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海藻，從上到下充滿著健康的光環(huán)，近兩年海藻相關(guān)的產(chǎn)品在全球市場上推出的速度很快，尤其是亞洲地區(qū)。海藻在人用領(lǐng)域和動物養(yǎng)殖方面都有重要的作用，如改善人體皮膚狀況、增加動物機體免疫力等。數(shù)據(jù)顯示，2014年全球海藻生物量市場規(guī)模在35億到50億歐元之間，健康產(chǎn)品的市場規(guī)模達15億歐元，水產(chǎn)養(yǎng)殖市場規(guī)模達5億歐元。保健品和醫(yī)藥行業(yè)對海藻的不斷增長需求是推動全球海藻市場發(fā)展的主要原因，其在食品、飼料、染色劑、環(huán)境污染等方面也有應(yīng)用。
低產(chǎn)量、高成本限制了海藻產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，尤其是在膳食補充劑和保健品中的應(yīng)用。美國和歐洲是全球海藻的兩大重要市場，但總體市場規(guī)模還相對較小。和歐洲地區(qū)相比，美國地區(qū)的海藻生產(chǎn)具有得天獨厚的優(yōu)勢條件，如適宜的生長氣候條件;低水平的降雨;較高的日照時間;高溫時間長等。全球的海藻產(chǎn)業(yè)面臨著相同市場挑戰(zhàn)，即大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)海藻的成本依舊很高，低產(chǎn)量、高成本限制了海藻產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，尤其是在膳食補充劑和保健品中的應(yīng)用，以下是幾款常見用于生產(chǎn)海藻的技術(shù)方式。
封閉式光合生物反應(yīng)器系統(tǒng)
對于大多數(shù)海藻生產(chǎn)商而言，封閉式玻璃管道光合生物反應(yīng)器系統(tǒng)是目前常見的一種生產(chǎn)系統(tǒng)。Algae公司負責人表示，封閉式系統(tǒng)可防止不同生物體的入侵，如國外海藻、原生動物、變形蟲。這些雜質(zhì)的人侵會污染海藻的純度，影響海藻中蝦青素的合成。據(jù)植提橋媒體了解，之所以選擇玻璃管道，而非塑料，主要是因為塑料管道在太陽輻射的情況下會將增塑劑過濾到海藻中。
和其它封閉式管道相比，美國海藻公司Algae采用天然光照，并非使用人工燈光。盡管該系統(tǒng)可提高生產(chǎn)效率，但從微藻中提取蝦青素、Omega-3脂肪酸和β-類胡蘿卜素的提取成本依舊很高。歐洲委員會數(shù)據(jù)顯示，海藻中提取的不飽和脂肪酸每年只有240噸，但該產(chǎn)量的市場規(guī)模每年(多數(shù)從魚類提取)高于2.519億歐元。該系統(tǒng)的總體成本略高，但生產(chǎn)的產(chǎn)品純度高、不含污染物，生產(chǎn)的蝦青素含量很高，但成本略低于開放式水泄系統(tǒng)和使用人照燈光的室內(nèi)系統(tǒng)。
相比而言，歐洲海藻公司Algalif采取另一種封閉式光合生物反應(yīng)器養(yǎng)殖系統(tǒng)。冰島在海藻種植方面具有較多的優(yōu)勢，如生態(tài)環(huán)境良好、不含污染物、產(chǎn)量豐富、水質(zhì)佳、可再生能源的持續(xù)供應(yīng)。該公司采用專利的燈光系統(tǒng)可將能量降低50%，提供最佳的海藻生長情況，降低水的使用。該系統(tǒng)生產(chǎn)的終端產(chǎn)品蝦青素中的重金屬含量非常低，如砷(As)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、汞(Hg)。
