海洋珀莱雅的未来一 蓝色生物科技 - 海洋生物燃料技术前景

蓝色生物技术是一个具有巨大创新点和经济增长潜力的领域。在气候变化和自然资源压力日益加大的背景下，蓝色生物技术正在日益引起人们的关注。

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生物科技有许多应用领域，一般使用颜色编码进行分类:

•绿色生物技术

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主要涉及农产品业，利用植物有机体及其细胞来生产和转化食品、生物材料和能源的技术;

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•红色生物技术

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关注的是医疗保健行业，尤其是制药行业;

•白色生物技术

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指的是使用生物系统替代传统化学工艺的工业应用。主要用途包括聚合物、燃料、溶剂、建筑、纺织品等；

•黄色生物技术

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与保护生态环境的污染处理或消除有关；

•蓝色生物技术

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涉及医疗保健、化妆品、水产养殖和农业食品等，与海洋生物多样性相结合的产品开发。

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与红色、白色和绿色生物技术不同，蓝色生物技术是由所使用的资源决定，而不是由其预期市场决定。它包括面向医疗保健、营养、水产养殖、农业、化妆品、能源、生物源化学、生物材料和环境等各个行业的应用技术。

从生物和化学的角度来看，海洋是物种最多样的栖息地。

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在过去40年中，蓝色生物技术经历了显著的增长，这主要是由于：

-生物工艺领域的发展

-海洋生物多样性勘探技术的发展（迄今已鉴定的245500种物种）

-分子生物学的革命，随后发展的基因组学、转录组学、蛋白质组学等。

利用海洋生物资源的技术应用开发的产品和服务的例子

(图改编自蓝色生物技术:欧洲的新愿景和战略。2010)

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作为蓝色生物技术组成部分的有机体家族分为三大类：

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•细菌和真菌

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主要有两种方式：

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-直接使用：细菌被认为是一个可以生产酶的“细胞工厂”，可以生产如用于生物修复过程的酶。

-通过发酵技术的“工厂生产”：生产脂类，次生代谢物和生物聚合物，例如EPSs（外多糖）和PHAs（多羟基甘酸盐）。

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•脊椎动物和无脊椎动物

包括脊椎动物（鱼）和无脊椎动物（软体动物、甲壳类动物等）。生物技术主要用于两个方面：

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-生物体的遗传修饰。在养鱼业中，通过基因改造使鱼类变大，提高生长速度，提供抗病性等。

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-开发源自海洋生物的副产品。例如，虾壳中的几丁质是一种生物高分子聚合物，当然提取和转化对于人们感兴趣的成分是必需的。

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•藻类

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藻类分两大类：巨藻和微藻。这种区分是由尺寸上的差异造成的。相对于微小的微藻，一些巨藻的长度可达几米。

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蓝色生物技术：一个不断增长的市场

2017年，全球蓝色生物技术市场价值增至38亿欧元，预计未来几年将以超过6%的年增长率继续增长。不过这仍然是一个新兴市场，它在整个生物技术市场中所占份额不足2%。例如，红色生物技术（与医药相关）公司的营业额一般是蓝色生物技术公司的20倍。

考虑到实际上有数百万种生物存在于海洋，而现在人们已经确定的来自海洋环境的生物（微生物和高等生物）仅242500种，这个市场的增长潜力无疑是巨大的。在未来几十年里，海洋生物多样性很可能带来许多新的感兴趣成分。

蓝色生物技术，尤其适合存在于一个原材料和燃料能源短缺，需要减少温室气体排放的全球环境中。

多领域应用

蓝色生物技术不断发展，它将海洋生物资源用于多种应用领域，特别是食品生产、燃料、材料或具有生物活性的特定化合物开发。

这种应用领域的多样性有助于促进全球蓝色生物技术市场的动态发展。

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使用蓝色生物技术的部门

（根据Greco等人《海洋科学前沿》，2016年）

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主要采取两种方法：将海洋生物视作为“细胞工厂”，用于生产人们感兴趣的分子；从海洋生物中提取所需物质（色素、次生代谢物、聚合物等）。海洋生物活性化合物主要是由微生物、柳珊瑚、海绵、藻类、软珊瑚、硬珊瑚和其它海洋生物产生的有机化合物。

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使用蓝色生物技术生产的产品市场增长很大程度上是由健康和福利行业的扩张带来的，这与人口老龄化尤其相关。化妆品行业是蓝色生物技术应用最成熟的行业之一，制药行业也正在对蓝色生物技术展现出浓厚的兴趣。

