專家海水中挑出20種微藻 可用於食品醫療領域

2020-11-29 半島網官網



    在海邊生活的人幾乎沒人不認識海藻,可對於微型海藻就知之甚少了。這些只能在顯微鏡下才能觀察到的微藻,蘊含豐富的營養成分,在很大程度上支撐著海洋生態。近日,中科院海洋研究所的逄少軍博士和他的團隊成功從海水中分離出 20種微藻,目前分離工作仍在進行中。因為海洋海藻在食品 、醫療、保健、化工、環保、能源等多個領域具有開發利用價值,科研人員將逐步研究它們的應用。

    微藻之小     最小的直徑不到一微米

    「最小的微藻直徑不到一微米,這種微藻在現有的400倍顯微鏡下也很難觀察清楚。」逄少軍告訴記者,這次他們提取出來的20種微型海藻中,因為觀察不出具體的形態,最小的這種微藻還沒有確定「身份」。只能在顯微鏡下隱隱約約觀察出這種微藻顏色發綠,有一個小尾巴,形態跟小蝌蚪似的。

    據介紹,現在全世界有幾萬種微型海藻,它們處於海洋食物鏈的最底端,是大多數海洋生物幼體階段營養最豐富的餌料。目前全國發現的海洋微藻約有2000多種。而位於中科院海洋研究所的海洋生物種質庫是國內唯一一家從海水中分離、純化、並進行活體保存微藻的科研機構。「現在剛剛分離出來,有些微藻還叫不上名來,距離真正的開發利用還有很長一段路要走。」對這次的科研成果,逄少軍這樣評價。

    「雖然微型海藻在我國的開發利用時間不長,處於起步階段,但它在食品、醫療、保健、化工、環保、能源等方面的開發利用價值已成為人類關注的焦點。」逄少軍告訴記者,現在微藻中利用最多的要數螺旋藻了,這種微藻的蛋白質含量非常高,是大豆的2倍、雞肉的3倍、豬肉的4倍……

    提取之難     顯微鏡下操作不敢喘氣

    海水裡的生物成千上萬,想從海水裡提取出這種連高倍顯微鏡都「束手無策」的微小物質,其難度可想而知。逄少軍向記者介紹,成功分離出來的20多種微型海藻是利用從大連和青島海域採集的水樣,花了三個月的時間分步提純的。首先在海水水樣中加入營養液,進行通氣培養,等到海水的顏色發生變化時,就說明微藻逐漸長大一點,這時候開始對它們進行分離。吸一滴海水放在多孔板裡,一邊在顯微鏡下觀察一邊稀釋,直到各種微藻之間明顯分離開來,再用工具把它們提取出來。

    「整個過程來不得半點疏忽,手稍一發抖或者用力不均都會把微藻破壞掉,使前面的步驟功虧一簣。」逄少軍說,直徑較大的雙尾藻提取過程中一碰就碎,為確保成功率,提純它的時候要屏住呼吸,用孔徑較大的管多次分離轉移。而對於體積較小的微藻,因為分布較密集,更不易純化,有時需要把一微升海水用工具分成20份,再分次提純。

    微藻之美     20種微藻模樣各有千秋

    含量最多的骨條藻,美到極致的圓篩藻,具有動植物雙重特性的裸藻……這20種微藻除了形態上的差別,在特性方面也各具特色。

    「提取出來的微藻80%都是這種骨條藻。」在顯微鏡下,逄少軍展示了一組形態酷似珍珠項鍊的微藻。他告訴記者,這種微藻的分布極廣,從北極到赤道,從外海高鹽海域到沿岸低鹽海域,甚至在半鹹水中都有它們的身影。逄少軍告訴記者,在這次他們提取微藻的過程中,它們屬於最常見的微藻,所以每次一提取出骨條藻,他們就經常打趣說「老朋友」又見面了。

    形狀如篩子一般的圓篩藻有規則的圓形輪廓,也有的像昆蟲的複眼,閃閃發光。「它們是美到極致的一種微藻。」逄少軍介紹說,不像大多數微藻一樣一旦出現衰敗跡象 ,原有的完美形態就不復存在 ,圓篩藻發生衰敗時,上下蓋子打開,中間的物質像絲綢一樣游離出來,剩下的空殼仍然保持原有形態,像透明的圓形篩網一樣。

