海洋微藻生物技术

人类正面临人口膨胀、陆地资源减少和环境恶化这三大全球性问题。单一的陆地经济已经很难适应经济快速发展的需要。开发利用海洋资源是解决这些问题的重要途径之一。海洋微藻富含微量元素和各类生物活性物质，具有特殊的生理功能，且易于人工繁殖，生长周期短，能够进行规模化培养，使其在养殖和保健功能产品开发上成为新兴产业。与其他生物技术相比，海洋微藻生物技术尚处于初级发展阶段，还存在许多“瓶颈”，如有效活性物质提取率低、成本高，制约其在医药、保健品、化妆品、水产养殖饵料等方面的应用。但近年来，国内外已经把海洋生物技术列为重点发展方向，尤其是将海洋微藻的大规模培养及其天然活性物质的分离提取等技术放在首位。随着现代生物技术的应用，生物活性物质的分离与鉴定、遗传基因工程等的迅猛发展，为海洋微藻的研究开发利用和产业化提供了更加广阔的应用前景。
《海洋微藻生物技术》以海洋微藻生物活性物质的综述性文章为主，结合作者近几年在微藻活性物质商业化应用领域的相关研究工作和新发展，对该技术做了系统的阐述和总结。全书主要阐述了以海洋单细胞微藻为主的生物活性物质的功能、性质和分离提取方法，以及多不饱和脂肪酸、色素、多糖、毒素、藻胆蛋白的积累机制及相关藻类的培养方法；着重介绍了相关藻类主要有效成分的代谢途径的研究，以及商业化的应用前景。
《海洋微藻生物技术》共分十三章，第一章为海洋微藻的基本概念、微藻生物活性物质及其应用潜力和研究开发现状。其他十二章涵盖杜氏盐藻、寇氏隐甲藻、裂殖壶藻、球等鞭金藻、三角褐指藻、威氏海链藻、雨生红球藻、牟氏角毛藻、破囊壶菌等海洋单细胞微藻，小球藻、螺旋藻等淡水藻，以及念珠藻。内容主要包括栖息地、形态特征、培养条件、培养基成分、诱变育种、活性物质提取分离与测定、代谢合成途径、商业化应用前景及部分藻类的基因组学和转录组学研究。
本书可作为相关科研院所、高等院校和企业等从事功能性活性物质、生物能源等研究和开发工作的科研管理人员、科研工作者和研发生产人员借鉴与参考用书。

编著者
2019年10月

薛婷，福建师范大学生命科学学院。主持或参与的研究项目有：海带下脚料制备多糖及高值化研究；CRISPR/Cas9 介导的 ADH2 敲除及反义 RNA 干扰 GPD1 对酿酒酵母乙醇的影响；酿酒酵母 SPT8 基因过表达对乙醇耐性影响的研究；蔗汁与糖蜜综合利用；海洋生物医药与制品产业化开发技术公共服务平台；微藻高产油脂突变藻株的选育和构建等。在国内外期刊发表论文十余篇。

《海洋微藻生物技术》主要阐述以海洋单细胞微藻为主的生物活性物质的功能、性质和分离提取技术，以及多不饱和脂肪酸、色素、多糖、毒素、藻胆蛋白的积累机制及相关藻类的培养方法；重点介绍了相关藻类主要有效成分的代谢途径的研究，以及商业化应用前景。
本书可供从事海洋生物技术及相关领域的研究人员参考，也可作为海洋生物技术和生物工程（生物化工）等学科的高校教师、研究生和本科生的科研和实践应用的参考书。

第一章海洋微藻概述
第一节海洋微藻的基本概念1
第二节微藻的生物活性物质2
一、多不饱和脂肪酸2
二、多糖3
三、β-胡萝卜素3
四、虾青素4
五、藻胆蛋白4
六、抗菌化合物4
七、毒素5
第三节微藻的应用潜力及其研究开发现状5
一、功能保健食品5
二、食品添加剂5
三、天然色素6
四、水产养殖饲料6
参考文献6

第二章杜氏盐藻及其开发应用
第一节杜氏盐藻的栖息地8
第二节杜氏盐藻的形态特征9
第三节杜氏盐藻的培养条件10
一、光照10
二、盐度11
三、温度11
四、pH值12
五、培养方式12
第四节杜氏盐藻的培养基成分13
一、碳源14
二、氮源14
三、磷源15
四、维生素15
五、其他元素15
第五节杜氏盐藻的诱变育种16
一、化学诱变16
二、物理诱变16
第六节杜氏盐藻β-胡萝卜素的提取、分离和测定17
一、β-胡萝卜素的提取17
二、β-胡萝卜素的分离19
三、 β-胡萝卜素的测定19
第七节杜氏盐藻β-胡萝卜素代谢合成途径的研究进展21
第八节杜氏盐藻的商业化应用前景24
参考文献25

