在海边生活的人几乎没人不认识海藻,可对于微型海藻就知之甚少了。这些只能在显微镜下才能观察到的微藻,蕴含丰富的营养成分,在很大程度上支撑着海洋生态。近日,中科院海洋研究所的逄少军博士和他的团队成功从海水中分离出 20种微藻,目前分离工作仍在进行中。因为海洋海藻在食品 、医疗、保健、化工、环保、能源等多个领域具有开发利用价值,科研人员将逐步研究它们的应用。
微藻之小
最小的直径不到一微米
“最小的微藻直径不到一微米,这种微藻在现有的400倍显微镜下也很难观察清楚。”逄少军告诉记者,这次他们提取出来的20种微型海藻中,因为观察不出具体的形态,最小的这种微藻还没有确定“身份”。只能在显微镜下隐隐约约观察出这种微藻颜色发绿,有一个小尾巴,形态跟小蝌蚪似的。
据介绍,现在全世界有几万种微型海藻,它们处于海洋食物链的最底端,是大多数海洋生物幼体阶段营养最丰富的饵料。目前全国发现的海洋微藻约有2000多种。而位于中科院海洋研究所的海洋生物种质库是国内唯一一家从海水中分离、纯化、并进行活体保存微藻的科研机构。“现在刚刚分离出来,有些微藻还叫不上名来,距离真正的开发利用还有很长一段路要走。”对这次的科研成果,逄少军这样评价。
“虽然微型海藻在我国的开发利用时间不长,处于起步阶段,但它在食品、医疗、保健、化工、环保、能源等方面的开发利用价值已成为人类关注的焦点。”逄少军告诉记者,现在微藻中利用最多的要数螺旋藻了,这种微藻的蛋白质含量非常高,是大豆的2倍、鸡肉的3倍、猪肉的4倍……
提取之难
显微镜下操作不敢喘气
海水里的生物成千上万,想从海水里提取出这种连高倍显微镜都“束手无策”的微小物质,其难度可想而知。逄少军向记者介绍,成功分离出来的20多种微型海藻是利用从大连和青岛海域采集的水样,花了三个月的时间分步提纯的。首先在海水水样中加入营养液,进行通气培养,等到海水的颜色发生变化时,就说明微藻逐渐长大一点,这时候开始对它们进行分离。吸一滴海水放在多孔板里,一边在显微镜下观察一边稀释,直到各种微藻之间明显分离开来,再用工具把它们提取出来。
“整个过程来不得半点疏忽,手稍一发抖或者用力不均都会把微藻破坏掉,使前面的步骤功亏一篑。”逄少军说,直径较大的双尾藻提取过程中一碰就碎,为确保成功率,提纯它的时候要屏住呼吸,用孔径较大的管多次分离转移。而对于体积较小的微藻,因为分布较密集,更不易纯化,有时需要把一微升海水用工具分成20份,再分次提纯。
微藻之美
20种微藻模样各有千秋
含量最多的骨条藻,美到极致的圆筛藻,具有动植物双重特性的裸藻……这20种微藻除了形态上的差别,在特性方面也各具特色。
“提取出来的微藻80%都是这种骨条藻。”在显微镜下,逄少军展示了一组形态酷似珍珠项链的微藻。他告诉记者,这种微藻的分布极广,从北极到赤道,从外海高盐海域到沿岸低盐海域,甚至在半咸水中都有它们的身影。逄少军告诉记者,在这次他们提取微藻的过程中,它们属于最常见的微藻,所以每次一提取出骨条藻,他们就经常打趣说“老朋友”又见面了。
形状如筛子一般的圆筛藻有规则的圆形轮廓,也有的像昆虫的复眼,闪闪发光。“它们是美到极致的一种微藻。”逄少军介绍说,不像大多数微藻一样一旦出现衰败迹象 ,原有的完美形态就不复存在 ,圆筛藻发生衰败时,上下盖子打开,中间的物质像丝绸一样游离出来,剩下的空壳仍然保持原有形态,像透明的圆形筛网一样。
“裸藻是最有灵性的一种微藻,因为它们同时具有动物与植物两种特性。”在显微镜下,伸出一根鞭毛的裸藻,在水中自由摇摆 ,一会儿方形,一会儿圆形,时刻变换着自己的形态。据了解 ,海洋中目前仅发现了两种裸藻,它们就是其中的一种。它们的身体上长有“眼虫”,能够靠细胞膜吸取水里的有机物作为“食物”,是一种“原生动物”。同时,眼虫的细胞却又有含叶绿素的叶绿体,能进行光合作用。由于它的细胞外面没有细胞壁,植物学家给它起了另外一个名字——裸藻。 记者 葛楠
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1斤微藻营养堪比3斤牛肉
藻类有大有小,大的可长到逾百米,小的则需要借助显微镜才能发现。对于用肉眼能观察到的藻类,我们称它们为大藻,肉眼看不到的就称之为微藻。
无论是从生态学还是从植物系统学的研究来看,微藻都是我们这个地球上最基本最重要的生产者,没有了它们其他形式的生命生存便会受到致命的威胁。从这里我们首先看到的是,微藻为其他生命提供了营养源,它们本身是具有营养价值的。
在人类中真正直接地利用微藻作为食物的是非洲土著居民,他们从富含碳酸氢钠的碱水湖中捞出生存于其间的青苔,经晒干后就可以作为高级食物使用了。科学家们经研究发现,这种青苔是一种蓝藻界的微藻,属于螺旋藻类的生物。于是科学家们开始将目光注意到这种微体生物的营养价值的分析上,其结果是让人激动的,1公斤这种微藻就蛋白质的含量而言相当于3公斤牛肉,这无疑为我们人类打开了一个巨大的蛋白质宝库!
除了能食用还能治大病
除用于食用外,微藻还是重要的化工原料的来源。我们可以从高盐度杜氏藻那里获得大量的甘油,而甘油则是多种化工产品的极重要的原料。60多年以来,抗生素成了人们战胜疾病的重要手段,从前一些抗生素主要来源于一些细菌和真菌,由于长期研究开发,我们已经很难从那些个细菌和真菌中获得新的抗生素。科学家在对微藻的研究中发现了百余种生物活性物质,这些物质中的一些能起到和抗生素同样的作用,有的疗效甚至更好。
同时,还可以从微藻中提取到防治癌症、心脏病、动脉硬化、糖尿病等疾病的生物活性物质。DHA俗称“脑黄金”,是人体大脑磷脂的重要成分,它被证明对婴幼儿大脑生长、青少年智力发育、中老年大脑神经健康都有帮助。微藻具有合成DHA这种不饱和脂肪酸的能力,而且微藻中该物质的含量远远高于鱼油中的含量。
此外,微藻还能作为再生能源物质的来源,经过热裂解制造出液体燃料和氢气,从而缓解目前全球能源紧缺的情况。