秦 雕，李 聰，秦 宇

(重慶交通大學 河海學院，重慶 400074)

隨著陸地耕地資源的過載和淡水資源的短缺，利用海洋及海岸帶優(yōu)勢與資源興起的“藍色產業(yè)”已經成為帶動21世紀各國經濟發(fā)展的關鍵。海藻作為海洋中生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產者，是物質與能量的基礎，其產值遠超陸地農作物，是推動“藍色產業(yè)”發(fā)展的關鍵因素。在此基礎上，對中國海藻產業(yè)的發(fā)展及海藻在農業(yè)、環(huán)境、醫(yī)療、養(yǎng)殖、食用和化妝領域上的應用現(xiàn)狀展開綜述。

1 中國海藻產業(yè)發(fā)展趨勢

1.1 海藻產量及養(yǎng)殖面積

1.1.1 海藻產量

自1988年以來，中國海藻產量持續(xù)上升。具體來看，1988—1990年，平穩(wěn)波動(25萬～30萬t)；1990—1996年，迅速增長(10.83萬t/a)；在1997年出現(xiàn)輕微下降后，1997—2004年6.54萬t/a快速增長；2004—2011年增長速度略微放緩(4.58萬t/a)后，2011—2018年增速加快(10.47萬t/a)?？傮w來看，1988—2018年，中國海藻產量總體持續(xù)上升，如圖1所示，由25.1萬t增至236.2萬t，平均增速約7.04萬t/a增長，歷經了快速-穩(wěn)定-快速增長的過程。

圖1 1988—2018海藻產量變化

1.1.2 海藻養(yǎng)殖面積

近30年來，中國海藻養(yǎng)殖面積穩(wěn)步擴增，1988—2018年平均增速0.4萬hm2/a，如圖2所示。其中，1988—2002年，2.28萬hm2平穩(wěn)增加至6.17萬hm2(0.28萬hm2/a)；2002—2005年，快速增至9.67萬hm2(0.88萬hm2/a)；2005—2007年，出現(xiàn)下滑至7.79萬hm2；2007—2010年，恢復漲勢至12.02萬hm2(1.41萬hm2/a)；2010—2018年，漲勢減緩至2017年海藻養(yǎng)殖面積達到14.53萬hm2(0.36萬hm2/a)；截至2018年，略有下滑，至14.42萬hm2。總的來說，中國海藻養(yǎng)殖面積經歷了平穩(wěn)-快速-下滑-快速-平穩(wěn)增長的歷程，海水養(yǎng)殖總面積是決定海藻養(yǎng)殖面積發(fā)展的主要因素。未來幾年，海水養(yǎng)殖總面積減小的影響，海藻養(yǎng)殖面積將會緩慢增加甚至略有減少。

圖2 1988—2018海藻養(yǎng)殖面積變化

1.1.3 海藻產業(yè)地位

綜合海藻產量與海水總產量比值W1、海藻養(yǎng)殖面積與海水養(yǎng)殖總面積W2，可以看到兩者波動性較大，如圖3所示，但保持在一定區(qū)間(W1為3.86%～7.15%，W2為3.68%～7.06%)。明顯可見，2015—2018年，海水養(yǎng)殖面積減少(231.78萬～204.31萬hm2)，海藻產量在2017—2018年出現(xiàn)下滑(3 321.7萬～3 301.4萬t),但兩比值W1、W2不減反增，極大程度體現(xiàn)中國海藻產業(yè)在中國海水產業(yè)中的地位上升，未來海藻產業(yè)的發(fā)展將受到越來越多關注。

圖3 1988—2018海藻產量、養(yǎng)殖面積全國占比

1.2 生產區(qū)域與結構

1.2.1 國內海藻生產結構

海藻主要分為海洋浮游藻類和海洋底棲藻類。海藻產品主要來源于海洋底棲藻類，分為三大類：褐藻、紅藻和綠藻。褐藻產品主要包括海帶、馬尾藻、裙菜帶等；紅藻主要由紫菜、江蘺、麒麟菜等組成；石莼、滸苔等是常見綠藻植物。

從海藻養(yǎng)殖種類來看，20世紀80、90年代，中國海藻生產結構單一，主要以海帶為主與紫菜為主，其中海帶占比高達94%以上；隨著海藻養(yǎng)殖與加工業(yè)的發(fā)展，21世紀初，海藻生產結構逐漸多元化；截至2018年，中國海藻產品以海帶、江蘺、紫菜、裙帶菜等為主，其中海帶產量約152.25萬t，占全國海藻總產量的64.94%，其余種類占比依次是江蘺14.09%、紫菜8.61%、裙帶菜7.49%、羊棲菜0.99%、麒麟菜0.08%、其他3.78%，如圖4所示。

