全 文 ：暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋
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收稿日期:2014灢10灢10
修回日期:2014飊暋飊暋
作者简介:向文洲(出生年飊),性别,研究员,博士生导师,主要从
事微藻生物技术研究。
*海洋经济创新发展区域示范专项(SZHY2012飊B01飊003),国家
科技计划项目(2013BAD10B04飊1)和海洋公益项目(201305018飊
3)资助。
**通信作者:向文洲,E飊mail:xwz@scsio.ac.cn。
何暋慧(出生年飊),性别,职称,主要从事研究方向,E飊mail:gz_heh
@hotmail.com。
网络优先数字出版时间:2014飊3飊19
网络优先数字出版地址:
广西科学GuangxiSciences2014,21(6):
我国大力发展海水螺旋藻(节旋藻)产业的战略思考*
TheStrategicThoughtsonDevelopingIndustryofSea灢
waterSpirulina(Arthrospira)withEffortsinChina
向文洲1**,李暋涛1,吴华莲1,王暋兵2,王广华1,戴世鲲1,何暋慧3**
XIANG Wen飊zhou1,LITao1,WUHua飊lian1,WANGbing2,WangGuang飊hua1,DAI
Shi飊kun1,HEHui3
(1.中国科学院南海海洋研究所,中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室,广东广州暋
510301;2.深圳海王药业有限公司,广东深圳暋518057;3.广州市海怡康生物科技有限公司,广东
广州暋501301)
(1.KeyLaboratoryofTropicalMarineBio-resourcesandEcology,SouthChinaSeaInstitute
ofOceanology,ChineseAcademyofSciences,Guangzhou,Guangdong,510301,China;2.Shenz灢
henNeptunusPharmaceuticalCo.,Ltd.,Shenzhen,Guangdong,518057,China;3.Guangzhou
HaiyikangBiotechnologicalCo.,Ltd.,Guanzhou,Guangdong,510301,China)
摘要:本文回顾了我国海水螺旋藻产业的发展历程,综述了海水螺旋藻的优势、产业化过程中出现的主要问题,
以及海水螺旋藻养殖及其资源利用的新进展,总结了海水螺旋藻的发展经验,展望了海水螺旋藻养殖开发的前
景,并提出了海水螺旋藻未来产业发展的新战略,本论文旨在为我国更好地发展海水螺旋藻提供参考。
关键词:海水螺旋藻(节旋藻)暋产业化养殖暋CO2暋综合利用暋战略
中图分类号:暋暋文献标识码:A暋暋文章编号:1005飊9164(2014)06飊0000飊00
Abstract:Inthispaper,thehistoryofdevelopingindustryofseawaterSpirulinaisreviewed,the
advantagesofseawaterSpirulina,themainproblemsencounteredinitscultivationindustriali灢
zationandthenewprogressesinitscultivationandutilizationofitsresourceareoverviewed,
theexperienceindevelopingindustryofseawaterSpirulinaissummarized,thedevelopment
trendandthestrategiesofdevelopingindustryofseawaterSpirulinaareproposed.Alaboveis
forapurposetopresenttechnologicaladviceforbetterdevelopingindustryofseawater
SpirulinainChina.
