微藻，一種古老的生命體，地球演化過程中氧氣的主要締造者，高等植物進(jìn)化過程中的共同原始祖先，地球生態(tài)系統(tǒng)中近90%的氧氣制造者，初級生產(chǎn)力的主要貢獻(xiàn)者，無處不在、“無所不能”、“腳踏”多個(gè)行業(yè)，玩跨界發(fā)展，神一樣的存在。
什么是微藻？
微藻就是微小的藻類。所謂“微小”，通常是指一般需要借助顯微鏡才能觀察到個(gè)體形態(tài)。那么什么是藻類？藻類通常是指水生的，光合生長的低等“植物”。與植物一樣，微藻具有光合色素（葉綠素等），可以進(jìn)行光合作用，即利用陽光、二氧化碳和水合成生物質(zhì)并進(jìn)行生長，但微藻沒有根、莖、葉的分化。根據(jù)矛盾的對立統(tǒng)一規(guī)律，有微藻，那必然有大藻，如大家比較熟悉的海帶、紫菜等。
微藻有哪些種類？
微藻種類繁多，然而，目前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的微藻數(shù)量并不是很多，主要有螺旋藻、小球藻、雨生紅球藻、杜式鹽藻、寇式隱甲藻、微擬球藻等，還有一些海洋微藻，如球等鞭金藻、三角褐指藻、扁藻、角毛藻、海鏈藻等，這些海洋微藻主要作為生物餌料應(yīng)用于水產(chǎn)行業(yè)。
微藻的功能有哪些？
微藻的用途取決于微藻的功能或能力。簡單來說，微藻的主要能力有以下兩點(diǎn)：
高效的光合作用
微藻能高效地利用光能、二氧化碳和水進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生氧氣并合成碳水化合物，通過進(jìn)一步生化反應(yīng)，合成蛋白質(zhì)、油脂等多種營養(yǎng)物質(zhì)。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(shí)，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。這些生物活性物質(zhì)對人體非常有益，如不飽和脂肪酸（典型代表為號稱”腦黃金”的DHA），具有調(diào)節(jié)血脂、預(yù)防心血管疾病、促進(jìn)嬰幼兒大腦細(xì)胞發(fā)育等功效。
微藻的用途
食品行業(yè)
食物與食品添加劑
微藻富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等多種能量和營養(yǎng)物質(zhì)，如螺旋藻和小球藻中蛋白質(zhì)含量一般可以到達(dá)細(xì)胞干重的50~70%。目前，微藻常被認(rèn)為是超級食物（Superfood）或未來食物(Foodof future)。實(shí)際上，非洲乍得湖附近的居民已經(jīng)有上千年食用螺旋藻的歷史。我國在60年代初，饑荒時(shí)期，曾掀起過全民養(yǎng)殖小球藻的風(fēng)潮，作為食物充饑。當(dāng)前，可作為食物的微藻主要有螺旋藻、小球藻、念珠藻（發(fā)菜、葛仙米）等。除了將螺旋藻和小球藻制成藻粉沖泡或壓成片劑服用外，通常還可以將其添加到其他食品中，如做成微藻面條、微藻面包、微藻點(diǎn)心等。
食用油
在特定的培養(yǎng)條件下，某些微藻可以合成大量油脂，經(jīng)提取及深加工后作為食用油。目前，美國已經(jīng)成功開發(fā)出微藻食用油，與其他植物食用油相比，微藻食用油的不飽和脂肪酸含量更高（對人體益處多多），發(fā)煙點(diǎn)溫度更高（即表示在一般的炒菜溫度范圍下，產(chǎn)生的油煙更少）。
生物醫(yī)藥大健康產(chǎn)業(yè)
營養(yǎng)補(bǔ)充劑
小球藻和螺旋藻，是目前市場上最常見的營養(yǎng)補(bǔ)充劑，其對人體主要起作用的是蛋白質(zhì)、活性多肽、類胡蘿卜素、維生素、礦物質(zhì)等。
微藻中的生物活性物質(zhì)，如蝦青素，β-胡蘿卜素、DHA、EPA等常被提取出來，精制后做成膠囊。蝦青素被譽(yù)為“抗氧化劑之王”，具有清除人體內(nèi)氧自由基的功效。
總體而言，食用微藻及微藻產(chǎn)品，具有補(bǔ)充人體營養(yǎng)、提高免疫力、增強(qiáng)體質(zhì)、預(yù)防心血管等疾病發(fā)生的概率，但它們沒有某些直銷或會(huì)銷所宣傳“無所不能”的神奇功效。
水產(chǎn)行業(yè)
生物餌料
在水產(chǎn)育苗過程中，微藻，主要為硅藻和金藻，常作為貝類、蝦類及魚類幼體的開口餌料。同時(shí)，微藻也常用于動(dòng)物性次級餌料（如輪蟲、鹵蟲、枝角類等）的營養(yǎng)強(qiáng)化，主要提高動(dòng)物性餌料的營養(yǎng)成分，尤其是不飽和脂肪酸的含量，然后投喂給水產(chǎn)幼苗。餌料微藻的使用可以顯著提高水產(chǎn)幼苗的存活率、保障幼體正常的變態(tài)和發(fā)育，增強(qiáng)免疫力、促進(jìn)幼苗的生長。
調(diào)水劑
微藻在水產(chǎn)養(yǎng)殖中常作為調(diào)水劑，即調(diào)節(jié)和控制養(yǎng)殖水質(zhì)。微藻可以吸收養(yǎng)殖水體中氮、磷等無機(jī)鹽、同時(shí)釋放出氧氣，提高水體中的溶解氧。此外，藻體還可以直接被浮游動(dòng)物和某些魚類食用。因此，微藻可以凈化水質(zhì)、提高溶氧、抑制有害微生物，保障養(yǎng)殖水體的穩(wěn)定與健康。目前，作為調(diào)水劑的微藻主要有小球藻、硅藻等。
水產(chǎn)飼料