第三章寇氏隐甲藻及其开发应用
第一节寇氏隐甲藻的栖息地30
第二节寇氏隐甲藻的形态特征30
第三节寇氏隐甲藻的培养条件32
一、温度32
二、光照强度32
三、氧气33
四、pH值33
第四节寇氏隐甲藻的培养基成分33
一、碳源33
二、氮源34
三、无机盐34
四、维生素35
第五节寇氏隐甲藻油脂的提取与分离纯化35
一、油脂的提取35
二、油脂的分离纯化36
第六节寇氏隐甲藻油脂代谢合成途径研究37
一、DHA的FAS合成途径37
二、DHA的PKS合成途径39
第七节寇氏隐甲藻的商业化应用前景41
一、DHA简介41
二、DHA的来源41
三、DHA的相关功能43
四、DHA的相关应用45
参考文献46

第四章裂殖壶藻及其开发应用
第一节裂殖壶藻的形态特征52
第二节裂殖壶藻的培养条件53
一、温度53
二、氧气53
三、pH值54
四、渗透压55
第三节裂殖壶藻的培养基成分55
一、碳源55
二、氮源56
三、无机盐57
四、维生素57
第四节裂殖壶藻油脂的提取、分离与测定58
一、油脂的提取与分离58
二、油脂脂肪酸的测定59
第五节裂殖壶藻油脂代谢合成途径的研究进展60
第六节裂殖壶藻的商业化应用前景61
一、裂殖壶藻油DHA的治疗高脂作用62
二、裂殖壶藻在水产养殖中的作用62
三、抗氧化剂对油脂的抗氧化作用63
参考文献64

第五章念珠藻及其开发应用
第一节念珠藻的栖息地66
第二节念珠藻的形态特征67
第三节念珠藻的培养条件68
一、温度68
二、光照69
三、 pH值69
四、盐度70
五、CO270
六、培养方式70
第四节念珠藻的培养基成分71
一、培养基体系71
二、激素72
三、营养盐72
第五节念珠藻的抗胁迫作用72
一、盐胁迫72
二、干旱胁迫73
第六节念珠藻多糖的提取与纯化、测定74
一、念珠藻多糖的提取74
二、念珠藻粗多糖的纯化75
三、念珠藻多糖的测定75
四、胞外多糖的分子量测定76
第七节念珠藻多糖及其代谢合成途径的研究进展76
一、念珠藻多糖的作用与研究进展76
二、念珠藻多糖代谢合成途径和研究进展77
第八节cryptophycin的提取与分离、测定77
第九节念珠藻的商业化应用前景78
一、胞外多糖的应用78
二、cryptophycin的应用78
三、其他方面的应用79
四、念珠藻的研究前景展望79
参考文献80

第六章球等鞭金藻及其开发应用
第一节球等鞭金藻的分离纯化与保藏鉴定84
一、分离纯化方法84
二、保藏方法86
三、藻种鉴定87
第二节球等鞭金藻的培养条件90
第三节球等鞭金藻岩藻黄素及其代谢合成途径的研究进展92
一、岩藻黄素简介92
二、岩藻黄素的生物合成途径93
三、岩藻黄素的测定95
四、岩藻黄素的生物学活性96
第四节球等鞭金藻油脂及其合成代谢途径的研究进展97
一、球等鞭金藻油脂简介97
二、不饱和脂肪酸代谢途径97
三、不饱和脂肪酸的生物学功能99
四、油脂的提取与脂肪酸检测99
参考文献100

第七章三角褐指藻及其开发应用
第一节三角褐指藻的栖息地和形态特征104
第二节三角褐指藻的培养条件104
一、盐度104
二、光照105
三、温度106
四、酸碱度107
第三节三角褐指藻的培养基成分107
一、碳源107
二、氮源107
三、磷108
四、硅108
五、铁109
第四节三角褐指藻岩藻黄素的提取与分离、测定109
参考文献110