水中的微量污染在海藻生長過程中會出現(xiàn)集聚現(xiàn)象，蝦青素的生產(chǎn)過程最容易出現(xiàn)這種情況，因為類胡蘿卜素的積累需要大量的時間。對于蝦青素而言，首先要種植雨生紅球藻，冰島的水源可有效控制污染情況，保證蝦青素的純度，同時還可確保Algalif公司能夠持續(xù)性的供應(yīng)蝦青素。此外，封閉式玻璃管道光合生物反應(yīng)器系統(tǒng)的可擴展性是模塊化構(gòu)型，每一個光合生物反應(yīng)器系統(tǒng)有明確的最大容量，可實現(xiàn)優(yōu)化工藝參數(shù)的目標，同時還可增加產(chǎn)品的質(zhì)量控制，改善反應(yīng)時間，確保穩(wěn)定產(chǎn)量。
開放式跑道池系統(tǒng)
在歐洲地區(qū)，開放式跑道池因成本較低、易搭建受到許多公司的青睞，采用槳輪攪拌的生產(chǎn)方式可預(yù)防沉淀。槳輪持續(xù)的轉(zhuǎn)動可避免溫度梯度的形成，更加均衡的分布營養(yǎng)元素和二氧化碳，去除產(chǎn)生的氧氣，將海藻從底部輸送到表面，以確保充足的光照。該系統(tǒng)此較適宜種植某些微藻或藍藻細菌，如鈍頂節(jié)螺藻(螺旋藻屬)、鹽生杜氏藻(Dunlillasalina)。
歐洲使用該系統(tǒng)的公司比較多，比如法國Algosource公司聯(lián)合使用開放式跑道和PBR技術(shù)生產(chǎn)螺旋藻。螺旋藻對生長環(huán)境中的PH要求很高，主要是避免污染物的侵襲。開放式跑道池系統(tǒng)種植的螺旋藻易實現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，可減少部分成本的使用，我國目前已經(jīng)建立的螺旋藻生產(chǎn)廠家基本均采用這種養(yǎng)殖模式。但是，這種養(yǎng)殖模式還存在弊端，如微藻的光能利用率較低;生產(chǎn)過程的培養(yǎng)條件，如光照、溫度、pH等難以控制，不能達到最優(yōu)化;開放式養(yǎng)殖場易受到外界的污染;受地區(qū)性和季節(jié)性限制等。
封閉式發(fā)酵技術(shù)
封閉式發(fā)酵技術(shù)使用的發(fā)酵罐通常放置在室內(nèi)或室外，主要用于生產(chǎn)長鏈不飽和脂肪酸，通過異養(yǎng)海藻寇氏隱甲藻(Crypthecodiniumcohnii)、裂壺藻(hyzochytrium)和吾肯氏壺藻(kenia)生產(chǎn)。美國TerraVia公司就采用這種發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)海藻，其便于控制，可保證純度和持續(xù)性。同時，這種技術(shù)生產(chǎn)的海藻不受地域和季節(jié)的限制。
可再生植物糖都可作為海藻的養(yǎng)料，如甘蔗米源的蔗糖、谷物來源的葡萄糖、甜菜和綠色垃圾。海藻能夠?qū)⑻欠洲D(zhuǎn)化為油、脂類和蛋白質(zhì)，這些原料可作為食品添加劑和化妝品原料。同時，Terravia公司的生產(chǎn)方式還可生產(chǎn)海藻來源的0mega-3脂肪駿，替代海洋來源Omega-3脂肪酸，目前已經(jīng)將該方式生產(chǎn)的海菜Omega-3脂肪酸應(yīng)用于膳食補充劑和食品原料。
生產(chǎn)技術(shù)的改進可確保海藻規(guī)?；袌龅膶崿F(xiàn)，比如，封閉式光合生物反應(yīng)器的方式成功培養(yǎng)出的雨生紅球藥，其對所有的生產(chǎn)參數(shù)可實現(xiàn)控制，并且能夠提高整體的生產(chǎn)效率。海藻未來在超級食品、生物燃料、營養(yǎng)補充劑方面的應(yīng)用很有潛力，但是實現(xiàn)低成本商業(yè)化海藻生產(chǎn)方面還有很長的路要走!隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷改進，這一目標在未來幾年將有望實現(xiàn)。
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