圖4 海藻生產結構

1.2.2 國內海藻生產區(qū)域分布

從海藻生產區(qū)域來看，自20世紀80、90年代起，海藻的生產區(qū)域都集中在福建、山東、遼寧，分別占中國養(yǎng)殖海藻總產量的47.73%、28.39%、14.58%，其余沿海省市占少部分。其中以山東海藻產量最高，后來福建逐漸取代山東，成為海藻產量最大省份。截至2018年，中國海藻生產區(qū)域主要集中在福建、山東、遼寧，產量分別為111.87萬t、66.53萬t、34.16萬t,分別占養(yǎng)殖海藻總產量47.73%、28.39%、14.58%，其余地區(qū)占比依次是浙江8.81萬t(3.76%)、廣東7.32萬t(3.12%)、江蘇4.25萬t(1.81%)、海南1.35萬t(0.57%)、河北1 003 t(0.04%)，如圖5所示。

1.2.3 區(qū)域海藻生產結構特色

海藻的生長習性以及水域環(huán)境決定海藻的養(yǎng)殖地區(qū)，分析2018年各地區(qū)海藻生產結構(圖6)發(fā)現(xiàn)：①海帶在水深浪大的海域更易生長，大都分布在山東、遼寧和福建，是這3個省份海藻產量全國領先的主要來源；②裙帶菜是一種溫帶性海藻，可以適應較高的水溫，盛產于山東、遼寧；③江蘺大都生長于內灣砂礫上，主要產于福建，在廣東、山東、海南也有養(yǎng)殖；④羊棲菜的生長受溫度和光照的影響較大，主要產于浙江與福建；⑤紫菜多生長在風浪大、潮流通暢的潮間帶，主要分布在福建、浙江和江蘇，在廣東、山東也有生產；⑥麒麟菜對養(yǎng)殖環(huán)境要求較高，只在海南、廣東兩地區(qū)生產。

2 海藻產品應用現(xiàn)狀

2.1 農業(yè)

天然海藻提取物中，含有陸生植物無可比擬的Ca、Mg、Fe、K等多種礦物元素，豐富的蛋白質、氨基酸、脂肪酸等營養(yǎng)物質，以及植物激素、糖膠、多酚等具有調節(jié)功能的生物活性物質。隨著環(huán)保意識的深化，綠色有機農業(yè)的發(fā)展，海藻肥作為高效環(huán)保的新型農業(yè)肥，同時滿足減少農藥化肥的使用量與提高作物質量的需求，已經成為當下新型農業(yè)肥的研究熱點[1]。

2.1.1 修復調理土壤

海藻肥中具海藻酸鈉等螯合劑，存在大量帶負電荷的羥基與羧基，可以將土壤的重金屬離子螯合，從而減少金屬離子對作物的毒害作用，是一種天然的土壤調理劑[2]。此外，藻類提取物能夠影響土壤中微生物的數(shù)量、活性以及群落結構。海藻提取物中的海藻糖類、礦物元素等為土壤微生物代謝提供營養(yǎng)來源，從而影響土壤微生物的數(shù)量[3]。Alam等[4]經過溫室與田間試驗表，海藻提取物(SAEP)能夠增加溫室與田間土壤樣品的菌落數(shù)，其中最大菌落數(shù)在溫室中為4 g/L，在田間為1、2 g/L SAEP，發(fā)現(xiàn)在SAEP施用后土壤微生物的代謝活性增加。

2.1.2 促進植物生長

Kumar等[5]以籽粒數(shù)和種子干重衡量，施用較低濃度(20%)的桔梗海藻提取液可以提高種子發(fā)芽，生長和產量的百分比，觀察到全部(100%)種子發(fā)芽，比對照增加11%。劉培京等[6]通過使用不同稀釋濃度的海藻液體肥,對番茄、辣椒、黃瓜3種作物種子進行浸種與盆栽試驗,發(fā)現(xiàn)施加200、400倍稀釋的海藻液體肥的株鮮重、株干重、株高、根長、葉綠素含量、葉面面積各指標均顯著高于對照組。

