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微藻的生物活性物质及在食品工业中的应用 摘要：微藻是适于发酵和生物培养的一种微生物生化组合。大多数微藻产生特有的生物活性物质，如蛋白质、微藻多糖、微藻ＤＨＡ、微藻色素、维生素和矿物质、抗生素等。由于微藻可以控制、优化培养条件，将能成为新的功能食品的经济资源，并广泛应用于食品工业。本文对微藻的生物活性物质及其在食品工业中的应用做了较全面的介绍，以期对微藻保健食品的研究和在食品工业中更加广泛地利用微藻资源、开发提供有益的参考。 微藻(Microalgae)泛指显微镜下才能辨别其形态的微小藻类，是一类非维管植物，容易收获和加工。迄今为止，全球发现了200000～800000 种，其中约 35000种已有描述，超过 15000 种从藻类生物物质中产生的新型化合物已进行化学鉴定[1]。 微藻具有叶绿素等光合器官，可利用太阳光将H2O、CO2和无机盐转化为有机化合物，通过光合作用机制代谢合成具有高附加值的代谢产物，是非常有效的生物系统，效率高且能耗低。微藻的繁殖一般是分裂式繁殖，生长速度快，容易进行大规模培养，并且微藻通常无复杂的生殖器官，使整体生物量容易采取和利用。其次，可以用海水、碱水或半碱水培养微藻，满足淡水资源短缺、土地贫脊地区获得有效生物资源的需求，甚至可能是唯一可确保基本蛋白质供给的途径[2]。微藻富含蛋白质、脂肪和碳水化合物，某些种类还富含油料、微量元素和矿物质，是人类未来重要的食品及油料的资源。除此之外，微藻、尤其是海洋微藻，因其独特的生存环境使其能合成许多结构和生理功能独特的生物活性物质, 如类胡萝卜素、抗氧化剂、脂肪酸、酶类、聚合物、肽类、毒素和甾醇[3]，特别是经过一定的诱导手段，微藻可以高浓度地合成这些具有商业化生产价值的化合物，是人类未来医药品、保健品和化工原料的希望。 人类利用微藻资源大约有3000年的历史，住在非洲乍得湖畔的佳尼姆土著居民，自古就有食用螺旋藻的习惯，在食物长期匾乏的情况下，他们身体依然健康，这曾引起营养学家和医学工作者的高度重视。而且在2000 多年前的中国，当时人们利用发菜( Nostoc commune var.flagelliforme，一种蓝藻) 度过饥荒。 关于微藻的研究始于十九世纪末，荷兰科学家 Beijerinck 于1890年利用微生物分离技术分出小球藻纯培养物，开创了微藻研究的新时代。到了二十世纪 四十年代，为了解决二次世界大战的能源和饥饿问题，微藻培养受到空前的重视。德国人首先试验商业化培养硅藻，以生产类脂燃料;美国人开始着手研究生产藻类单细胞蛋白；澳大利亚、以色列、日本、台湾等国家和地区也相继开展了微藻的培养生产。微藻生物技术真正发展于二十世纪八十年代，在此期间人们发现，微藻不仅含有丰富的优质蛋白，还含有多种维生素、不饱和脂肪酸、天然色素和矿物质等。其中一些成分具有生物活性，是海洋药物的原料来源;另一些成分则是可再生的重要化工原料。 不同的品种和培养条件，微藻的化学成分将发生改变，通过改变微藻的生长环境因素如光照、温度、pH、CO2通气量、盐和养分添加量等，使其体内累积所需的产品。经过近几十年的发展，微藻生物技术已经初具规模，并且显示出巨大的应用潜力，越来越为为科技工作者、企业和政府所重视。微藻生物技术在食品领域，使得微藻有潜力为人类提供大量单细胞蛋白质、植物油脂、类胡萝卜素类和ω-3 长链不饱和脂肪酸等食品或食品添加剂[4,5]。 微藻中丰富的、结构独特的生物活性物质，使得微藻作为一种食品资源在食品工业中具有巨大的潜力。并且随着微藻生物技术的不断发展，对微藻的生物活性物质及及微藻食品的新发展做将成为新的研究热点。 1.微藻的生物活性物质 1.1活性蛋白质 蛋白质是生命的物质基础，它是与生命及各种形式的生命活动紧密相关的物质。机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例，关系到人体蛋白质合成的量，尤其是青少年、孕产妇、老年人等特殊人群的营养均衡，都与膳食中蛋白质的质与量有着密切的关系。研究、开发微藻蛋白食品，可以促进人体健康。 微藻作为非传统蛋白质资源的主要原因是由于微藻中含有丰富的优质蛋白质。其含量是一般食品所无法相比的(三种微藻的蛋白质含量及其营养学指标如表所示)[7]。 另外，几乎所有微藻的氨基酸类型都优于其他食物蛋白。由于微藻细胞可以合成所有的氨基酸，因此，它们也能为人类以及动物提供必需的氨基酸。开发得比较成熟的螺旋藻和小球藻都含有丰富的蛋白质，含量高达 65%和 50%[6]。 1.2微藻DHA DHA(docosahexaenoic acid)，又称二十二碳六烯酸，属ω-3系列长链多不饱和脂肪酸。国内外的众多研究已证明DHA 在多方面都具有优越的生理调节功能。DHA 是婴幼儿生长