小球藻飼料化應用技術研究展望

楊義 張威 劉亞楠 蔣艷子 李夏青 周典海

摘 要：小球藻營養價值高，蛋白質、氨基酸等營養物質的含量豐富，其作為潛在的優質蛋白源，在飼料化應用方面的潛力巨大，可發展成為犢牛、生豬、黃顙魚、仔魚及錦鯉等的飼料。該文利用CNKI中國知網數據高級檢索方法，對小球藻作為肉雞、犢牛和生豬以及黃顙魚、仔魚和錦鯉等飼料化養殖應用研究進行了分析。結果表明，小球藻作為水產飼料，一般添加量在1%左右，可在提供高蛋白的同時增強養殖產品免疫力，提高多種生長性能，使其產量、品質均得到了不同程度的提升，而且有效增加了飼料利用率。作為畜禽飼料，一般添加量為1%～2%，在改善畜禽腸道，治療維生素缺乏癥并防治畜禽體內的病原微生物等方面有一定的功效。另外，對小球藻飼料化應用技術提出了展望。

關鍵詞：小球藻;飼料化;養殖技術;CNKI中國知網;計量分析

中圖分類號 S965.117 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2021）23-0094-06

Research Prospects of Chlorella Feeding Application Technology

YANG Yi et al.

（Jiangxi Jiedi Environmental Treatment Ecological Technology Co.， Ltd.， Yingtan 335000， China）

Abstract： Chlorella is of high nutritional value and rich in protein， amino acids and other nutrients. As a potential high-quality protein source， it has great potential in feed application. It can be developed as feed for livestock， poultry， broilers， calves and pigs， aquatic Pelteobagrus fulvidraco， larvae and Koi. In this paper， the advanced data retrieval method of CNKI is used to sort out and analyze the feed culture fields of Chlorella as livestock and poultry broilers， calves and pigs， as well as aquatic Pelteobagrus fulvidraco， larvae and koi. As an aquatic feed， Chlorella is generally added at about 1%， which can provide high protein， enhance the immunity of aquaculture products， improve a variety of growth performance， improve its yield and quality to varying degrees， and effectively increase the feed utilization rate. As livestock and poultry feed， the general addition amount is 1%-2%， which has a certain effect in improving livestock and poultry intestines， treating vitamin deficiency and preventing pathogenic microorganisms in livestock and poultry. Finally， the prospect of feed application technology of Chlorella was put forward.

Key words： Chlorella; Feed; Breeding technology; CNKI; Econometric analysis

小球藻是普生性單細胞綠藻，屬綠藻綱綠球藻目卵囊藻科小球藻屬（Chlorella）[1]，其生態分布廣，生長快速，易于人工培養。小球藻以光合自養生長繁殖，其光合能力高于其他植物10倍以上，含有豐富的蛋白質、脂肪、碳水化合物以及維生素等營養物質，且特別含有一種小球藻生長因子（CGF），可廣泛應用于生物能源、醫藥保健、化妝品與美容、飼料與餌料等多個方面。而近年來，我國優質飼料蛋白源缺乏，小球藻作為潛在的優質飼料蛋白源，引起了科技工作者和行業從業者越來越多的重視[2]。目前有關小球藻養殖飼料化技術的研究報道較多，而對已有研究涉及的小球藻養殖飼料化的熱點趨勢、研究方向、應用進展及展望等進行計量分析的較少，缺乏從熱點趨勢等角度分析預測未來該領域的研究或技術創新的文章。為此，本文利用CNKI中國知網數據高級檢索方法，對小球藻養殖飼料化應用研究進行了整理分析，為后續的深入研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源 采用CNKI中國知網的中文文獻數據庫，排除學術論文、專利、會議等干擾，保證檢索文獻的準確性。采用數據高級檢索的方法，以（（全文=（小球藻）并且（全文=（養殖））在1979—2020年，以期刊為范圍檢索，通過篩選和去除，得到樣本文獻336篇，并以此作為后續分析。