Keywords:seawaterSpirulina(Arthrospira),industrializedcultivation,CO2,comprehensiveu灢
tilization,strategies
暋暋螺旋藻是一种开发价值极高的新资源微藻。螺
旋藻产业于上世纪80年代初在国际上兴起,80年代
末90年代初,我国开始进行螺旋藻产业化技术攻关,
90年代中期,已成为国际上最大的螺旋藻产业
国[1,2]。
暋暋海水螺旋藻是指利用自然海水为基质培养的螺
旋藻。利用自然海水培养螺旋藻的初衷是降低培养
成本,但进一步研究发现,自然海水培养螺旋藻可以
提高其活性物质的产量,增加细胞的抗逆性,并有效
避免重金属离子富集与超标。上世纪90年代初,中
1广西科学暋2014年12月暋第21卷第6期
DOI：10.13656/j.cnki.gxkx.20141229.011 网络出版时间：2014-12-29 15:20
网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/45.1206.G3.20141229.1520.011.html
国科学院南海海洋研究所与深圳海王集团合作,建立
了国际上第一个海水螺旋藻产业化基地[1,2]。
暋暋近年来,国际上兴起了微藻固碳减排、能源开发
和资源利用的热潮,螺旋藻产业经验将成为发展微藻
产业的重要借鉴[3,4]。本文针对我国海水螺旋藻的
研发历程,海水螺旋藻的优势、产业化过程出现的主
要问题,以及海水螺旋藻养殖及其资源利用的新进展
等方面进行综述,旨在为更好地发展海洋微藻生物技
术产业提供参考。
1暋生物学特性及养殖技术发展概况
暋暋螺旋藻(Spirulina)属于蓝藻门(Cyanophyta)、
段殖藻目(Hormogonales)、颤藻科(Oscilatoriace灢
ae)、螺旋藻属(Spirulina),螺旋藻已改名为节旋藻
(Arthrospira)并得到国际上的正式认可,但由于螺
旋藻(Spirulina)这一名称已在世界范围内广泛使
用,因此这一名称仍然沿用至今,而在许多学术文献
中,两种名称往往被同时使用。目前,用于商业化生
产的螺旋藻物种主要有钝顶螺旋藻(S.platensis)和
极大螺旋藻(S.maxima),其中前者的应用更为广
泛[5]。
暋暋研究发现,螺旋藻含有60%~71%的蛋白质以
及其他丰富而独特的生物活性物质,如毭-亚麻酸、
藻蓝蛋白、毬-胡萝卜素、肌醇、螺旋藻多糖、维生素
B12等。螺旋藻含有大量矿物质,可以作为硒、铬等微
量元素富集和有机化的载体。螺旋藻具有抗艾滋病
毒、抗肿瘤、抗氧化、抗辐射、抗衰老、改善肠胃功能、
降血脂等多种药理活性,已成为一种国际公认的超级
营养与保健食品[6,7]。
暋暋螺旋藻在高碱性淡水湖泊等特定的自然环境中
可大量繁殖并形成藻华,丝状藻体易采集。墨西哥
Aztec和非洲Chad湖地区的土著居民将螺旋藻作为
食物已有400多年的历史。上个世纪60年代以来,
螺旋藻的丰富营养保健成分和功能被逐步发现。螺
旋藻生长速度快,同时具有高碱、高pH、强光和高温
适应性,这些特性既是其自然水华形成的生物学基
础,也是建立室外开放池人工养殖的重要保障。特别
是利用高碱、高pH适应性,采用高浓度碳酸氢钠培
养螺旋藻,是其在自然环境中避免敌害生物污染,实
现产业化生产的关键[5,6]。
暋暋80年代初,墨西哥在Texcoco湖建立了国际上
第一个螺旋藻产业化基地,此后,螺旋藻大规模养殖
技术逐步在全球范围内得以广泛推广[5,7]。自上个
世纪80年代初期开始我国开展螺旋藻养殖技术研
究,90年代初期进入产业化推广阶段,至90年代中
期,我国螺旋藻养殖面积达到200万 m2,年产能达
