微藻:人类健康补充剂的潜在替代品

2017年11月的“饥饿项目”声称,世界76亿人口中,8.15亿人没有足够的食物来养活自己。其中,近四分之三的人口直接依赖农业和类似活动。随着时间的推移,指数级人口激增可能会降低粮食安全水平。根据联合国粮食及农业组织的一份报告《粮食及农业的未来》,“扩大粮食生产和经济增长往往会给自然环境带来沉重的代价”。它还指出,地球有能力满足粮食安全的要求,然而,农业部门将需要“重大变革”才能发挥其全部潜力。

微藻作为人类的食物已经有几千年的历史了,补充微藻可以缓解资源紧缺的陆地粮食作物的压力。藻类,被认为是世界上最古老的植物之一。它们的首次亮相要追溯到35亿年前。这些光合物种由长度达60 m的多细胞结构(巨藻)和大小为0.2 μm的单细胞生物(微藻)组成。微藻是一个非常多样的群体,估计物种数量在20万种到80万种之间。其中一些物种是在工业规模下种植的,用于提取人类和动物所需的生物活性化合物,化妆品和生物燃料工业展示了从微藻生物质中提取各种生物活性成分的生物精炼方法。

据报道,与牛奶、大豆、鸡蛋和肉类等传统蛋白质来源相比,许多微藻含有相似数量的蛋白质。然而,从微藻中提取蛋白质在营养价值、效率和生产力方面有着不同的优势。据报道,微藻的蛋白质产量为4~15 吨/公顷/年,而陆地作物产量分别为小麦1.1 吨/公顷/年,pulse legume 1~2 吨/公顷/年,大豆0.6~1.2 吨/公顷/年。通过农业生产的陆生作物消耗全球淡水总量的75%。同时,为提取等量的蛋白质,动物蛋白质来源消耗的水量比植物来源多100 倍。此外,海洋微藻可以在没有淡水和耕地的情况下种植,进一步最大限度地利用生产额外陆生粮食作物所需的资源。此外,由于恶劣的极端环境条件和光营养生长方式,微藻暴露在自由基和高氧化应激下,使得微藻进化出自然保护系统,如产生抗氧化剂和色素(例如叶绿素、胡萝卜素和藻胆蛋白)。这些成分可用于人体补充,因为人体内部无法合成。

在最新一期的《Food Science and Human Wellness》中,诺丁汉大学马来西亚分校工程学院化学工程系的Apurav Krishna Koyande、Kit Wayne Chew和印度VIT大学土木与化学工程学院化学工程系的Krishnamoorthy Rambabu等人强调了微藻在食品和营养工业中的重要性,以及微藻如何有助于改善人类的健康和福祉。重点介绍了微藻类人体补充剂的现状及未来的发展前景。

微藻在人类饮食中已经存在了数千年。它是一种未充分开发的用于生产膳食食品的作物。微藻种殖不与传统作物所需的土地和资源竞争,与陆地作物相比产量更高。它的高蛋白含量显示出巨大的潜力,以满足不断增长的人口的饮食需求。除了作为蛋白质来源外,微藻中各种生物活性成分的存在还提供了额外的健康益处。本文综述了各种微藻源蛋白质和其他生物活性成分。由于具有抗癌、抗氧化和抗高血压的特性,色素成为被广泛研究的生物活性成分之一。与各种植物和花卉物种相比,微藻含有更多的色素。微藻源蛋白具有完整的必需氨基酸(EAA)特征,其蛋白质含量高于传统蛋白质来源,如肉类、家禽和乳制品。然而,以微藻为基础的功能性食品并不多。意识的缺乏加上对生产者缺乏激励,导致微藻潜力未被充分开发。本文综合讨论了微藻衍生成分作为膳食和营养补充剂的应用。

微藻源性食品和营养产品在发展中国家具有巨大的降低营养不良率的潜力。微藻中丰富的蛋白质和其他必需营养素可以发展一个以藻类为基础的大型食品工业,致力于健康和功能性食品的商业化。除了完整的EAA谱外,微藻还含有多种生物活性成分,具有抗癌、抗氧化、抗高血压和肝保护作用。此外,微藻源生物质还被用于其他用途,如生产生物燃料和喂养动物、家禽和鱼类。近几十年来,微藻衍生产品的利用率呈指数级增长。然而,由于微藻收获和组分提取的高成本,基于微藻的功能性食品尚未被充分利用至其潜在能力。微藻食品成功的主要障碍是缺乏对微藻食品生产的激励以及对其健康效益的认识不足。随着这些障碍的解决,食品和营养工业与微藻的结合将有利于人类的健康和福祉。此外,它还将解决与气候变化有关的问题,并有可能克服全球人口不断扩大的饮食需求。

 

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