第八章威氏海链藻及其开发应用
第一节威氏海链藻的栖息地113
第二节威氏海链藻的形态特征113
第三节威氏海链藻的培养条件114
一、光照114
二、温度115
三、pH值116
四、其他环境因素116
第四节威氏海链藻的培养基成分117
一、氮、磷118
二、碳源（兼养培养）118
三、植物激素119
四、其他120
第五节威氏海链藻的商业化应用前景121
参考文献122

第九章雨生红球藻及其开发应用
第一节雨生红球藻的栖息地126
第二节雨生红球藻的形态特征126
第三节雨生红球藻的培养条件127
一、光照128
二、温度128
三、pH值128
四、光生物反应器培养129
第四节雨生红球藻的培养基成分130
一、碳源131
二、氮源131
三、磷源132
四、其他132
第五节雨生红球藻的诱变育种133
第六节雨生红球藻虾青素的提取与分离、测定135
一、虾青素的提取135
二、虾青素的分离纯化与测定136
第七节雨生红球藻虾青素代谢合成途径的研究进展138
第八节雨生红球藻的商业化应用前景140
参考文献141

第十章牟氏角毛藻及其开发应用
第一节牟氏角毛藻的栖息地和形态特征144
第二节牟氏角毛藻的培养条件及优化145
一、温度145
二、光照146
三、CO2146
四、pH值146
五、盐度147
六、响应面优化培养条件147
第三节牟氏角毛藻的露天培养148
一、培养设施148
二、培养用水149
三、调节光照149
四、敌害生物的防治149
五、采收150
第四节牟氏角毛藻的培养基成分150
一、碳源151
二、氮源152
三、磷源152
四、硅源153
第五节牟氏角毛藻多不饱和脂肪酸代谢途径的研究进展153
第六节牟氏角毛藻的商业化应用前景155
一、水产养殖饵料155
二、生物柴油159
参考文献160

第十一章破囊壶菌及其开发应用
第一节破囊壶菌的栖息地164
第二节破囊壶菌的形态特征165
第三节破囊壶菌的培养条件166
一、光照166
二、温度167
三、pH值168
四、溶解氧169
第四节破囊壶菌的培养基成分170
一、碳源170
二、氮源171
三、碳氮比172
四、其他173
第五节破囊壶菌的诱变育种174
第六节破囊壶菌DHA的提取、分离与纯化175
一、DHA的提取175
二、DHA的分离与纯化177
第七节破囊壶菌DHA代谢合成途径的研究179
一、脂肪酸合成酶途径179
二、聚酮合酶途径180
第八节破囊壶菌的商业化应用前景181
参考文献182

第十二章小球藻及其开发应用
第一节小球藻的形态特征186
一、生物学特征186
二、分子生物学特征187
第二节小球藻的培养条件188
一、营养盐浓度和pH值188
二、维生素浓度188
三、通气量188
四、光照强度188
五、有机氮189
六、土壤浸出液189
第三节小球藻的培养基成分189
第四节小球藻的絮凝收集190
一、化学絮凝法190
二、物理絮凝法190
三、生物絮凝法191
第五节小球藻的诱变育种191
第六节小球藻多糖的提取、分离与鉴定192
第七节小球藻多糖的抑菌和抗氧化作用192
一、不同配比的微藻复合多糖的制备193
二、复合藻多糖的抑菌实验193
三、复合藻多糖的抗氧化作用193
第八节小球藻的商业化应用前景194
一、小球藻的营养价值194
二、小球藻的药用价值195
三、小球藻在食品领域的应用196
四、废水处理197
五、小球藻生长因子的潜在价值197
参考文献198

第十三章螺旋藻及其开发应用
第一节螺旋藻的栖息地201
第二节螺旋藻的形态特征202
第三节螺旋藻的培养条件202
一、pH值202
二、光照强度203
第四节螺旋藻的培养基成分204
一、金属离子与营养因子204
二、氮源205
三、其他205
第五节螺旋藻的遗传育种206
一、分离和驯化206
二、原生质球制备207
三、诱变与育种207
四、基因工程育种208
第六节螺旋藻藻胆蛋白209
一、藻胆蛋白的结构与性质209
二、藻胆蛋白的分离提纯210
三、藻胆蛋白的功能及应用211
第七节螺旋藻多糖212
第八节螺旋藻的商业化应用前景213
一、国内外螺旋藻生产开发现状213
二、螺旋藻的应用潜力214
三、螺旋藻的开发及应用216
四、螺旋藻食品添加剂217
五、化妆品218
六、螺旋藻食用色素的提取218
七、高蛋白的功能性保健食品218
参考文献219