2017年11月的“饑餓項(xiàng)目”聲稱(chēng)，世界76億人口中，8.15億人沒(méi)有足夠的食物來(lái)養(yǎng)活自己。其中，近四分之三的人口直接依賴(lài)農(nóng)業(yè)和類(lèi)似活動(dòng)。隨著時(shí)間的推移，指數(shù)級(jí)人口激增可能會(huì)降低糧食安全水平。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織的一份報(bào)告《糧食及農(nóng)業(yè)的未來(lái)》，“擴(kuò)大糧食生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)往往會(huì)給自然環(huán)境帶來(lái)沉重的代價(jià)”。它還指出，地球有能力滿(mǎn)足糧食安全的要求，然而，農(nóng)業(yè)部門(mén)將需要“重大變革”才能發(fā)揮其全部潛力。
微藻作為人類(lèi)的食物已經(jīng)有幾千年的歷史了，補(bǔ)充微藻可以緩解資源緊缺的陸地糧食作物的壓力。藻類(lèi)，被認(rèn)為是世界上最古老的植物之一。它們的首次亮相要追溯到35億年前。這些光合物種由長(zhǎng)度達(dá)60 m的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)（巨藻）和大小為0.2 μm的單細(xì)胞生物（微藻）組成。微藻是一個(gè)非常多樣的群體，估計(jì)物種數(shù)量在20萬(wàn)種到80萬(wàn)種之間。其中一些物種是在工業(yè)規(guī)模下種植的，用于提取人類(lèi)和動(dòng)物所需的生物活性化合物，化妝品和生物燃料工業(yè)展示了從微藻生物質(zhì)中提取各種生物活性成分的生物精煉方法。
據(jù)報(bào)道，與牛奶、大豆、雞蛋和肉類(lèi)等傳統(tǒng)蛋白質(zhì)來(lái)源相比，許多微藻含有相似數(shù)量的蛋白質(zhì)。然而，從微藻中提取蛋白質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、效率和生產(chǎn)力方面有著不同的優(yōu)勢(shì)。據(jù)報(bào)道，微藻的蛋白質(zhì)產(chǎn)量為4~15 噸/公頃/年，而陸地作物產(chǎn)量分別為小麥1.1 噸/公頃/年，pulse legume 1~2 噸/公頃/年，大豆0.6~1.2 噸/公頃/年。通過(guò)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的陸生作物消耗全球淡水總量的75%。同時(shí)，為提取等量的蛋白質(zhì)，動(dòng)物蛋白質(zhì)來(lái)源消耗的水量比植物來(lái)源多100 倍。此外，海洋微藻可以在沒(méi)有淡水和耕地的情況下種植，進(jìn)一步最大限度地利用生產(chǎn)額外陸生糧食作物所需的資源。此外，由于惡劣的極端環(huán)境條件和光營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)方式，微藻暴露在自由基和高氧化應(yīng)激下，使得微藻進(jìn)化出自然保護(hù)系統(tǒng)，如產(chǎn)生抗氧化劑和色素（例如葉綠素、胡蘿卜素和藻膽蛋白）。這些成分可用于人體補(bǔ)充，因?yàn)槿梭w內(nèi)部無(wú)法合成。
在最新一期的《Food Science and Human Wellness》中，諾丁漢大學(xué)馬來(lái)西亞分校工程學(xué)院化學(xué)工程系的Apurav Krishna Koyande、Kit Wayne Chew和印度VIT大學(xué)土木與化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程系的Krishnamoorthy Rambabu等人強(qiáng)調(diào)了微藻在食品和營(yíng)養(yǎng)工業(yè)中的重要性，以及微藻如何有助于改善人類(lèi)的健康和福祉。重點(diǎn)介紹了微藻類(lèi)人體補(bǔ)充劑的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展前景。
微藻在人類(lèi)飲食中已經(jīng)存在了數(shù)千年。它是一種未充分開(kāi)發(fā)的用于生產(chǎn)膳食食品的作物。微藻種殖不與傳統(tǒng)作物所需的土地和資源競(jìng)爭(zhēng)，與陸地作物相比產(chǎn)量更高。它的高蛋白含量顯示出巨大的潛力，以滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的人口的飲食需求。除了作為蛋白質(zhì)來(lái)源外，微藻中各種生物活性成分的存在還提供了額外的健康益處。本文綜述了各種微藻源蛋白質(zhì)和其他生物活性成分。由于具有抗癌、抗氧化和抗高血壓的特性，色素成為被廣泛研究的生物活性成分之一。與各種植物和花卉物種相比，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，其蛋白質(zhì)含量高于傳統(tǒng)蛋白質(zhì)來(lái)源，如肉類(lèi)、家禽和乳制品。然而，以微藻為基礎(chǔ)的功能性食品并不多。意識(shí)的缺乏加上對(duì)生產(chǎn)者缺乏激勵(lì)，導(dǎo)致微藻潛力未被充分開(kāi)發(fā)。本文綜合討論了微藻衍生成分作為膳食和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑的應(yīng)用。
微藻源性食品和營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)品在發(fā)展中國(guó)家具有巨大的降低營(yíng)養(yǎng)不良率的潛力。微藻中豐富的蛋白質(zhì)和其他必需營(yíng)養(yǎng)素可以發(fā)展一個(gè)以藻類(lèi)為基礎(chǔ)的大型食品工業(yè)，致力于健康和功能性食品的商業(yè)化。除了完整的EAA譜外，微藻還含有多種生物活性成分，具有抗癌、抗氧化、抗高血壓和肝保護(hù)作用。此外，微藻源生物質(zhì)還被用于其他用途，如生產(chǎn)生物燃料和喂養(yǎng)動(dòng)物、家禽和魚(yú)類(lèi)。近幾十年來(lái)，微藻衍生產(chǎn)品的利用率呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。然而，由于微藻收獲和組分提取的高成本，基于微藻的功能性食品尚未被充分利用至其潛在能力。微藻食品成功的主要障礙是缺乏對(duì)微藻食品生產(chǎn)的激勵(lì)以及對(duì)其健康效益的認(rèn)識(shí)不足。隨著這些障礙的解決，食品和營(yíng)養(yǎng)工業(yè)與微藻的結(jié)合將有利于人類(lèi)的健康和福祉。此外，它還將解決與氣候變化有關(guān)的問(wèn)題，并有可能克服全球人口不斷擴(kuò)大的飲食需求。