微藻中富含蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸，因此可以替代水產(chǎn)飼料中魚粉和魚油。此外，水產(chǎn)飼料中添加微藻，可以顯著地提高觀賞魚和蝦的色澤。
水產(chǎn)疫苗
目前，有不少研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在開發(fā)利用藻細(xì)胞生產(chǎn)水產(chǎn)疫苗，然后將微藻直接投喂給水產(chǎn)動(dòng)物，以預(yù)防和避免水產(chǎn)動(dòng)物大規(guī)模病害的發(fā)生。
農(nóng)業(yè)行業(yè)
動(dòng)物飼料
微藻營養(yǎng)豐富，可以作為家禽畜牧飼料的添加劑，改善肉質(zhì)、提高營養(yǎng)、增強(qiáng)家禽畜牧的免疫力、降低疾病發(fā)生概率。目前，已經(jīng)有不少企業(yè)將微藻添加到雞飼料中，生產(chǎn)出富含不飽和脂肪酸的高品質(zhì)雞蛋。
普通雞蛋（左）和微藻雞蛋（右）
生物肥料
微藻生物肥料，利用微藻建立土壤微生態(tài)系統(tǒng)，增強(qiáng)土壤營養(yǎng)，改善土質(zhì)、從而促進(jìn)植物生長，提高產(chǎn)量及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。目前，已經(jīng)有商品化的微藻生物肥料。
未用微藻生物肥（左）和使用微藻生物肥（右）的蕓豆植物
護(hù)膚和藥妝品行業(yè)
護(hù)膚品
雨生紅球藻中的蝦青素由于強(qiáng)大的抗氧化性能，添加到護(hù)膚品，具有抗皺紋及皮膚老化、抗嗮、防紫外等作用。同時(shí)，微藻提取混合物，主要有蛋白、脂肪酸、胡蘿卜素、多糖等也常作為護(hù)膚和藥妝品的添加劑，具有清除老化皮膚細(xì)胞，保持皮膚健康的功能。目前，市場上已經(jīng)有不少含有微藻活性成分的護(hù)膚和藥妝品，如美國的商品名為“Alguronic Acid”的藥妝產(chǎn)品。
材料行業(yè)
生物塑料
微藻藻體直接與樹脂混合加工生成泡沫塑料，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，并生產(chǎn)出了微藻生物塑料產(chǎn)品。詳見本公眾號往期內(nèi)容。
微藻塑料制成的鞋子
環(huán)保行業(yè)
生物固碳
利用微藻光合生長過程中吸收二氧化碳的能力，實(shí)現(xiàn)對工廠和燃煤電廠排出的二氧化碳進(jìn)行生物固碳，實(shí)現(xiàn)碳減排和生物資源的循環(huán)利用。目前該技術(shù)應(yīng)用屬于熱門話題，處于中試和示范階段，尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。
德國水泥廠旁邊的微藻固碳示范系統(tǒng)
廢水治理
與微藻生物固碳一樣，利用微藻進(jìn)行廢水處理，也是熱門話題。利用微藻吸收廢水中的有機(jī)物及氮磷元素的功能，可實(shí)現(xiàn)大幅度降低廢水中的COD，總氮、總磷等含量。隨著我國對環(huán)保的要求越來越嚴(yán)，高環(huán)保壓力下將會(huì)極大地促進(jìn)該技術(shù)的發(fā)展。目前，微藻處理廢水技術(shù)處于示范和推廣階段。
能源行業(yè)
生物能源
利用微藻積累油脂的能力，可以將藻細(xì)胞內(nèi)油脂提取后或整個(gè)藻體水熱液化后，經(jīng)進(jìn)一步加工和精制可以生產(chǎn)生物柴油。此外，利用微藻體作為原料，經(jīng)發(fā)酵可生產(chǎn)燃料乙醇，或經(jīng)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)甲烷，或燃燒進(jìn)行生物質(zhì)發(fā)電，還可以微藻產(chǎn)氫。利用微藻產(chǎn)生物質(zhì)能源前景很好，但難度很大，主要是成本過高，目前處于中試和示范階段，離商業(yè)化應(yīng)用可能需要還有一段時(shí)間。
建筑與藝術(shù)行業(yè)
微藻建筑物
德國建成了世界上第一座結(jié)合微藻的建筑物。在建筑物的南面墻體表面嵌入了光生物反應(yīng)器，用于培養(yǎng)微藻。微藻經(jīng)采收后用于燃燒發(fā)熱，給建筑供暖，同時(shí)燃燒產(chǎn)生的二氧化碳又返回給微藻作為碳源供微藻生長，實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用。同時(shí)，建筑物表面的微藻可以給房間遮陰，隔熱及降低外界的噪音。
德國的微藻建筑物
航空航天行業(yè)
受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)
受控生態(tài)生命保障系統(tǒng)(Controlledecological life support system，CELSS)，是人工建造的微型密閉生態(tài)系統(tǒng)，即在太空艙中實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的自主循環(huán)和自給自足，從而持續(xù)供應(yīng)宇航員生存所需的食物、氧氣和凈水等。微藻光合作用產(chǎn)生的氧氣可提供給宇航員呼吸、產(chǎn)生的二氧化碳重新被藻類吸收實(shí)現(xiàn)循環(huán)，同時(shí)微藻還可以作為食物供給宇航員食用。
