜，所以研究者們主要從生產出的產品如何利用和利用效果方面進行了研究。在利用方面，首先研究者們對打破微藻的細胞壁將微藻中的營養(yǎng)釋放出來和不打破細胞壁直接使用進行了效果的對比，實驗表明由于微藻的種類不同需要采取不同的方法，對于一些細胞壁比較薄的微藻，無需打破細胞壁就可直接使用，而對于細胞壁比較厚的品種，打破細胞壁效果更佳。其次，研究者使用水解酶對微藻的蛋白進行處理，將微藻蛋白分解成各種植物所需的氨基酸，保證植物的吸收利用，取得了顯著的效果。

　　研究的結果顯示，微藻產品可以從多方面幫助植物的生長，首先可以促進發(fā)芽：實驗中使用0.1g/升的微藻產品可以將西洋菜的發(fā)芽率提高40%。其次，可以促進植物植株和根系的發(fā)育：研究使用0.5g/升的柵列藻將植物根系發(fā)育提高60%。阿爾梅里亞大學的研究者已經將此研究成果發(fā)表在了《分子》雜志上。

　　該項研究對環(huán)境保護有著非常重要的意義，在人們的日常生活中，啤酒的消費量非常大，尤其是夏天，人們更把啤酒作為消夏避暑的佳品。全世界各地都有大量的啤酒廠，生產啤酒的過程中也會產生大量的廢水，這些廢水直接排放到環(huán)境中無疑會產生嚴重的污染。利用該項技術完美地解決了啤酒廠廢水的問題，同時生產出來的微藻產品用作生物肥料，減少化肥使用的同時可以生產出健康的食品，提高人們的生活質量。可謂是一舉多得。

　　小知識：什么是微藻？

　　微藻是一種單細胞藻類的統(tǒng)稱，在自然界廣泛存在，也是世界上最古老的生物之一。因為本身含有葉綠素可以進行光合作用，所以可以利用二氧化碳產生氧氣，是降低空氣中二氧化碳含量的大功臣。同時，微藻中含有豐富的營養(yǎng)元素，包括各種維生素，蛋白質，脂類等等，被視為非常重要的生物能源。又因為其生產只需要水，二氧化碳，接種物等非常簡單的材料和設施，所以很多研究機構開始挖掘他們的價值。目前微藻已經被用于營養(yǎng)品，化妝品，人類和動物的健康食品的制造，在能源方面被用作生物能源，在農業(yè)上的應用主要被用作新型肥料生物刺激素，具有促進植物發(fā)芽生根，生長發(fā)育的作用。

　　筆者簡介

　　筆者Andy Cheng，擁有中國農學碩士，西班牙公司溝通管理學碩士雙碩士學位。定居西班牙，致力于新型肥料領域歐盟特別是西班牙和中國企業(yè)的交流與合作，歡迎溝通交流。

　　據外媒報道，由于棲息地喪失等因素，自然環(huán)境中開花植物的數量和種類在不斷減少，對此，養(yǎng)蜂人開始越來越多地利用人工飼料來增加他們飼養(yǎng)昆蟲的食物?，F在最新的研究發(fā)現，微藻可能是一種特別好的“蜂食”。

　　營養(yǎng)不良被認為是導致蜂群衰竭失調的一個因素，因為它會放大病原體、寄生蟲和殺蟲劑等現有壓力的影響。于是，為了取代飲食中缺少的自然獲取的花粉，許多蜂群開始攝入補充飼料。這些補充食物通常由小麥、大豆、扁豆、酵母和牛奶蛋白等原料制成。然而根據美國農業(yè)研究局的科學家們的研究發(fā)現，這些飼料可能缺乏必要的營養(yǎng)和抗氧化劑?？紤]到這一點，研究人員轉而關注螺旋藻–一種微型藍藻。

　　科學家們通過研究發(fā)現，微藻富含蜜蜂免疫功能、蛋白質合成和菌落生長所必需的氨基酸，并且它還含有有益腸道細菌生長所必需的益生元。更重要的是，藻類可以在淺水池塘中持續(xù)生長，它們只需要營養(yǎng)鹽、水和陽光即可。