2000t,受市场和技术的影响,实际最高年产量接近
1000t,自此成为国际上最大的螺旋藻生产国[8,9]。
暋暋目前,我国螺旋藻生物质年生产能力约1.5万t,
每年的实际产量受市场需求变化及气候的影响较大,
最近几年,螺旋藻产量在数千吨至1万t之间波动。
螺旋藻产品在食品、医药保健及饲料添加剂等领域得
到了广泛应用。
2暋养殖技术的研发背景和发展历程
2.1暋从藻种筛选到产业化
暋暋在螺旋藻实现产业开发的早期阶段,国际上就开
始关注螺旋藻的海水养殖技术。由于海水富含各种
营养元素,海水培养基仅需在天然海水中添加碳、氮、
磷、铁等4种元素即可满足螺旋藻的生长需求,大幅
度减少养殖肥料用量,降低培养成本[10]。此外,研究
发现,螺旋藻对海水高盐度及高浓度钙镁离子具有良
好的适应性,并在高盐度环境中保持较好的优势种地
位,减少其他生物污染。淡水资源和陆地耕地资源日
益紧缺也是发展螺旋藻海水养殖技术的另一个主要
原因[1,5,11]。螺旋藻产业化开发的早期阶段,企业和
研究机构多以碳酸氢钠作为螺旋藻生长的碳源,以碳
酸氢钠作为碳源面临的主要问题之一是“如何避免碳
酸氢钠与海水中钙、镁离子形成沉淀暠,钙镁离子形成
沉淀导致碳的浪费,此外,钙镁沉淀对螺旋藻生长具
有明显的遮光抑制作用。如在培养前去除海水中过
量的钙、镁离子,可以减少螺旋藻生长期内的钙、镁沉
淀[12]。研究表明:海水中的钙离子可引起极大螺旋
藻的藻丝粘聚。上世纪80年代末至90年代初,国内
外相继有海水螺旋藻实现室外大量培养的报
道[13,14],但国外多个从事海水螺旋藻研究的实验室
并没有将工作延续下去,主要原因可能是:(1)没有筛
选到适应海水生长的藻种;(2)海水适应藻种的生长
特性较淡水原种差;(3)海水组成元素所节省的肥料
成本有限,钙镁离子沉淀所导致的碳源损耗远大于海
水节省的肥料成分[1,2,12]。
暋暋我国在“七五暠计划期间,已将螺旋藻等微藻的养
殖技术列入了国家科技攻关计划。中科院南海海洋
研究所承担了螺旋藻海水适应藻种的选育、海水螺旋
藻大面积培养及规模化中试养殖技术的任务,在海水
螺旋藻养殖开发及其资源利用方面进行了一系列开
拓性工作,有关研究得到了曾呈奎院士的直接指导和
支持[15]。该团队从国外引进的淡水螺旋藻中,筛选
出了多株适宜在海水培养的螺旋藻株系,其中包括极
大螺旋藻(S.maxima)的海水适应藻株,说明适应
2 GuangxiSciences,Vol灡21No灡5,December2014
海水高盐度,以及高钙镁浓度的特性并非局限于钝顶
螺旋藻(S.platensis)这一特定藻株。海水钝顶螺旋
藻SCS展现出良好海水适应性和生长能力,特别是
在强光和高温条件下,海水钝顶螺旋藻SCS的生长
特性显著优于淡水原种[16,17]。以海水钝顶螺旋藻
SCS为藻种,中科院南海海洋研究所逐步开展了亚热
带和热带地区的小试生产和规模化培养研究。1990
年,海水螺旋藻SCS藻株完成了113m2大面积生产
试验,达到了12.0gm-2d-1的单位面积生物质产率,
随后完成了3000m2规模化培养,连续84d的平均产
量达到10.28gm-2d-1。1992年,我国成功地建成了
国际上第一个(全)海水螺旋藻产业化基地。随后的
产业化生产中,海水螺旋藻的面积产量达到7~
10gm-2d-1[1,2,14,16,18]。
2.2暋海水螺旋藻的优点
暋暋采用海水培养螺旋藻具有以下优点:可以开发荒
芜滩涂和利用取之不尽的海洋水资源;海水含有大量
的矿质营养元素,可减少肥料用量;海水具有良好的
缓冲特性,更易稳定培养液的pH 值;海水培养基可
长期循环使用;海水藻种对强光、光氧化和高温具有
更强的适应能力,在热带气候条件下,海水螺旋藻的
