微藻的功能特性及其在食品中的應(yīng)用研究進展

閆新璐，劉倩倩，侯慶安，孫承鋒，喻倩倩，溫榮欣

（煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山東煙臺 264005）

微藻是一類形態(tài)微小、結(jié)構(gòu)簡單的水生生物，在地球生存35 億年之久。微藻具有獨特的二氧化碳固定機制以及高含量的光合作用單位，光合效率（10%～20%）遠超大多數(shù)陸生植物（1%～2%），每畝年產(chǎn)量達到糧食作物最高產(chǎn)量的10 倍以上，并且用于養(yǎng)殖的土地利用率遠高于傳統(tǒng)牲畜，具有產(chǎn)值高的優(yōu)勢，可有效緩解糧食危機和能源缺乏[1-3]。

早在1520 年，墨西哥及一些亞洲地區(qū)的居民便開始食用微藻[4]。我國在1500 年前已有食用微藻的記載[5]，但進入21 世紀后，微藻的食品資質(zhì)才被國家批準。我國微藻產(chǎn)業(yè)最初以螺旋藻（Spirulinasp.）為主導(dǎo)，后呈現(xiàn)螺旋藻（Spirulinasp.）、小球藻（Chlorellasp.）和雨生紅球藻（Haemtococcus pluvialis）等多元發(fā)展的格局[6]。隨著生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展以及微藻培育方式的根本性創(chuàng)新，中國已成為世界上規(guī)模最大的微藻生產(chǎn)國[5]。

當(dāng)今世界人口激增帶來各種各樣的問題，其中資源短缺尤為突出，糧食匱乏導(dǎo)致的營養(yǎng)素攝入不足困擾著許多國家[7]，同時一些糧食作為原材料被用于生物燃料的生產(chǎn)，加劇了資源的短缺。在此背景下，基于食品健康、生活質(zhì)量以及可持續(xù)性發(fā)展的需求，微藻作為食品原料成為最有希望的糧食替代物之一[8]。此外，微藻中富含多種營養(yǎng)和功能成分，具有巨大的開發(fā)潛力，將成為食品最有希望的潛在原料[7]。本文主要從微藻的功能特性及其在食品中的應(yīng)用潛力兩個方面，論述開發(fā)微藻資源的必要性，為微藻食品行業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)，以期更好的發(fā)揮微藻在食品中的作用。

1 微藻及可食用種類

微藻通常以單細胞群體的方式廣泛分布于各種水源，常采用光自養(yǎng)和異養(yǎng)相結(jié)合的培養(yǎng)方式，以光能和CO2等無機碳源為主，有機碳源為輔，充分利用環(huán)境中的資源，產(chǎn)生有機物質(zhì)供自身利用及儲存能量。微藻在光合作用過程中能夠合成多種營養(yǎng)物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、脂類和碳水化合物三大宏量營養(yǎng)素，以及與人體生長發(fā)育密切相關(guān)的維生素、礦物質(zhì)和生物活性物質(zhì)（如β-胡蘿卜素、巖藻黃素和蝦青素等）[9]。微藻被譽為“21 世紀的健康食品”[10]，現(xiàn)已應(yīng)用于肉制品、面制品和乳制品等新產(chǎn)品的開發(fā)，如圖1 所示[11]。

圖1 微藻光合作用機制及微藻成分在食品中的應(yīng)用[11]Fig.1 Photosynthesis mechanism of microalgae and application of microalgae components in food[11]