Rathore等[7]以不同濃度的海藻提取物施加兩次葉面噴霧。發(fā)現(xiàn)海藻提取物的葉面施用顯著提高了產量參數(shù)，施用15%的海藻提取物達到最高的谷物產量，其次是12.5%的海藻提取物，與對照相比分別增加了57%和46%。使用15%的海藻提取物也可以達到最大的秸稈產量。

2.1.3 提高農作物抗病抗逆性

海藻提取物可通過激活作物某些基因以及影響代謝途徑，促使作物產生防御性的應激反應，釋放多種多酚、酶類等功能因子，從而誘導植物產生抗病性[8]。Sultana等[9]研究海藻對向日葵與番茄根系疾病的處理，發(fā)現(xiàn)海藻提取物具有殺蟲除菌等作用，能夠有效抑制線蟲在根系中的滲透，減少根部真菌感染。

海藻提取物中部分物質(如海藻寡糖)能夠誘導植物產生抗體，來調節(jié)逆境(干旱、寒冷、農藥等)對植物生長的影響[10]。孫錦等[11]研究海藻提取物對番茄抗旱性的影響，結果表明：海藻提取物提高了SOD酶的活性和可溶性糖的含量，增加了葉肉細胞的黏滯性且降低了自由基對細胞膜的破壞，導致番茄的抗旱性增強；控制土壤含水率為10.6%，用濃度2 g/L的海藻提取物處理番茄植株，可使其最大節(jié)水率達22.6%。

2.2 環(huán)境

當前廢水處理的傳統(tǒng)方法有物理法、化學法、生物法以及物理化學法等，由于其處理效率低、運行管理費用高、且存在二次污染等弊端，導致這些傳統(tǒng)的處理方法在很大程度上具有受到限制。與傳統(tǒng)的污水處理法相比,藻類不僅能解決水體營養(yǎng)化、吸附重金屬、降解有毒污染物，對藻類生物量及其富集的重金屬也能收集利用[12]。

2.2.1 解決富營養(yǎng)化

近年來，全國水庫胡泊的水體富營養(yǎng)化十分嚴重，并在逐年加劇，水體富營養(yǎng)化是我國乃至全球所關注的重大環(huán)境問題之一[13]。

鑒于水體富營養(yǎng)化的危害，采用藻類修復技術(Phycoremediation)來去除動物廢水和其他高有機含量廢水中的養(yǎng)分是一個具有巨大潛力和需求的領域[14]。王立剛等[15]通過海藻提取物EClean生物工程技術處理富營養(yǎng)化地表水，結果發(fā)現(xiàn)此技術能有效降低水體的濁度、COD和BOD5，水體的脫氮除磷效果十分顯著，從而控制水體富營養(yǎng)化。Woertz等[16]通過綠藻對城市污水處理試驗，在一定培養(yǎng)條件下，發(fā)現(xiàn)綠藻對銨和正磷酸鹽的去除率高達99%，同時自身產生脂質可能用作液體生物燃料。

2.2.2 吸附重金屬

研究表明，藻類可作為良好的重金屬吸附材料，海藻提取物具有金屬螯合性能，可以快速螯合出溶解在水中的金屬離子，從而降低水中的重金屬濃度[17]。

陳麗丹等[18]研究藻粉用量對2種常見大型海藻馬尾藻和海帶對重金屬離子的吸附影響。結果表明：100 mg/L以內，海帶對Pb2+的吸附率高達99%以上，對Cd2+和Cu2+的吸附率保持在90%以上；50 mg/L以內，對Ni2+的吸附率能保持在90%以上。陳家武等[19]通過盆栽和稻田污染模擬試驗，研究藻類吸附稻谷中重金屬殘留的影響。結果表明：盆栽實驗中，分別投放普通小球藻、梅尼小環(huán)藻和橢圓小球藻，稻谷Hg、Cr、Cd殘留量比未投放藻的試驗組降低76.53%、53.57%、65.71%；稻田試驗中，有藻田的稻谷Cd殘留比無藻田的降低76.47%。