质量比淡水螺旋藻显著提高,如藻蓝蛋白、可溶性多
糖、肌醇、微量元素含量更丰富;海水螺旋藻具有更强
的抗光氧化和抗高温能力,可以利用结构简易的封闭
式光生物反应器系统进行培养,从而大幅度提高室外
培养的体积产率,降低光生物反应器的构建与培养成
本[2,18,19]。
暋暋我国螺旋藻行业先后出现了多起螺旋藻产品“微
囊藻毒素暠和重金属(主要是铅元素)超标等公共安全
事件[20],虽然目前已证明部分事件不排除媒体误读
或炒作的因素,但我国的确有少部分螺旋藻企业长期
存在或潜在蓝藻毒素和重金属超标两方面的问题。
研究表明,微囊藻对盐度极为敏感,微囊藻在高盐度
的海水中无法生存,同时海水中大量的二价钙、镁离
子可以拮抗同为二价重金属阳离子(Pb、Hg)元素的
富集。因此,在海水螺旋藻实现产业化的20多年中,
规模化生产中尚未出现微囊藻污染和重金属元素超
标的现象,这也是海水养殖螺旋藻的突出优势之
一[20]。
暋暋从目前国内外的报道来看,除中科院南海海洋研
究所与深圳海王集团合作生产全海水培养的螺旋藻,
国内其它企业及国外企业生产的螺旋藻几乎均为淡
水螺旋藻,仅有美国夏威夷公司宣称拥有“海水螺旋
藻技术暠,但据了解,该技术实际上仅仅添加约30%
的海水,70%的基质为淡水,因此,尚不是真正的全海
水螺旋藻。中科院南海海洋研究所还相继以产业化
的海水螺旋藻为原料建立了海水藻蓝蛋白、海水螺旋
藻多糖、富硒海水螺旋藻、富硒海水藻蓝蛋白的中试
制备技术,并制定了“海水藻蓝蛋白暠企业标准,该机
构及其合作企业的海水螺旋藻产品已进入市场销
售[18]。
暋暋目前,国内外仍有多个实验室开展海水螺旋藻的
研究,但大多尚处于藻种筛选、生理生化特性的比较
等方面的探索研究,尚未见开展规模化生产的报
道[21~25],说明我国在海水螺旋藻养殖开发领域仍处
于国际领先地位。
2.3暋养殖开发存在的主要问题
暋暋海水螺旋藻在中试和小规模试验性生产阶段,由
于试验周期较短(2~3个月)、新鲜海水良好的缓冲
性,以及对营养盐的添加方式与剂量的控制,能够较
好地稳定培养液的pH值(扩种阶段低于10.0,生产
期不超过10.5),有效减少钙、镁沉淀的形成。即使
有少量的钙、镁沉淀,由于叶轮搅拌混动效果差,反而
能较好地将沉淀与藻细胞分离,没有形成明显的遮光
抑制作用,海水螺旋藻在产量、质量和成本等方面的
表现良好[1,2]。
暋暋在较大规模的跑道池中,随着培养周期的延长(5
~12个月)、培养基循环的次数增多、以及新鲜海水
培养基的补加量减少,跑道池中培养物的pH值高达
10.5~10.8,钙、镁沉淀问题开始呈现并逐渐严重,虽
然沉淀与藻细胞可以较好地分开,对海水螺旋藻的产
量和品质没有明显影响,但沉淀造成的碳源浪费却难
以避免。
暋暋海水螺旋藻养殖开发中遇到的另一个主要问题
是“难以克服台风的影响暠。虽然这一问题对淡水螺
旋藻的养殖也存在较大影响,但对海水螺旋藻养殖的
影响通常会放大数倍。台风暴雨使培养基盐度大幅
降低(甚至接0曤),藻细胞渗透压的变化导致细胞生
理异常、生长变缓,部分藻细胞破裂死亡,引起其他微
生物的污染(如轮虫等),短时难以恢复,有时甚至使
培养完全失败。
暋暋在我国螺旋藻产业发展的早期和中期阶段,由于
养殖技术不完善,螺旋藻生物质产量低和品质不稳
定,成为限制螺旋藻产业发展的关键因素[26],即使经
过精心管理,单位面积生物质产量也只能达到15~
19gm-2d-1。而在商业规模化养殖中的产量还不到
该产量的一半[10,27],我国螺旋藻的面积产率甚至还
要低,尤其是绝大多数螺旋藻企业对碳酸氢钠的过量
使用,导致成本过高[1,8]。因此,在相当长一段时间
内,海水螺旋藻不仅在养殖成本与淡水螺旋藻相当,
