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作者：俞建中（微信號：Scophy117）
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（文中來源于網(wǎng)絡(luò)或他人的圖片，版權(quán)歸原作者所有，本文僅用于科普宣傳，不涉及任何商業(yè)利益，本系列所有前篇及后篇均遵守此規(guī)則，他人如有轉(zhuǎn)引，敬請準(zhǔn)遵?。?/p>
在讀博士的時候，因?yàn)橛幸恍┪膸旎虮葘Φ墓ぷ?，就注意?em>Cyanidioschyzon、Cyanidium和Galdieria這三個屬名，因?yàn)楣ぷ鲀?nèi)容不在這方向，當(dāng)時大略一掃，只留下如：第一個真核細(xì)胞、熱泉口等幾個關(guān)鍵詞的印象。一晃十七八年過去，再看到這幾個詞，內(nèi)容的豐富度，已經(jīng)完全不同了。
- 分類學(xué)信息
先簡單說下紅藻門的分類情況，紅藻（Rhodophyta）是一群古老的光合真核生物，甚至有觀點(diǎn)認(rèn)為它在植物和真菌的共同祖先出現(xiàn)之前就已經(jīng)分化出來。紅藻是一組多種多樣的生物，包含多細(xì)胞和單細(xì)胞物種，可以在廣泛的棲息地定居，包括海洋和淡水、熱硫泉和火山環(huán)境。紅藻的分類已經(jīng)被多次修訂和更新，目前有觀點(diǎn)認(rèn)為紅藻分為兩個亞門： Cyanidiophytina和Rhodophytina，其中亞門Cyanidiophytina只有一個綱一個目，即本篇所涉及的內(nèi)容。
在基因組測序難度如同種大白菜的今天，分類這個領(lǐng)域，意見相岐的研究人員之間依然能打出狗腦子來，相比大部分門類從混亂到清晰，微藻等少數(shù)類群里的一部分內(nèi)容到今天還是有爭議，Cyanidioschyzon、Cyanidium和Galdieria三個屬種自命名至今也是變動頻繁。
綜合了一下近幾年的報道，以上三個屬，均歸于Cyanidiophyceae綱，Cyanidiales目，并分別占據(jù)Cyanidiales目下的三個科：Cyanidioschyzonaceae科、Cyanidiaceae科和Galdieriaaceae科，代表種分別為Cyanidioschyzon merolae、Cyanidium caldarium和Galdieria sulphuraria。2020年，臺灣學(xué)者為這個門類增添了一個新屬新種：Cyanidiococcus yangmingshanensis，由此增加到四個屬（如下表所列）。
表1. Cyanidiophyceae綱內(nèi)分類信息
另外，查詢Algabase網(wǎng)站，在Cyanidium屬內(nèi)，還有C. chilense Schwabe、C. caldarium f. rumpens G.H.Schwabe、C. daedalum (O.Yu.Sentsova) F.D.Ott、C. maximum (O.Yu.Sentsova) F.D.Ott、C. partitum (O.Yu.Sentsova) F.D.Ott、C. rumpens (G.H.Schwabe) F.D.Ott等7個種；文獻(xiàn)檢索還查到有如Cyanidium chilense, G. phlegrea，G. maxima，G. partita和G. daedala等種，在此不贅述。
【Galdieria屬內(nèi)，僅種G. sulphuraria就分為兩個分支，包括來自意大利那不勒斯、加利福尼亞和黃石公園的G. sulphuraria以及包括來自印度尼西亞爪哇和俄羅斯的G. sulphuraria；而整個綱目內(nèi)則有更復(fù)雜的分支組成，詳見DOI: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.89810】
圖1. AlgaeBase中Cyanidioschyzon merolae、Cyanidium caldarium和Galdieria sulphuraria三個種的光鏡照片
- 中文名的問題
沒有中文名還是給國人，至少給我很大的困擾。
前面提到的Cyanidiophytina亞門，有被翻譯為紫藻亞門，相應(yīng)的往下依次可以稱為紫藻綱、紫藻目等。但是，就觀察到的藻細(xì)胞顏色，要跟“紫”聯(lián)系起來，實(shí)在需要很大的想象力。
如果從拉丁文開始分析，Cyanidi-這個詞根有青綠/青藍(lán)的意思，與其著“紫”，不如“青綠”，跟藻的外觀也更符合。相應(yīng)的把表里對應(yīng)的詞叫青綠（或青藍(lán)）藻綱Cyanidiophyceae、青綠藻目Cyanidiales、青綠藻科Cyanidiaceae及青綠藻屬Cyanidium；Cyanidioschyzonaceae和Cyanidioschyzon可以叫裂殖青綠藻科和裂殖青綠藻屬；Galdieria源于人名Galdieria，因此Galdieria sulphuraria可以叫嗜硫加爾迪里藻；而臺灣學(xué)者新發(fā)現(xiàn)的Cyanidiococcus yangmingshanensis可以叫陽明山青綠球藻。
當(dāng)然以上為非專業(yè)人士即本人翻譯，如有錯誤概不負(fù)責(zé)。
圖2. 上圖a&b為酸性溫泉水池及附近巖石上的青綠藻（日本，Dr. Sumiya）；下圖c-e為同比例標(biāo)尺下三種青綠藻的光鏡照片：（c）Cyanidioschyzon merolae 10D、（d）Cyanidium caldarium RK-1和（e）Galdieria sulphuraria 074（Miyagishima et al., 2017）
- 生物學(xué)內(nèi)容
青綠藻目Cyanidiales，是12億年前從其他物種中分化出來的最古老的紅藻，已知的有發(fā)現(xiàn)較早的三個屬裂殖青綠藻屬Cyanidioschyzon、 青綠藻屬Cyanidium和加爾迪里藻屬Galdieria，以及新發(fā)現(xiàn)的青綠球藻屬Cyanidiococcus，目前為止，鑒定有10來個種，鑒于研究內(nèi)容的豐富度，本稿僅介紹Cyanidioschyzon、Cyanidium和Galdieria三個屬及代表種。
（一）形態(tài)與生理特征
青綠藻目相比于其他門類，有諸多的特點(diǎn)。首先是這個門類幾乎全部生存在一些極端環(huán)境中，比如強(qiáng)酸性（pH 0.05-3）的泉水、火山口、礦山、60℃的熱泉口，低溫洞穴（4-10℃，濕潤而無光/弱光）等，這些類型的環(huán)境分布在世界各地，如美國黃石國家公園的熱硫泉或冰島、意大利、印度尼西亞、新西蘭和日本的火山地區(qū)，幾乎是這些區(qū)域唯一生存的光合作用生物。經(jīng)常有多個種共同生存在同一個區(qū)域，耐酸、耐高溫和耐鹽的能力讓它們不容易被污染而易于培養(yǎng)，而且因?yàn)轭伾c環(huán)境顯著的不同，更容易被發(fā)現(xiàn)而采樣，進(jìn)而被研究。目前全世界已經(jīng)記錄采集了500多個樣品，尤其那不勒斯費(fèi)德里克二世大學(xué)（University of Naples Federico II）收集了400多個“耐熱-嗜酸”樣品，但是目前只有不到十個種得到深度的研究。
圖3. 美國黃石國家公園火山泉的青綠藻（Andreas Meyer）
圖4. 雷克雅未克（冰島）硫磺熱泉口巖石上分布的G. sulphuraria（Christine Oesterhelt）
由于在10多億年前就開始分化，三個屬種間的遺傳差異非常巨大，如C. merolae和G. sulphuraria之間的遺傳差異幾乎和果蠅與人類間的差異相等，究其原因，可能為嚴(yán)酷環(huán)境導(dǎo)致的DNA高損傷率因而引起的高突變率/演化速率。但是，盡管以散點(diǎn)狀分布在世界各地的特定極端環(huán)境，相互間不能形成“交流”，青綠藻目內(nèi)的屬種之間生理和形態(tài)特征等非常相似，認(rèn)為是所處的極端環(huán)境，導(dǎo)致細(xì)胞始終處于高度的選擇壓力之下，因而導(dǎo)致其形態(tài)和生理的多樣性最小化。當(dāng)然Cyanidioschyzon、Cyanidium和Galdieria這三個屬種還是可以通過細(xì)胞形態(tài)學(xué)和生理生態(tài)特征來區(qū)分。
圖5. 位于智利的阿塔卡馬沙漠沿海洞穴內(nèi)，Cyanidium在巖壁上形成生物膜。（Azúa-Bustos et al., 2009）
（1）Cyanidioschyzon merolae：細(xì)胞較小，大小為1.5 ~ 3.5μm，呈橢圓形、棒狀。沒有細(xì)胞壁，含有一個多態(tài)葉綠體和一個線粒體，通過二元裂變進(jìn)行繁殖。這個物種是一個嚴(yán)格的自養(yǎng)生物，只能通過光合作用進(jìn)行生長繁殖，被認(rèn)為是最原始的真核微藻。但有研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過遺傳改造后，該藻也能利用有機(jī)碳源進(jìn)行異養(yǎng)或兼養(yǎng)。
圖6. C. merolae細(xì)胞分裂過程圖解（Misumi et al., 2005；Miyagishima & Tanaka，2021）
（2）Cyanidium caldarium：細(xì)胞大小為2-5μm，呈球形，被富含蛋白質(zhì)的細(xì)胞壁包圍。它們包含一個單一的球形葉綠體和一個凹的線粒體，并通過形成4個內(nèi)生孢子繁殖，類似C. merolae，該種也限制于光養(yǎng)生長。
（3）Galdieria sulphuraria：細(xì)胞球形，細(xì)胞較大，可達(dá)11 μm。它有細(xì)胞壁，一個杯狀的葉綠體，一個線粒體和一個液泡，并通過形成4-32個子細(xì)胞增殖。該種是兼性異養(yǎng)生物，當(dāng)環(huán)境條件限制了光合作用時，能夠利用有機(jī)化合物作為碳源。
圖7. 三種不同營養(yǎng)方式下的G. sulphuraria SAG 107.79（Amanda M. Davis，et al., 2016）
【研究認(rèn)為Cyanidioschyzon屬可能是宿主嗜熱細(xì)胞(類熱原體的太古代微生物) 和一個小藍(lán)藻之間結(jié)合的結(jié)果，或者一個宿主古細(xì)菌吞噬一個嗜熱小藍(lán)藻，而后演化出Cyanidium屬，具有厚實(shí)的細(xì)胞壁，而后者進(jìn)一步分化成Galdieria屬的各個分支】
圖8. (A) 意大利托斯卡納Larderello的巖石內(nèi)和(B)那不勒斯Pisciarelli的青綠藻。箭頭表示在這些地點(diǎn)的巖石內(nèi)部繁盛的青綠藻生物群落。右上角電鏡圖像分別顯示了兩種Galdieria的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，比例尺= 1 μm。（Yoon et al., 2006）
這三種藻的營養(yǎng)方式與其生境可以對應(yīng)起來, C．caldarium和C. merolae主要是在巖石表面發(fā)現(xiàn)的，而G. sulphuraria則是從巖石更內(nèi)層中分離出來，這個部位陽光穿透不足，迫使細(xì)胞轉(zhuǎn)向異養(yǎng)。
圖9. 美國黃石國家公園里的青綠藻：（a）酸性溫泉溪流中形成的藻苔/藻墊，（b）在沉積巖的表殼及表殼下的青綠藻，（c）硫磺煙霧中的巖石表面生長的青綠藻。（Valérie Reeb & Debashish Bhattacharya，2010）
（二）基因組信息
C. merolae和G. sulphuraria，的全基因組測序在十多年前即已完成。與其他光合生物相比，C. merolae的基因組信息獨(dú)特而簡單，20個染色體、16.5 Mbp，辨析出5331個基因，至少86%可表達(dá)（4775個編碼蛋白基因），遺傳冗余度很低，僅有26個基因帶有內(nèi)含子。包含有最小的rRNA基因集，在三個不同的位點(diǎn)上有三個拷貝，產(chǎn)生一個小核仁，沒有核仁相關(guān)染色質(zhì)。由于C. merolae結(jié)構(gòu)和基因組成簡單，它為研究光合作用真核生物的起源和進(jìn)化，以及自由生活的真核細(xì)胞生存所必需的基本機(jī)制提供了極好的模型。
C. merolae的線粒體基因組大小為32.2kb， 包含35個編碼蛋白的基因和28個RNA基因，為已知紅藻種類中最大的線粒體基因組；紅藻的葉綠體基因組為光合作用真核物種里基因最豐富的類群，C. merola葉綠體基因組中含234個基因，其中208個基因編碼蛋白。
G. sulphuraria 的全基因組測序啟動于2004年，基因組僅15 Mbp，42條染色體，大約50%的基因帶有內(nèi)含子，顯示典型的剪接體特征。與C. merolae相比，有30%的基因不具同源性，差異驗(yàn)證了這兩種藻的深度分化，以適應(yīng)不同的極端環(huán)境。
另有研究發(fā)現(xiàn)，G. sulphuraria中約5%的基因是通過水平基因轉(zhuǎn)移從古細(xì)菌中獲得的。這些基因直接與G . sulphuraria適應(yīng)其自然棲息地嚴(yán)酷條件如高溫、低pH值和高濃度的鹽和金屬等環(huán)境的各個形狀相關(guān)。
（三）異養(yǎng)特性
G. sulphuraria具有異養(yǎng)營養(yǎng)的能力，可以利用包括各種單糖、糖醇、有機(jī)酸和氨基酸等物質(zhì)的幾十種（50+）有機(jī)碳源異養(yǎng)培養(yǎng)或兼性營養(yǎng)，它能耐受濃度高達(dá)166 g/L的葡萄糖和果糖、22 g/L (0.17 M)的硫酸銨、1-2 M的總鹽濃度、pH值小于1，在連續(xù)補(bǔ)料培養(yǎng)的情況下，生物量可達(dá)80-110 g /L（藻藍(lán)蛋白含量為250/400 mg /L）。（Schmidt et al.，2005），還有一個生產(chǎn)優(yōu)勢是，前述的發(fā)酵參數(shù)可以很大程度上杜絕其他菌種的污染，降低生產(chǎn)難度。
圖10. 光養(yǎng)和異養(yǎng)條件下，G.sulphuraria細(xì)胞形態(tài)，以200mM濃度葡萄糖為碳源進(jìn)行無光異養(yǎng)，細(xì)胞的綠色消失。