微藻種類十分豐富，據(jù)估計現(xiàn)存超過十萬種，而已知的微藻數(shù)量僅占1%[3]，按顏色分為藍藻科（藍綠藻）、綠藻科（綠藻）、硅藻科（硅藻）和金藻科（金藻）[10]，它們的色澤主要來自葉綠素、藻藍蛋白和藻紅蛋白，其中藍綠藻大多屬于原核生物，綠藻、硅藻和金藻大多為真核生物[12]。盡管微藻種類眾多，但部分微藻中的成分還未完全明確，安全性不可確保，導(dǎo)致現(xiàn)被開發(fā)應(yīng)用于食品中的微藻種類相對較少。中國、歐洲食品安全局（EFSA）和美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）等對可食用微藻作出規(guī)范，認為屬于安全狀態(tài)的微藻包括鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis）、普通小球藻（Chlorella vulgaris）、杜氏鹽藻（Dunaliella salina）、萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）、細小裸藻（Euglena gracilis）等，但僅有部分微藻的整體干物質(zhì)可用于食品生產(chǎn)，如螺旋藻（Spirulinasp.）、小球藻（Chlorellasp.）等，而其它微藻僅可以提供某些特定的化合物作為添加劑使用，如杜氏鹽藻（D.salina）產(chǎn)生的β-胡蘿卜素、雨生紅球藻（H.pluvialis）產(chǎn)生的蝦青素等[11]。目前，微藻已用于面制品、乳制品、肉制品及飲料等食品的生產(chǎn)，如表1 所示。總體來說，微藻的添加改變了產(chǎn)品在整個保質(zhì)期內(nèi)的營養(yǎng)、功能、感官和技術(shù)特性，而它對食品感官性能和功能特性的影響與配方中微藻種類、添加量、預(yù)處理方式以及生產(chǎn)工藝等因素有關(guān)。

2 微藻成分及其功能特性

雖然微藻結(jié)構(gòu)簡單，但不同種類之間物質(zhì)組成差異很大，即使同一種類的微藻之間，物質(zhì)組成也會有所不同，這主要與其培養(yǎng)條件和生長階段有關(guān)。多種微藻由于含有豐富的營養(yǎng)成分，被稱為超級食品，其中螺旋藻（Spirulinasp.）被聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）譽為“未來食品”，充分展示出其在食品生產(chǎn)中巨大的應(yīng)用潛力。圖2 中總結(jié)了微藻成分與食品、飲食、健康、疾病和個體之間的關(guān)系。一方面，多種成分在食品加工中表現(xiàn)出提升食品品質(zhì)的能力，如氨基酸、核苷酸、呈味肽、揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的增味作用，藻藍蛋白、藻紅蛋白、葉綠素、蝦青素的增色作用，蛋白質(zhì)的乳化、發(fā)泡和增稠作用，酚類、萜類、多糖的抑菌作用等。另一方面，多種生物活性化合物顯示出生理調(diào)節(jié)功能，如蝦青素、葉綠素、抗壞血酸的抗氧化功能，酚類化合物、玉米黃素的抗癌功能，生物活性肽、硫酸化多糖的抗病毒功能，β-葡聚糖、胞外多糖的免疫功能等[8]。

圖2 微藻成分的生理活性和功能[8]Fig.2 Physiological activity and functionality of microalgae components[8]

2.1 微藻蛋白

蛋白質(zhì)作為微藻的初級代謝產(chǎn)物，是最主要的成分之一，占干物質(zhì)的23%～63%[24]。在充足的氮源環(huán)境下培養(yǎng)，螺旋藻（Spirulinasp.）中蛋白質(zhì)含量最高可達到60%～70%[8]。微藻蛋白富含多種必需氨基酸，如亮氨酸、精氨酸和賴氨酸，小球藻（Chlorellasp.）、鈍頂螺旋藻（S.platensis）、球狀念珠藻（Nostoc sphaeroids）中的蛋白生物利用率優(yōu)于小麥蛋白，甚至超過大豆蛋白[25]，美國FDA 已將微藻蛋白確認為“最佳蛋白質(zhì)來源之一”[7]。目前，微藻作為蛋白補充劑主要用于增加食品的營養(yǎng)價值與功能特性[24]。如鈍頂螺旋藻（S.platensis）、三角褐脂藻（Phaeodactylum tricornutum）、球等鞭金藻（Isochrysis galbana）、干扁藻（Tetraselmis suecica）、擬微球藻（Nannochloropsis gaditana）的蛋白質(zhì)在加熱過程中發(fā)生交聯(lián)作用，保留餅干的質(zhì)構(gòu)、咀嚼性、硬度等感官特性[26]；原始小球藻（Chlorella protothecoides）、三角褐脂藻（P.tricornutum）蛋白高度糖基化，且含有大量親水氨基酸（谷氨酸、天冬氨酸等），通過增加溶劑和溶質(zhì)接觸面積，以及增強接觸區(qū)域的水分子與蛋白質(zhì)之間的相互作用，提高飲料的溶解性[27]；螺旋藻（Spirulinasp.）蛋白具有親水性，通過與淀粉爭奪水分子阻止淀粉顆粒水合作用，促使堆積密度增加，從而增強膨化零食的脆性[28]；掌狀紅皮藻（Palmria palmata）、紫球藻（P.cruentum）和螺旋藻（Spirulinasp.）的藻膽蛋白已被用作天然食品著色劑和營養(yǎng)保健品。其中，藻藍蛋白具有抗氧化、提高淋巴細胞活性的能力以及潛在的抗癌功效，可以有效調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)[29-30]?？偟膩碚f，微藻蛋白在食品中具有巨大的應(yīng)用潛力，未來還需在其營養(yǎng)價值和功能特性方面進行更多研究，以開發(fā)其在食品加工、貯藏和保鮮以及功能食品和疾病輔助治療食品中的重要應(yīng)用價值[24]。