　　科學家們現在計劃進行實地測試，看看附近蜂群的蜜蜂是否會被螺旋藻制成的飼料所吸引。另外，他們還在開發(fā)專門用于蜜蜂飼料的新微藻菌株。

　　相關研究報告已發(fā)表在《Adipologie》上。

　　【來源：cnBeta.COM】

　　在英國劍橋大學Silvia Vignolini博士的實驗室里，科學家們正在設計可生物降解的閃光劑和天然染料，用于食品著色和化妝品，作為一個名為PlaMatSu的項目的一部分。

為了做到這一點，他們正在使用纖維素，一種賦予樹木和植物以強度和硬度的天然纖維，用于制造紙張。”它是我們地球上最豐富的材料，”Vignolini博士說。”每個人都會想到它的強度，但不是所有人都知道你可以用纖維素來做顏料。”

純潔的纖維素是雪白的。為了創(chuàng)造色彩，Vignolini博士在纖維素上雕刻出微小的形狀，讓光束反彈下來，成為鮮艷的色彩，這就是所謂的結構色。

“Vignolini博士說：”通過在納米級的材料上進行結構化，光與之相互作用，從而產生色彩。在這些例子中，顏色會隨著視角的變化而變化。

Vignolini博士的實驗室利用結構性色彩制作出了完全可生物降解的顏料和閃光劑，這些顏料和閃光劑可用于化妝品等。傳統(tǒng)的熒光粉是由聚合物微顆粒制成的，而Vignolini博士的熒光粉僅由特殊形狀的纖維素制成。

在食品工業(yè)正在努力取代合成著色劑的過程中，她還致力于從有機廢棄物中提取新的結構性食品著色劑。”我們可以利用造紙過程中剩下的東西，或農業(yè)廢棄物，如芒果或香蕉皮等富含纖維素，然后用它來制作著色劑，”Vignolini博士說。

PlaMatSu項目中的其他人則將目光投向了顏色之外，將從自然界中汲取的表面創(chuàng)意進行部署。德國弗萊堡大學和瑞士弗里堡大學的團隊正在研究粗糙的植物表面如何阻止昆蟲。他們可以制作可生物降解的材料，可能會被噴灑在作物或墻壁上阻止蟲子進食，以威懾蟲子。

對于意大利巴里大學的合成化學家Gianluca Maria Farinola教授來說，被稱為硅藻的微小藻類的美麗的光調節(jié)結構蘊含著許多可能的用途。

硅藻是單細胞藻類，每一種藻類都被硅膠包裹著。這些藻類可以是扇形或桿狀、人字形、圓形或三角形。在顯微鏡下，你可能會看到孔隙或各種脊和隆起。這些標記可以將最佳波長的光聚焦到細胞中進行光合作用，同時散射或過濾掉有害的波長。這使得它們成為天然的光子結構，也就是說，它們能夠操縱光。

“光子晶體在激光技術中的應用非常多。”Farinola教授說，他認為硅藻可以啟發(fā)研究人員創(chuàng)造新的光子技術，例如用于光探測、計算或機器人等領域。

Farinola教授的研究可能會看到生長出特殊的硅藻來運送藥物。他的研究小組在硅藻的外殼上附著了抗氧化劑分子，然后將抗生素環(huán)丙沙星（Ciprofloxacin）潛入患者體內。在另一個例子中，活的硅藻吸收了雙膦酸鹽，這是一種眾所周知的改善骨質疏松癥患者骨骼狀態(tài)的藥物。

他的團隊還在研究如何利用硅藻殼中的二氧化硅來清理環(huán)境中的不同污染物。法里諾拉教授表示，研究人員在死硅藻的外殼上覆蓋了一種特殊的聚合物（多聚多巴胺），并粘上酶，原則上可以用來分解污染物。

　　盡管素食和素食飲食在西方國家變得越來越流行，但在全球范圍內，人們對動物產品用于人類營養(yǎng)的需求仍在增長。改變飲食需要大量蛋白質作為動物生產的投入。未來的蛋白質飼料將需要獨立于耕地，以避免進一步的土地用途變化，例如毀林。為了滿足人類和動物對蛋白質的需求，在德國以及全球范圍內，昆蟲和微藻的種植都是新興的領域。因此，哥廷根大學的一個研究小組研究了這些替代蛋白質來源是否改變了典型的肉質。他們的結果已發(fā)表在《糧食與農業(yè)科學雜志》(JSFA)上。

