微藻蕴藏“液态绿金”：解锁Omega-3等超级营养，健康食品迎来新引擎！

　　2024年10月10号，国家卫健委公布了“三新食品”公告（2024年第5号），有2个新食品原料获批，分别是拟微球藻油和前花青素。
 

 

　　01、什么是拟微球藻

 

　　Nannochloropsis微绿球藻是一种绿色微藻属，呈非运动球形，平均直径为2至3?m，见下图。它经常在淡水和海洋环境中发现。它含有大量的叶绿素a，完全不含叶绿素b和叶绿素c。它有六种主要物种，如N. gaditana、N. granulate、N. limnetica、N. oceanica、N. oculata和N. salina。它们能够合成高质量的生物色素，如虾青素、玉米黄质和角黄素，这些色素可用于多种工业应用。此外，它们具有积累高浓度多不饱和脂肪酸的能力。

 

　　这些微藻生活在淡水中以及与硅藻和褐藻有关的海水。Nannochloropsis内的物种已经几十年来一直用于生产营养保健品和饲料补充剂。微绿球藻属是最有前景的新来源之一生物制品。Nannochloropsis物种具有密集的多层细胞壁。它由纤维素层和不可水解的ATL（Algaenan Trilaminar Layer）组成。它们的细胞壁结构不同于其他微藻。细胞壁的最内层是可渗透的圆柱形棒状纤维，它充当支撑材料。它是支架状结构，位于纤维素层和细胞膜之间。
 

不同种类的微藻的细胞壁结构[1]

 

　　拟微球藻（Nannochloropsis gaditana，也称为Microchloropsis gaditana）是一种微藻，属于Eustimatophytes群，N. gaditiana物种，能够积累大量EPA的含量，被认为是最有前景的EPA商业应用的微藻。

 

　　02、为什么微藻可作为EPA和DHA重要来源

 

　　微藻是光合生物，能够将二氧化碳转化为糖。含油微藻以中性脂质或三酰基甘油（或TAG）的形式储存其碳源，如海洋环境中以及淡水和微咸水中发现的微绿球藻Nannochloropsis spp.。微藻被认为是食品和非食品可持续供应最有前景的原料之一。他们可能会彻底改变许多生物技术领域，包括生物燃料，化妆品，药品，营养和食品添加剂，水产养殖和污染防治。作为功能性食品的来源，它们是藻类技术的优先领域。

 

　　世界卫生组织（WHO）建议正确的剂量成人每天摄入250毫克的EPA和DHA，孕妇和儿童每天摄入100-200毫克的EPA。因此，需要找到这些化合物的合适来源补充人类食用的食物。

 

　　微藻是海洋食物链中最初的ARA、EPA和DHA（花生四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸）生产者，这些可以作为原料，以推荐的人类饮食水平供应长链多不饱和脂肪酸（LC-PUFA），微藻的产油量见下图。根据总脂质和LC-PUFA含量，并考虑到培养的便利性，最有希望商业化的微藻可能是作为EPA来源的Nannochloropsis,和Phaeodactylum，以及作为DHA来源的Isochrysis。
 

可以做藻油的藻类和它们的含油量[6]

 

　　另一个已知的例子是绿藻属小球藻。由于小球藻长期以来一直被用作健康食品，经批准对人体安全的小球藻重组蛋白可能很容易公众可以接受。小球藻，与Nannochloropsis和Microchloropsis一样形态简单。一些微绿球藻Nannochloropsis菌株，如CCAP211/78，是最初被鉴定为小球藻属。小球藻现已根据除形态学外的其他特征，如rDNA和rbcL序列划分为很多属。M. gaditana与已经获得授权的其他供人类食用的其它微藻的生产过程相似（如小球藻）。研究人员对Nannochloopsis微绿球藻等微绿球藻菌株进行了安全性评估。 大量关于该菌株的非临床研究的结论表明，藻油在以下条件下是安全的高达2000mg/kg/天的水平。该菌株也被Qualitas Health用于生产Almega PL?有限公司，这是一种富含EPA的ω-3油，分离用作膳食补充剂成分。

 

　　微绿球藻Nannochloropsis已被用于植物-浮游动物链中，为海洋鱼类幼虫提供营养。自20世纪70年代以来。这种微藻从未对养殖的海洋生物产生过负面影响。2014年，Enzig，Ploeg，Barbosa和Sijtsma为欧盟未来技术研究所发表了一份报告称，Nannochloropsis微绿球藻是EPA的良好来源，以及其他多不饱和脂肪酸，作为人类饮食的食品补充剂提取和销售。他们还得出结论：这个属没有已知的毒素。大多数人没有摄入足够的多不饱和脂肪酸在他们的饮食中，强烈建议服用补充剂。