2.2 微藻多不飽和脂肪酸

脂質(zhì)在微藻中的比例約占10%～60%，例如雨生紅球藻（H.pluvialis）中脂質(zhì)含量為15%，眼點微擬球藻（Nannochlotropsis oculata）中達到44.5%[8,31-32]。其中富含多種重要的多不飽和脂肪酸，例如二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic acid，EPA）、二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic acid，DHA）、亞麻酸和亞油酸等。EPA 和DHA 可作為神經(jīng)細胞的重要組成成分，占大腦中多不飽和脂肪酸的40%，尤其在兒童大腦發(fā)育中發(fā)揮重要作用[1,33]。三角褐脂藻（P.tricornutum）和眼點微擬球藻（N.oculata）是生產(chǎn)多不飽和脂肪酸的典型微藻[34-35]，在食品中添加多不飽和脂肪酸可以滿足人們對這些必需營養(yǎng)素的需求，現(xiàn)如今，添加微藻EPA 和DHA 的乳制品和嬰兒配方奶粉已工業(yè)化生產(chǎn)[36]。亞油酸和亞麻酸是人體必需脂肪酸，對促進大腦發(fā)育必不可少，但人體不能自身合成，必須由食物提供。微藻脂質(zhì)中亞油酸含量為1.65%～43%，亞麻酸含量為2%～60.9%，可為人體提供必需脂肪酸[32,37]。雖然微藻中多不飽和脂肪酸在產(chǎn)品中的商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有所發(fā)展，但提取成本過高，目前亟待挖掘降低其生產(chǎn)成本的新技術(shù)和手段。

2.3 微藻多糖

微藻多糖主要分為結(jié)構(gòu)多糖和胞外多糖，具有多種功能特性，已用于食品增稠、防腐及益生食品的開發(fā)等[12]。例如鈍頂螺旋藻（S.platensis）的結(jié)構(gòu)多糖不僅具有增稠特性，作為增稠劑應(yīng)用于乳制品中，其次還作為益生元選擇性地促進發(fā)酵酸奶中益生菌的生長并提高其活性[9]；紫球藻（P.cruentum）多糖具有高粘性，且表現(xiàn)出假塑性和剪切稀釋特性，是潛在的增稠劑[38]；鈍頂節(jié)旋藻（A.platensis）多糖作為功能性成分可減緩淀粉糊化過程[39]；杜氏鹽藻（D.salina）多糖的乳化性高于市售表面活性劑，是潛在的乳化劑[40]。微藻分泌的胞外多糖也是潛在的食品增稠劑，它是一種高分子量的鏈狀聚合物，表面存在多種親水羥基，靜電電荷密度高，能夠在水溶液中形成高分子量和高流體動力體積的水膠體，從而具有高粘度特性[41]。此外，微藻胞外多糖中含有的硫酸多糖有抑制細菌、真菌的作用，可以作為天然防腐劑應(yīng)用于食品[42]。微藻胞外多糖除在食品加工中發(fā)揮多種功能外，還有利于人體健康，它具有多種功能特性，包括免疫調(diào)節(jié)、抗氧化和抗菌等[43]。例如，小球藻（Chlorellasp.）、薔薇藻（Rhodella reticulata）、紫球藻（P.cruentum）等多種微藻的多糖通過清除自由基發(fā)揮抗氧化功能[12]。盡管微藻多糖在食品中具有潛在應(yīng)用價值，但其低產(chǎn)量是工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的主要限制之一，高效的微藻多糖生產(chǎn)技術(shù)升級成為亟待解決的問題。