3广西科学暋2014年12月暋第21卷第6期
而且由于其良好的品质,海水螺旋藻产品仍然在市场
上获得了良好的口碑,藻粉市场售价长期保持在8~
12万/t的较高价位。
暋暋自2007年来,我国螺旋藻产业的整体技术水平
明显提高,其中,最为显著的是养殖碳源成本的控制
技术发展迅速,特别是近3~5年来,许多淡水企业建
立了替代碳酸氢钠的CO2补充技术,采取了多种策
略大幅度降低了成本[9]。海水螺旋藻由于较高的成
本,产业发展面临着越来越严重的挑战,如何避免钙
镁离子沉淀,控制培养成本,是目前亟需解决的关键
问题[28]。
3暋养殖技术新进展:钙镁沉淀问题的有效解
决
暋暋螺旋藻等多种微藻在生长过程中,其培养液的
pH值会逐渐升高,这一现象被称为“pH漂移暠,微藻
每吸收一分子碳酸氢根,向培养液中释放1分子
OH- 。螺旋藻培养液的pH值随着光合生长而逐步
升高,最高可达10.5~11.5之间,过高的pH值将导
致其生长缓慢、品质降低。海水螺旋藻同样具有pH
漂移特性,不同之处在于海水具有较好的缓冲特性,
相对淡水培养,培养液pH值漂移较慢,但若不加以
控制,最终也会因pH 值过高(pH=10~11)导致大
量钙、镁沉淀的形成和大量积累。pH漂移所形成的
高碱性培养液可以有效的吸收CO2,而且通过控制
培养液中CO2的补充量可有效维持培养液pH值稳
定,避免钙、镁离子的形成[28]。
暋暋近期,中国科学院南海海洋所建立了耦合CO2
补充的海水螺旋藻养殖技术,采用新筛选得到的海水
螺旋藻HS331藻株,在起始培养时添加少量碳酸氢
钠,随着培养时间的延长培养液pH 值升高,此时开
始补充CO2作为替代碳源并调控培养物的pH值,通
过控制CO2的添加速率或频率,使培养液的pH值稳
定在一个较高范围内,既适宜海水螺旋藻的生长,又
可有效抑制虫害 (9.3~9.7),同时可以有效避免钙、
镁沉淀的形成,大幅度降低了海水螺旋藻的生产成
本。此外,由于CO2中没有重金属元素(碳酸氢钠是
螺旋藻重金属富集的主要来源),通过建立CO2补充
技术,进一步降低了重金属元素的富集,使螺旋藻藻
粉的重金属含量远低于国家限量标准。因此,建立耦
合CO2补充的海水螺旋藻培养技术,对发展海水螺
旋藻产业具有十分重要的意义[28]。
暋暋该技术中试成功后,在广州市海怡康生物科技有
限公司的微藻基地内完成了总面积3000m2较小规模
的产业化培养试验,历时2年。结果表明,由于CO2
的补充,在循环使用的海水螺旋藻培养基均没有钙、
镁沉淀的产生,同时碳酸氢钠用量大幅降低,藻粉的
重金属元素含量远低于国家限量标准。此外,由于藻
细胞长期处于适宜pH值(pH=9~10)条件下生长,
生命力旺盛、抗性强,对台风、暴雨及其引发的次生虫
害均具有良好的抗性,在全开放模式的培养中,结合
其它防御措施,顺利地抗住了多次台风的侵袭(结果
未发表)。
4暋研发趋势与产业技术发展方向
4.1暋进一步降低成本,拓展资源利用范围
暋暋目前高生产成本(≧2.5万元/t)是限制螺旋藻
市场推广及下游产品开发的关键因素,而造成高成本
的主要原因之一是碳酸氢钠的使用。通过CO2补充
不仅可大幅度降低螺旋藻的培养成本,而且可产生碳
减排效应。但开放池补入CO2,CO2极易溢出而导致
浪费,同时部分CO2通过气液界面交换而丢失。研
究表明,通过在培养池中安装CO2防泄漏装置,可以
大幅度提高CO2的利用率[28]。此外,优化搅拌速度
以及培养液的pH值控制、盐度和碳酸氢钠浓度,也
可显著改善 CO2的利用效率,进一步降低碳源浪
费[28,29]。
暋暋通过耦合沼气、沼液培养海水螺旋藻可望进一步
降低螺旋藻的成本。沼液中富含氮、磷、铁、小分子有
机物、以及微量元素等一些海水缺少的元素,沼气中