圖11. 光養(yǎng)（A）和異養(yǎng)（B）條件下G. sulphuraria 細(xì)胞電鏡照片，可以觀察到異養(yǎng)條件下葉綠體（CP）的缺失，轉(zhuǎn)化為前質(zhì)體，并出現(xiàn)個大液泡（V），（Martínez García, 2017）
G. sulphuraria在“光照+有機(jī)碳源”的方式下，在室外以板框式反應(yīng)器（光程10cm）為養(yǎng)殖裝置，設(shè)置pH=2.5，利用蔗糖為碳源進(jìn)行兼養(yǎng)，指數(shù)階段生物量增長速度可以達(dá)到1g/L/天。
圖12.亞利桑那州立大學(xué)進(jìn)行的G. sulphuraria室外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。
C. merolae的異養(yǎng)生長速度大幅度低于G.sulphuraria，研究發(fā)現(xiàn)兩種藻的糖代謝酶譜驚人的相似，并不是缺乏糖代謝相關(guān)的酶導(dǎo)致C. merolae無法利用有機(jī)碳源進(jìn)行異養(yǎng)或兼養(yǎng)，而是在于G. sulphuraria基因組編碼了更多的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白負(fù)責(zé)攝取各種碳源，隨后用于異養(yǎng)生長。而C. merolae沒有這些糖的吸收系統(tǒng)，必須完全依靠光合作用活動來生存。因此研究人員將G. sulphuraria中的一個糖轉(zhuǎn)運(yùn)基因注入到C. merolae，后者也體現(xiàn)了優(yōu)良的異養(yǎng)生長能力。
C. merolae的細(xì)胞壁非常薄或者無，一方面容易進(jìn)行基因改造，另一方面可以利用滲透壓變化進(jìn)行簡單有效的細(xì)胞提取，因而在生物合成學(xué)領(lǐng)域或許為一個良好的底盤藻株。
- 應(yīng)用領(lǐng)域
（一）模式生物與先鋒生物
本身作為先驅(qū)真核細(xì)胞——“嗜極藻”， 它們所處的惡劣環(huán)境可能類似于地球上最初的情況，是研究地球生命起源和演化的材料：例如諸多惡劣條件適應(yīng)的問題、內(nèi)共生/細(xì)胞器、有機(jī)大分子演化等真核細(xì)胞的起源相關(guān)的問題等等?；蚪M小而簡單，容易進(jìn)行轉(zhuǎn)基因或基因編輯操作，適合作為研究基因功能的材料。同時它又是一種開拓?zé)o生命區(qū)域的先鋒生物，也是構(gòu)建先鋒生物所需的耐酸、耐高溫、耐高鹽等基因資源的有效而豐富庫藏。
圖13. 位于冰島東南部Hekla的Landmannalaugar（蘭德曼納勞卡高地），為歐洲著名的溫泉區(qū)域。該處分離得到的為G. sulphararia和G. maxima。
（二）環(huán)保
青綠藻目生活在各種各樣的環(huán)境中，包括熱硫磺泉、溪流、 泥、巖壁、巖石內(nèi)等棲息地等。
因此，該類藻多有耐受高濃度二氧化碳能力（G. sulphuraria，10%），且有很高酸性的耐受能力，可以用來解決含有SOx 和NOx 的煙道氣生物凈化。
圖14. 黃石國家公園中的青綠藻藻苔。(a)諾里斯間歇泉盆地（Norris Geyser Basin）龍泉（Dragon Spring）里狹窄的綠色藻帶。(b)位于圓形劇場溫泉地區(qū)（Amphitheater Springs area）的檸檬溪（Lemonade Creek）里的藻苔。
C．caldarium可以耐受高達(dá)200mM濃度的鋁離子。
尤其如G. sulphuraria，自養(yǎng)/異養(yǎng)/兼養(yǎng)皆可，且可利用碳源廣泛，具有耐高溫/強(qiáng)酸/高鹽/有毒重金屬的特性，因此具有良好的廢水處理能力，研究發(fā)現(xiàn)在 大型戶外生物反應(yīng)器中，該藻對城市污水中氨氮(88.3%)和磷酸鹽(95.5%)的去除效果非常好。此外，許多元素，包括金、鈀、鉑等貴金屬以及鑭系元素（稀土元素），可以被該藻在很低的元素濃度下并有諸多不利理化條件（強(qiáng)酸/有毒重金屬如鎘、汞、鋁和鎳，放射性元素銫等）的情況下實(shí)現(xiàn)有效的生物吸附，甚至可以直接從礦渣等固體上實(shí)現(xiàn)生物吸附，因而可以用于生物采礦。
圖15. 新墨西哥州州立大學(xué)以G. sulphuraria為材料，進(jìn)行消減污水N、P的研究
?í?ková 等（2020）將節(jié)能燈（CFL）和熒光燈（FL）內(nèi)的發(fā)光材料添加至G. phlegrea的培養(yǎng)液中，以甘油為碳源進(jìn)行光照培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)該藻能富集發(fā)光材料中的稀土元素，積累最多的元素是釔，其次是銪和鑭，而且在適宜濃度下，發(fā)光材料還能在增加藻體中的葉綠素含量（見下圖）。
圖16. G. phlegrea，利用實(shí)驗(yàn)光反應(yīng)器（立管）為裝置，添加1%甘油進(jìn)行兼養(yǎng)，發(fā)光物質(zhì)添加量分別為100/200/300mg/L，上圖為培養(yǎng)2天的情況，下圖為培養(yǎng)5天的結(jié)果，
總體而言，該領(lǐng)域的應(yīng)用可推廣至廢物/廢水處理，金屬回收行，生物修復(fù)等行業(yè)。
（三）活性物質(zhì)與食品/醫(yī)藥開發(fā)
（1）食品應(yīng)用
以G. sulphuraria為例。G. sulphuraria食用的安全性已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（Graziani et al., 2013，Modeste et al., 2019），其富含藻藍(lán)蛋白的提取物已經(jīng)通過美國FDA的GRAS認(rèn)證（GRAS Notice (GRN) No. 1000，2021）。G. sulphuraria細(xì)胞中富含蛋白質(zhì)(26-32%)和多糖(63-69%)，脂質(zhì)含量較低，在異養(yǎng)條件下，脂質(zhì)部分主要含有單不飽和脂肪酸。色素類物質(zhì)以藻藍(lán)蛋白為主，光養(yǎng)或異養(yǎng)均有，光養(yǎng)條件下以別藻藍(lán)蛋白（allophycocyanin）為主，異養(yǎng)條件下以藻藍(lán)蛋白（phycocyanin）為主，在光養(yǎng)的條件下還有葉綠素a和類胡蘿卜素可檢測到。
G. sulphuraria作為食品原料的優(yōu)勢在于：第一，可以利用甘油的低價碳源為生產(chǎn)原料進(jìn)行高密度發(fā)酵生產(chǎn)，發(fā)酵的污染控制難度低；第二，雖然該藻中的蛋白和多糖結(jié)合緊密，不易消化，但是已經(jīng)有相應(yīng)的酶制劑可以解決這個問題，成為蛋白和膳食纖維的優(yōu)質(zhì)原料；第三，發(fā)酵條件下葉綠素含量低、脂肪含量低，延長了產(chǎn)品貨架期（變色、脂肪氧化導(dǎo)致腥味臭味）。
圖17. 美國FDA關(guān)于G. sulphuraria提取物的安全性備案
（2）多糖
多糖是紅藻的一個非常有特點(diǎn)的產(chǎn)物。如大型紅藻麒麟菜生產(chǎn)的卡拉膠，作為膠凝劑和增稠劑廣泛應(yīng)用于各種食品中，卡帕藻的多糖提取物應(yīng)用于多種化妝品，如單細(xì)胞紅藻紫球藻的多糖，更具有諸多生物活性作用。
Floridean starch（佛羅里達(dá)淀粉或者紅藻淀粉）是紅藻合成的能量儲存多糖的名稱，它名字來源于分類學(xué)名詞Florideophyceae，紅藻淀粉與其他植物淀粉的區(qū)別在于，它的合成和存儲發(fā)生在細(xì)胞的胞漿中，并以UDP葡萄糖為供體，而其他植物淀粉或糖原相應(yīng)的部位在質(zhì)體中，且以ADP葡萄糖為供體。紅藻中多數(shù)種類的紅藻淀粉為支鏈淀粉，而在C. merolae中的紅藻淀粉稱為半支鏈淀粉（semi-amylopectin），因長鏈 (DP≥37)和短鏈(DP≤8)的比例而決定。這種半支鏈淀粉葡聚糖以低結(jié)晶度的小顆粒的形式儲存，不含直鏈淀粉，與其他紅藻相比顯示出更高的糊化溫度，推測作用為C. merolae居住在高溫環(huán)境中提供顆粒穩(wěn)定性的優(yōu)勢。
C. merolae作為最原始的青綠藻目物種，也是所有光合作用真核生物中最原始的物種——積累半支鏈淀粉的事實(shí)支持了紅藻、綠藻和植物的單一共同祖先最初在細(xì)胞質(zhì)中積累淀粉作為存儲多糖的假設(shè)。之后，由于環(huán)境的壓力，C. caldarium和G. sulphuraria的存儲多糖已經(jīng)變化為糖原，這兩個屬的多糖也類似前者，不形成不溶性結(jié)晶顆粒。
G. sulphuraria糖原的鏈長分布具有非常顯著的特征，其中DP 4-10鏈占多數(shù)，DP值為9的鏈最為豐富，DP≥15的鏈幾乎不存在。在異養(yǎng)（以甘油為碳源）的條件下合成的糖原，是迄今為止報道的支化程度最高的糖原，具有18%的α-(1 / 6)鍵，而且它只由短鏈組成，分子量和粒徑小得多。另有報道，同屬的G. maxima也可以合成高度分支的糖原。高度分支的糖原對于藻體的作用有可能是幫助細(xì)胞耐受高滲透壓，另外高支化糖原的降解率低，可以使細(xì)胞在很長一段時間內(nèi)保持能量供應(yīng)，尤其是對應(yīng)G. sulphuraria能夠在完全黑暗的環(huán)境中存活很長時間的特性。
圖18. 佛羅里達(dá)苷/甘油半乳糖苷（2-O-α-D-galactopyranosylglycerol）和甘油葡萄糖苷（2-O-α-D-glucopyranosylglycerol），注意佛羅里達(dá)苷與甘油葡萄糖苷在分子構(gòu)象上的差異，佛羅里達(dá)苷是紅藻光合作用的主要產(chǎn)物，佛羅里達(dá)苷是紅藻為動態(tài)碳庫，在同化為多糖分子（淀粉/糖原/細(xì)胞壁多糖）之前被暫時存儲。
C. merolae和G. sulphuraria生產(chǎn)的這類多糖或者衍生物（高支化糖原、佛羅里達(dá)苷/甘油半乳糖苷）有其商業(yè)利用價值，如已經(jīng)有利用其他原料（玉米淀粉）合成類似結(jié)構(gòu)的多糖應(yīng)用于腹膜透析溶液（美國Baxter Healthcare公司）和以及作為運(yùn)動飲料/食品（日本Glico公司）。另外還有些相類似多糖的衍生物用于食品、藥物、化妝品或環(huán)保材料開發(fā)的研究，在此不贅述。結(jié)合發(fā)酵技術(shù)，利用青綠藻生產(chǎn)高支鏈糖原/淀粉，不失為一種廉價的和高效的生產(chǎn)方法，并可在很多領(lǐng)域替代傳統(tǒng)的淀粉原料。
（3）藻藍(lán)蛋白
在本系列前一篇中，已經(jīng)有過關(guān)于螺旋藻藻藍(lán)蛋白的敘述。青綠藻目中，同樣含有藻藍(lán)蛋白。
G. sulphuraria在跑道池培養(yǎng)，干重可達(dá)到2.37 g/L，藻藍(lán)蛋白含量可達(dá)到10%以上（Wang et al., 2020）；G. sulphuraria在黑暗環(huán)境下發(fā)酵培養(yǎng)依然能夠產(chǎn)生藻藍(lán)蛋白，無光異養(yǎng)的情況下，用限碳供氮的方法，G. sulphuraria中藻藍(lán)蛋白的含量可以達(dá)到8-12mg/g，以80μM ㎡/s 光量子密度處理甘油培養(yǎng)的細(xì)胞，藻藍(lán)蛋白含量可以提升到20mg/g，更有實(shí)驗(yàn)處理可以達(dá)到28 mg/g（Sloth et al., 2005）。利用發(fā)酵罐培養(yǎng)作為種子液，再經(jīng)過室外培養(yǎng)，可以達(dá)到13%的藻藍(lán)蛋白含量（Wan et al., 2016）。
Graverholt & Eriksen（2007）的利用一株高色素變異株為研究材料，發(fā)現(xiàn)在補(bǔ)料培養(yǎng)的條件下，不僅生物量可以達(dá)到80-110g/L，培養(yǎng)液中藻藍(lán)蛋白的含量可以達(dá)到1.4-2.9g / L，產(chǎn)率為0.5 -0.9 g/L/天，這是一個相當(dāng)高的產(chǎn)率，雖然在含量上低于螺旋藻，增加了提取的成本，但是考慮到原料生產(chǎn)的穩(wěn)定性，依然很大的商業(yè)優(yōu)勢存在。
G. sulphuraria中提取的藻藍(lán)蛋白，變現(xiàn)為在寬pH值范圍內(nèi)穩(wěn)定，在pH值5-7之間達(dá)到80℃依然不變性，經(jīng)細(xì)胞水平驗(yàn)證，具有抗癌和抗氧化的活性，即使經(jīng)過高溫處理蛋白變性后，依然具有相應(yīng)的生物活性。
圖19. 不同pH值下，G. sulphuraria藻藍(lán)蛋白的顯色情況，脫色主要原因?yàn)?/strong>發(fā)色團(tuán)脫落（Ferrar et al., 2018）
另有研究發(fā)現(xiàn)，從C. merolae中提取獲得的藻藍(lán)蛋白具有更好的耐光輻射和耐熱性。耐熱實(shí)驗(yàn)中， pH=5條件下的（蛋白）變性中點(diǎn)為83℃，而來自螺旋藻的藻藍(lán)蛋白僅為65℃。耐酸和耐高溫等屬性使得青綠藻來源的在食品或者其他領(lǐng)域的應(yīng)用具有巨大的優(yōu)勢。
世界香料香精巨頭奇華頓旗下的DDW公司是一家總部位于美國肯塔基州的天然色素公司，在行業(yè)內(nèi)有相當(dāng)?shù)闹?。近期DDW和法國Fermentalg公司合作，正在研發(fā)一款從發(fā)酵的G. sulphuraria中提取生產(chǎn)的藻藍(lán)蛋白產(chǎn)品BLUE ORIGINS??，產(chǎn)品的品質(zhì)在沾染、揚(yáng)撒、溶解性、耐熱、耐光輻射和耐酸（2.8-7.0）方面等多個方面優(yōu)于螺旋藻來源的產(chǎn)品。
圖20. DDW公司從發(fā)酵G. sulphuraria中提取的藻藍(lán)蛋白產(chǎn)品。
（4）醫(yī)藥
Carfagna等（2015）在大鼠日糧中添加G. sulphuraria，發(fā)現(xiàn)該藻具有減少運(yùn)動相關(guān)的氧化損傷和線粒體功能障礙的功效，并對其他如甲狀腺功能亢進(jìn)、慢性炎癥和缺血/再灌注等癥狀導(dǎo)致的氧化應(yīng)激有改善效果，推測可能與G. sulphuraria含有較豐富的藻藍(lán)蛋白和含硫谷胱甘肽相關(guān)。