2.4 其它生物活性物質(zhì)

微藻中存在大量的生物活性物質(zhì)，例如色素、維生素、酚類化合物以及礦物質(zhì)等（表2），具有抗氧化、抗癌、緩解慢性疾病、免疫調(diào)節(jié)、抗糖尿病和抗炎等多種生理作用[7,44-45]。螺旋藻（Spirulinasp.）被世界衛(wèi)生組織（WHO）稱為“超級食品”，它屬于光自養(yǎng)型單細胞微藻，是維生素A、B1、B2和B12以及色素（如β-胡蘿卜素和葉黃素）和礦物質(zhì)的極好的天然來源[46]。7 g 螺旋藻（Spirulinasp.）干物質(zhì)中維生素B1、B2和B3含量可達人體每日所需攝入量的11%、15%和4%，銅和鐵含量為每日所需攝入量的21%和11%[47]。杜氏鹽藻（D salina）也含有維生素B2、B12、E 和β-胡蘿卜素，而小球藻（Chlorellasp.）含有高濃度的維生素B7[48]。蝦青素是一種天然色素，比維生素C、E 或其它類胡蘿卜素具有更強的抗氧化特性[49]，已被應(yīng)用于功能性食品以及飲料中[50]。雨生紅球藻（H.pluvialis）是蝦青素的優(yōu)質(zhì)來源，它屬于淡水微藻，蝦青素含量高達4%～5%。鑒于微藻中生物活性物質(zhì)的功能性，明確它們在微藻類食品中的含量，并進一步評價它們的穩(wěn)定性和生物利用度，以探究它們在食品加工和貯藏中的功能以及對人體健康的益處是非常必要的。

表2 微藻中的生物活性物質(zhì)Table 2 Bioactive substances in microalgae

3 微藻在食品中的應(yīng)用

3.1 替代肉類蛋白

蛋白質(zhì)是人體新陳代謝及生長發(fā)育不可或缺的營養(yǎng)物質(zhì)，人體中蛋白質(zhì)大部分來源于肉類的攝入，但由于人口增長、畜禽養(yǎng)殖飼料中抗生素濫用、肉類屠宰時的動物福利等問題，導(dǎo)致全球肉制品供不應(yīng)求[61]，為緩解此現(xiàn)象帶來的飲食壓力，肉類替代物的開發(fā)十分必要。肉類替代物通常使用植物蛋白進行制備，植物蛋白食品具有低脂肪、低膽固醇的優(yōu)勢，廣受消費者喜愛[62]。但與動物蛋白相比，大多數(shù)植物蛋白在人體中的利用率較低，而多種微藻的蛋白利用率優(yōu)于小麥等谷物蛋白（69%～84%），與大豆蛋白（72%～92%）相當(dāng)，如斜生柵藻（Scenedesmus obliquus）（88%）、顆粒微擬球藻（Nannochloropsis granulate）（82%）和鈍頂螺旋藻（S.platensis）（81%）等[36,63]。此外，微藻蛋白中必需氨基酸的含量較其它食品而言，與WHO/FAO 的參考標準（蛋白質(zhì)中必需氨基酸含量為20%～37%）更為貼近[64]。小球藻（Chlorellasp.）和鈍頂螺旋藻（S.platensis）中蛋白的必需氨基酸指數(shù)高于小麥、玉米等谷物蛋白，與肉類蛋白及大豆蛋白相當(dāng)[65]。因此，微藻蛋白已成為人造肉生產(chǎn)中肉類替代物的理想選擇，是未來食品蛋白質(zhì)的潛在來源。圖3 顯示了微藻替代肉類蛋白的潛在技術(shù)路線，首先對微藻蛋白進行提取，或者直接利用微藻全部干物質(zhì)制備肉類蛋白的組織纖維，進一步與脂肪一起組裝，并進行顏色和口味的調(diào)整，最終形成海藻基肉類。