    「裸藻是最有靈性的一種微藻,因為它們同時具有動物與植物兩種特性。」在顯微鏡下,伸出一根鞭毛的裸藻,在水中自由搖擺 ,一會兒方形,一會兒圓形,時刻變換著自己的形態。據了解 ,海洋中目前僅發現了兩種裸藻,它們就是其中的一種。它們的身體上長有「眼蟲」,能夠靠細胞膜吸取水裡的有機物作為「食物」,是一種「原生動物」。同時,眼蟲的細胞卻又有含葉綠素的葉綠體,能進行光合作用。由於它的細胞外面沒有細胞壁,植物學家給它起了另外一個名字——裸藻。 記者 葛楠

    ■相關連結     1斤微藻營養堪比3斤牛肉

    藻類有大有小,大的可長到逾百米,小的則需要藉助顯微鏡才能發現。對於用肉眼能觀察到的藻類,我們稱它們為大藻,肉眼看不到的就稱之為微藻。

    無論是從生態學還是從植物系統學的研究來看,微藻都是我們這個地球上最基本最重要的生產者,沒有了它們其他形式的生命生存便會受到致命的威脅。從這裡我們首先看到的是,微藻為其他生命提供了營養源,它們本身是具有營養價值的。

    在人類中真正直接地利用微藻作為食物的是非洲土著居民,他們從富含碳酸氫鈉的鹼水湖中撈出生存於其間的青苔,經曬乾後就可以作為高級食物使用了。科學家們經研究發現,這種青苔是一種藍藻界的微藻,屬於螺旋藻類的生物。於是科學家們開始將目光注意到這種微體生物的營養價值的分析上,其結果是讓人激動的,1公斤這種微藻就蛋白質的含量而言相當於3公斤牛肉,這無疑為我們人類打開了一個巨大的蛋白質寶庫!

    除了能食用還能治大病

    除用於食用外,微藻還是重要的化工原料的來源。我們可以從高鹽度杜氏藻那裡獲得大量的甘油,而甘油則是多種化工產品的極重要的原料。60多年以來,抗生素成了人們戰勝疾病的重要手段,從前一些抗生素主要來源於一些細菌和真菌,由於長期研究開發,我們已經很難從那些個細菌和真菌中獲得新的抗生素。科學家在對微藻的研究中發現了百餘種生物活性物質,這些物質中的一些能起到和抗生素同樣的作用,有的療效甚至更好。

    同時,還可以從微藻中提取到防治癌症、心臟病、動脈硬化、糖尿病等疾病的生物活性物質。DHA俗稱「腦黃金」,是人體大腦磷脂的重要成分,它被證明對嬰幼兒大腦生長、青少年智力發育、中老年大腦神經健康都有幫助。微藻具有合成DHA這種不飽和脂肪酸的能力,而且微藻中該物質的含量遠遠高於魚油中的含量。

    此外,微藻還能作為再生能源物質的來源,經過熱裂解製造出液體燃料和氫氣,從而緩解目前全球能源緊缺的情況。

[編輯: 宋濤]