Bimonte等（2016）的研究發(fā)現(xiàn)G. sulphuraria的水提物具有抑制5-α還原酶的功能，并能誘導(dǎo)β-防御素的表達(dá)（抗菌），促進(jìn)（皮膚細(xì)胞的）傷口愈合過程。通過人體臨床實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了其調(diào)節(jié)皮脂生產(chǎn)的能力，因而具有開發(fā)為化妝品的潛力，尤其是針對油性和脂溢性皮膚的產(chǎn)品。
（5）其他
?al??kan等（2019）利用Galdieria藻對金屬的吸附效益，以異養(yǎng)培養(yǎng)的Galdieria. sp制備了銀、鐵(II)和鋅納米顆粒，并檢測了這些納米顆粒對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌的抗菌活性。研究發(fā)現(xiàn)了制備過程中與微藻培養(yǎng)相關(guān)的多個參數(shù)對納米顆粒的形成有重大影響。
圖21. 利用Galdieria制備的納米銀顆粒對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都表現(xiàn)后抗菌活性。
- 結(jié)語
以本文所述的三個屬為關(guān)鍵詞，NCBI庫中六十年來文獻(xiàn)總數(shù)600多篇，近幾年處于高峰期，但每年數(shù)量也沒有超過40篇，可以說這么多年青綠藻這個門類一直被主流忽略。
青綠藻單純在種質(zhì)資源收集上就有很大空間，還有諸多的火山、溫泉等區(qū)域未經(jīng)調(diào)查，種株特性上了解更加少，更不用談一些細(xì)致深入的遺傳、生理生化和開發(fā)應(yīng)用的問題。
在科學(xué)意義的層面：作為最原始的真核細(xì)胞和“嗜極”生物，是一類難得的研究生命起源和地球歷史的研究材料，也是人類挑戰(zhàn)“星辰大?！钡纳锖瓦z傳信息資源。
在生產(chǎn)生活領(lǐng)域：優(yōu)越的環(huán)境耐受性、培養(yǎng)的可操作性與所含的生物活性物質(zhì)，在環(huán)保和食品醫(yī)藥等多個領(lǐng)域有發(fā)揮的空間。
以我個人的觀點(diǎn)，這么好的東西，怎么沒人去折騰呢？
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光語帶你認(rèn)識微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開發(fā)和應(yīng)用
光語帶你認(rèn)識微藻 第三篇——微藻培養(yǎng)簡介
光語帶你認(rèn)識微藻 第八篇——地木耳、發(fā)菜和葛仙米
光語帶你認(rèn)識微藻 第十篇——裸藻（Euglena）
俞建中博士系列藻類科普文章《光語帶你認(rèn)識微藻》第二輯鏈接：
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯） 第一篇 共生藻之蟲黃藻
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯） 第二篇 顆石藻（Coccolithophores）
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯）第四篇 柵藻（Scenedesmus）
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯）第五篇 螺旋藻（二）碳中和 微藻肉
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（以下正文）
因?yàn)椴煌貐^(qū)的翻譯和商業(yè)名稱的問題，首先列個中英對照的表格，對本文中提到的相關(guān)稱呼進(jìn)行限定。清一色的“phyco”前綴，看的人眼花繚亂、頭暈?zāi)垦?。（注：phyco-，意思為藻的/與藻相關(guān)的）
表1. 文中名詞的中英文對照
- 幾個名詞解釋
第一段簡單介紹一下藻藍(lán)蛋白相關(guān)的背景知識。
（一）藻膽素（phycobilin）
藻膽素是一類由4個吡咯環(huán)通過甲烯基連接成直鏈結(jié)構(gòu)的發(fā)色團(tuán)物質(zhì)，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的藻膽素有四種，分別是藻紅膽素、藻藍(lán)膽素、藻紫膽素和藻尿膽素，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)及特征如下圖1和表2描述。
表2. 四種藻膽素的特征
這類以4個吡咯環(huán)為基本結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，還有葉綠素和血紅蛋白
（二）藻膽蛋白（phycobiliprotein）
藻膽蛋白：在藍(lán)藻和紅藻等物種中，若干數(shù)量的藻膽素與特定的可溶性蛋白以二硫鍵結(jié)合，這個復(fù)合物質(zhì)我們稱之為藻膽蛋白，通常一個藻膽蛋白中含有8個以上藻膽素。結(jié)合藻藍(lán)膽素的藻膽蛋白就稱為藻藍(lán)蛋白，結(jié)合了藻紅膽素就稱為藻紅蛋白，結(jié)合了藻紫膽素就稱為藻紅藍(lán)蛋白。藻膽蛋白在細(xì)胞中的作用是在光合作用的過程中將光能傳遞給葉綠素，而其中藻膽素的作用是能有效是吸收紅、橙、黃、綠等特定波長的光（葉綠素?zé)o法有效吸收的光波長范圍）。如淺水藻類中藻膽素通常是擅長吸收紅/黃光，而深水水域藻類中含有的藻膽素往往更擅長吸收綠光。
（三）藻膽體（phycobilisome）
藻膽體：藻膽體是藍(lán)藻和紅藻主要的光合天線復(fù)合體，它們在葉綠素綠光能隙（green-gap）中獲取光能，并將高量子效率的激發(fā)能轉(zhuǎn)移到光合反應(yīng)中心，通常是光系統(tǒng)II (PS-II)。結(jié)合下面的模式圖，我們可以了解到，藻膽體位于類囊體膜上，結(jié)構(gòu)上，從外（頂端）到內(nèi)依次是藻紅蛋白、藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白，再往內(nèi)是葉綠素，整個結(jié)構(gòu)就是個一個捕光天線，能量傳遞的順序也遵循這個順序。
藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白的區(qū)別主要在于藻膽藍(lán)素連接的蛋白不同，表現(xiàn)在理化屬性上，藻藍(lán)蛋白最大吸收峰是620nm，而別藻藍(lán)蛋白的最大吸收峰是652nm（不同藻類的數(shù)據(jù)或有不同）。
所有的藻膽蛋白（包括藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白）的結(jié)構(gòu)是類似的。以藻藍(lán)蛋白為例，藻藍(lán)蛋白為兩個亞基組成異二聚體蛋白，兩個亞基稱為α和β，其中α亞基聯(lián)結(jié)了一個藻藍(lán)膽素，β亞基聯(lián)結(jié)了兩個藻藍(lán)膽素，這樣三個二聚體蛋白首尾相連，就成為一個三聚體的甜甜圈式結(jié)構(gòu)，也存在兩個三聚體緊密交疊形成六聚體，也是甜甜圈結(jié)構(gòu)，直徑都為11nm左右。
在藻膽體上的位置，藻藍(lán)蛋白是伸出來的天線（6-8摞），別藻藍(lán)蛋白是基底的核心（2-5摞）。如下圖d所示，兩者疊放的方向也是不同的。
上文已經(jīng)提到過，在許多藻類，尤其是一些紅藻中，這個結(jié)構(gòu)還有藻紅蛋白的參與，和藻藍(lán)蛋白摞在一起，位于遠(yuǎn)離別藻藍(lán)蛋白一端，如圖6所示。
商業(yè)產(chǎn)品所謂的藻藍(lán)蛋白，作為食品原料級別是包括了藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白的混合物。單純的別藻藍(lán)蛋白通常開發(fā)作為熒光試劑。
三、藻藍(lán)蛋白生產(chǎn)
以藍(lán)藻誕生為基準(zhǔn)的話，藻藍(lán)蛋白作為藍(lán)藻進(jìn)行光合作用不可或缺的成員，出現(xiàn)至今有35億年左右了，覆蓋了生命演化時段的絕大部分進(jìn)程。藻藍(lán)蛋白是藍(lán)藻實(shí)現(xiàn)光合作用高效的基礎(chǔ)，尤其體現(xiàn)在450-650nm波長的太陽光子的高效利用，它原始地球就擔(dān)任能量捕獲者的角色，因而被稱為生命起源的最重要物質(zhì)也不過分。
自然界中，藍(lán)藻是藻藍(lán)蛋白最大的來源，藻藍(lán)蛋白（含別藻藍(lán)蛋白）在藍(lán)藻細(xì)胞中占很大的比例，以螺旋藻為例，最高可占細(xì)胞干重20%，相應(yīng)的，幾乎占藻體總蛋白的1/3左右。如果在特定的培養(yǎng)條件下（如弱光），藻藍(lán)蛋白的含量能夠進(jìn)一步提高。
除了一些試劑級產(chǎn)品，從螺旋藻中提取藻藍(lán)蛋白是目前藻藍(lán)蛋白商業(yè)化生產(chǎn)的主要途徑和最簡潔手段。新近的研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)在大腸桿菌中表達(dá)出藻藍(lán)蛋白，但是類似技術(shù)要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，還有很長一段路要走。同時美國FDA在去年也通過了來源于一種紅藻Galdieria sulphuraria的藻藍(lán)蛋白產(chǎn)品的一般性安全認(rèn)證（GRAS Notice (GRN) No. 1000, https://www.fda.gov/media/155000/download），相應(yīng)的企業(yè)也拿出了商業(yè)化的產(chǎn)品。另外多說一句，關(guān)于Galdieria sulphuraria，即使是在專業(yè)圈里，關(guān)注度一直不高，后期會專門寫一篇。
以螺旋藻藻藍(lán)蛋白規(guī)模生產(chǎn)為例，從工藝上講簡單分為以下幾個步驟。
（1）破壁：提取的第一步需要把藻的細(xì)胞壁打開。常見的破壁技術(shù)可分兩類，物理手段如高壓、機(jī)械剪切、凍融、低滲、超聲和微波輔助等，化學(xué)方法如混合試劑、酶解、酸解、活性劑等等，當(dāng)然在生產(chǎn)應(yīng)用中，首先還是要考慮設(shè)備與工藝的難易度，以及成本可控性。
（2）溶解：不管原料是干粉還是濕藻泥，都需要把藻藍(lán)蛋白先溶解到水里，這一步通常跟第一步一起執(zhí)行，為了藻藍(lán)蛋白的穩(wěn)定，需要對水溫進(jìn)行控制，并涉及離子背景和pH等參數(shù)的設(shè)置。
（3）分離：固液分離脫渣之后，溶解在水中的藻藍(lán)蛋白通常用利用鹽析/蛋白質(zhì)等電點(diǎn)絮凝等方法先分離出來獲得粗品。
（4）純化：粗品需要進(jìn)一步純化去除雜蛋白和不必要的各類離子，應(yīng)用到鹽溶-鹽析、過濾、滲透-反滲透、層析等技術(shù)原理，純化這個階段有諸多的技術(shù)創(chuàng)新，誕生了很多新設(shè)備，而且因?yàn)閷Ξa(chǎn)品純度要求的不同，在應(yīng)用中工藝設(shè)計(jì)的差異會非常大。
（5）制劑：通過純化環(huán)節(jié)，拿到“高”純度產(chǎn)品在供應(yīng)市場之前，還有個制劑化的過程，比如配置成一定濃度的水劑或者干粉制劑，為保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)pH、加入特定化學(xué)物質(zhì)（如檸檬酸鈉）或微膠囊化等處理。
表3. 國外一些生產(chǎn)藻膽蛋白生物制劑的企業(yè)及產(chǎn)品
四、藻藍(lán)蛋白的商業(yè)應(yīng)用
（一）食品添加劑——色素
藻藍(lán)蛋白是自然界少有的可食用的藍(lán)色色素，而且是絢麗的寶石藍(lán)色。美國FDA于2013/2014年對藻藍(lán)蛋白在一些食品中的應(yīng)用做出了許可，包括飲料、奶酪、冰激凌、糖果、口香糖、酸奶、布丁等多種常見食品，我國關(guān)于藻藍(lán)蛋白制品《食品添加劑 藻藍(lán)》的國家標(biāo)準(zhǔn)也與2021年3月開始實(shí)施（GB 1886.309-2020），因而這些年藍(lán)色的食品也變的越來越多見。
（二）化妝品
藻藍(lán)蛋白在化妝品中的應(yīng)用主要也是以色素的形式體現(xiàn)，常見的產(chǎn)品有潤膚霜、增白霜、香皂、眼線膏、唇膏等等。
（3）生物學(xué)功效
藻藍(lán)蛋白的健康功效研究是最近這些年研究最多的內(nèi)容，足夠?qū)懸淮蟊緯?，研究主要關(guān)注在以下方面：抗氧化、抗炎癥、抗癌、抗動脈硬化/降血脂、抗菌/抗病毒、免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)保護(hù)、器官修復(fù)、減低藥物毒副作用、抑制結(jié)石和脂質(zhì)過氧化、傷口愈合等等。因?yàn)榉ㄒ?guī)的問題，以健康食品或藥品形式體現(xiàn)的藻藍(lán)蛋白制品還未能面世，多數(shù)研究還處在功效實(shí)驗(yàn)或臨床研究階段。
另外特別涉及一個方面是藻藍(lán)蛋白在光動力治療方面的應(yīng)用。用口語解釋就是：藻藍(lán)蛋白作為光合作用色素，具有在被特定波長光照到之后放出電子的能力，這個電子實(shí)際是具有破壞能力的，打斷或破壞一些生物大分子（如蛋白、核酸之類的），因而導(dǎo)致細(xì)胞的損傷乃至死亡，利用這個原理，就可以把藻藍(lán)蛋白注射到癌癥病灶，輻射以特定波長的光，從而破壞或殺死癌細(xì)胞，達(dá)到癌癥治療的效果。
（4）生化試劑
藻膽蛋白，包括藻藍(lán)蛋白、別藻藍(lán)蛋白、以及藻紅蛋白是一類能天然發(fā)出熒光的物質(zhì)，具有激發(fā)性強(qiáng)、波長偏移寬、摩爾消光系數(shù)高、熒光量子產(chǎn)率高等光譜特性，要優(yōu)于傳統(tǒng)的熒光試劑。經(jīng)過特別手段制備或修飾的藻膽蛋白（主要為藻紅蛋白和別藻藍(lán)蛋白）在一些細(xì)胞生物學(xué)研究手段，如熒光流式細(xì)胞術(shù)、熒光顯微鏡、單細(xì)胞分析、熒光激發(fā)細(xì)胞分選及免疫測定法等技術(shù)中已經(jīng)得到應(yīng)用。
五、藻藍(lán)蛋白的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與未來