圖3 微藻替代肉類蛋白的潛在技術(shù)路線[66]Fig.3 Potential technological routes to produce microalgae-based meat analogues[66]

微藻作為肉類蛋白替代物可以提升產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，改善感官特性。研究發(fā)現(xiàn)，在水分含量為60%的情況下，大豆蛋白與微藻蛋白以7:3 比例生產(chǎn)的人造肉蛋白含量顯著提升，且蒸煮后的質(zhì)地與雞肉類似[62]。小球藻（Chlorellasp.）和螺旋藻（Spirulinasp.）蛋白的添加增加了牛肉餅中氨基酸的濃度，其中含量最豐富的為鮮味氨基酸（天冬氨酸和谷氨酸）和賴氨酸。添加螺旋藻（Spirulinasp.）的魚類產(chǎn)品（例如由鯉魚和須貝制做的漢堡肉餅）抗氧化活性明顯增強，產(chǎn)品的持水與持油能力顯著提升，表現(xiàn)出更好的質(zhì)地與感官屬性[51]。此外，微藻蛋白的物化特性對肉制品加工十分重要，研究表明，微藻蛋白與豆類蛋白的添加均提高了牛肉餅的氨基酸含量，并且不會影響嫩度、咀嚼性、蒸煮損失、硬度等感官特性?？偟膩碚f，微藻由于其豐富的蛋白含量、營養(yǎng)價值和高生長率，是作為肉類替代物的理想選擇，但由于微藻含有腥味以及色澤的限制，其制品的感官品質(zhì)仍需進一步優(yōu)化[56]。

3.2 補償減鹽食品風(fēng)味

世界衛(wèi)生組織建議到2025 年爭取減少30%食鹽的攝入，國家推出的《中國居民膳食指南（2022）》建議成年人每日攝入食鹽不應(yīng)超過5 g[67]。但由于食品加工中食鹽的大量使用，大部分人的飲食為該建議的3 倍以上[68]。減少食鹽添加量并選用更健康的增咸成分成為調(diào)整食品加工生產(chǎn)的關(guān)鍵策略。研究表明微藻提取物作為調(diào)味劑加入食品中，可將鈉的添加量減少30%[25]。微藻蛋白通過降解可以產(chǎn)生大量的肽類和游離氨基酸，包括咸味肽、鮮味肽、鮮味氨基酸（谷氨酸和天冬氨酸）等，從而產(chǎn)生較強的咸味和鮮味[61]。鮮味和咸味具有協(xié)同相互作用，鮮味物質(zhì)可以增強咸味的強度，同時，少量食鹽的存在又會增強鮮味感知[69]。周氏扁藻（Tetraselmis chui）具有較濃的鮮味、螃蟹味和魚腥味，而三角褐指藻（P.tricor-nutum）具有較濃的鮮味和貝類風(fēng)味，且二者中二甲硫醚、三甲胺和脂質(zhì)衍生的醛、醇和酮等海鮮香氣化合物與海鮮調(diào)味料中的含量類似[61]，因此它們可能具有作為微藻基風(fēng)味增強劑的潛力。

此外，微藻中含有大量具有海鮮香氣的揮發(fā)性有機化合物，包括脂肪酸衍生的醛、酮和醇[70]。鈍頂螺旋藻（S.platensis）中的風(fēng)味物質(zhì)主要為己醛（魚腥味）、（E,Z）-2,4-癸二烯醛（魚腥味）和1-辛烯-3-醇（脂肪味和泥土味），三角褐脂藻（P.tricornutum）中主要風(fēng)味物質(zhì)是己醛（魚腥味）、庚醛（脂肪味和木頭味）、辛醛（脂肪味）和1-辛烯-3-醇[71]，這些物質(zhì)可以顯著增強食品的風(fēng)味，例如鮮味、肉味和烘烤味。但腥味作為微藻風(fēng)味的典型特征之一，導(dǎo)致微藻的應(yīng)用領(lǐng)域受限?，F(xiàn)如今，強腥味的微藻在海洋制品中的應(yīng)用研究較多，例如發(fā)酵魚肉制品自身攜帶腥味，添加微藻后通常不會引起消費者的不適，同時發(fā)酵作用下產(chǎn)生的風(fēng)味對腥味具有部分掩蓋作用，因此，微藻在低鹽魚類發(fā)酵食品中具有潛在的應(yīng)用前景[72-73]。

