探索“超级食物”的功能

记者：微藻能否作为主要食物摆上人们的餐桌？

陈峰：微藻营养丰富，蛋白质含量高，可以作为高蛋白食物的来源，并且很多成分具有独特功能性，是一种“超级食品”，在很多方面得到认可。但微藻很少以单独的食品形式出现，而是以添加形式在食品中出现更多些。

具体地说，小球藻、栅列藻、新月藻、螺旋藻已被用作蛋白质来源，小球藻、螺旋藻、杜氏盐藻还以粉剂、丸剂、提取物等形式投放保健品市场或用作食品添加剂。

记者：目前微藻类保健食品的广告中是否有不实宣传？微藻作为超级食物的功用到底有哪些？

陈峰：有些功能确有其事，有些功能显然是夸大其词，或者至少是未经科研结果验证。目前已经发现，微藻中天然β-胡萝卜素具有抑制肿瘤、抗辐射和升高白细胞等作用，尤其对萎缩性胃炎、口腔溃疡、皮肤疾病和放化疗患者有着明显的辅助治疗效果。已开发出的产品有天然胡萝卜素口服液、冲剂、口含片、水分散型干粉等产品。近些年对微藻中不饱和脂肪酸（DHA）的研究较多，在婴幼儿食品和保健品中广泛使用。此外，微藻胶体（ECP）有较强的抗肿瘤活性，这也引起了国内外专家的关注。

我们正在对微藻具体成分的功能进行研究。比如研究对糖尿病起作用的微藻，糖尿病最大的问题是并发症，我们的研究主要针对这个。又如绿藻中含有一种类胡萝卜素——虾青素，是很强的抗氧化剂，颜色鲜艳，对癌症、眼睛和神经系统都有好处，但具体机理原先并不清楚。我们经过大量实验，现已基本确定是哪些成分在起作用，也研究了这些成分对癌症、 糖尿病、老年痴呆症的作用。

记者：微藻培育过程中会不会产生食品安全问题？如何解决？比如微藻有可能在培育过程中过量吸收环境中的重金属和污染物等。

陈峰：微藻在培养中的确要严格控制，以防受到环境的污染。这种带进环境污染物的问题有可能发生在环境控制不好的敞开式光合养殖中，但只要对培养中所添加的营养物质和水进行严格控制，把培养池建在远离公路和污染源的地方，污染的问题应该可以避免或减少。另外，我20多年来一直在大力推广的是采用密封式发酵罐的异养方式来培养微藻，这样能有效防止微藻受到环境污染，产品质量稳定可靠。

深具潜力的古老植物

记者：什么是微藻？它生活在哪里？

陈峰：微藻在地球上存在了几十亿年，是地球上最古老的单细胞微生浮游植物，有的直径只有几个微米，比细菌稍大，已知品种近5万种。估计地球上微藻品种最少有20万个，可能多达80万个。藻类分布很广，陆上、淡水、海洋、土壤、冰山、沙漠中都可生存，水温高达七八十度的温泉中或在许多种类植物和动物体内，都有藻类生长。藻类是“地球之肺”，供给地球90%的氧气。它也是许多生物的食物来源，大到全世界最大的生物鲸鱼，小到陆地上的小昆虫，都以藻类为食。

记者：微藻可用于哪些领域？在这些领域中，微藻的最大优势是什么？

陈峰：微藻可成为超级食品。中国人在好几百年前已经开始食用藻类甚至微藻，这是一个很有发展潜力的方向。某些螺旋藻的蛋白质含量高达60%至70%，是牛肉的3倍，蛋白质产量高于任何其他农作物。

高蛋白的微藻还可以用作动物饲料，目前已有部分微藻被人工培养用做浮游动物的饵料，成功地用于饲养鱼类或作动物性浮游生物(如红虫、牡蛎等)。

微藻中含有的天然β-胡萝卜素、不饱和脂肪酸（DHA、EPA）、微藻多糖、多种具生理活性蛋白和分子等都可以用于功能食品和医药工业。

微藻可用于制造生物柴油。微藻最高含油量可达77%，能消耗大量二氧化碳，产生大量能源，生产周期非常快，还不与农作物争地争水，在生物能源中优势明显。

记者：人类对微藻的使用已有很长的历史，为什么现在才成为研究热点？微藻的研究中最需要注意什么问题？

陈峰：微藻作为生物能源近几年炒得很热，实际上这个思路上世纪50年代就有人提出，只不过当时没发展起来。我的学生去年发过一篇该主题的论文，至今已被引用73次，可见其热度。这种热度应该与能源危机有关系，也跟人们对环境的重视有关。我们需要发展替代性可再生的清洁能源，微藻可能是最好的选择。最近，我们北大成功申请到新加坡国家基金委的“低碳研究中心”项目，拿到近1个亿的科研经费，其中就包括这个课题的研究。