　　在“食品生產中的可持續(xù)性轉變”項目的一部分中進行的一項研究中，肉雞以飼料中的主要蛋白質來源為豆粕，螺旋藻或昆蟲來增肥。研究了動物的生長，肉質(尤其是貨架期)和飲食質量。他們對132羽鳥類進行的實驗室測試和感官(味覺測試)分析結果表明，黑士兵蠅fly幼蟲粉和螺旋藻可以包含在家禽飼料中，而不會對品質造成負面影響。用黑戰(zhàn)士蠅幼蟲粉喂養(yǎng)的雞產生的肉與現狀相當。用螺旋藻喂養(yǎng)的雞產生的肉具有更濃的顏色和風味?！翱偟膩碚f，在尋找新的動物飼料蛋白質來源方面，兩者都被證明是潛在的豆粕替代品?！?/span>

　　目前，全球生產微藻用于生物燃料，動物飼料和人類消費。但是，它們仍然比豆粕貴得多。當前在歐洲聯盟(歐盟)，昆蟲僅被授權用于人類食用和飼料。他們很可能在不久的將來被批準用于家禽飼料。在歐盟，所有昆蟲都必須使用經過認證的動物飼料生產。但是，“可持續(xù)性必須將廢品納入昆蟲的生產中，”動物產品質量教授丹尼爾·莫萊因教授解釋說。

　　哥廷根大學農業(yè)科學學院的三個小組目前正在研究更可持續(xù)和社會認可的動植物食品的基礎。產品感知以及消費者接受度研究通常在該學院的現代感官實驗室中進行。

　　微藻富含蛋白質、油脂、不飽和脂肪酸、天然色素、維生素及礦物元素，是一個巨大的營養(yǎng)寶庫。從生態(tài)系統(tǒng)食物鏈角度而言，水產動物的最基礎、最原始的的食物來源為藻類。因此，藻類是一種非常好的飼料原料。

　　研究表明微藻可以顯著提高動物的飼料轉化率，提高產量；提高動物的免疫系統(tǒng)活力，提高抵抗疾病的能力；提高動物肉質品質（生產富含DHA和EPA的雞蛋或豬肉）及水產動物的色澤（如增加三文魚色澤）。

　　隨著飼料行業(yè)減抗（抗生素）和禁抗（抗生素）措施的實施，微藻具有顯著提高動物免疫力，改善水質環(huán)境，降低疾病發(fā)生概率，是“后抗生物素養(yǎng)殖”時代最佳的替代方案。

　　微藻作為替代魚粉和魚油的的最佳來源，其在飼料行業(yè)具有廣闊的應用前景及美好的未來。

　　然而，當前我們必須意識到微藻的高成本是抑制微藻規(guī)?；瘧糜陲暳闲袠I(yè)的瓶頸。與一噸魚粉7-8K，一噸飼料酵母粉5-6K相比，微藻的成本太高了，即使最便宜的螺旋藻也要2-3W/噸，其他的藻類價格更高。

　　因此，必須從改變微藻在飼料中的應用方法方式，例如直接采用濃縮后的藻泥最為飼料添加劑，以及開發(fā)出結合廢水資源利用的高效微藻培養(yǎng)新模式包括異養(yǎng)及混養(yǎng)培養(yǎng)模式，以大幅度降低微藻生產成本，實現微藻在飼料行業(yè)的廣泛應用，為綠色健康、高品質、無污染的肉質食物生產保駕護航。

　　微納機器人具有靈活運動、精確靶向、藥物運輸等能力，在疾病診斷治療、靶向遞送、無創(chuàng)手術等生物醫(yī)學領域具有廣闊的應用前景。然而現階段針對微納機器人在生物醫(yī)學領域的有關研究大多聚焦在體外水平，在活體水平的應用仍然具有極大的挑戰(zhàn)性。