3.3 食品抑菌防腐

微藻能夠抑制細菌生長以及生物膜的形成，在食品保藏抑菌方面具有重要作用[30]。據(jù)估計，超過75%的細菌感染由生物膜引起，傳統(tǒng)的抗生素抑菌會產(chǎn)生耐藥性[74]。藍藻、硅藻、綠藻、甲藻、裸藻等微藻中的多種提取物均被證實具有抑菌和殺菌活性[6,29,70,74]。Hoare 等[75]研究了齒緣墨角藻（Fucus serratus）和墨角藻（Fucus vesiculosus）提取物對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抗生物膜活性，發(fā)現(xiàn)添加最低抑菌濃度和最低殺菌濃度分別為3.12 mg/mL 和25 mg/mL 時，細菌生長受到100%抑制，且生物膜的減少量大于80%。微藻中的不飽和脂肪酸可以抑制生物膜重要代謝途徑中的電子傳遞和氧化磷酸化，從而起到抗菌的作用[52,55]，肉豆蔻酸、棕櫚酸、油酸和二十碳五烯酸都顯示出有效的抗菌活性[76]。Cakmak 等[77]從杜氏鹽藻（D.salina）中提取的ω-3 不飽和脂肪酸和ω-6 不飽和脂肪酸在5 mg/mL 濃度下有效抑制了單核細胞增生李斯特菌ATCC 7644 的生長。Rodríguez-Meizoso 等[78]發(fā)現(xiàn)從雨生紅球藻（H.pluvialis）中提取的脂肪酸對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有顯著的抗菌作用。研究發(fā)現(xiàn)從顆粒微擬球藻（N.granulate）中提取的脂質(zhì)含有豐富的棕櫚酸和油酸，這可能是它有效對抗革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的原因[11]。微藻中的生物活性物質(zhì)是食品防腐劑的潛在來源，有益于在食品加工、儲存、運輸以及銷售環(huán)節(jié)有效保證食品品質(zhì)，提高食品安全性以及貨架期[76]。

3.4 微藻基功能性食品開發(fā)

世界各地的主食各不相同，主要取決于每個地區(qū)的飲食習(xí)慣，以及當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的生活方式。面包和意大利面是世界上最廣泛食用的主食之一，其次是蛋糕和餅干等烘焙產(chǎn)品[79]。絕大多數(shù)主食是基于碳水化合物的產(chǎn)品，缺乏幾種必需營養(yǎng)素，包括宏量和微量營養(yǎng)素，如必需氨基酸、脂肪酸、礦物質(zhì)和維生素[11]。以微藻為原料進行主食豐富和營養(yǎng)強化是食品科技領(lǐng)域日益增長的趨勢。Agustini 等[13]在面粉中添加鈍頂螺旋藻（S.platensis）（9%），發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量增加4 倍。Igual 等[15]在面包棒中添加小球藻（Chlorellasp.）和鈍頂螺旋藻（S.platensis）增加了鐵和硒的含量，顏色與質(zhì)地也更加穩(wěn)定。Tertychnaya等[80]使用杜氏鹽藻（D.salina）改善了面包的營養(yǎng)價值，磷含量增加了2.8～3.6 倍，鈣含量增加了2.25～3.25 倍。

應(yīng)用類胡蘿卜素開發(fā)功能性食品的前景也較為廣闊。類胡蘿卜素衍生自四萜烯，具有抗氧化功能以及修復(fù)細胞和生物體損傷的能力[1,53]。類胡蘿卜素按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為胡蘿卜素（碳氫化合物，如β-胡蘿卜素和番茄紅素）和葉黃素（含氧衍生物，如葉黃素、紫黃質(zhì)、玉米黃質(zhì)、巖藻黃質(zhì)和蝦青素等）。小球藻（Chlorellasp.）在生產(chǎn)葉黃素等多種天然功能成分方面具有巨大潛力，其生產(chǎn)的葉黃素是傳統(tǒng)萬壽菊花瓣葉黃素的3～6 倍[76,81]。杜氏鹽藻（D.salina）是天然β-胡蘿卜素的主要來源，在特殊的培養(yǎng)工藝下，杜氏鹽藻（D.salina）中的β-胡蘿卜素在總類胡蘿卜素中的比例可以達到98.5%，約占其干重的13%[8]。杜氏鹽藻（D.salina）與螺旋藻（Spirulinasp.）中的β-胡蘿卜素提取物已被批準用于食品生產(chǎn)[11]。