相關焦點

  • 微藻,未來生物科技的「綠色黃金」?
    這種微生物名為「微藻」,英文名稱Microalgae。微藻中含有蛋白質、碳水化合物、脂類和多種人體所需的營養成分,可作為優質的食品原料和膳食添加劑。微藻的生物多樣性是巨大的,它們代表了一種幾乎未開發的資源。據估計,約存在200,000-800,000種微藻,其中有50,000種已經被科學家所證實。由此看來,在微生物界,微藻是一種尚未被大規模應用的微生物,其市場潛力巨大。
  • 微藻:單細胞植物的大學問
    中科院水生生物研究所(以下簡稱水生所)研究員、國家開發投資公司微藻生物科技中心主任、「千人計劃」專家胡強主要從事藻類生物學、生物技術與生物能源的研究。他告訴《中國科學報》記者:「微藻經過加工處理,可以生產出食品、保健品、飼料等很多產品,提取的藻油就像煤和石油一樣,是重要的能源原料。」
  • 微藻汙水處理研究進展
    為此需要根據不同種類微藻的特性有針對性地對汙水進行處理(表1)。用於汙水處理微藻的選用方法一般有以下幾種:1)從原汙水中篩選藻種。從原汙水中篩選到的微藻對汙水的耐受能力較強,通常不經馴化就對汙水有較好的處理效果。程海翔從養豬廠廢水中分離得到的柵藻對適當稀釋、滅菌後的養豬場沼液中NH3-N、TP、COD的去除率分別可達到98.2%、80.4%和37.1%。
  • 微藻在水產養殖和特種飼料中的應用_淡水養殖(水產養殖百科)_水產...
    螺旋藻多糖都是抗氧化的多糖,紫球藻的多糖可以佔乾重50%以上,是具有強烈的抗病毒和抗癌的功效,因此在功能食品上是目前微藻應用領域最為廣泛。4.環境修復:在越來越多的應用領域是在環境修複方面,包括二氧化碳的減排,廢水的處理,資源化利用,土壤修復等對於微藻都是非常好的應用領域。5.生物冶金:重金屬等都可以通過微藻的培養從水體、從巖石各培養基中吸收,本身微藻具有較強的富集金屬的能力,體內的金屬含量是胞外的上百倍至上千倍。因此在微藻的生物冶金領域用處也較廣。
  • 微藻,腫瘤細胞新剋星 浙大二院在癌症治療應用上取得新進展
    螺旋藻餅乾、小球藻保健品、微藻生物燃料……微藻,是一種自然界中可以進行光合作用的單細胞微生物,在食品、保健品、生物燃料等領域均有廣泛應用。現在,微藻還多了一項新的用途——「種」在腫瘤細胞裡治療癌症。近日,浙江大學醫學院附屬第二醫院、浙江大學轉化醫學研究院周民團隊與孫毅團隊合作,在工程化活性微藻的體內癌症治療應用上取得新進展。
  • 我國唯一海洋領域生物晶片分中心建立築夢者嚴小軍
    承擔20多個科研項目獨立撰寫《GCMS在海洋生物生化分析研究中的應用》長期從事海藻生物化學、生理生態,以及海灣生態學研究。曾主持承擔國家973項目、國家863項目、歐盟第六框架計劃、教育部創新團隊、國家自然科學基金等20多個科研項目。先後發表研究論文230餘篇,SCI收錄的原始研究論文72餘篇,論文累計引用近750多次。
  • 瑪氏、雀巢、聯合利華都看好的微藻,會是未來的明星原料麼?
    目前市場上微藻產品種類五花八門,以掛麵、餅乾、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,攜手研發了深綠色的小球藻贊岐烏冬。一人份麵食(乾麵110克)擁有相當於20粒(4克)小球藻所提供的營養。鑑於微藻公認的營養特性,即使是麵食、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。
  • 水生所等在微藻異養高密度培養技術研究中取得進展
    開發穩定、高效的微藻高密度異養培養技術是目前微藻生物技術領域廣泛關注的熱點。  中國科學院水生生物研究所研究人員以一株可異養培養的富油柵藻為研究對象,通過過程優化,尤其是精準的葡萄糖濃度控制這一關鍵技術的突破,實現了該藻的超高密度培養——在實驗室和中試發酵罐放大條件下,柵藻最高細胞乾重分別達到286和283.5 g/L,為目前國際上報導的最高微藻培養生物量濃度水平
  • 選擇最佳的微藻生產生物柴油
    微藻是一種很有前途的能源,可以替代化石燃料,與用於商業生物柴油的傳統作物相比,微藻具有若干優勢。微藻的生命周期較短,而且它們可以在不適合農業的環境中發展,因此它們不會與糧食作物爭奪資源。在《Journal of Renewable and Sustainable Energy》雜誌上,研究人員開發了一種分析不同物種特性的方法,通過考慮生物、經濟和環境方面的因素,選擇最佳的微藻作為能源。儘管微藻的優勢和培養程序有一定的改進,但作為生物柴油原料的物種研究相對較少。
  • 美國FDA批准轉基因豬 可用於製作食品和醫療產品
    【CNMO新聞】最近,美國食品藥品監督管理局(FDA)已正式批准將轉基因豬用於食品和醫療產品。目前,由Revivicor醫療公司開發的豬已可用於生產藥物、提供器官和組織進行移植,還可以用來生產對肉類過敏者安全的肉類。FDA專員史蒂芬·哈恩(Stephen M.