 

　　拟微球藻（N. gaditana）不仅仅生长速度快，而且脂质含量高。在胁迫条件下，例如缺氮，脂质含量可达到干重的70%。此外，拟微球藻中的脂肪酸通常由35%的多不饱和脂肪酸组成，包括二十碳五烯酸（EPA，20:5ω3），这是一种被认为是人类饮食重要补充剂的ω-3脂肪酸。事实上，在人类中，ω-3脂肪酸在正常情况下需要维持细胞膜、大脑功能和神经信号的传递，并在氧气转移到血浆、血红蛋白合成和细胞分裂的过程中发挥关键作用。由于这些原因，除了预防退行性脑疾病外，建议将ω-3脂肪酸用于预防和治疗心血管疾病和神经治疗。ω-3脂肪酸主要由海洋微藻产生，但是由于生产成本问题，目前的生产主要来源于从鱼类或磷虾油中提取。另一方面，这种鱼油衍生产品有一些限制性问题，比如，令人不快的味道和气味、致癌污染物、抗生素和重金属的存在以及油的稳定性问题带来的高生产成本。此外，养殖鱼类中ω-3的含量基本上取决于从不同类型饲料的摄入量：养殖鱼类的饲料中包括海洋鱼油和鱼粉，以提高其ω-3脂肪酸含量，这也会带来伦理问题。藻类ω-3脂肪酸被认为是婴儿食品强化和纯素和素食消费中ω-3脂肪酸酯补充剂的可能替代品。因此，微藻，特别是拟微球藻属，是工业上有希望作为人类饮食补充剂的EPA平台的候选者。

 

　　03、国外相关法规

 

　　微藻，包括Nannochloropsis sp.已被美国食品和药品管理局（FDA）列为NT（No toxins known），详见表1，有几种已经被批准为GRAS（Generally recognized as safe）,这些包括Chlorella vulgaris，Spirulina (Arthrospira)，Crypthecodinium cohnii，Schizochytrium，Porphyridium cruentrum。

 

表1微藻被FDA列为GRAS（generally recognized as safe）和NT（No toxins known）

 

　　微绿球藻产生的EPA的一个重要特征是，它已被美国食品和药物管理局（FDA）批准用于人类消费（美国食品和药品管理局新膳食成分通知报告第826号，2014年，Omega-3 polyunsaturated fatty acid(primarily eicosapentaenoic acid(EPA) derived from?Nannochloropsisoculate(Almega PL)，表2）。2020年，美国FDA新膳食成分通知报告第1146号，Microchloropsis gaditana，也被批准作为新膳食成分使用（表2）。

 

表2 FDA公布的微藻类新膳食原料NDI列表

 

　　04、前景展望

 

　　微藻包括单细胞和简单多细胞微生物，包括原核微藻——蓝藻和真核微藻，例如，绿藻和硅藻。它们在水性介质中全年都能生长，因此比陆地作物需要更少的水；微藻可以在非耕地的咸水中种植。它们具有快速增长的潜力，并且含有油高达生物质干重的20-50%。不像其他产油作物，微藻它们不需要除草剂或农药，微藻类产生有益副产品例如油提取后的蛋白质和残留生物质，它可以用作饲料或肥料，也可以被加热生产乙醇甲烷；而且，可以通过改变生长条件来调节藻类的生化组成。

 

　　研究表明，α-亚麻酸是素食主义者摄入量最多的ω -3脂肪酸，但是，它们转化为EPA和DHA的量并不多。而鱼油一直以来都是EPA和DHA最主要的来源，然而，它们不适合素食主义者。同时，定期食用鱼类和鱼类而来的膳食补充剂的风险一直被人们诟病，比如鱼类来源的DHA和EPA类ω -3脂肪酸的安全性、可持续性和捕食性物种的来源存在担忧。尽管来自知名公司的鱼油被认为是长期安全的，但是由于微量海洋生态污染物会污染捕捞的鱼类和以海洋生物为食的养殖鱼类，某些类型的鱼类含有较高水平的汞、多氯联苯、二恶英和其它环境污染物，有些鱼类含有甲基汞。有研究将鱼类污染物中的持续有机杀虫剂循环与胰岛素抵抗和II型糖尿病联系起来。

 

　　因而，藻油作为未来的一种健康脂肪酸的来源有着重要和广阔的前景。它可以在多种环境下生存，可以产生大量的油类，而且是可控的，可再生的，可持续发展的。它吸收二氧化碳，并将它们转化，因而，它们可以减少气体排放的温室效应。未来，藻油的市场会持续增长，可以作为一种健康的鱼油类EPA和DHA的替代品，同时具有环境保护优势。