益生食品能夠調(diào)節(jié)腸道微生物群落，激活其中的免疫系統(tǒng)，有利于肝臟炎癥的改善。微藻作為新型食品原料，富含多種生物活性物質(zhì)，可通過腸道微生物-宿主相互作用增強免疫功能[52,82]。微藻所發(fā)揮的特定生物學(xué)功能與其糖復(fù)合物有關(guān)，如橢圓小球藻（C.ellipsoidea）含有葡萄糖、甘露糖、半乳糖、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰半乳糖胺和阿拉伯糖殘基[12]，具有免疫刺激作用，并且對單核細胞增生李斯特菌和白色念珠菌具有抗增殖作用[83]。然而，到目前為止，微藻作為益生原僅限于在乳制品中應(yīng)用，未來應(yīng)進一步打開微藻益生元開發(fā)的機會之窗，并將其應(yīng)用于其它食品[9]。

4 微藻在食品應(yīng)用中存在的問題與挑戰(zhàn)

微藻營養(yǎng)豐富，具有多種生理活性和功能，在食品中應(yīng)用潛力巨大，但仍存在許多問題和挑戰(zhàn)。首先，微藻食品的消費者可接受性仍較低，將微藻應(yīng)用于傳統(tǒng)食品時會產(chǎn)生色澤、質(zhì)構(gòu)以及風(fēng)味（海腥味）的不良影響，如小球藻的綠色使其在肉制品等食品中的使用受限，在微藻種類篩選、尋找提高微藻食品感官接受度的方法等領(lǐng)域還有很多工作要做。其次，微藻作為膳食補充劑雖然具有明顯的健康益處，但添加微藻的食品是否能夠達到類似的效果是未知的。食品中微藻的添加量通常很低，因此從食物來源攝入的微藻很難達到膳食補充劑的攝入量。更重要的是，微藻和食品都是非常復(fù)雜的基質(zhì)，微藻在食品中添加利用導(dǎo)致的各種成分之間的相互作用，以及加工對其生物活性物質(zhì)的生物利用度的影響均不夠明確。因此，需要對微藻類食品的功能性和健康益處進行全面評估。

5 結(jié)論與展望

微藻豐富的營養(yǎng)成分在滿足可持續(xù)的糧食需求上表現(xiàn)出巨大潛力，其中多種生物活性化合物的功能特性對人類健康具有潛在的益處，有助于以它們?yōu)榛A(chǔ)的食品工業(yè)發(fā)展。目前微藻多以粉末及溶液的形式應(yīng)用于面制品及乳制品中，在減鹽肉制品、海洋制品中的應(yīng)用研究較少，未來一方面可以研究微藻蛋白對肉蛋白質(zhì)的替代作用，另一方面可將微藻加入減鹽腌制魚類制品中，不僅通過發(fā)酵與魚肉自身氣味掩蓋微藻的腥味，而且可以減少產(chǎn)品食鹽含量。此外，不同的干燥方式對微藻風(fēng)味影響不可忽視，未來可通過優(yōu)化微藻的干燥方式，改善微藻粉的腥味?？傮w來說，未來可以通過合適的培養(yǎng)方式和提取技術(shù)，提高微藻產(chǎn)量及其營養(yǎng)和功能成分的利用率，通過調(diào)整預(yù)處理方式、加工工藝和添加量等，提升微藻基食品的感官特性和品質(zhì)。綜上所述，微藻的生產(chǎn)及其在食品中的應(yīng)用可以幫助生物經(jīng)濟的發(fā)展和鞏固，將微藻開發(fā)成被消費者廣泛認可的食品，讓更多人受益于微藻生物技術(shù)的進步，將有利于未來食品的發(fā)展。