综述：将研究转化为现实：微拟球藻（Nannochloropsis）从实验室到工业的旅程

《Algal Research》：Translating research into reality: The journey of Nannochloropsis from laboratory to industry

本综述系统梳理了工业级微藻微拟球藻（Nannochloropsis）的研究与产业化进展。该微藻以高产脂质，尤其是富含高达30%的ω-3脂肪酸二十碳五烯酸（EPA）而著称，在膳食补充剂、水产饲料和生物燃料领域潜力巨大。文章重点探讨了从实验室走向大规模工业化（如开放池系统）面临的挑战，包括环境控制、生产成本、自动化监控、微生物组管理及生物反应器放大策略，并展望了其经济可行性与法规前景。

　　

细胞生物学特性

微拟球藻（Nannochloropsis）是一种单细胞绿色微藻，通常栖息于海洋和半咸水环境。目前它被归类为 Ochrophyta 门下的 Eustigmatophyceae 纲，是更广泛的 Heterokonta 或 Stramenopiles 类群的一部分。其名称源于其特征性的球形至轻微卵圆形形态，单个细胞尺寸通常在 2 至 5 μm 之间。

工业化培养策略

微拟球藻的工业化培养因其能够提供满足多种工业需求的脂质、蛋白质和其他代谢产物而受到越来越多的关注。根据最终用途（如生物燃料、营养保健品、水产饲料或化妆品成分），需要选择不同的培养策略和系统设计，以平衡生产力、成本和产品质量。开放池系统在建立和维护方面提出了独特的挑战。

工业加工流程

以高EPA含量著称的微拟球藻的工业生产，涉及放大、采收、干燥和提取等步骤，这些步骤必须根据目标应用进行调整。对于营养保健品、药品或化妆品等高价值市场，需要符合食品级标准、能保持脂质完整性并满足严格安全标准的操作；而水产饲料或生物燃料应用则优先考虑低成本、节能的方法。

实验室与工业培养的环境差异

在实验室环境中，微拟球藻的培养在精确控制的条件下进行，研究人员可以调节温度、光照强度和空气污染风险，确保稳定的生长条件并在严格的实验设置下优化参数。然而，在工业规模的开放式培养系统中，外部环境因素带来了重大挑战，特别是在极端天气事件（如强风、暴雨和热浪）的情况下，这些因素会严重影响培养物的稳定性和生产力。

主要应用领域

微拟球藻是一种具有多种应用的微藻，包括omega-3生产、食品补充剂、农业、水产养殖，并且已被评估为生物柴油的来源。

市场估算

根据 Straits Research 的报告，2023年全球藻类omega-3成分市场价值为9.7亿美元。预计到2032年将达到29.6亿美元，预测期内（2024–2032年）复合年增长率（CAGR）为13.20%。微拟球藻供应商遍布全球，服务于水产养殖和营养补充剂等多个行业。这些供应商以粉末、浓缩EPA油等不同形式提供微拟球藻产品。

法律地位与监管框架

微拟球藻作为食品来源的研究有限，主要焦点集中在膳食补充剂、功能性食品或临床营养上。但它尚未在美国、澳大利亚、新西兰和欧盟获得全面认可。食品法典委员会计划详细讨论微拟球藻油的食品安全标准。

总结

微拟球藻以其高脂质含量和卓越的EPA生产能力而闻名，在生物燃料、制药和水产养殖领域具有广阔的应用前景。它提供了可持续的omega-3来源，在营养和经济潜力方面超过许多其他微藻。然而，从实验室研究扩大到工业生产面临着挑战，包括环境变异性、污染控制和系统管理。有效的解决方案，如先进的监测、微生物组管理和可扩展的生物反应器系统，对于确保经济可行性、产品安全和获得监管批准至关重要。