1.2 分析方法 采用CNKI中國知網的中文文獻數據庫分析相關文獻參數以及使用Excel軟件整理匯總，得出相關結果，并以此進行分析。本研究主要從文獻發表年度量、國內研究期刊、研究機構和研究作者、應用進展、小球藻飼料化技術以及未來發展等方面進行分析，對1979—2020年期間我國小球藻養殖飼料化發表文獻進行統計分析，從而把握該領域發展趨勢和現狀。

2 結果與分析

2.1 研究性論文發表年度量及趨勢 文獻計量學是以文獻體系和文獻計量特征為研究對象，采用數學、統計學等的計量方法，研究文獻情報的分布結構、數量關系、變化規律和定量管理，進而分析、評價、揭示相關領域的熱門趨勢、發展現狀及展望等，現已廣泛應用于農業、生態、環境、經濟等各個科學領域[3]。小球藻養殖飼料化發表年度趨勢如圖1所示，從圖1可以看出，我國關于小球藻養殖應用等方面的研究發文量整體呈上升趨勢。1979年，趙煥登等發表了名為《微量元素錳對海帶生長的效應》的論文，其中闡述了錳肥的施用對小球藻等藻類植物生長的影響[4];1983—2000年，小球藻養殖技術相關發文量較少，平均年發文量1.2篇，表明我國學者對小球藻的應用還不夠重視;2001—2011年，平均年發文量為6.73篇，與上一階段相比有了較大的提升，我國學者開始逐漸關注小球藻養殖應用等領域的內容;2012—2020年，其發文量有較大的波動，2013年和2017以及2020年發文量有所下滑，但整體趨勢仍然為大幅度上升，其年均發文量為24.4篇，處于文章高發期，可以看出，我國學者對該方面的研究越來越深入。

2.2 國內研究期刊 對文獻期刊來源進行分析，可為快速查找該領域的研究文獻提供依據[5]。如圖2所示，研究期刊發文量排前五的分別為《南方水產科學》《農業工程學報》《環境科學》《中山大學學報》《中國水產科學》，其中，《南方水產科學》發文量為9篇，占總期刊的20.45%，與排名第2位的《農業工程學報》相差13.63個百分點，其他期刊發文量占比較為平均。論文的被引頻次可以反映學術界對學科領域重點關注的內容及關注程度[6]，其中《南方水產科學》中的文章被引次數最高，下載被引比為0.05，表明《南方水產科學》在該領域中有一定的權威性和影響力。

2.3 研究機構和研究作者 對小球藻養殖相關領域發文的作者和機構進行分析和統計，將作者發文量進行排序，得到TOP10的作者，如表1所示。由表1可知，中國水產科學研究院南海水產研究所的李卓佳和曹煜成發文量最多，為8篇，位于該領域首位，其被引頻次為110次，是發文被引次數最多的學者。

2.3.1 文獻互引網絡結構 通過中國知網數據庫對文獻互引進行共現分析，獲得文獻互引網絡結構圖，如圖3、圖4所示。從圖3、圖4可以看出，國內學者文獻互引較為密切，但也存在新發文章暫未被引用的情況。其中，2002年中國環境科學出版社發布的《水與廢水監測分析方法》被引用次數最多，達29357次。可以看出，該文獻在中國小球藻養殖領域具有較大的影響力。

2.3.2 作者合作網絡共現 使用知網分析軟件對發文作者進行共現分析，并以合作3次以上的范圍進行篩選，得到作者合作網絡共現圖如圖5所示。從圖5可以看出，我國關于小球藻養殖的研究情況呈“部分集中，整體分散”的情況，其中可以將我國主要研究團隊分為中國水產科學研究院淡水魚業研究中心、中國水產科學研究院南海水產研究所、浙江省淡水水產研究所、安徽省農業科學院水產研究所等4個研究團隊，每個研究團隊由一個核心作者和其所屬研究機構組成。