說產(chǎn)業(yè)之前先說科研，產(chǎn)業(yè)不好評估，科研倒是可以看出明顯的趨勢，下圖是在NCBI的PubMed中輸入關(guān)鍵詞“phycocyanin”，自1942年以來，關(guān)于藻藍(lán)蛋白的科學(xué)研究論文數(shù)量，共計(jì)2200多篇，在近些年呈現(xiàn)快速上升的趨勢，可見這個研究領(lǐng)域的熱門程度。
表3列出了一些國際藻膽蛋白產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，包含了螺旋藻藻藍(lán)蛋白和一些較為特殊試劑產(chǎn)品。國內(nèi)至少有五六家藻藍(lán)蛋白生產(chǎn)企業(yè)，均生產(chǎn)色素級螺旋藻藻藍(lán)蛋白，因客觀原因，未能統(tǒng)計(jì)到生產(chǎn)情況。另有中科院南海海洋所等研究單位掌握了高純度（醫(yī)藥級和試劑級）螺旋藻藻藍(lán)蛋白的生產(chǎn)技術(shù)，并有相應(yīng)產(chǎn)品供應(yīng)。
藻藍(lán)蛋白產(chǎn)品的未來趨勢，存量（紅海）在作為色素應(yīng)用，增量（藍(lán)海）在健康食品和藥品的開發(fā)。
國際天然色素市場，在天然取代合成的趨勢下，一直呈現(xiàn)穩(wěn)定快速上升趨勢，估算目前總體市場規(guī)模已經(jīng)接近20億美元。在藍(lán)色這個區(qū)塊，藻藍(lán)蛋白是最具優(yōu)勢的產(chǎn)品，而且食品界利用藻藍(lán)蛋白有針對性的開發(fā)出來很多新穎的食品，比如藍(lán)色的飲料、冷飲、（植物）奶制品、各種化妝品等等，如能更能好的解決產(chǎn)品穩(wěn)定性問題，還將有進(jìn)一步的發(fā)展空間。
藻藍(lán)蛋白的生物學(xué)功效，即針對各類癥狀或疾病的治療或輔助治療的效果，一直是藻藍(lán)蛋白領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，從基礎(chǔ)研究以及臨床試驗(yàn)的結(jié)果為依據(jù)，雖然目前為法規(guī)所局限，藻藍(lán)蛋白開發(fā)作為健康食品和藥品也只是時間問題。這個領(lǐng)域的市場空間有多大，就不去做預(yù)測了，畢竟事在人為，產(chǎn)品的品質(zhì)基礎(chǔ)已經(jīng)確定的情況下，后期還要靠大家去腳踏實(shí)地的做出來，海有多“藍(lán)”就看你藻藍(lán)蛋白上多少量。
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與其他植物相比（玉米、大豆等），微藻的生長速率更快，單位土地面積所產(chǎn)出的生物量更多。同時，微藻在生長過程中吸收大量的氮、磷等無機(jī)元素。
因此，微藻可以作為食物，固碳、凈化空氣及處理廢水。
合成生物活性物質(zhì)，微藻除了能合成蛋白質(zhì)等大眾化的營養(yǎng)物質(zhì)外，還能合成很多獨(dú)特的生物活性物質(zhì)、如 不飽和脂肪酸（DHA、EPA、AA等）、類胡蘿卜素（β-胡蘿卜素、蝦青素、葉黃素、玉米黃質(zhì)等）、色素-蛋白復(fù)合體（藻藍(lán)蛋白、藻紅蛋白等）、多糖、活性多肽 等。
細(xì)菌在自然界的角色是分解者，將大分子有機(jī)物分解成小分子或者二氧化碳。微藻是在自然界的角色是生產(chǎn)者，通過光合作用利用二氧化碳和水在葉綠體里面把光能量儲存在大分子有機(jī)物，并釋放氧氣。
1、微藻光合作用固定二氧化碳的原理
光合作用的公式里面
這里面微藻細(xì)胞是相當(dāng)于光合作用的工廠
光能、水和二氧化碳是工廠生產(chǎn)所需電力和原材料，減少；
葉綠體和各種細(xì)胞器是生產(chǎn)設(shè)備，不增加不減少；
氧氣和有機(jī)物是工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品和利潤，增加
所有微藻工廠只要原材料和能源充足，那么生產(chǎn)就會源源不斷進(jìn)行。氧氣和有機(jī)物源源不斷被制造出來。這個過程必然是減排利用二氧化碳的，符合碳中和概念的。
當(dāng)然微藻工廠本身為了追求更大效益會消耗少部分的產(chǎn)品和利潤進(jìn)行再投資，分裂更多的微藻細(xì)胞工廠進(jìn)行更多的光合作用，這個過程也是負(fù)碳的。也有部分微藻細(xì)胞老化進(jìn)行分解（倒閉清算）。
以上階段微藻都是以液體形式存在，葉綠體和細(xì)胞工廠僅僅作為一個催化劑和載體參與光合作用并不增加也不減少。
這里面存在一個誤區(qū)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)認(rèn)為微藻就是做成藻粉一個方法，而一噸藻液對應(yīng)1公斤左右的藻粉，需要消耗大量的能量去采收，蒸發(fā)干燥999公斤的水分，這過程會排放大量二氧化碳，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微藻細(xì)胞本身那些干物質(zhì)所固定的二氧化碳
微藻的產(chǎn)品形式不是只有藻粉一種?情況。
做藻粉的過程去計(jì)算碳足跡的時候，相當(dāng)于不去計(jì)算微藻細(xì)胞整個生命周期固定二氧化碳制造產(chǎn)品和利潤的價值，而是只計(jì)算這個工廠的葉綠素和各種細(xì)胞器這些生產(chǎn)設(shè)備有多少價值了。任何一家工廠生產(chǎn)出來的產(chǎn)品都將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定資產(chǎn)的價值，否則就沒人投資建工廠了，微藻這個物種早被生態(tài)系統(tǒng)淘汰了，只要生產(chǎn)不產(chǎn)生利潤，工廠立馬關(guān)門。
即使這么計(jì)算微藻藻粉，得到相同質(zhì)量的微藻蛋白質(zhì)和牛肉蛋白質(zhì)，微藻所排放出來的二氧化碳仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于牛肉。
2、微藻光合作用固定二氧化碳的優(yōu)勢
2-1光合作用效率高。相對于其他高等植物細(xì)胞的葉綠體，微藻比表面積更大，個體更小，葉綠素利用光照的效率越高。
2-2自帶碳濃縮機(jī)制。計(jì)算微藻固定多少二氧化碳應(yīng)該站在全生命周期去計(jì)算，同時相對于其他方法，微藻自帶碳濃縮機(jī)制，不需要把二氧化碳濃縮到99%以上的濃度也能利用，可以利用0.02-80%濃度范圍內(nèi)的自然界二氧化碳。大多數(shù)的工業(yè)二氧化碳濃縮工藝都是大量消耗能量，排放二氧化碳的，包括人工合成淀粉蛋白質(zhì)等技術(shù)中用的高濃度高純度二氧化碳。
2-3投入成本低。即使不去維護(hù)不去添加營養(yǎng)鹽，自然界各個區(qū)域都遍布各種微藻，生生不息，自然演替，比很多高純無菌培養(yǎng)的物種更具優(yōu)勢。不同地區(qū)有不同的微藻品種，因地制宜，屬地性的特點(diǎn)讓他們適應(yīng)沙漠，高原，缺水等各種極端環(huán)境。
3、微藻光合作用固定二氧化碳的施行策略
基于以上觀點(diǎn)，利用微藻進(jìn)行碳中和的策略如下：
3-1、養(yǎng)殖更多面積的微藻，在可以接受到光照的地方，包括各種山坡、土地和水面培養(yǎng)微藻，微藻可以通過食物鏈被水生生物或者陸生生物再利用。水產(chǎn)養(yǎng)殖對微藻的需求是天量的，近幾年微藻在農(nóng)業(yè)種植和畜牧業(yè)領(lǐng)域的拓展也有目共睹，產(chǎn)業(yè)鏈不斷延伸，利用微藻之后的作物根系更發(fā)達(dá)，產(chǎn)量和品質(zhì)都得到提高。
3-2、對于無法當(dāng)?shù)乩孟奈⒃澹_發(fā)更節(jié)能的采收干燥技術(shù)，制作成飼料、食品、化妝品、保健品、藥品、天然產(chǎn)物的原料。相比于其他碳水化合物、蛋白質(zhì)和油脂，相同質(zhì)量微藻碳排放更少。
3-3、研究更科學(xué)的計(jì)算方法評價微藻細(xì)胞全生命周期的固碳量，把農(nóng)業(yè)水產(chǎn)（貝類全生命階段都吃藻、大水面不投餌養(yǎng)魚、濾食的浮游動物輪蟲、鹵蟲都是需要微藻做食物長大后才能給魚苗蝦苗吃。）和種植（添加微藻前后的產(chǎn)量差別和土壤生物多樣性改善，增加土壤碳匯）所涉及到的微藻固碳合理分配一部分到微藻產(chǎn)業(yè)中，強(qiáng)化信心和投資微藻養(yǎng)殖面積的力度
3-4、合成生物學(xué)開發(fā)更多以光合作用微藻作為底盤生物的技術(shù)，批量制造高價值的有機(jī)物。
3-5、探索微藻在光合作用過程后的碳足跡，除了氧氣和碳水化合物之外，其他一些產(chǎn)物是否以氣體或者其他有機(jī)物形式存在，比如香味、溶于水不被檢測發(fā)現(xiàn)的小分子有機(jī)物、色素等等。
從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度，沒有一家工廠會把全部利潤和錢都投入到這個工廠的固定資產(chǎn)和生產(chǎn)設(shè)備中，錢和利潤需要投資到更多領(lǐng)域，需要消費(fèi)更多其他產(chǎn)品。
一只老鼠一生偷吃的食物和運(yùn)動消耗的能量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被抓住燒掉后那點(diǎn)灰燼的重量。
微藻在光合作用固定的二氧化碳遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于藻粉對應(yīng)的二氧化碳，多養(yǎng)藻固碳這個觀點(diǎn)我們深信不疑。
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作者：俞建中（微信號：Scophy117）
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（文中來源于網(wǎng)絡(luò)或他人的圖片，版權(quán)歸原作者所有，本文僅用于科普宣傳，不涉及任何商業(yè)利益，本系列所有前篇及后篇均遵守此規(guī)則，他人如有轉(zhuǎn)引，敬請尊準(zhǔn)?。?/span>
今天的段子，是來蹭熱點(diǎn)的！
一、碳中和
“碳達(dá)峰、碳中和”這個說法，早幾年有不同的名字，叫“碳減排”、“碳匯”之類，不過事情，始終是同一個事情，就是提高能源和物資的利用效率，降低二氧化碳的排放。
十多年前因?yàn)樵痛鬂q價而觸發(fā)的新能源熱潮中，微藻新能源是熱潮中的一個小潮，但幾乎席卷了全世界所有上得了臺面的國家，國內(nèi)很多微藻行業(yè)的專家和企業(yè)都親身經(jīng)歷了這個過程，潮水退了也還沒幾天，沙灘上都還濕著。
當(dāng)時跟微藻能源（生物柴油）生產(chǎn)相耦合的一個內(nèi)容就是微藻對二氧化碳的利用（減排），這塊的研究當(dāng)時有大把的科研論文誕生。所有的研究基于一個基本事實(shí)：微藻生物質(zhì)中含有碳元素，有文獻(xiàn)分析微藻中的碳元素含量，計(jì)算出每養(yǎng)殖1噸微藻干粉，約等于固定1.8噸二氧化碳；不同藻種或具體的藻粉產(chǎn)品這個比值會略有偏差，但是只要最后的藻粉產(chǎn)品中碳元素含量定了，固定多少二氧化碳也就定了。
所以，不管這二氧化碳是從空氣中吸收來的，還是在藻液里額外注入二氧化碳，或者利用的有機(jī)碳或碳酸鹽類物質(zhì)，也不管用什么養(yǎng)殖設(shè)施，也不管你生產(chǎn)效率，或者什么生產(chǎn)成本，固定多少二氧化碳只跟產(chǎn)量有關(guān)！?。?/span>
所以，“碳中和”這個熱點(diǎn)，如果微藻要蹭的話，原理很簡單、門檻也很低，不過要上臺面就有難度，相對于我國百億噸為單位的二氧化碳排放量來說，一年得出多少噸產(chǎn)量，才有加座上桌的資格？
所以，想靠賣碳配額賺錢，想想就算了，微藻還是得回歸到微藻本身來?。?！
二、人造肉
定義先上升到“肉”的概念。
“肉”，除卻美食的概念，核心還是蛋白。如畜牧和水產(chǎn)養(yǎng)殖所述的，養(yǎng)殖的本質(zhì)是為了將低質(zhì)量、低附加值的（動物/植物等來源的）蛋白利用動物體轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)（以及美味）的動物蛋白。
而所謂“人造肉”，說白了就是利用非肉類蛋白制作的類肉產(chǎn)品，用以替代傳統(tǒng)的肉類蛋白。非肉類蛋白可以是植物蛋白、細(xì)胞肉（肌肉細(xì)胞）、菌體蛋白。
以菌體蛋白來說，若干年前有次細(xì)胞蛋白開發(fā)的熱潮，主要目標(biāo)和方向是想發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌真菌等微生物，開發(fā)菌體蛋白源。某次開會聽到一個前輩說，這個項(xiàng)目沒下文的原因是菌體核酸含量太高，開發(fā)食品有難度。
細(xì)胞肉簡單說就是將各類動物的肌肉細(xì)胞利用細(xì)胞培養(yǎng)的方法，繁殖出“肉”細(xì)胞來（這個成本，做過細(xì)胞培養(yǎng)的朋友應(yīng)該有所體會）。
目前在市場上買到的“人造肉”基本都是植物肉：主要是將豆類蛋白經(jīng)過系列加工流程，使植物蛋白得到類似肌肉纖維的口感，并用色素、調(diào)料等模擬出肉類的顏色、風(fēng)味與肉汁等特性。（原始版的植物肉不就是素雞、豆腐干么……）
三、蛋白與螺旋藻
淀粉、油脂和蛋白是喂養(yǎng)人類的三大物質(zhì)。就目前的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式來說，三大物質(zhì)中較短的這塊板是蛋白。
當(dāng)前人類食物中蛋白的來源，主要是動物蛋白和植物蛋白兩種，動物蛋白如畜禽的豬牛羊雞鴨鵝和水產(chǎn)的魚蝦貝（藻呢？藻呢？？藻呢？？？），植物蛋白除了幾種主糧中含有外，主要是豆類，尤其是大豆來提供。另外，畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)動物蛋白只是一個蛋白的轉(zhuǎn)化過程，并非蛋白的最初來源，飼料中，主要蛋白來源還是大豆（同時也是油脂的主要來源之一），可以說一顆大豆在很辛苦的撐那塊短板。
（1）2020年，中國大豆播種面積為1.48億畝，產(chǎn)量1960萬噸，單產(chǎn)為132公斤/畝；