　　浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院/轉化醫(yī)學研究院周民研究員團隊研制出一款微納機器人，通過以微型螺旋藻作為活體模板，“穿上”磁性涂層外衣，靶向輸送至腫瘤組織，成功改善腫瘤乏氧微環(huán)境并有效實現磁共振/熒光/光聲三模態(tài)醫(yī)學影像導航下的腫瘤診斷與治療。這項研究被刊登在材料領域著名期刊《先進功能材料》（AdvancedFunctional Materials），并被遴選為當期副封面。

　　腫瘤組織的微環(huán)境，尤其是腫瘤組織內部存在的乏氧微環(huán)境，是導致眾多腫瘤治療方法出現耐受現象的重要原因之一。特別是在臨床上常用的放射性治療中，氧氣參與輔助電離輻射誘導的DNA雙螺旋結構的損傷，促使細胞凋亡，缺氧會影響放療效果從而導致腫瘤細胞的耐受性。因此，如何有效減輕或逆轉腫瘤的乏氧狀態(tài)，是增強放射性治療效果的重點研究內容。

　　工程化螺旋藻，可通過外部磁場控制下能定向移動

　　該體系是一種光合生物雜交體系統(tǒng)，這個系統(tǒng)既保持了微藻高效的產氧活性，還兼有四氧化三鐵納米顆粒的定向磁驅能力。

　　工程化螺旋藻可通過光合作用可調節(jié)腫瘤乏氧

　　磁性工程化PBNs能夠在外部磁場控制下，靶向運動并積累至腫瘤，通過光合作用原位產生氧氣來減輕腫瘤內部乏氧程度，從而提高放射療法（RT）的效率。同時，經射線處理后PBNs釋放的葉綠素能作為光敏劑，在激光照射下產生具有細胞毒性的活性氧（ROS），實現協(xié)同光動力治療（PDT）。此外，PBNs除了具有Fe?O?涂層帶來的優(yōu)異T2模式磁共振成像功能（MRI）外，還具有基于葉綠素的天然熒光（FLI）和光聲成像（PAI）功能，可以無創(chuàng)性地監(jiān)測腫瘤治療情況和腫瘤微環(huán)境變化。

　　腫瘤靶向、光動力能力及成像功能

　　在小鼠的原位乳腺癌模型中，經增強的聯合治療展現了明顯的腫瘤生長抑制作用。在治療中，通過體外磁場將微納機器人靶向運送并積累至腫瘤，通過體外光照，由光合作用原位產生氧氣來減輕腫瘤內部乏氧程度，從而提高放射療法的效率。在小鼠的原位乳腺癌模型中，經增強的聯合治療展現了明顯的腫瘤生長抑制作用。

　　增強放療/光動力協(xié)同治療抑制腫瘤生長并可以代謝出體外

　　光合生物雜交微納泳體系統(tǒng)不僅對于放療具有積極作用，在經過射線處理后釋放的葉綠素能作為光敏劑，進而產生具有細胞毒性的活性氧來殺死腫瘤細胞，實現協(xié)同光動力治療?！罢５墓鈩恿χ委熜枰鯕夂突钚匝醪拍茼樌_展，目前的微納機器人能夠很好地解決這兩個需求?！贝送猓⒃逯泻械拇罅咳~綠素，也具有的天然熒光和光聲成像功能，可以無創(chuàng)性地監(jiān)測腫瘤治療情況和腫瘤微環(huán)境變化。更重要的是，該微納泳體本質作為天然生物能夠在體內得到有效降解，為生物雜化材料應用在靶向遞送和體內生物醫(yī)學中提供了轉化前景。該微納泳體本質作為天然生物能夠在體內得到有效降解，為生物雜化材料應用在靶向遞送和體內生物醫(yī)學中提供了轉化前景。