2.3.3 研究機構發文量 對小球藻養殖領域發文量進行了整理，如圖6所示。從圖6可以看出，我國小球藻養殖領域方面論文發布總量排在前8位的研究機構分別為上海海洋大學、中國水產科學研究院南海水產研究所、廣東海洋大學、中國水產科學研究院淡水魚業研究中心、大連海洋大學、南京農業大學、海南大學、湖北省五指峰生化有限公司。其中，上海海洋大學發文量最多，為19篇，是關于小球藻養殖領域發文量最多的機構，其次是中國水產科學研究院南海水產研究所、廣東海洋大學，發文量分別為12篇、11篇。

2.4 應用進展 對小球藻養殖領域熱點主題的熱點主題發文進行了篩選和排序，得出水產養殖和畜禽養殖2個方面較引人關注。

2.4.1 水產養殖 微藻含有豐富的碳水化合物、蛋白質、脂質和抗氧化劑等，可以作為養殖類海洋生物如蛤蜊、牡蠣等、海洋魚類以及對蝦的幼蟲的食物來源。水產養殖中常用的微藻及與其相配應投喂的水產動物如表2所示[7]，從表2可以看出，小球藻在水產養殖領域應用前景較為廣泛。

小球藻處理水產養殖廢水的研究可以分為以下3個階段：20世紀60年代利用水體藻菌共生自凈原理建立的氧化塘技術，現已發展成高效藻類塘（簡稱“HRAP”）;20世紀70年代初建立的活性藻污水處理技術，即先培養出藻菌活性菌團，再放入污染水體中培養;20世紀80年代發展的小球藻固定化技術[8]。

以“小球藻養殖”為主題檢索后再以“水產養殖”為主題檢索得到88篇文獻，對其主要主題利用Excel統計分析，得到主題分布圖，如圖7所示。從圖7可以看出，在上述的3種階段的研究成果中，小球藻固定化技術在小球藻養殖領域仍為當今研究的熱點。小球藻固定化即是指將藻細胞吸附著在載體表面或者是將藻細胞包埋或封閉在載體內部以達到固定小球藻的作用[9]。Tam等[10]研究了普通小球藻（Chlorellavulgaris）分別在懸浮和固定兩種狀態下，對污水的凈化情況，結果表明固定態小球藻對氮、磷的去除率分別為78%、94%，而懸浮態小球藻的去除率僅為40%、59%，因此，固定化小球藻的凈化效率比懸浮態要高得多。

對圖7進行關鍵詞有效檢索，可以得到國內學者對“蛋白核小球藻”的關注度頗高。蛋白核小球藻是小球藻中的一種，桂林等[11]研究了自養、異養、混養3種方式下蛋白核小球藻的生長情況，結果表明，自養模式下得到的小球藻蛋白質含量最高，但總量較少;混養方式得到的細胞蛋白質含量也比較高，但成產成本較大，而異養方式得到的細胞蛋白質含量較低，只有自養的56%。但也并不是蛋白質含量越高越好，楊鷺生等[12]研究了蛋白核小球藻氨基酸的組成，得出蛋白質所需的氨基酸分為64.3。我國學者對小球藻營養成分的探索表明了我國小球藻水產養殖行業具有較好的前景。

以“小球藻”為主題檢索并“水產養殖”為主題并“飼料”為主題檢索得到17篇文獻，通過Excel統計和有效檢索后，發現小球藻可以作為水產品的替代飼料，添加比例多為1%～2%，在提供高蛋白的同時增強魚蝦等的免疫力，提高包括成活率、重量、血清膽固醇水平和全身脂肪含量等多種生長性能，使水產品的產量、品質均得到不同程度的提升，并有效減少培育過程中抗生素的使用，增加飼料利用率。小球藻替代飼料在水產養殖中的應用實例如表3所示。