（2）海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示，中國2020年進(jìn)口大豆10032.7萬噸；
（3）2020/2021年度（當(dāng)年9月至次年7月），世界大豆產(chǎn)量預(yù)計(jì)為3.6億噸。
注：國產(chǎn)大豆主要用于直接食用（豆制品），進(jìn)口大豆主要用于榨油而豆粕用于飼料。
情況多嚴(yán)重就不用多說了！
誰來幫一把大豆，補(bǔ)足那塊短板？
擴(kuò)大種植面積？就看兩個數(shù)據(jù)，一個是大家熟聽的十八億畝紅線，再一個就是上面提到的1.48億畝，要實(shí)現(xiàn)10032+1960（萬噸）的完全自給，按上述的單產(chǎn)數(shù)據(jù)，得9億畝耕地，一半耕地用來種大豆？表面是豆，背后還是耕地的問題。
菌體蛋白？菌體蛋白的開發(fā)，核酸含量高或許是個問題，還能依靠技術(shù)突破去解決（酵母核酸含量3-15%，大腸桿菌核酸含量7%左右），發(fā)酵所需的背后還有發(fā)酵的高能耗和高污染的問題，這里暫不討論。單獨(dú)說發(fā)酵所需要的碳源，蔗糖、甜菜糖、玉米或者土豆淀粉做的葡萄糖，哪個不需要靠地種出來，哪個不需要優(yōu)質(zhì)的耕地？
總結(jié)一下，糧食問題最終都是歸結(jié)到土地、水、二氧化碳和太陽能等幾個要素，在中國，糧食問題最大的制約，還是土地，尤其是可耕地的問題。
所以不談技術(shù)和成本，單單微藻不挑地，就是依靠微藻來解決蛋白自給最大的資源依仗。
目前微藻能實(shí)現(xiàn)規(guī)模培養(yǎng)，而且蛋白含量高的，就螺旋藻和小球藻兩種。兩種相比，能扮演主角的，只能是螺旋藻：（1）成本不到小球藻一半甚至三分之一，單產(chǎn)能耗較低；（2）單產(chǎn)耗水低，水資源充分利用，消耗的只是蒸發(fā)量，沒有污水外排的問題；（3）化學(xué)肥料幾乎沒有浪費(fèi)。
單產(chǎn)上相比，純光養(yǎng)的螺旋藻跟能利用乙酸兼養(yǎng)的小球藻相比，確實(shí)沒有優(yōu)勢，但是，反正不挑地啊！還有想提小球藻發(fā)酵的，往上拉個十來行再看一遍！
再有從開發(fā)難度上講，小球藻那個細(xì)胞壁處理在工藝上就夠你吃一壺的。這個細(xì)胞壁的處理，不管藻粉用于食品或者飼料，往深里想想，絕對是細(xì)思極恐的。
從蛋白生產(chǎn)角度，微藻就是利用太陽能將無機(jī)氮轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)的加工廠。下表就螺旋藻和大豆兩個扮演同樣角色的生產(chǎn)者做個比較。
跟大豆相比，螺旋藻健康功效這個彩蛋我們今天先不敲，因?yàn)閿?shù)據(jù)缺乏的問題，還有一些比較項(xiàng)沒法羅列?？傮w上來說，如果把螺旋藻作為糧食品種，有以下一些優(yōu)勢：
A.?不占用現(xiàn)有耕地，可利用荒漠、灘涂、鹽堿地等不可耕土地；
B.?耗水系數(shù)低，咸淡水、鹽堿水均可使用；
C.?氮磷等肥料轉(zhuǎn)化效率高，不使用農(nóng)藥；
D.?環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，我國南北均可開展；
E.?蛋白含量高，營養(yǎng)較為全面，同時具有強(qiáng)大的健康功效；
F.?綠色的植物，人類食用親和性好（相對菌蛋白）；
G.?干粉易于儲藏；
H.?我國的資源優(yōu)勢：北方荒漠土地、鹽堿湖水、小蘇打等；
I.?產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)已經(jīng)具備、技術(shù)成熟、加工過程實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；
J.?可棚內(nèi)養(yǎng)殖、無水旱蟲災(zāi)害；
K.?生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)季幾天可收獲一次；
L.?環(huán)境效益明顯——減排二氧化碳；
四、微藻肉
今天討論微藻肉不是一個產(chǎn)品怎么生產(chǎn)的問題，而是一個潛在產(chǎn)業(yè)如何構(gòu)建的問題。
解決微藻肉先解決微藻的問題。
就螺旋藻來說，如果真要扛微藻肉的大旗，其實(shí)還是有許多問題要解決的。
生產(chǎn)藻株這塊，各個企業(yè)的現(xiàn)狀行內(nèi)估計(jì)都耳聞目睹過，制種水平，可能連從前農(nóng)民挑稻種麥種的那個水平都達(dá)不到。能不能出個微藻界的袁隆平，搞幾個超級藻種出來，再誕生個微藻界的孟山都，商業(yè)化解決生產(chǎn)種的問題。
生產(chǎn)工藝這塊可能要有所調(diào)整，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也可能要改變?，F(xiàn)狀是今天客戶來要求藻藍(lán)蛋白含量高，明天客戶來要求β-胡蘿卜素含量高，后天又搞個什么稀奇古怪的要求來，企業(yè)只能苦中作樂。針對作為蛋白源的螺旋藻，蛋白指標(biāo)是一方面，對后期加工會有影響的一些物質(zhì)含量是必然要考慮的。
然后是蛋白提取的問題，這塊本人是外行。濕提干提先不論，就幾位業(yè)內(nèi)專家的意見，藻粉脫腥是個問題，蛋白脫色也是個問題，螺旋藻自帶高含量藻藍(lán)蛋白，而且葉綠素含量也不算低，當(dāng)然已經(jīng)見到利用提取藻藍(lán)蛋白之后的藻渣制取的螺旋藻蛋白小樣，脫色做的很好的，工藝放大之后的成本是否劃算還有待計(jì)算。最終的路線應(yīng)該還是有綜合提取/煉制的內(nèi)容，把藻藍(lán)蛋白，藻油等價值高的提取出來，剩下的渣渣再考慮蛋白提取。
食品加工這個內(nèi)容，當(dāng)然是讓食品行業(yè)來扛。近期如果注意食品開發(fā)動向，植物肉（人造肉）是個不折不扣的熱點(diǎn)：技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司、傳統(tǒng)素食企業(yè)、豆制品企業(yè)、肉企、甚至連鎖餐飲企業(yè)和商超都加入進(jìn)來，賽道日漸紛繁，這個領(lǐng)域的融資額增長飛速。不過仔細(xì)看看，投融資領(lǐng)域現(xiàn)階段還是故事居多，產(chǎn)品端口還是沒很好的解決品相、結(jié)構(gòu)、汁水、色澤、口感等等一系列問題，有些只是在肉末產(chǎn)品中摻點(diǎn)大豆蛋白，除了健康、營養(yǎng)或者環(huán)保的話題，其他能講的東西也不算多，所以這塊的技術(shù)空缺可以說是非常大。
五、問題歸屬
成本是繞不開的話題，現(xiàn)在拿20多塊錢一公斤的大豆分離蛋白做的植物肉價格都貴的讓普通人難以接受，原料就超過這個價的螺旋藻“微藻肉”怎么做？如果強(qiáng)調(diào)健康功效，跟現(xiàn)在賣螺旋藻片又有什么大區(qū)別。常規(guī)條件下要把螺旋藻蛋白做到比大豆蛋白更便宜，至少目前有點(diǎn)超出想象力，商業(yè)模式下，大宗產(chǎn)品要做到盈利，網(wǎng)紅帶貨也做不到啊！
不過這幾年大家都親身感受到了：遇到政治問題，如貿(mào)易戰(zhàn)，有錢人家也不賣給你芯片和ASML光刻機(jī)；遇到氣候問題，比如今年巴西干旱，大豆成本上升，產(chǎn)量有可能受到影響，如果持續(xù)干旱，后面會發(fā)生什么呢？再有就是這次的疫情，冗余設(shè)計(jì)的必要性就出來了，“深挖洞、廣積糧”真的不是笑話，修十八車道，防的就是萬一那么一堵……
不談商業(yè)、不談環(huán)保、不談資源問題，至少技術(shù)環(huán)節(jié)先解決了，當(dāng)個儲備（冗余），萬一遇到危難時刻，基建狂魔一個月修一百萬畝藻池那不叫個事，全國萬把畝養(yǎng)殖場做種液基地，鋪滿這一百萬畝也就個把月的事，然后是幾天收一波的事。
最后還是拿大豆做對比，能替代中國1%大豆蛋白的消耗量，就是省出近千萬畝的耕地！土地這個問題，又有哪個地主嫌棄自己家里地多了！糧食這個東西，農(nóng)耕民族對它的感受是切身又切身的！
（以下分割線）
==================================================================
這個段子，起意在幾個月前，開始的時候還是查了很多資料的，比如畜禽養(yǎng)殖的排碳量，人吃肉吃素的排碳量，各種吃素的健康功效之類的，開發(fā)作為飼料蛋白源等等，寫半截覺得羅列這些有過分鼓吹和偏移自身愛吃肉立場的嫌疑，果斷舍棄了；說解決思路或方案，專業(yè)知識又跨不過去；干脆簡單點(diǎn)，圖也一張不留，問題還是讓大家來討論！
俞建中博士系列藻類科普文章《光語帶你認(rèn)識微藻》第一輯鏈接：
光語帶你認(rèn)識微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開發(fā)和應(yīng)用
光語帶你認(rèn)識微藻 第三篇——微藻培養(yǎng)簡介
光語帶你認(rèn)識微藻 第八篇——地木耳、發(fā)菜和葛仙米
光語帶你認(rèn)識微藻 第十篇——裸藻（Euglena）
俞建中博士系列藻類科普文章《光語帶你認(rèn)識微藻》第二輯鏈接：
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯） 第一篇 共生藻之蟲黃藻
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯） 第二篇 顆石藻（Coccolithophores）
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯）第四篇 柵藻（Scenedesmus）
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From https://biocyclopedia.com/index/algae/algal_culturing/walnes_medium_composition.php
| Reagents | Per Liter Seawater |
|---|---|
| Solution A | 1.0 ml |
| Solution C | 0.1 ml |
| Solution D (to add for diatoms) | 2.0 ml |
| Solution A | |
| FeCl3?* 6H2O | 1.3 g |
| MnCl2?* 4H2O | 0.4 g |
| H3BO3 | 33.6 g |
| Na2EDTA | 45.0 g |
| NaH2PO4?* 2H2O | 20.0 g |
| NaNO3 | 100.0 g |
| Solution B | 1 ml |
| Solution B per 100ml | |
| ZnCl2 | 2.1 g |
| CoCl2?* 6H2O | 2.0 g |
| (NH4)6Mo7O24?* 4H2O | 0.9 g |
| CuSO4?* 5H2O | 2.0 g |
| Concentrated HCl | 10 ml |
| Solution C per 200ml | |
| Thiamine HCl (Vitamin B1) | 0.2 g |
| Cyanocobalamin (Vitamin B12) | 10 mg |
| Solution D (per liter) | |
| Na2SiO3?* 5H2O | 40.0 g |
微信公眾號：Leadingtec
作者：俞建中（微信號：Scophy117）
開篇霸圖
一、名字
光這名字怎么念，就有得吵。
到底讀[shān]?還是讀[zhà]？
有說按漢字發(fā)音讀[zhà]，比如柵欄就讀[zhà]，這藻呈柵欄狀所以也念[zhà]，哎，有些方言里柵欄這東西還發(fā)[sa]或[se]音呢，還有物理學(xué)里光柵也念[shān]，植物學(xué)里那個柵（shān）欄組織呢，有說根據(jù)拉丁文種名S開頭，讀[shān]?沒錯。曾經(jīng)看到過一個博文，作者就這個問題追查了一圈，最后還是沒追索到這個藻最初的讀法。
我的觀點(diǎn)，這個“柵”字是個人都知道讀[zhà]，偏偏“柵藻”有讀[shān]?，肯定有它的道理，至于怎么來的，先不管它?。ㄟ€有如遺傳學(xué)里的“嵌合體”的“嵌”字念[kān]，上課時我們那老師特別強(qiáng)調(diào)不讀[qiàn]。）
可以確認(rèn)的是：過世的饒欽止老先生讀[shān]；我在青島時遇到的所有藻類專家都讀[shān]；胡鴻鈞老先生說，讀[shān]是上學(xué)時老師教的，改不了拉！
二、分類和命名
柵藻屬的分類是一直綠藻門的大難題：名稱多，變異大，變種之類的一大堆。
柵藻屬（Scenedesmus）歸屬綠藻綱（Chlorophyceae）綠球藻目（Chlorococcales）柵藻科（Scenedesmaceae），柵藻屬內(nèi)種類眾多，畢列爵先生的一個文章（1987）稱全世界已報告過的此屬植物約有370余種(包括變種和變型)，近期的臺灣生物多樣性資訊入口網(wǎng)（Taiwan Biodiversity Information Facility）列出了90多個種。
約二百年前，就有學(xué)者發(fā)現(xiàn)了柵藻的四細(xì)胞克隆的常見特征，一開始認(rèn)為是一種硅藻（Achnantes），1829年學(xué)者M(jìn)eyen首次為柵藻命名Scenedesmus，因此我們看文獻(xiàn)，在屬名Scenedesmus后面，常帶著“Meyen”這個人名，一百年后，這個屬又分出來四個亞屬Clathrodesmus，Desmodesmus，Euscenedesmus和Rhynchodesmus (Chodat 1926)，又過了約50年， 又有學(xué)者提出了三個亞屬的觀點(diǎn)：Acutodesmus, Desmodesmus 和 Scenedesmus (Hegewald 1978)；幾乎是同時，1976年Trainor等提出，我們常說的柵藻應(yīng)該是包含了兩個屬（或者亞屬），以有無芒刺（spiny）為區(qū)別性特征分為Desmodesmus（有芒刺） 和 Scenedesmus（無芒刺）；在此過后20年，基因序列分析（18S-rDNA和ITS-2）先后佐證了Trainor等的觀點(diǎn)，而不支持Acutodesmus亞屬的存在（該屬歸入了Scenedesmus）。
所以現(xiàn)在比較公認(rèn)的觀點(diǎn)是：傳統(tǒng)觀點(diǎn)上的柵藻被分成狹義的柵藻屬（Scenedesmus?）和鏈帶藻屬（Desmodesmus），前者沒有刺等附屬物，后者包含細(xì)胞具刺的種類。
