微藻生物技术新进展

➢ 微藻生物技术构成
• 细胞工程技术 • 固定化技术 • 生物反应器技术 • 藻类基因工程技术 • 藻类生化工程 • 酶工程
一.微藻转化为技术和商业的优势
微藻具有丰富的遗传多样性
微藻是一群异源生物，包括从原核生物到真核 生物。进化的多源性决定了微藻具有丰富的遗传 多样性。微藻的遗传多样性不仅体现在形态结构 及生态的多样性，也导致产物的多样性。
（二）应用开发途径
• 保健食品 • 动物饲(饵)料 • 药物化工 • 废水处理 • 新能源 • 生物肥料
（三）来自微藻的产品
• 单细胞蛋白（SCP） • 类胡萝卜素（ β－胡萝卜素、虾青素） • 藻胆蛋白 • 高不饱和脂肪酸 • 多糖类 • 生物活性物质 • 藻毒素
三.与微藻开发相关的生物技术
微藻基因工程不仅将帮助人们更深刻地 认识微藻生物学规律，而且将创造出具有 商业价值的工程藻株或新品系，推动微藻 生物技术产业的发展。
藻类基因工程的目标：
➢ 通过DNA重组技术创造藻类新品种
➢ 利用微藻表达医用蛋白
➢ 通过转基因技术实现藻类天然产物的基因 工程生产
四. 微藻产业化状况
现在国内外大量培养并开发利用的微藻 主要有：
1.10—1.42
1.4
吉氨酸
4.10—4.29
4.2
————————————————————————
Βιβλιοθήκη Baidu
螺旋藻主要营养成分及其功能价值
• 蛋白质含量丰富且组分均衡 • 螺旋藻多糖具有多种药理作用 • 脂肪酸含量高且优质，有营养保健作用 • 藻蓝素是螺旋藻高科技生物制品 • 含有多种维生素 • 富含多种矿物质和微量元素
微藻是潜在新产品和新用途的生物 资源
微藻中存在着丰富的结构独特的有机化合物， 这些代谢产物具有多种多样的生物活性。因此， 微藻是开发新药特药以及精细化工材料的重要资 源，它将提供源源不断的新产品。
利用微藻生产有价值物质的优势
与常规作物相比微藻光合效率高 。 多为单细胞或简单的生物，易于培养。 可经诱导产生高浓度的有商品化生产价值的化合物。 多以简单的细胞分裂进行增殖，周期短，易于通过遗
心脑血管活性物质 抗肿瘤活性物质 动植物生长促进剂 藻毒素
3. 生物产量
微藻光能利用率为10％以上 微藻细胞倍增时间为10－36小时
4. 可食性、消化率、安全性
螺旋藻消化率——95％ 小球藻消化率——74.6％
250克微藻干品可满足一个成年人一天24小时 对蛋白质、维生素、矿物质及热量的需求。
（一）微藻生产加工技术
开放式培养系统 优点在于结构简单，成本低，易于建造和操 作。但容易污染杂菌且培养条件难以控制。
封闭式培养系统（光生物反应器、发酵罐） 这种方式造价较高，但是光能利用率高，生 长条件易于控制，
（二）微藻基因工程
微藻生长快速、周期短、可塑性强，是 进行生物工程的良好材料和载体。
微藻生物技术新进展
➢ 微藻Microalgae
指在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类 类群。对微藻生物技术领域而言，微藻有以下含义： 藻体微小 有应用价值，如可用于食品、饲料、精细化工原料 等，或是遗传学与分子遗传学的试验材料。 能应用生物技术进行大量培养或生产。
➢ 生物技术含义（Biotechnology）
小球藻为世界上公认的健康食品，全世界年产 量2000吨，主要生产地为东南亚地区。产品以粉 或丸剂及小球藻提取物形式直接进入保健品市场。
（二）螺旋藻
螺旋藻是丝状兰藻，联合国粮农组织(FA0) 早在1977年就将它向全世界推荐为‘明日最理想 最优秀的食品’，并断言它将成为2l世纪人类最 佳的营养食品，由于它不仅营养丰富，而且富含 多种药用成分，因此，科学界称它为医食同源的 天然浓缩营养保健食品。
传选择获得优良藻株。 微藻生产不占用良田，可在荒漠、滩涂、火山爆发后
的石岩，珊瑚礁等荒地上进行生产。 微藻生产系统易为不同操作水平或技术熟练程度的养
殖者所采纳，
二. 微藻应用潜力与开发途径
（一） 应用潜力
1. 微藻营养组成及价值
蛋白质 维生素 必需脂肪酸（EPA、DHA） 色素（β－胡萝卜素、虾青素、藻胆素）
螺旋藻营养成分
名称
含量
————————————————————————
蛋白质
62％一70％
多糖
5.2％一7.0％
脂类
11％一14％
水份
＜7.0％
矿物质
6.4一8.0％
维生素
B1、B6、BI 2、E、K
β—胡萝卜素
0.16％一0.24％
叶绿素
1.4％一1.8％
—————————————————————————
➢ 螺旋藻 （Spirulina） ➢ 小球藻 （Chlorella） ➢ 盐藻 （Dunaliella） ➢ 红球藻 （Haematococcus）
（一）小球藻
一种单细胞绿藻，蛋白质含量高达50-65％, 并含有大量的维生素、叶绿素，特别是含有生物 活性物质。
产品具有增强人体免疫、抗菌、抗病毒、抑 制癌细胞、控制血糖上升，降低胆固醇，排除毒 素等功能。小球藻中富含CGF（小球藻生长因 子），能迅速恢复机体造成的损伤，并可作为食 品风味改良剂，广泛应用于食品及发酵领域。
生物技术也称生物工程：是在细胞生物学、分子 生物学的理论基础上建立起来的一个现代技术体 系，是生物科学与技术科学的综合性边缘学科。
微藻生物技术：是以微藻为研究对象并应用现代 生物技术进行开发利用的综合性技术。
➢ 微藻生物技术的目标
• 不断开发新的微藻资源 • 微藻工业化生产 • 功能性食品开发 • 药物开发 • 精细化工产品开发
人体必需8种氨基酸与FA0标准比较
氨基酸
螺旋藻％
FA0标准％
————————————————————————
异亮氨酸
3.66－4.00
4.2
亮氨酸
5.24—5.30
4.8
赖氨酸
3.73—4.20
4.2
苯丙氨酸
2.70－2.81
2.8
蛋氨酸
2.14—2.20
2.2
苏氨酸
2.15—2.30
2.8
色氨酸
微藻与其他动植物蛋白产量比较 （单位：吨/公顷/年）
蛋白源
产量
———————————————————
螺旋藻
24.3－45
小球藻
15.7
大豆
1.4－2.4
玉米
1－1.04
花生
0.17
小麦
0.3－0.5
草原产牛乳
0.1
草原产肉类
0.06
———————————————————
2. 生物活性物质
抗生素