2.4.2 畜禽養殖 以“小球藻養殖”為主題檢索后再以“畜禽養殖”為主題檢索得到13篇文獻，很多學者對于小球藻凈化畜禽養殖廢水有著較多的研究，朱中強等[20]研究出小球藻可在有效凈化高質量濃度有機畜禽廢水的同時完成自身增殖，其對有機物、總氮去除率均可達到96%以上。增殖后的小球藻富含豐富的蛋白質等營養成分，可作為飼料繼續喂養畜禽。以“小球藻”為主題檢索并“飼料”為主題并“畜禽”為主題檢索得到6篇文獻，通過Excel統計和有效檢索后，發現小球藻可以以懸液、膏或干粉等形式加入飼料中，添加比例多為1%左右，配制不同形式的畜禽養殖替代飼料，其一方面可以為畜禽提供蛋白質、多糖、維生素等多方面的營養物質，另一方面小球藻可增強畜禽免疫力。統計發現，懸液是小球藻替代飼料應用的主要方法之一，其優點在于，畜禽可以在利用小球藻營養物質的同時吸收小球藻培養基中的礦物質和微量元素。研究表明，使用小球藻作為替代飼料養殖畜禽還可改善畜禽腸道，治療維生素缺乏癥并防治畜禽體內的病原微生物。小球藻替代飼料在畜禽養殖中的應用實例如表4所示。

2.5 小球藻飼料化研究領域與方向 以“小球藻養殖”為主題檢索后再以“飼料”為主題檢索得到79篇文獻，對這些文獻的主題進行整理分析，得到圖8。從圖8可以看出，在小球藻養殖飼料化相關領域中比較熱點詞有“水產養殖”“營養價值”“開口餌料”等。這些熱點詞可以看出我國學者近年來關注的領域和方向，為后續學者提高研究思路。

（1）熱點詞——水產養殖。隨著水產養殖規模的不斷擴大，養殖水環境越來越差，同時由于養殖業的迅猛發展，其魚粉等餌料短缺較嚴重，魚蝦等水產品的品質受到威脅。小球藻豐富的營養成分可以作為水產品的天然飼料，其能夠促進養殖動物的營養循環、降低飼料系數、提高成活率和抗病力，可以作為魚粉和魚油良好的替代原料[26]。

（2）熱點詞——營養價值。小球藻粉的蛋白質、氨基酸等營養指標含量均較高。其含有高達63.6%的蛋白質，接近魚粉的蛋白含量，優于其他蛋白源[27];同時小球藻粉中氨基酸含量豐富，含有18種氨基酸，包括8種動物所需的必需氨基酸;其蛋氨酸和胱氨酸含量較低，為限制性氨基酸，表明小球藻粉是一種品質良好的蛋白源，較適合于水產養殖和畜禽養殖[27]。

（3）熱點詞——開口餌料。開口餌料是指養殖物第一次吃的餌料。小球藻作為初級生產者，既可以凈化水體，為水體提供氧氣，又含有豐富的營養物質，是餌料資源非常重要的組成部分，可以作為各種水產物天然的開口餌料和濾食性魚類的直接餌料[28]。

3 結論

（1）從整體上來看，我國對于小球藻養殖飼料化的研究發文量呈上升趨勢，在1983—2000年，平均年發文量僅為1.2篇，此時我國學者對小球藻的應用還不夠重視;2012—2020年，其年均發文量達到了為24.4篇，處于文章高發期，可以看出，我國學者對該方面的研究越來越深入。

（2）研究期刊發文量排前2位的為《南方水產科學》《農業工程學報》，其中《南方水產科學》發文量為9篇，占總期刊的20.45%，其他期刊發文量占比較為平均。

（3）從研究方向上看，現在我國學者對于小球藻水產養殖方面研究的更多，比較熱點詞有“水產養殖”“營養價值”“開口餌料”等。這些熱點詞可以看出我國學者近年來關注的領域和方向，為后續學者提供研究思路。

（4）從發展趨勢上看，作為優質蛋白源，小球藻營養價值豐富，在飼料工業發展潛力巨大。目前，作為替代飼料主要應用于水產養殖方面，在日糧中添加比例多為1%～2%，可在提供營養物質的同時有效增強其免疫力，使養殖產品在產量、品質等方面均有一定提升。此外，小球藻在畜禽養殖替代飼料中的添加比例多為1%左右，在改善畜禽腸道，治療維生素缺乏癥并防治畜禽體內的病原微生物等方面也有一定的功效。