2.2.3 降解有毒污染物

微藻由于自身獨特的細胞結構與代謝途徑，對一些難以降解的有毒有機物質的富集降解具有一定效果，如酚類、偶氮染料、有機氯和農藥有機污染物等[20]。

李睿等[21]發(fā)現(xiàn)微小小環(huán)藻對雙酚A能達到較弱的富集效果和一定的降解效果。Dellamatrice等[22]使用藍藻處理含有紡織染料的廢水，均能達到不同程度降解效果，其中一種藍藻能完全降解靛藍染料，藍藻可用于具有頑固化合物的廢水的三級處理。石瑛等[23]檢測1,4-二氯苯對海洋微藻的毒理效應，結果表明：角毛藻能明顯富集1,4-二氯苯，但角毛藻自生也將受到毒害作用。Burkiewicz等[24]通過3種殺蟲劑對標準藻的抑制試驗，發(fā)現(xiàn)相對于對照培養(yǎng)物，最低濃度的物質沒有產生統(tǒng)計學上顯著的抑制作用，毒性作用將隨著殺蟲劑的濃度升高而增大。

2.3 醫(yī)療

由于海藻具備特殊的分子結構與活性物質，是某些藥用成分的富集者，海藻提取物中所含醫(yī)療保健的活性物質已成為諸多學者的研究熱點[25]。

2.3.1 免疫調節(jié)

大量文獻證實，海藻提取物能夠提高血紅蛋白和紅細胞數(shù)量[26]，修復機體脾臟和胸腺損傷[27]，調節(jié)血清細胞因子[28]，進而對機體產生免疫調節(jié)作用。

2.3.2 抑脂抗瘤

廖建民等[29]通過海帶多糖對荷Heps瘤株小鼠和高血脂大鼠的影響研究，發(fā)現(xiàn)其能顯著降低高血脂大鼠的總膽固醇水平，抑制瘤株的生長，是一種安全搞高效的降脂抑瘤材料。季宇賓等[30]發(fā)現(xiàn)海藻多糖的抗腫瘤效果與5-Fu相當，但其毒副作用更小，這可能與海藻多糖的免疫增強作用有關。

2.3.3 抗病毒及抗輻射

張以芳等[31]通過螺旋藻多糖、多糖蛋白、藻粉(或藻泥)對癌細胞生長抑制效果對比，發(fā)現(xiàn)多糖抑制效果最好，其次是多糖蛋白，藻粉(或藻泥)效果較差。劉志輝等[32]利用海藻多糖研究γ射線照射小鼠免疫功能變化，發(fā)現(xiàn)海藻多糖具有抗輻射損傷作用，可能是海藻多糖提高了免疫細胞對輻射的抗性，促進輻射損傷的修復；也可能海藻多糖是減少自由基的生成，從而降低了自由基造成的損傷等有關。

2.4 養(yǎng)殖

海藻中含有豐富的營養(yǎng)物質，許多海藻加工企業(yè)在提取完海藻膠后，將海藻粉廢棄，造成環(huán)境污染與資源浪費。國內外曾報道海藻粉具有較好的飼用價值，將海藻粉用于養(yǎng)殖業(yè)，既能充分利用海洋生物資源，保護環(huán)境，又能促進養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

2.4.1 畜禽

高和珅等[33]在雞飼料中投加2%～5%的復合海藻粉，發(fā)現(xiàn)海藻粉能提高雞的增重率、成活率，降低料耗比。王清建等[34]以海藻粉飼喂育肥豬試驗，結果表明，飼料中添加適量(海藻粉占飼料量比值3%～5%)海藻粉，能夠顯著提高育肥豬的生產水平，提高飼料利用率，且試驗豬未出現(xiàn)便秘等消化疾病，說明海藻粉能提高育肥豬腸胃免疫能力，調節(jié)腸功能。蘇世燦等[35]在奶牛日糧中投加裂壺藻粉，發(fā)現(xiàn)試驗適宜添加量150～250 g/(頭·d)，顯著提高了牛奶中不飽和脂肪酸含量，DHA含量穩(wěn)定(10～20 mg/100 mL)，超過市面上添加DHA的奶粉與牛奶的DHA含量(10 mg/100 mL)，可滿足商業(yè)化需求。

2.4.2 魚蝦

林建斌等[36]研究發(fā)現(xiàn)在大黃魚飼料中添加海帶多糖與紫菜多糖可以顯著提高大黃魚的生長力和免疫力，其中以0.5%的添加比例效果較好。周歧存等[37]在飼料中添加不同濃度海藻粉，飼喂6～6.76 g的羅氏沼蝦，結果發(fā)現(xiàn)添加海藻粉能提高羅氏沼蝦的成活率與蝦體重量，其中以3%的添加比例最適宜其生長。

2.5 食用

作為一種營養(yǎng)健康且熱量低的新型保健食品，海藻已在歐美等發(fā)達國家掀起了一股食用熱潮，在韓國與日本更是近乎癡迷[38]。此外，由于海藻特殊的組成成分，將其用于食品添加劑，在改善食品感官、提高食品營養(yǎng)成分等方面發(fā)揮著重要作用[39]。