CO2浓度高达60%以上,“沼气、沼液暠可以成为海水
螺旋藻培养基的“全价暠替代成分,沼气、沼液成本几
乎可以忽略不计,因此,沼气、沼液培养技术的产业化
推广对促进海水螺旋藻的发展,特别是低成本饲料及
轻化工原料的开发具有重要的意义。火电厂的煤炭
烟气也可以作为螺旋藻培养的碳源,但无论利用沼液
或是火电厂废气,均可能存在潜在的风险,如过量沼
液或烟气会对藻细胞的生长产生毒害或抑制作用,沼
液中存在致病菌、以及烟气中的重金属元素、甚至二
噁英可能在藻细胞中富集,目前不能完全排除危害人
体健康的潜在风险,必须重视相关技术的安全性评
估[4,20]。
4.2暋构建新型培养系统,减少雨水和敌害生物污染
暋暋研究发现,海水螺旋藻SCS可以适宜高温和强
光条件,在高达45曟条件下仍可正常生长,在热带地
区可以适应130000lx的强光,其抗光氧化能力比淡
水螺旋藻强数倍[2,30]。随后的大规模生产实践证
明,在60曤~70曤的高盐度条件下,海水螺旋藻SCS
仍可正常生长,在室外培养中,海水螺旋藻SCS可以
忍耐300%以上氧饱和度,室外开放式培养池最高温
4 GuangxiSciences,Vol灡21No灡5,December2014
度达42曟,实验室内经45曟高温过夜,其仍然保持正
常生长状态[18]。研究表明,利用海水螺旋藻高温、高
溶解氧和光氧化的适应性,可以突破螺旋藻封闭式反
应器培养中出现的高温、高浓度氧和光氧化等生理障
碍,简化封闭式反应器的结构,促进光生物反应器的
放大乃至产业化[2,19,31]。中科院南海海洋研究所新
筛选的海水螺旋藻 HS331也表现出显著的抗高温、
强光和抗光氧化特性,该藻株预期在封闭式反应器中
具有良好应用前景。采用封闭式反应器培养系统,可
有效避免台风、暴雨对海水螺旋藻养殖的危害,此外,
通过构建简易塑料大棚式培养池系统,也可解决螺旋
藻所面临的台风、雨水和冬季低温等问题。这些培养
模式的改进,将有力拓展海水螺旋藻的发展地域[9]。
暋暋需强调的是,随着海水螺旋藻养殖技术的完善,
内陆地区可以通过添加海盐或利用内陆盐碱湖盐水
培养螺旋藻,即通过人工海水培养海水螺旋藻,在成
熟的培养基循环技术的支撑下,长期养殖后,海盐的
成本可以忽略不计。最初研究螺旋藻的海水驯化,均
是先用添加海盐或氯化钠的人工海水培养基进行,因
此,在养殖技术上不存在问题,人工海水培养海水螺
旋藻可进一步拓展海水螺旋藻的养殖地域和应用空
间,同时,对控制重金属超标和有毒蓝藻的污染可能
也有良好的效用。
4.3暋加强产品综合利用,拓展养殖企业的发展空间
暋暋目前已报道的生物活性物质有多达40种经过动
物学试验的验证,其药理功能几乎涵盖了人类所面临
的主要代谢性和病原性疾病,如糖尿病、癌症、心血管
疾病甚至艾滋病等[6,7,32]。由于相关研究的文献数
量庞大,且在螺旋藻市场推广中广为宣传,故本文不
展开叙述,本文仅摘录近些年部分新发现、新结论、新
功能和新产品。
暋暋研究表明,纯化的藻蓝蛋白可以直接抑制病菌,
特别是可以抑制一些产生了抗药性的大肠杆菌、铜绿
假单胞菌、肺炎克雷伯氏菌、金黄色葡萄球菌的繁
殖[33]。受到高盐胁迫的螺旋藻中还可表达多种既抑
制RNA病毒、又抑制DNA病毒的蛋白质[34]。海水
培养螺旋藻还可以大幅度降低藻细胞外源无机硒添
加浓度,提高螺旋藻及其藻蓝蛋白等产物的富硒效
率,降低外源无机硒添加的安全性风险。研究发现,
海水高盐度螺旋藻可提高藻蓝蛋白的抗氧化活性,清
除超氧阴离子的能力显著高于淡水螺旋藻[35,36]。近
来,中科院南海海洋研究所研究证明,直接口服海水
螺旋藻富硒藻蓝蛋白可以对人肝癌细胞裸鼠肿瘤的
生长产生显著抑制作用(结果未报道)。此外,通过将