鑒于以上的歷史遺留問題，現(xiàn)在許多資料一時沒法更改過來，在本文中，我們先不糾結(jié)是Scenedesmus?還是Desmodesmus，在此統(tǒng)稱柵藻，就把它們當(dāng)一個大類來定義和討論吧。
三、柵藻的繁殖
柵藻科（Scenedesmaceae）最常見的繁殖方式是通過似親孢子的形成進(jìn)行無性繁殖，在親本細(xì)胞壁內(nèi)，母細(xì)胞經(jīng)歷 從1到4次連續(xù)分裂為2到 16個子細(xì)胞，展開后就形成多個克隆，每個克隆的細(xì)胞數(shù)有可能不等。
我們通常的印象里，柵藻（廣義上的，即包括柵藻屬Scenedesmus和鏈帶藻屬Desmodesmus）是四個細(xì)胞一個克?。?lián)生體），而實(shí)際上，很多種存在單細(xì)胞的形式。尤其鏈帶藻屬下，因芒刺的存在，會阻礙多個細(xì)胞形成聯(lián)合而形成單個細(xì)胞形式；也會因?yàn)榉敝硶r多個子細(xì)胞形成的克隆分散展開而形成單個細(xì)胞形式（一個克隆可分散為多個子體，細(xì)胞數(shù)可能不同）。無芒刺的柵藻屬單細(xì)胞形式形成更傾向后者方式。
在這兩個屬中，到目前為止，有性繁殖的記錄很少。上世紀(jì)六十年代，在斜生柵藻（S. obliquus）中首先觀察到了動細(xì)胞（motile cells），緊接著又在二形柵藻（S. dimorphus）中也發(fā)現(xiàn)了動細(xì)胞存在，再之后的記錄就跨越了三十年，在室外的斜生柵藻和六價鉻處理后的尖頭柵藻（S. acutus）中發(fā)現(xiàn)動細(xì)胞。而配子在上世紀(jì)八十年代末才正式發(fā)現(xiàn)（D. armatus），Trainor（1998）觀察到了柵藻有性繁殖的方式，來源于兩個不同斜生柵藻株系的配子混合后立刻形成一個個配子團(tuán)，一個團(tuán)包含5-10個配子細(xì)胞，成對配子通過鞭毛互相連接，從配子團(tuán)脫離后，迅速形成一個四鞭毛游動孢子，而后成長為大的球形合子，從這個球形合子形成的克隆里釋放出來的細(xì)胞總是單細(xì)胞的形式而非四細(xì)胞形式。
另外，在環(huán)境不適時，個別柵藻也會形成休眠孢子的形式。
四、柵藻的特性及應(yīng)用
柵藻主要存在淡水水域，有個別種有很強(qiáng)的鹽耐受能力，幾乎遍布世界，而且特別濫生，甚至在土壤中也能存活；容易培養(yǎng)，經(jīng)得起折騰，因而有幸成為第一個實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的藻種。
總體而言，它有以下的特性：
（1）廣布性：南北走過很多塘口，水樣檢測多數(shù)能發(fā)現(xiàn)柵藻存在，而且成為優(yōu)勢種的比率較大；
（2）耐鹽度：親眼所見，在很多沿海的咸淡水塘口中，柵藻經(jīng)常成為優(yōu)勢種類；親身體會，某次海水養(yǎng)某種藻，結(jié)果最后池里都是柵藻；文獻(xiàn)記載，大于45‰；
（3）快速生長：也是親身體會，小球藻規(guī)模養(yǎng)殖，一年中總在一個比較固定的季節(jié)，發(fā)現(xiàn)池中小球藻沒了，都是某種柵藻，那一刻心情真是烏央烏央的……而過了這段時間，又完全不見蹤影了；
（4）耐污能力：柵藻利用有機(jī)物的能力比較強(qiáng)，對各類離子的耐受力也比較強(qiáng)，這個情況觀察污水處理池就有感受；
（5）溫度耐受：檢索文獻(xiàn)看到數(shù)據(jù)8-48℃；
（6）可以吃：合理培養(yǎng)的柵藻未見到有毒性報道，而且蛋白、類胡蘿卜素之類物質(zhì)的含量還比較可觀，不過沒吃過，不知道味道怎么樣……
（7）抗燥性：舉個栗子，Anandarajah等在1991年的一項(xiàng)研究，柵藻經(jīng)過一定的處理在干燥后進(jìn)行冷凍一年還能恢復(fù)活性。（當(dāng)然存活率及對恢復(fù)后對生長及繁殖的影響就不用提了，再聯(lián)系到現(xiàn)在市面上有說冷凍干燥小球藻粉用于調(diào)水，可百分百復(fù)活當(dāng)藻種……，還有拿個有顏色的粉末說是硅藻，撒水里可以當(dāng)硅藻藻種用……感覺《三體》里的描述在微藻世界發(fā)生了，希望做這個事的人要點(diǎn)臉，省的我不用費(fèi)心專門來打這段字?。?/span>
（一）污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用
鑒于上述的一些特性，柵藻幾乎是天生的環(huán)保治理者。
文獻(xiàn)就不一一列舉了，所檢索到的大致有：作為生物指示物用于檢測水污染；用于處理養(yǎng)殖污水，在四五天時間內(nèi)就可以吸收大部甚至全部的氮磷；用于處理市政生活污水；用于甜品廠的廢水處理；處理礦山污水，尤其是吸收其中的鎘與鉛等重金屬。
柵藻用于污水處理的研究相當(dāng)多，總體而言，體現(xiàn)在三個功能：降低有機(jī)物含量、吸收氮/磷元素和吸收重金屬。
如果注意觀察的話，在一些污水處理廠或者污染嚴(yán)重的水域，柵藻已經(jīng)自覺不自覺的幫人類奉獻(xiàn)了很久，貢獻(xiàn)了很多。
（二）關(guān)于吃的問題
1、培養(yǎng)問題
吃之前得先養(yǎng)出來！目前專門培養(yǎng)柵藻用來吃好像還沒怎么見到，不過可以從研究數(shù)據(jù)上探查培養(yǎng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。
類似小球藻，柵藻具有利用有機(jī)物的能力，能光養(yǎng)（兼養(yǎng)）也能發(fā)酵。根據(jù)Han等（2018）的一項(xiàng)研究，光反應(yīng)器中，一株柵藻屬的藻種，能在5天時間輕松接近0.9g/L的生物量；Flórez-Miranda等（2017）的研究，原頂柵藻S. incrassatulus在發(fā)酵罐中進(jìn)行批次培養(yǎng)，10.6 g/L葡萄糖濃度下，5天時間生物量達(dá)到7.22g/L，而在30.3 g/L葡萄糖濃度下，6天時間生物量可達(dá)到18 g/L。而高保燕（2014）的研究發(fā)現(xiàn)布那迪柵藻( S. bernardii)異養(yǎng)培養(yǎng)時，葡萄糖最適質(zhì)量濃度為50.0 g/L；搖瓶培養(yǎng)時所獲得的最大生物量即可達(dá)到24.8 g/L。（這幾個生物量數(shù)據(jù)相當(dāng)可觀，而且碳源的利用效率也相當(dāng)高，另外記得以前掃到過一眼，柵藻發(fā)酵培養(yǎng)生物量可達(dá)100 g/L，時間太久，記不得文獻(xiàn)出處了。）
從研究數(shù)據(jù)來看，要實(shí)現(xiàn)柵藻的規(guī)?；a(chǎn)，在技術(shù)上難度應(yīng)該跟小球藻差不多，甚至可能更容易一些。
2、營養(yǎng)成分
（1）三大組分：蛋白、多糖脂肪酸。
柵藻的蛋白含量一般在30-35%左右；有報道，尖頭柵藻S. acutus的蛋白含量可達(dá)50%以上；脂肪酸含量在1-15%之間， 16C和18C脂肪酸占絕對優(yōu)勢，其中飽和脂肪酸占總量的一半以上；多糖含量一般10-15%，其中粗纖維含量6%。
三大組分含量一加就知道測取的柵藻原料不是定向培養(yǎng)獲得的，存在改善指標(biāo)的空間。以蛋白為例，如果對配方進(jìn)行下調(diào)整，增加一下氮元素供應(yīng)的話，肯定能再提高。
（2）類胡蘿卜素
柵藻中，類胡蘿卜素含量豐富，研究檢測到的常見類胡蘿卜素有β-胡蘿卜素（β-carotene），新黃素（neoxanthin），綠藻黃素（loroxanthin），紫黃素（violaxanthin）和葉黃素（lutein）等。多種類胡蘿卜素中，以葉黃素最為顯著，在研究領(lǐng)域也最為關(guān)注，在光養(yǎng)條件下，較優(yōu)的含量可達(dá)5 mg/g以上，文獻(xiàn)檢索到最高的含量可達(dá)8 mg/g以上（García-Ca?edo et al.,2016）。
（3）其他活性（物質(zhì)）
Campiche等（2018）研究發(fā)現(xiàn)柵藻S. rubescens的水提物具有預(yù)防紫外造成的皮膚老化功能，也就是可以開發(fā)成化妝品。暢想一下，是不是柵藻提取物也具有類似小球藻提取物CGF那樣的功能，這方面研究太少，不過真是值得期待一下。
3、誰吃
（1）動物吃
生物餌料方面，柵藻的天分差一點(diǎn)，雖然柵藻又是兄弟抱團(tuán)，又是披上芒刺，畢竟還是有落單的時候，不可避免的會被橈足類、枝角類等餌料動物攝食，作為口糧級的初級餌料，柵藻還是在自然界中占據(jù)了一定地位的。
其次是開發(fā)為飼料，這方面，柵藻中富含的類胡蘿卜素有一定的用武之地，如用在蛋雞飼料和觀賞魚飼料等。
（2）人吃
這個真沒吃過，不知道口感怎么樣，生物學(xué)功效這塊研究甚少，單純靠一個葉黃素含量又顯得戲份不夠，蛋白提升方面，也是研究極度缺乏。不論株系就有幾百個種（包括亞種、變種和變型等），也分?jǐn)偭搜芯苛α浚贿^還是期待科學(xué)家們有空的時候掃過來一眼，看看柵藻這個大類有沒有可以發(fā)揮一下的機(jī)會。
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篇末繼續(xù)放圖
（做文章要有底線）
俞建中博士系列藻類科普文章《光語帶你認(rèn)識微藻》第一輯鏈接：
光語帶你認(rèn)識微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開發(fā)和應(yīng)用
光語帶你認(rèn)識微藻 第三篇——微藻培養(yǎng)簡介
光語帶你認(rèn)識微藻 第八篇——地木耳、發(fā)菜和葛仙米
光語帶你認(rèn)識微藻 第十篇——裸藻（Euglena）
俞建中博士系列藻類科普文章《光語帶你認(rèn)識微藻》第二輯鏈接：
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯） 第一篇 共生藻之蟲黃藻
光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯） 第二篇 顆石藻（Coccolithophores）
The post 光語帶你認(rèn)識微藻（第二輯）第四篇 柵藻（Scenedesmus） first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>
一、會議主題
本屆會議以“樹立系統(tǒng)和綠色發(fā)展理念，構(gòu)建高質(zhì)量微藻生物經(jīng)濟(jì)”為主題，以“產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)深度融合”為目標(biāo)，力創(chuàng)“一企一品，一校一技”的特色發(fā)展戰(zhàn)略。本次會議瞄準(zhǔn)微藻產(chǎn)業(yè)的精準(zhǔn)功能、社會擔(dān)當(dāng)和新前沿應(yīng)用，討論推動微藻產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型、創(chuàng)業(yè)及新舊動能轉(zhuǎn)換，培育“藻品”文化，積極主動對接大健康和大農(nóng)業(yè)，創(chuàng)造社會經(jīng)濟(jì)多贏局面。
二、會議分議題
- 微藻生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略研討
- 微藻產(chǎn)業(yè)卡脖子技術(shù)及新技術(shù)進(jìn)展
- 微藻產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的標(biāo)準(zhǔn)、市場和技術(shù)需求
- 微藻產(chǎn)業(yè)“十四五”發(fā)展建議
三、時間和地點(diǎn)
會議時間：2021年4月28?— 5月1日（周三-周六）。
會議地點(diǎn)：線下會議地址：湖北省武漢市蔡甸區(qū)三角湖路8號（武漢江漢大學(xué)學(xué)術(shù)交流中心明德酒店）。
線上會議地址：會議鏈接和密碼會在會前發(fā)給會議注冊繳費(fèi)人員。
四、日程安排
| 2021年4月28日（星期三）（線下會場） | |||
| 9:00-22:00 | 報到 | ||
| 20:00-22:00 | 預(yù)備會議 | ||
| 2021年4月29日（星期四）線下+線上會議 | |||
| 主持人：齊雨藻 | |||
| 8:30-9:00 | 開幕式 | ||
| 9:00-9:30 | 會議合影 | ||
| 9:30-12:00 | 微藻生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略研討報告 | ||
| 9:30-9:55 | 報告人：徐旭東，中國科學(xué)院水生生物研究所 | ||
| 報告題目：待定 | |||
| 9:55-10:20 | 報告人：劉永定，中國科學(xué)院水生生物研究所 | ||
| 報告題目：藻類固碳：HNLC及其他 | |||
| 10:20-10:45 | 報告人：潘克厚，中國海洋大學(xué) | ||
| 報告題目：待定 | |||
| 10:45-11:10 | 報告人：呂雪峰，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所 | ||
| 報告題目：老品種，新技術(shù)——螺旋藻甘油葡糖苷的先進(jìn)生物制造 | |||
| 11:10-11:35 | 報告人：李元廣，華東理工大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻規(guī)?；囵B(yǎng)模式由“設(shè)施農(nóng)業(yè)”向“工業(yè)化”轉(zhuǎn)變的產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐與思考 | |||
| 11:35-12:00 | 報告人：周民，浙江大學(xué) | ||
| 報告題目：活性微藻材料生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用探索 | |||
| 14:00-18:00 | 微藻產(chǎn)業(yè)“卡脖子”技術(shù)及新技術(shù)應(yīng)用 | ||