　　在本次現場試驗中，觀察到以下結果：

　　更發(fā)達的群體

　　更好的葡萄口徑和更大的均勻性

　　對非生物脅迫的抵抗力更強

?這里介紹幾種具有代表性的海藻的開發(fā)利用情況。

一、海帶

? ? 我國從50年代開始開展海帶遺傳學和育種學的研究。對海帶數量性狀遺傳與變異進行了研究，并培育出新品種；70年代，我國培育出高產高碘海帶新品種；80年代，通過單倍體培育及單倍體育種技術的研究，成功地培育出優(yōu)良的雜交種和單倍體品系(戴繼勛等，1992)；到了90年代，應用細胞工程方法培育海帶單倍體無性繁殖系取得成功，開創(chuàng)了“無性繁殖系育苗法”，開辟了利用生物工程技術解決育種問題的新途徑(周志剛等，1998)。如今，在海帶的定向選擇、雜交以及單倍體育種方面已經獲得了有效的方法，可以有目的地把親本的優(yōu)良性狀結合在雜交后代中，從而定向培育出合乎需要的兼有父本和母本性狀的新品種，充實了海帶遺傳育種理論的內容。

? ??海帶在食品、醫(yī)藥和工業(yè)原料等方面具有較高的價值。海帶的營養(yǎng)非常高，它富含維生素、蛋白質、礦物質、粗纖維以及鈣、鐵和無機鹽等物質。每100克干海帶中含蛋白質8.2克，脂肪0.1克，碳水化合物56.2克，可為人體提供的熱能約258千卡。它是微量礦物質碘的重要來源，也含有與捕捉自由基有關的硒，及少量的鈣﹑鎂﹑鉀﹑鐵等礦物質。有關海帶醫(yī)學方面的價值，在《本草綱目》中就有所記載。海帶的含碘量很高，能有效地預防和治療甲狀腺腫大，海帶還含有膳食纖維褐藻酸鉀，在人體中具有獨特的營養(yǎng)功能，不僅能夠促進胃腸蠕動，增加腸道消化液的分泌，減少有害物質在腸道的停留，還能整合膽固醇，減少腸道對膽固醇的吸收。除了食用和藥用價值外，海帶還是一種經濟價值很高的工業(yè)原料，特別是其中所含碘、甘露醇和褐藻酸等，在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、印染業(yè)和農業(yè)中具有廣泛的應用（劉冰，2004）。

二、江蘺

? ? 江蘺是一種經濟價值較高的紅藻，藻體含有大量的瓊膠質。根據中科院海洋所的分析，江蘺干品含膠量在25%以上，是目前我國制造瓊膠的主要原料之一。我國生產的江蘺除用作瓊膠原料，沿海居民也采來當食品，煮吃或炒吃。明朝李時珍著的《本草綱目》一書中有過江蘺的描述，可見我國勞動人民利用這種海藻，已有相當長的歷史了。

? ? 江蘺是提取瓊膠的主要原料，中國有20多種。我國在60年代曾進行江蘺的人工栽培，但70年代后中斷，1983年以廣東省為中心又開展了江蘺的人工栽培。細基江蘺繁枝變種(Gracilaria tenuistipitata?var. liui)和龍須菜(Gracilaria lemaneiformis)是公認的瓊膠含量高、膠質好的種類，在擴大栽培面積的同時，革新栽培技術是擺在我們面前的新課題。為改變龍須菜孢子培苗苗期長、易被附生的微型雜藻覆蓋和營養(yǎng)枝增殖法效率低的落后狀況，已被試用龍須菜匍匐體人工培養(yǎng)產生的直立體作苗源，有望提高養(yǎng)殖效率。

三、麒麟菜

? ? 麒麟菜是一種熱帶亞熱帶紅藻，廣泛分布在我國的臺灣、海南、西沙群島等地。1985年中國科學院海洋研究所從菲律賓引進異枝麒麟菜(Eucheuma striatum)，并對其進行了生態(tài)學研究和人工栽培試驗，結果表明，異枝麒麟菜生長快，產量高，是很有發(fā)展前途的養(yǎng)殖新品種（蔡玉婷，2004）。

? ? 麒麟菜的經濟價值很高，是生產卡拉膠的主要原料。麒麟菜還有很高的藥用價值，曬干后全藻可入藥。麒麟菜含有黏膠質、半乳糖和D-木糖，能降低人體血清膽固醇。麒麟菜性平味苦咸，具有清熱涼血和消痰止咳的作用，主治痔瘡、甲狀腺腫大、氣管炎等疾?。ú逃矜?，2004）。