海水螺旋藻提取物与其它海洋植物提取物复方,该所
还成功研制了对关节炎有显著效果的“海精灵暠产品。
暋暋从产品研制的角度来说,螺旋藻富含多种可独自
实现产业开发的生物活性物质,从成本和效益双方面
考虑,产物的梯级提取和综合利用是一种重要策略,
而螺旋藻产业发展的早期就有学者提出了较为详细
的技术方案,并且有大量实验室的尝试,有关研究可
以作为海水螺旋藻产业发展的借鉴。在产物的工业
化制备中,综合考虑产物的活性、稳定性与成本最为
关键,中科院南海海洋研究所在藻蓝蛋白、螺旋藻多
糖、螺旋藻油脂以及提取残渣的饲料与肥料制备的工
厂化工艺等有关研究领域,开展了长期的研究并积累
了良好的经验。
暋暋饲料应用应为海水螺旋藻的优先发展方向之一,
海水螺旋藻已成功应用于点带石斑鱼的人工育苗,通
过添加海水螺旋藻,点带石斑鱼亲鱼有90%以上能
自然产卵,同时,也是强化石斑鱼幼苗饵料轮虫的优
良饲料添加剂,通过含海水螺旋藻的复合添加剂的强
化轮虫喂养后,可保证仔鱼营养平衡,降低仔鱼死亡
率[37~39]。随着海水螺旋藻成本日益降低,可望作为
饲料蛋白源、营养强化剂和替代抗生素的抗病菌添加
剂,更广泛地应用于各种动物的健康养殖。
5暋展望
暋暋随着我国经济社会的快速发展,居民健康问题日
益突出,土地和淡水资源日益紧缺,与此同时,生态环
境问题也日益严重,而更为严重的是,由于工业废气
的大量排放,温室气体减排也成为影响人类安全、世
界经济和政治格局的重大因素[3,28]。利用海洋资源,
发展绿色、低碳经济,推动健康产业的发展,无疑是解
决这些问题的有效出路,并得到了全社会的公认。在
此背景下,海水螺旋藻产业将迎来前所未有的发展良
机,故此提出海水螺旋藻的产业发展战略思考:
暋暋(1)结合绿色、低碳和循环经济发展的巨大需求,
利用沼气、沼液、工业废气等废气、废水资源,建立简
易低成本的光生物反应器和塑料大棚式的简易培养
系统,通过低成本的全价营养盐替代技术,大幅度降
低螺旋藻成本,拓展其资源利用空间,特别是动物饲
料的开发。
暋暋(2)充分利用沿海地区的滩涂和海水资源,选择
适宜海水螺旋藻养殖的地域,如广西南部或东部、海
南西部、广东西南部与东部等,大力发展海水螺旋藻
产业。同时为了更好地利用内陆地区的盐碱地、不毛
山地、沙漠、盐碱水等资源,探索内陆地区的人工海水
的产业化培养技术开发。
暋暋(3)大力开发海水螺旋藻的藻蓝蛋白、多糖、不饱
5广西科学暋2014年12月暋第21卷第6期
和脂肪酸的功能性营养成分,通过配方优化等二次创
新策略,提高海水螺旋藻资源在医药、食品、保健品、
化妆品的利用水平,开发高值化系列产品。开发低成
本的梯级提取、综合利用技术,制备海水螺旋藻食品
或饲料添加剂、功能性食品和原料药等生物制品。
暋暋(4)加强海水螺旋藻的藻种选育、对高盐碱环境
的适应与抗性机制、极端环境下的光合固碳机制、对
有毒蓝藻的防护机制、对重金属元素的拮抗机制、高
盐碱及高钙镁环境下的产物代谢机制、生物活性物质
的抗氧化、抗病菌等活性的功能评价与作用机制、及
其废水废气培养中的安全性评价等方面的应用基础
研究,为海水螺旋藻的产业化提供创新动力。
暋暋(5)加强产学研合作,依靠原始创新、关键技术的
集成创新和产业规模上的平台与机制创新,培育重点
特色终端产品,打造海水螺旋藻的品牌,推动海水螺
旋藻在绿色低碳经济和健康产业中的应用推广与壮
大。
暋暋总之,更大规模的海水螺旋藻产业化养殖及其更
为广泛的应用推广,值得期待,前景广阔。
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(责任编辑:陆暋雁)暋暋
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