| 主持人：嚴(yán)小軍 ?胡強(qiáng) | |||
| 14:00-14:20 | 報告人：張學(xué)治，中國科學(xué)院水生所 | ||
| 報告題目：自養(yǎng)-異養(yǎng)協(xié)同實(shí)現(xiàn)微藻高效脫氮與固碳 | |||
| 14:20-14:40 | 報告人：王洪濤，四川大學(xué) | ||
| 報告題目：碳中和與生命周期碳足跡核算體系 | |||
| 14:40-15:00 | 報告人：周文廣，南昌大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻對碳中和及可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的貢獻(xiàn)潛力 | |||
| 15:00-15:20 | 報告人：張成武，暨南大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻源營養(yǎng)色素、脂肪酸（高端食用油）和多糖 | |||
| 15:20-15:40 | 報告人：陳杰，南昌大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻分段水熱液化產(chǎn)油耦合水相循環(huán)和營養(yǎng)物質(zhì)回收 | |||
| 15:40-16:00 | 報告人：汪輝，中國科學(xué)院青島生物能源與過程所 | ||
| 報告題目： 利用絲狀微藻黃絲藻聯(lián)產(chǎn)能源與高值品研究 | |||
| 16:00-16:10 | 休息 | ||
| 16:10-16:30 | 報告人：朱聯(lián)東，武漢大學(xué) | ||
| 報告題目：殼聚糖采收微藻及其對下游工藝的影響 | |||
| 16:30-16:50 | 報告人：唐濤，中國科學(xué)院上海高等研究院 | ||
| 報告題目：一株耐受高濃度CO2柵藻的生長性能評價及機(jī)理研究 | |||
| 16:50-17:10 | 報告人：霍書豪，江蘇大學(xué) | ||
| 報告題目：廢水光電預(yù)處理耦合微藻資源化? | |||
| 17:10-17:30 | 報告人：崔紅利，山西農(nóng)業(yè)大學(xué) | ||
| 報告題目：藻源活性物質(zhì)（螺旋藻多糖和蝦青素）精準(zhǔn)功能鑒定 | |||
| 17:30-17:50 | 報告人：萬民熙，華東理工大學(xué) | ||
| 報告題目：紅藻藻藍(lán)蛋白在穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢及其生物制造技術(shù)的研究進(jìn)展 | |||
| 17:50-18:10 | 報告人：賀嘉怡，深圳大學(xué) | ||
| 報告題目：Global metabolomics reveals that?Vibrio natriegens enhances the?growth and paramylon synthesis?of Euglena gracilis? | |||
| 19:00-22:00 | 專題論壇：植物基、發(fā)酵基與微藻替代蛋白：微藻的新市場與新商機(jī) | ||
| 主持人：魏東，華南理工大學(xué) | |||
| 特邀嘉賓：
1）李佩瑩，谷孚咨詢總經(jīng)理； 2）鄭迪，食芯資本Bits x Bites?投資總監(jiān)； 3）楊朝暉，國際食品企業(yè)道夫子中國總經(jīng)理； 4）王剛，前聯(lián)想控股佳沃集團(tuán)投資總監(jiān)（線上）； 5）鄭進(jìn)平，廣州聚圖資本投資總監(jiān)（線上）。 論壇組織形式： 1）請嘉賓就各自機(jī)構(gòu)的投資關(guān)注點(diǎn)、對微藻替代蛋白和植物基、發(fā)酵基未來市場與投資風(fēng)向進(jìn)行分析評論（每位嘉賓發(fā)言時長不超過10分鐘）； 2）問題答疑：由主持人就幾個微藻替代蛋白和植物基、發(fā)酵基領(lǐng)域共同關(guān)心的問題進(jìn)行提問，請嘉賓闡述自己的觀點(diǎn)（3-5個問題，總時長不超過50分鐘）； 3）現(xiàn)場互動環(huán)節(jié)：現(xiàn)場聽眾就自己關(guān)心的問題提問，主持人邀請嘉賓回答和討論（總時長不超過50分鐘）。 |
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| 2021年4月30日（星期五）線下+線上會議 | |||
| 8:30-12:00 | 微藻產(chǎn)業(yè)“卡脖子”技術(shù)及新技術(shù)應(yīng)用 | ||
| 主持人： 李元廣 李福利 | |||
| 8:30-8:50 | 報告人：向文洲，中國科學(xué)院南海海洋研究所 | ||
| 報告題目：鹽堿水養(yǎng)殖微藻的卡脖子技術(shù) | |||
| 8:50-9:10 | 報告人：黃翔鵠，廣東海洋大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻對氮的吸收規(guī)律 | |||
| 9:10-9:30 | 報告人：黃建科，河海大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻科普平臺(微藻技術(shù)與產(chǎn)業(yè)公眾號，微藻生物技術(shù)網(wǎng)) | |||
| 9:30-9:50 | 報告人：鄧中洋，湖北工業(yè)大學(xué) | ||
| 報告題目：葛仙米產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、及未來發(fā)展方向 | |||
| 9:50-10:10 | 報告人：黃青，中科院合肥物質(zhì)研究院 | ||
| 報告題目：雨生紅球藻及蝦青素光譜檢測方法及應(yīng)用? | |||
| 10:10-10:20 | 休息 | ||
| 10:20-10:40 | 報告人：劉玉環(huán)，南昌大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻在廢水生物治理中的研究與應(yīng)用 | |||
| 10:40-11:00 | 報告人：劉國振，河北農(nóng)業(yè)大學(xué) | ||
| 報告題目：發(fā)展微藻農(nóng)業(yè)，助力食品安全 | |||
| 11:00-11:20 | 報告人：陶益，清華大學(xué) | ||
| 報告題目：耦合污水深度處理與碳中和的藻菌顆粒技術(shù) | |||
| 11:20-11:40 | 報告人：張琦，南昌大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻生物膜法廢水資源化處理 | |||
| 11:40-12:00 | 報告人：王松，深圳大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻生物科技在污水處理與生物固碳中的應(yīng)用 | |||
| 2021年4月30日（星期五）下午 線下+線上會議 | |||
| 主持人：呂雪峰 魏東 | |||
| 14:00-14:20 | 報告人：胡章立，深圳大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻細(xì)胞工廠的構(gòu)建與應(yīng)用 | |||
| 14:20-14:40 | 報告人：劉進(jìn)，北京大學(xué) | ||
| 報告題目：?；D(zhuǎn)移酶在微藻合成生物學(xué)中的應(yīng)用 | |||
| 14:40-15:00 | 報告人：范秀娟，黑龍江生物科技學(xué)院 | ||
| 報告題目：硅藻在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用 | |||
| 15:00-15:20 | 報告人：王海英，中南民族大學(xué) | ||
| 報告題目：基于Gluconacetobacter xylinus產(chǎn)生細(xì)菌纖維素收獲微藻及其應(yīng)用 | |||
| 15:20-15:40 | 報告人：程鵬飛，寧波大學(xué) | ||
| 報告題目：布朗葡萄藻：從烴類燃料到其他高值產(chǎn)品的潛在研究 | |||
| 15:40-16:00 | 報告人：馬明洋，中國科學(xué)院水生生物研究所 | ||
| 報告題目：微藻培養(yǎng)中病蟲害的鑒定、危害評價、早期監(jiān)測、防控以及資源化利用——以Poterioochromonas為例 | |||
| 16:00-16:10 | 休息 | ||
| 16:10-16:30 | 報告人：高風(fēng)正，荷蘭瓦赫寧根大學(xué) | ||
| 報告題目：歐盟地平線2020項(xiàng)目MAGNIFICENT：新生物技術(shù)助力微藻作為食品、飼料和化妝品的綠色原料 | |||
| 16:30-16:50 | 報告人：趙震宇，比利時荷蘭語魯汶大學(xué) | ||
| 報告題目：振動花紋負(fù)電聚砜膜過濾聯(lián)合無需pH調(diào)節(jié)的陽離子納米纖維素絮凝用于超低耗能微藻收獲 | |||
| 16:50-17:10 | 報告人：范建華，華東理工大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻作為新型疫苗載體在水產(chǎn)病害防控中的應(yīng)用? | |||
| 17:10-17:30 | 報告人：范勇，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所 | ||
| 報告題目：微擬球藻胞質(zhì)型PPDK功能研究 | |||
| 17:30-17:50 | 報告人：孫諍，上海海洋大學(xué) | ||
| 報告題目：基于微藻的廚余垃圾高值化處理策略 | |||
| 19:00-22:00 | 企業(yè)家論壇 | ||
| 主持人：秦松 宋立榮 | |||
| 1）每家企業(yè)代表發(fā)言，主要講述企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題及未來規(guī)劃等，發(fā)言不超過8分鐘；
2）主持人歸納總結(jié)幾個大家共同關(guān)心的問題，自由交流討論。 |
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| 2021年5月1日（星期六）十四五微藻產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略大會報告 | |||
| 主持人：秦松 | |||
| 8:30-9:00 | 報告人：胡強(qiáng)，深圳大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的新機(jī)遇和挑戰(zhàn) | |||
| 9:00-9:30 | 報告人：魏東，華南理工大學(xué) | ||
| 報告題目：人造肉新風(fēng)口與微藻新機(jī)遇—兼談微藻精深加工與新市場開拓 | |||
| 9:30-10:00 | 報告人：宋立榮，中國科學(xué)院水生生物研究所 | ||
| 報告題目：微藻生產(chǎn)和資源化利用中的環(huán)境問題初探 | |||
| 10:00-10:10 | 休息 | ||
| 10:10-10:40 | 報告人：張衛(wèi)，澳大利亞Flinder大學(xué) | ||
| 報告題目：Australian microalgae industry development: current status, challenges and potential global contributions | |||
| 10:40-11:10 | 報告人：胡長峰，江漢大學(xué) | ||
| 報告題目：微藻生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)面源污染修復(fù)中的應(yīng)用 | |||
| 11:10-12:00 | 研究生報告、墻報獎頒獎&閉幕式 | ||
五、會議注冊登記
會議報名：通過填寫會議報名信息表（附件1）發(fā)送至?xí)h郵箱[email protected]。
注冊費(fèi)用：
| 時間 | 線下代表 | 線下學(xué)生代表 | 線上代表 | 線上學(xué)生代表 |
| 4月8日前 | 800? | 600 | 400? | 200 |
| 4月8日以后和現(xiàn)場繳費(fèi) | 1000? | 800 | 600 | 400 |
會議注冊費(fèi)支付方式：對公賬戶轉(zhuǎn)賬。
會議注冊費(fèi)主要用于場地租用、網(wǎng)絡(luò)平臺服務(wù)、會務(wù)、會議資料制作等費(fèi)用。
線上參會權(quán)益：
（1）參加開幕式、閉幕式、大會特邀報告、分議題報告等。
（2）向報告專家提問和互動的機(jī)會。
（3）獲取電子版會議摘要集。
（4）獲取參會證書。
（5）學(xué)生可參加研究生論壇。
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匯款、轉(zhuǎn)賬信息：
| 賬戶名 | 中國藻業(yè)協(xié)會 |
| 開戶行 | 中國農(nóng)業(yè)銀行北京朝陽路北支行 |
| 賬戶 | 11040101040004630 |
| 納稅人識別號 | 51100000500007639T |
| 地址 | 北京市朝陽區(qū)農(nóng)展北路55號中歐賓館寫字樓317 |
| 電話 | 010-65895534 |
| 提示 | 請備注“7微藻分會會議+姓名” |
六、企業(yè)招展項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)
- 時間和地點(diǎn)：
2021年4月28-5月1日；武漢市明德酒店（江漢大學(xué)學(xué)術(shù)交流中心）
- 招展標(biāo)準(zhǔn)及項(xiàng)目：
?三萬元（展位+15min宣講報告+冠名等）；兩萬元（展位+8min宣講報告+冠名等）；一萬元/五千元（展位等）。
- 招展聯(lián)系人：
????聯(lián)系人：馮靂 ?手機(jī)號：18674039072 ?（同微信）
七、會務(wù)組聯(lián)系方式
聯(lián)系人：胡長峰 ?手機(jī)號：15972215409 ?（同微信）?