  • 科學網—微藻產油規模化迎「曙光」
    不同階段TAG合成的碳來源及主要代謝途徑的活性變化   ■本報記者 廖洋 通訊員 劉佳 面對能源短缺和環境汙染兩大嚴峻問題,尋找可再生且對環境友好的新型能源迫在眉睫微藻能源就被認為是一種極具前景的新能源。 微擬球藻是一種單細胞藻類,廣泛分布於海水、淡水和微鹹水中。其在缺氮脅迫下能大量合成油脂,這一應激反應是微藻能源的科學基礎之一。 近日,中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞中心與德國魯爾大學植物生物化學系合作,針對微擬球藻,構築了缺氮脅迫下蛋白質組動態模型,揭示了該應激過程的三個生理階段,為油脂代謝工程提供了新的視角。
  • 20種醫療器械廣告違法
    據新華社北京6月21日電(記者 張曉松)  國家食品藥品監督管理局日前發布了《2006年第2期違法醫療器械廣告公告匯總》,對「氧立得」「周林頻譜儀」等20種違法發布醫療器械廣告情節嚴重的產品及其生產企業進行了曝光。
  • 【中國科學報】微藻產油規模化迎「曙光」
    不同階段TAG合成的碳來源及主要代謝途徑的活性變化  面對能源短缺和環境汙染兩大嚴峻問題,尋找可再生且對環境友好的新型能源迫在眉睫微藻能源就被認為是一種極具前景的新能源。  微擬球藻是一種單細胞藻類,廣泛分布於海水、淡水和微鹹水中。其在缺氮脅迫下能大量合成油脂,這一應激反應是微藻能源的科學基礎之一。  近日,中國科學院青島生物能源與過程研究所單細胞中心與德國魯爾大學植物生物化學系合作,針對微擬球藻,構築了缺氮脅迫下蛋白質組動態模型,揭示了該應激過程的三個生理階段,為油脂代謝工程提供了新的視角。
  • 食品藥品監管局對61種醫療器械產品進行分類界定
    為適應醫療器械監督管理工作的需要,國家食品藥品監督管理局組織有關專家對一次性可注射針刀等61種產品進行了以下分類界定:     作為Ⅲ類醫療器械管理的是:一次性可注射針刀
  • 我國科研人員實現超高密度微藻異養培養
    新華社武漢10月24日電(記者譚元斌)中國科學院水生生物研究所、國家投資開發公司微藻生物科技中心與暨南大學科研人員組成的聯合團隊,近期實現超高密度微藻異養培養,突破了微藻大規模工業化應用的關鍵瓶頸。微藻是單細胞生物,可以用作生產能源、食品、飼料的原料,在工業領域有著廣闊的應用前景。異養培養是一種新型的微藻生物質生產方式,與傳統的光自養培養相比具有效率高、可控性高、易於工業化生產的優勢。受技術水平所限,當前微藻在異養培養條件下能夠達到生物量濃度仍然很低,制約了微藻的工業化應用。
  • 微藻戰「疫」:紅球藻蝦青素免疫調節與炎症功能受專家關注
    日前,在由青島微藻產業學會和生物學雜誌社舉辦的「微藻營養與功能」線上研討會中,諸多國內知名專家分享了紅球藻蝦青素的科研成果,以雲南綠A生物胡志祥為代表的產業領軍人分享了紅球藻產業化方面的進展,旨在共同探索紅球藻蝦青素多種精準功能的價值和應用。
  • 青島能源所建立工業產油微藻基因組編輯技術
    因此,作為一種潛在可規模化的清潔能源生產和固碳減排方案,微藻能源近年來受到了廣泛關注。然而,高效遺傳工具的匱乏,極大限制了工業產油微藻的機制研究和分子育種。  微擬球藻是一種可在室外大規模海水培養的工業產油微藻,具有生長速度快、大量積累油脂和EPA、二氧化碳耐受能力強等優點,因此已經成為能源微藻研究領域的主要模式藻株之一,也在國內外諸多微藻固碳產油示範工程中得到了廣泛應用
  • 微藻生產生物柴油規模化,或成現實
    而生物沉積變油學說則認為石油是古代海洋或湖泊中的生物死去後,屍骸沉積在海底。海洋中含有很多鹽分,所以生物脂肪和蛋白質不能馬上降解,在強大壓力下,脂肪和蛋白質被逐漸液化,變成石油。這一觀點可能大多數人都不知曉。 隨著人類科技的進步,人類對石油的需求越來越多。據專家預測,人類不斷的開採和使用石油,地球上的石油僅夠30-40年開採,有的專家預測可以開採100-200年。
  • 微藻和動物性生物餌料在水產養殖中的應用研究
    隨著對微藻培養及其在養殖動物育苗中認識的深入,人們發現為保證水產動物幼體發育成功,還需要有動物生物餌料參與。目前國內外常用微藻生物餌料包括小球藻、扁藻、角毛藻等;動物生物餌料包括輪蟲、枝角類等。下面就生物餌料在水產養殖中的應用現狀作一介紹。
  • 微藻營養醫學新趨勢 科學家分享螺旋藻幹細胞營養研究
    日前,在由青島微藻產業學會和生物學雜誌社共同主辦的2020年「微藻營養與功能」線上研討會中,國際歐亞科學院院士嚴小軍教授在報告中分享了關於螺旋藻增加幹細胞的有關研究,並闡述了紅球藻蝦青素的抗氧化特性以及微藻細胞膜營養等多個精準功能的科學認知。