? ? 麒麟菜含有豐富的藻膠、纖維素和礦物質，是生產膳食纖維的優(yōu)質原料。麒麟菜膳食纖維對便秘患者具有良好的療效，這主要是麒麟菜膳食纖維具有較大的膨脹力和持水力（蔡玉婷，2004）。

本文節(jié)選自：《中國海岸帶植物資源》

規(guī)?；B(yǎng)殖技術逐步成熟

? ? 目前，螺旋藻規(guī)模化養(yǎng)殖技術日趨成熟，從東到西，自南到北，螺旋藻養(yǎng)殖場遍布我國各省市，并集中在一些區(qū)域，例如我國內蒙古、云南、廣西、海南、江西、江蘇、山東等省。

? ? 規(guī)模化養(yǎng)殖過程中，除了需要獲得優(yōu)良藻株外，水源、溫度、光照、培養(yǎng)基、培養(yǎng)方式等都是需要考慮的重要因素。我國螺旋藻養(yǎng)殖方式主要以跑道式培養(yǎng)池為主，也有一些探索用光反應器生產螺旋藻的嘗試。例如，我國北方地區(qū)冬季溫度較低，螺旋藻無法生長且光照較強，螺旋藻在露天養(yǎng)殖情況下會受到光抑制而影響生長，故在螺旋藻養(yǎng)殖池安裝了薄膜大棚，用來調控螺旋藻生長。而在我國南方地區(qū)，由于溫度適宜，多采用開放式跑道池養(yǎng)殖螺旋藻。

? ? ??由于螺旋藻養(yǎng)殖過程較為粗放，容易引起原生動物等各類污染，開展螺旋藻養(yǎng)殖過程污染控制是規(guī)?；B(yǎng)殖中需要關注的關鍵技術問題。目前，引起螺旋藻養(yǎng)殖污染的生物種類主要包括溶藻細菌、病毒、雜藻以及浮游動物等。其中以輪蟲為主的浮游動物污染是螺旋藻培養(yǎng)中比較突出的問題黃園等（2014）開發(fā)了以苦皮藤素/川楝素為主的植物源殺蟲劑，并進行了戶外使用安全性評估，效果良好。

高值化產品研發(fā)有待加大投入

? ? ? 我國螺旋藻產品有幾十種，主要分為兩類，一類是以整細胞形式或經過簡單的溶解等加工而成的產品，另一類是利用化學提取的方法從螺旋藻整細胞中分離提取獲得的活性物質，例如藻藍蛋白、螺旋藻多糖、藻藍蛋白多肽等系列產品。但由于市場等因素的制約，目前市場上銷售的產品仍以藻粉（分為藥品級、食品級、飼料級）、藻片為主，各類以螺旋藻為原料的復方產品為輔。

? ? ??以螺旋藻為原料，經過提取分離純化而成的藻藍蛋白，作為食品著色劑，是目前螺旋藻深加工開發(fā)的主要產品。2012年，國家衛(wèi)生部頒布通知面向全社會征集，關于“擬撤消藻藍等38種產品作為食品添加劑”的意見，引起產業(yè)界內外的關注。來自微藻產學研一線的專家、企業(yè)家，聯名向衛(wèi)生部提交了“關于保留藻藍作為食品添加劑的建議”，建議得到了相關部門的認可與采納。

? ? 此外，提取藻藍蛋白后剩余的藻渣中仍含有豐富的螺旋藻多糖和各類營養(yǎng)物質，以該藻渣為原料提取螺旋藻多糖，構建藻藍蛋白-螺旋藻多糖-藻渣聯產的制備工藝應是下一步實現資源循環(huán)增值利用的技術攻關重點。螺旋藻多糖具有抗腫瘤、提高免疫力等多種功效，具有良好的應用前景。剩余的藻渣作飼料添加劑飼喂雞鴨等家禽動物，不僅能夠提高家禽的抗病能力，而且為家禽提供豐富的營養(yǎng)物質。該工藝的研發(fā)不僅可以實現廢棄藻渣資源的再利用，而且能夠提高產品利潤，拓寬螺旋藻的應用范圍，也是為螺旋藻產品在飼料領域的應用探索新出路。

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文章節(jié)選自：《中國藻類產業(yè)30年回顧（一）》