4 展望

2020年，中國政府將進行綠色低碳型能源社會轉型提上日程，提出2030年“碳達峰”，力爭2060年前實現“碳中和”[29]。以CO2為碳源進行光合作用的小球藻在高碳排放的大環境背景下應用前景廣泛，小球藻養殖飼料化作為其最典型的應用方法之一發展前景廣闊，推進小球藻養殖飼料化應用進展符合當下建立綠色友好型社會的主流，將有效緩解高碳排放壓力，節省碳排放指標購買成本。在大眾創業、萬眾革新的時代，小球藻產業資源化勢在必行。在小球藻養殖飼料化發展過程中，仍存在一些問題亟待解決：

（1）小球藻因其獨特的生理結構與生活特性，可在凈化畜禽養殖廢水的同時釋放氧氣，并快速完成自身增殖以實現高效生長，然而小球藻的過量生長將導致水污染。因此，針對小球藻凈化水質機理的完善與最適宜條件的探討是進一步研究的方向。

（2）產出的小球藻可以作為飼料養殖畜禽和魚類，以增加其免疫力，降低抗生素的使用量，同時顯著提升畜禽與魚類的品質。但有研究表明，若單方面全部使用小球藻飼養，反而會造成畜禽和魚類營養的缺失。可見，在飼料中小球藻的用量仍需進一步考量，如何將其成熟地應用于生物能源等方面仍有欠缺。

（3）在水產養殖方面，若將小球藻直接投加在水體中，遇環境不宜時，很難存活，極易快速死亡，如何在為小球藻創造最適宜環境的同時發展水產養殖產業鏈是未來研究的重要趨勢。

（4）目前，市場普遍認為小球藻是一種很好的開口餌料，在包括石斑魚、泥鰍、對蝦等的育苗過程中[30]，小球藻可在提供優質飼料蛋白的同時，吸收易引發水體富營養化的N、P，并作為優勢藻種有效遏止藍藻等有害藻種的爆發，提高養殖水質的穩定性。作為魚蝦的開口餌料，小球藻發展潛力巨大。

（5）由于小球藻的生存條件比較苛刻，需要在0～4℃的低溫條件下保存，且細胞脫水極易導致死亡，因此，市面上大多選用小球藻濃縮液進行飼料加工[31]。而固體飼料在運輸、保存等過程中要求較低，優勢明顯，在不影響小球藻活性的條件下開發其固體飼料加工方法將使小球藻養殖飼料化應用進展取得關鍵性突破。

參考文獻

[1]歐陽克氙，羅曉燕，劉建平，等.小球藻的營養價值及其在飼料工業上的應用進展[J].江西科學，2013，31（05）：590-595.

[2]艾春香，LEI X G.藻類在飼料中的應用[C].//中國畜牧獸醫學會動物營養學分會第十一次全國動物營養學術研討會論文集.2012：270-284.

[3]邱均平.文獻計量學[M].北京：北京科學技術出版社，1988.

[4]趙煥登，田學琳，孫守田.微量元素錳對海帶生長的效應[J].海洋學報（中文版），1979（01）：120-126.

[5]呂凱，張彩麗.中國土壤重金屬污染修復研究的文獻計量分析[J].農學學報，2017，7（5）：56-59，95.

[6]徐怡珊，張甫，文小明，等.基于文獻計量學的“十三五”生態環境監測研究熱點分析[J].中國環境監測，2021，37（02）：23-32.

[7]王盛林，劉平懷，曹猛.微藻營養價值及微藻餌料的開發利用[J].食品工業，2019，40（07）：275-279.

[8]孟范平，宮艷艷，馬冬冬.基于微藻的水產養殖廢水處理技術研究進展[J].微生物學報，2009，49（06）：691-696.

[9]劉凱，方濤，馮志華，等.藻類處理水產養殖廢水的研究進展[J].淮海工學院學報（自然科學版），2016，25（01）：74-79.