????????葛保勝 ?手機(jī)號：13355329183??（同微信）
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八、會議公眾號
請關(guān)注公眾號和加入會議群接收會議最新消息
九、會議住宿
1.本次會議住宿將安排在武漢市明德酒店（即會議地址）；
2.住宿協(xié)議價：大床房328元/晚，標(biāo)準(zhǔn)雙人間328元/晚；
3.請?jiān)诎l(fā)送參會回執(zhí)時提供預(yù)訂住宿信息，并注明住宿需求（附件1）。因參會人數(shù)較多，酒店房間數(shù)量有限，會務(wù)組只負(fù)責(zé)向酒店提供收到參會回執(zhí)中有住宿需求的參會人員。望大家理解配合，謝謝支持！
The post 中國藻業(yè)協(xié)會微藻分會第七屆學(xué)術(shù)年會 會議通知（第三輪） first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>由于化肥的過量使用，導(dǎo)致土壤的某些無機(jī)鹽或者有機(jī)物濃度過高，例如鹽度，氨氮，農(nóng)藥等，土壤主要的微生物無法耐受高濃度的化學(xué)成分而死亡，由此造成生物群落多樣性的破壞直接導(dǎo)致土壤的生產(chǎn)力下降，將無機(jī)物轉(zhuǎn)為有機(jī)物的能力也同步下降，日積月累，有機(jī)質(zhì)缺失的土壤板結(jié)，重金屬超標(biāo)等問題日益突出。
目前常見的土壤改良做法就是為土壤增加有機(jī)質(zhì)，大多數(shù)的有機(jī)質(zhì)里面都包含了微生物，這些微生物包括微藻和益生菌，增加微生物群落多樣性，可以恢復(fù)土壤本身的固氮固碳能力，轉(zhuǎn)化空氣和水流中的無機(jī)鹽和有機(jī)質(zhì)為作物營養(yǎng)物
近年來，國外先進(jìn)農(nóng)業(yè)公司結(jié)合微生物技術(shù)，通過富集高密度的微生物培養(yǎng)，直接做成微生物土壤改良產(chǎn)品，直接應(yīng)用于土壤。利用微藻作為生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的初級生產(chǎn)力，（光合作用無機(jī)物轉(zhuǎn)為有機(jī)物的能力），直接將微生物施加到土壤里，這些微藻（生產(chǎn)者）和益生菌（分解者）可以直接利用土壤中殘留的無機(jī)肥料，增加生物量，提高生產(chǎn)力。有機(jī)質(zhì)的生成可以讓土壤益生菌和微藻數(shù)量更多，有了前期食物鏈的生產(chǎn)者和分解者之后，食物鏈會逐漸延長，其他種類的微生物也會增加，復(fù)雜的食物鏈構(gòu)成了強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，由此農(nóng)業(yè)土壤進(jìn)入良性循環(huán)。
作用在土壤里面幫助作物生長的并不一定是初期投入的微藻和益生菌，也有可能是由這些初級生產(chǎn)者和分解者所分泌的活性物質(zhì)或者食物鏈后段的微生物和動物。
日本農(nóng)業(yè)技術(shù)，自然農(nóng)法就是要讓土地休養(yǎng)生息，這個過程就是讓自然的微生物能有足夠的時間去構(gòu)建土壤的微生物群落多樣性。
比如一畝地加了30斤的化肥，一個周期后收獲了1000斤的水稻，根據(jù)物質(zhì)守恒，這里面多余的900多斤都是水稻通過光合作用利用環(huán)境中的無機(jī)物在微生物的幫助下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的。因此微生物多樣性越豐富的稻田，抵御病害的能力更強(qiáng)，轉(zhuǎn)換無機(jī)物為有機(jī)營養(yǎng)的能力越強(qiáng)，作物越健康。
生態(tài)學(xué)上，生產(chǎn)者是利用光合作用將無機(jī)物轉(zhuǎn)換為有機(jī)物的這些生物，分解者是將大分子復(fù)雜有機(jī)物分解為簡單有機(jī)物和無機(jī)物的生物。微藻就是初級生產(chǎn)者，固氮固碳，益生菌可以將微藻所產(chǎn)生的有機(jī)物分解為作物可以吸收利用的小分子狀態(tài)，繼而被作物吸收利用。
這些菌藻并不能代替化肥，他們通過增加生物多樣性提高化肥的轉(zhuǎn)換效率，減少殘留的化肥對土壤的破壞，以及降低過量肥料隨著水土流失進(jìn)入下游湖泊河流造成的富營養(yǎng)化。而針對不同時間不同品種不同地域，需要施加的菌藻生物量策略和對應(yīng)達(dá)到的品質(zhì)目標(biāo)將成為未來公司的核心競爭力和研究方向。
光語生物利用微生物技術(shù)，從肥沃的土壤里面分離土壤優(yōu)勢微生物，包括微藻和益生菌，利用光生物反應(yīng)器等設(shè)施達(dá)到生物量的富集，讓農(nóng)業(yè)土壤獲得活性益生菌和原生土壤微藻，壯實(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。
據(jù)介紹，Algenuity開發(fā)了一種技術(shù)可顯著降低微藻的葉綠素含量，同時保留其天然的營養(yǎng)功能，可以解決葉綠素含量高所帶來的顏色深、口感苦澀的問題。
聯(lián)合利華F＆R未來生物基成分研發(fā)總監(jiān)Alejandro Amezquita介紹道：“微藻作為一種可行的且對氣候環(huán)境友好的蛋白質(zhì)替代品具有巨大的開發(fā)潛力。它們在糧食系統(tǒng)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著重要作用。我們非常期待與Algenuity合作，探索使含微藻類食品成為主流的可能性?！?/span>
新聞來源：FoodBev Media
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The post 聯(lián)合利華與微藻生物技術(shù)初創(chuàng)公司Algenuity合作 first appeared on 上海光語生物科技有限公司.]]>華南理工大學(xué)在海洋微藻生產(chǎn)巖藻黃素研究方面取得重要突破——LED調(diào)光和補(bǔ)氮聯(lián)合策略提高兼養(yǎng)三角褐指藻的巖藻黃素產(chǎn)量
巖藻黃素（Fucoxanthin）是一種廣泛存在于海洋藻類的類胡蘿卜素，占整個生物圈中所有類胡蘿卜素含量的10%以上。巖藻黃素具有抗癌、抗肥胖、預(yù)防糖尿病及阿爾茲海默癥等功效，在生物醫(yī)藥和功能食品領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。目前商業(yè)化巖藻黃素的主要來源是海帶、裙帶菜等大型褐藻，這類原料中巖藻黃素含量極低（僅約為干重的0.01%），提取困難、加工成本高且產(chǎn)物純度低，難以滿足日益增長的市場需求。海洋硅藻三角褐指藻（Phaeodactylum tricornutum）生長速度快，可進(jìn)行自養(yǎng)和兼養(yǎng)培養(yǎng)，自養(yǎng)下其巖藻黃素含量高達(dá)干重的1%~6%，是大型海藻的上百倍。三角褐指藻來源的巖藻黃素藻油已獲得美國FDA認(rèn)證，作為肝臟脂肪控制的膳食補(bǔ)充劑，是國際市場的新寵。
華南理工大學(xué)魏東教授課題組系統(tǒng)研究了三角褐指藻響應(yīng)不同光質(zhì)與補(bǔ)氮策略的特性，建立了兩階段兼養(yǎng)培養(yǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了巖藻黃素在該藻中的高效積累。研究論文“Improving fucoxanthin production in mixotrophic culture of marine diatom Phaeodactylum tricornutum by LED light shift and nitrogen supplementation”近期發(fā)表在國際生物工程期刊Frontiers in Bioengineering and Biotechnology。?
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高接種密度和低光強(qiáng)培養(yǎng)有利于兼養(yǎng)三角褐指藻生物量及巖藻黃素積累； -
兼養(yǎng)條件下紅藍(lán)混合光（6:1）可以促進(jìn)三角褐指藻生物量的積累； -
兼養(yǎng)條件下藍(lán)光可以顯著提高三角褐指藻胞內(nèi)巖藻黃素的含量； -
LED調(diào)光和補(bǔ)氮聯(lián)合策略可以獲得最高巖藻黃素產(chǎn)率8.22 mg/L/d； -
在兩步法兼養(yǎng)培養(yǎng)中巖藻黃素合成關(guān)鍵基因顯著上調(diào)促進(jìn)了巖藻黃素合成。
【論文出處】
【作者】楊潤青（博士生）、魏東（教授）
【魏東教授簡介】
1、圍繞工業(yè)生物技術(shù)的核心內(nèi)容，針對富含生物活性物質(zhì)和高效環(huán)境修復(fù)的微藻（酵母）優(yōu)良種質(zhì)，建立“組學(xué)”（Omics）技術(shù)平臺，在轉(zhuǎn)錄組、代謝組（脂組）、細(xì)胞組、藻際微生物組水平上，重點(diǎn)探索營養(yǎng)與環(huán)境因子對微藻與藻際微生物的作用機(jī)制、微藻光合作用和光發(fā)酵過程中碳氮磷高效生物轉(zhuǎn)化及代謝調(diào)控機(jī)制的基礎(chǔ)科學(xué)問題；
2、在應(yīng)用技術(shù)上，著重開發(fā)微藻與藻際微生物組培養(yǎng)系統(tǒng)、微藻高密度（光）發(fā)酵、微藻戶外大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)及其在生物轉(zhuǎn)化積累植物蛋白、油脂、生物活性物質(zhì)（類胡蘿卜素、胞外多糖、藻膽蛋白）方面的調(diào)控技術(shù)，為微藻生物活性物質(zhì)的開發(fā)、環(huán)境修復(fù)、三廢（廢水、廢氣、廢渣）處理與資源化利用、生物餌料和生物飼料配料、生物能源的開發(fā)解決產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)。
已承擔(dān)國家級、省部級、市級科研項(xiàng)目和企業(yè)委托項(xiàng)目30余項(xiàng)，發(fā)表論文140余篇、申報專利24件（授權(quán)10件）?，F(xiàn)任中國藻業(yè)協(xié)會理事、中國海洋與湖沼學(xué)會海洋生物技術(shù)分會理事和藻類分會理事。Energy Conversion and Management (Q1, 2019 IF 8.208)、Critical Reviews in Biotechnology (Q1, 2019 IF 8.108)、BioresourceTechnology (Q1, 2019 IF 7.539)、Journalof CO2?Utilization?(Q1, 2019 IF 6.193)等26個SCI國際期刊審稿人，澳大利亞阿德萊德大學(xué)博士論文評審人。教育部全國萬名優(yōu)秀創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師人才庫首批入庫導(dǎo)師；華南理工大學(xué)創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師；國家人社部認(rèn)證的創(chuàng)業(yè)咨詢師。