在对微藻的研究中，我目前最关注两个问题。一是微藻中的什么成分对解决什么问题最有效？要研究微藻的功能的产生机理。二是微藻怎么进行大规模高效生产？这两个问题是微藻应用的瓶颈，把这两个问题解决好了，微藻的潜力才能充分地发挥出来。

攻克规模化生产的瓶颈

记者：我们了解到，您率先提出利用异养方式规模化高密度培养微藻，使微藻的大规模生产成为可能。请问微藻大规模生产的瓶颈是如何攻克的？

陈峰：按传统想法，藻类属于植物，因而需要光合作用，也就是需要光和二氧化碳，才能实现生物合成，产生更多生物能量。但对光的需求导致光成为一个限制因子，尤其是在高细胞密度的情况下光穿透能力差，很难实现高密度培养微藻，从而限制了生产规模。

但根据我在微生物工程领域多年的研究，微藻有很多代谢途径，可以同细菌、酵母菌一样利用有机碳源来大规模培养，如糖类、葡萄糖、淀粉类物质即可，无需光和二氧化碳。在此基础上，我提出利用异养方式规模化高密度培养微藻。既然微藻的生物合成可以不必光照，就减少了光的限制或抑制，同时也避免了二氧化碳传递和转化等难题，因而可以在密闭的生物反应器内，利用有机碳源做生物合成，大规模的培养微藻，实现工业化生产。

这种思路是对的，但研究过程中遇到很多困难。一方面，不是所有微藻都毫无条件地适合异养的培养方式，必须先通过实验筛选出适合异养的微藻。另一方面，微藻需要糖类，但过多的糖又会抑制其生长，这样的抑制机制究竟是如何起作用，又如何才能以最佳度量实现大量生产，都必须经过反复实验和过程优化才能找到最佳数据。现在，我们已经建立起计算机模型，根据不同的微藻种类，将营养、温度、酸碱度、溶解氧浓度等八个指标的最佳值确定后，就可以控制生产过程，达到最高细胞密度。

记者：现在生产能力可以达到什么水准？

陈峰：目前我们的生物反应器最大可以做到600吨，培养周期因藻的种类不同而存在差异，最快的36小时一个周期。我们已经开发出相应软件来有效控制微藻的培养过程，完全可以在办公室或者工作场地用电脑控制实现大量生产。我们现在跟南京谈软件合作，开发先进软件，以期尽快能将实验室成果投入实际生产。

记者：微藻的大规模生产会不会带来新的问题——比如过量繁殖带来的赤潮类现象？对微藻的研究成果是否能对如何抑制水体中藻类过量繁殖、如何应对水体富营养化等问题带来新的解决思路？

陈峰：近海赤潮是一种或几种藻类的复合体在短时间内快速繁殖所致，此外，江苏太湖一带的人对太湖蓝藻污染应该印象深刻。其实，赤潮或蓝藻水华都是由于水体里富营养化，特别是含大量的氮、磷等物质后，在适当的环境温度下就有可能产生的问题。微藻的大规模培养是在特定的培养池或生物反应器中进行，不可能导致环境的水体藻类过量繁殖。再者，哪怕是培养池的微藻外流到环境水体中（这种情况通常不会发生），这些藻在大环境中也未必是最具生命力或竞争力的。杜绝赤潮或蓝藻水华的有效措施是控制工业排放，保持环境水体中氮、磷浓度在极低水平。

的确，我们在研究微藻的过程中也获得一些有用的经验，可以用来帮助治理环境中的杂藻过量繁殖问题。可以从营养、环境条件甚至采用生物方法入手，根据实际情况找到解决方案。