[10]TAM N F Y，WONG Y S.Effect of immobilized microalgal bead concentrations on wastewater nutrient removal[J].Environ.Pollution，2000，107（1）：145-151.

[11]桂林，史賢明，李琳，等.蛋白核小球藻不同培養方式的比較[J].河南工業大學學報（自然科學版），2005，26（5）：52-55.

[12]楊鷺生，李國平，陳林水.蛋白核小球藻粉的蛋白質、氨基酸含量及營養價值評價[J].亞熱帶植物科學，2003，32（01）：36-38.

[13]杜濤，黃洋，羅杰.酵母輪蟲和以小球藻、螺旋藻強化的輪蟲對3種仔魚人工育苗效果的影響[J].大連水產學院學報，2010，25（2）：158-161.

[14]周蔚，樊磊，李保金，等.小球藻在水產飼料上應用的研究[J].科學養魚，2006（3）：65.

[15]張寶龍，曲木，暴麗梅，等.飼料中添加不同水平小球藻對黃顙魚生長及免疫力的影響[J].養殖與飼料，2018（9）：48-53.

[16]石西.小球藻粉在鯽配合飼料中的應用研究[D].武漢：華中農業大學，2016.

[17]KIM K，BAI S C，KOO J，et al.Effects of Dietary Chlorella ellipsoidea Supplementation on Growth，Blood Characteristics，and Whole-body Composition in Juvenile Japanese Flounder Paralichthys olivaceus[J].Journal of the World Aquaculture Society，2002，33（4）：425-431.

[18]ZHANG Q，QIU M，XU W，et al.Effects of dietary administration of Chlorella on the immune status of gibel carp，Carassius auratus gibelio[J].Italian Journal of Animal Science，2014，13（3）：653-657.

[19]孫向軍，李鐵梁，姜娜，等.天然增艷物質對池塘養殖錦鯉體色的影響研究[J].飼料工業，2010，31（8）：19-20.

[20]朱中強，何雪，薛夢婷，等.小球藻生長及協同凈化畜禽養殖廢水研究[J].中南大學學報（自然科學版），2019，50（08）：1795-1801.

[21]COMBS G F.Algae （Chlorella） as a source of nutrients for the chick[J].Science，116：453-454.

[22]EVíKOVá S，SKIVAN M，DLOUHá G，et al.The effect of selenium source on the performance and meat quality of broiler chickens[J].Czech Journal of Animal Science，2006，51（10）：449-457.

[23]KANG H K，SALIM H M，AKTER N，et al.Effect of various forms of dietary Chlorella supplementation on growth performance，immune characteristics，and intestinal microflora population of broiler chickens[J].Journal of Applied Poultry Research，2013，22（1）：100-108.

[24]ACAHOB K A（王春海譯）.小球藻在家畜飼養中的應用[J].草食家畜，1982，（2）：25-27.

[25]周蔚，樊磊，韋金河，等.小球藻在豬飼料中應用的研究[J].江蘇農業科學，2005（4）：95-96.

[26]趙偉，高保燕，黃羅冬，等.微藻及其生物活性成分在水產養殖中的營養價值、生理功能和抗病活性[J].飼料工業，2019，40（08）：9-16.

[27]歐陽克氙，羅曉燕，劉建平，等.小球藻的營養價值及其在飼料工業上的應用進展[J].江西科學，2013，31（05）：590-595.

[28]楊公社，王富平，郭紅偉.小球藻擴培和定向培養在養殖中的應用[J].科學養魚，2019（3）：68.

[29]周淑慧，王軍，梁嚴.碳中和背景下中國“十四五”天然氣行業發展[J].天然氣工業，2021，41（2）：171-182.

[30]趙文雯，程純明.小球藻也“百搭”，既可做開口餌料，又能重建水體——本刊專訪永聚源分公司總經理肖寅生[J].當代水產，2015（2）：40-42.

[31]陳煥林，《當代水產》編輯部.優質微藻（小球藻）在水產養殖中的需求及應用前景12問[J].當代水產，2015（1）：75-76.

（責編：張宏民）