2.5.1 海鮮食品

一些海藻作為的海洋蔬菜，營養(yǎng)價值高，可以直接食用，如海帶、海白菜、紫菜等；或者與其他食材混合加工后食用，如將海藻和面粉混合制成的海藻面條，同時具備面條的口感與海藻的營養(yǎng)價值；海藻與牛油混合制成海藻牛油，在英國也備受消費者青睞[40]。

2.5.2 食品添加劑

從海藻內提取的海藻膠，如卡拉膠、瓊脂、海藻酸鈉等，添加到食品中可改善食品的結構與品質，利用海藻制備食品添加劑極具發(fā)展前景[41]。由于其獨特的理化性質，可在添加在食品中用作保鮮劑、增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑等。邢曉亮等[42]采用真空包裝冰溫貯藏與海藻酸鈉相結合，研究對大黃魚的保鮮能力，發(fā)現(xiàn)能有效延緩其感官品質降低，改善質構特性，抑制細菌生長，貨架期能有效延長至29 d。李星科等[43]研究增稠劑對面皮冷凍過程水分及品質的影響，發(fā)現(xiàn)海藻酸丙二醇(PGA)能提高面粉的吸水率與弱化度，使蒸煮冷凍后的面皮吸水率降低，從而提高面皮的彈性與硬度。

2.6 化妝品

海藻富含氨基酸、維生素、脂肪酸等活性物質，在藥用化妝品的使用上，可以達到祛痘美白、防嗮抗氧化等效果。

2.6.1 祛痘美白

海藻能夠有效祛除痤瘡。Kamei等[44]從海藻內提取出的一種新型抗菌化合物—Sargafuran，對革蘭氏陽性細菌具有廣泛的抗菌效果可作為改善和預防痤瘡的新型護膚化妝品。酪氨酸酶(yrosinase，Tyr)是一種調控人體內黑色素形成的限速酶，其活性與皮膚中的黑色素含量呈正比關系，Tyr活性越高，皮膚中的黑色素就越多。從褐藻中提取的一種復雜巖藻多糖，被證明可以降低Tyr的活性，最終抑制黑色素的形成[45]。

2.6.2 防曬抗氧化

海藻除了具有抗菌，抗癌，抗炎等多種生物活性的分子外，許多抗氧化和抗光老化的化合物以前已經被鑒定，它們能有效地對抗皮膚的光損傷[46]。Ryu等[47]發(fā)現(xiàn)小珊瑚藻的甲醇提取物，對UV-A引起的人體皮膚和纖維細胞氧化應激具有光防護作用。Heo等[48]實驗表明，提取自褐藻的三種藻類多酚具有潛在的增白功能與UV-B輻射引起的細胞損傷具有顯著的保護作用。

3 總結與展望

中國海藻產業(yè)發(fā)展日漸興盛：截至2018年，海水產業(yè)發(fā)展減緩，海水養(yǎng)殖總產量3 301.4萬t、海水養(yǎng)殖總面積204.31 hm2。其中海藻產量236.2萬t，海藻養(yǎng)殖面積14.4萬hm2，分別在海水產量中占比7.15%、海水養(yǎng)殖面積占比7.06%，且還有上漲趨勢。由此可見，海藻產業(yè)在海水總產業(yè)中地位升高，海藻產業(yè)的發(fā)展備受重視，也體現(xiàn)出了海藻產品受到人們的強烈追捧，海藻產業(yè)是對推動我國發(fā)展的重要因素。

海藻生產結構多元化，各種海藻共同發(fā)展，但海帶仍是中國海藻產業(yè)的最大組成部分；海藻養(yǎng)殖區(qū)域集中，福建、遼寧、山東是中國養(yǎng)殖海藻的主要省份，占據(jù)中國海藻養(yǎng)殖總量的90%以上。海藻生產結構存在地域性，養(yǎng)殖環(huán)境與海藻的生長習性是各地區(qū)海藻生產結構及產量的決定因素。

海藻由于其獨特的組成成分，不管是海藻初級產品的直接利用，還是海藻有效物質的提取應用，在各個領域之中都能體現(xiàn)其價值。充分開發(fā)用海藻資源，大力發(fā)展海藻產業(yè)，是促進中國“藍色產業(yè)”乃至各個行業(yè)發(fā)展的重要一環(huán)。