一些海洋生物活性化合物被开发用于治疗癌症、疼痛和病毒性疾病新药物。

在2012年，有超过1000种海洋药物化合物已进入临床前阶段。例如，海绵蛋白可以用来抗菌，而像生物硅这样的骨骼元素作为新生物材料，可以应用于生物医学。生物材料可以被用来替换被破坏或损坏的软组织或硬组织。

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生物材料及其应用的研究正在广泛开展，如骨科、眼科、伤口愈合以及牙科和心血管领域的应用。因此，不断增加的保健品和制药行业需求为蓝色生物技术的企业提供了巨大的增长机会。

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海洋资源也是化妆品工业的活性成分来源之一。同时，它们也能开发富含氨基酸、蛋白质、维生素和矿物质的食品膳食补充剂，该部分正经历着显著的增长。

按应用领域划分的蓝色生物技术公司分布

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（Ecorys 2014，Erdyn分析）

专注于蓝色生物技术应用的企业

蓝色生物技术是一个相对年轻的领域，但它影响到许多极其动态的应用。市场参与者在研发方面投入巨资，来根据消费者需求开发使用的产品。

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这个市场上绝大多数（72%）的公司都专注于几个应用领域。蓝色生物技术是一个公司变革巨大（建立、关闭、合并、收购等）为特征的行业。除了少数例外，该行业主要均为中小型企业。然而，近年来跨国公司对蓝色生物技术的兴趣与日俱增。

蓝色生物技术市场正在不断分裂。未来几年，由于创新、产品和服务的发展以及兼并和收购的增加，参与者之间的竞争将加剧。

蓝色生物技术领域的主要参与者包括：BASF, CP KELCO, CYANOTECH, SEPPIC, AKERBIOMARINE, ARCHER DANIELS MIDLAND, GLYCOMAR, MARINE INGREDIENTS, MARSHALL MARINE PRODUCTS,  SEA RUN HOLDINGS.

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从生态系统和生物模型的知识到它们在工业各个领域的应用，都涉及到一系列利益相关者。

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蓝色生物技术研发正在产生新的应用，与蓝色生物技术多变的市场情况一样，市场需求正在影响研发。为了实现这一目标所需的技术和技能都是巨大的，包括：海洋生物知识、技术和科学技能（微生物学、生理学），生物信息学，水产养殖业，经济学，工艺工程，配方和可追溯性等。各种所需的技能以及员工培训对蓝色生物技术的发展构成了挑战。

主要市场-北美

北美拥有最大的蓝色生物技术市场份额，在2017年就占全世界的42%。这与当地支持从生物源性产品开发新药的政策特别相关。此外，该地区越来越重视藻类生物技术的开发以及藻类生物能源的生产。美国一直是该地区海洋技术的主要贡献者。

美国一直是世界海洋技术的主要贡献者。

欧洲是主要的增长地区之一，由于其有丰富的海洋资源，预计将成为未来主要的市场区域。

而亚洲有望成为未来几年增长最快的地区。胶体和水产养殖业是亚洲迅速增长的主要原因。

蓝色生物技术市场的分布

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（来源：Inkwood，2017年）

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两大热门市场：生物燃料和化妆品

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生物燃料需求的增加将是未来几年蓝色生物技术市场增长的关键因素之一。事实上，从现在到2025年，藻类生产的生物燃料市场价值预计将超过90亿欧元。生物柴油、生物乙醇、生物氢、生物油、生物气等生物燃料可有效地替代煤油。藻类生物量是生产生物燃料的重要原料，它有许多优点：高二氧化碳耐受性和在困难条件下生长的能力，不需要除草剂和杀虫剂来协助其生长。

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化妆品行业对蓝色生物技术日益增长的需求也有望成为全球蓝色生物技术市场增长的决定性因素。

藻类：蓝色生物技术的基础资源

藻类是开发基于植物有机体的潜在纯净能源来源。然而，能源仅是藻类体现价值的一方面。随着制药行业和食品行业的飞速发展，从藻类中探索更多活性成分用于新药与功效食品开发是未来蓝色生物技术的应用趋势。

产品的价值根据其应用有所不同。根据OCDE2016公布的《藻类产品价值金字塔》报告，药品、化妆品的制剂开发仍是小市场范围，单品价值高，意味着该方向的开发在经济水平上是可行的。相比之下，生物燃料等能源的产品价值较低，经济水平上可允许大量生产。为开发高利润的产业系统，回收整个藻体生物质才是真正的挑战。

藻类产品价值金字塔（根据OCDE 2016）

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从藻类中获取高价值产物是未来蓝色生物技术市场增长的主要趋势之一，应用范围见下文“聚焦部分”。例如，从红藻中提取的琼脂用作纸张制造和食品防腐剂。随着对藻类提取物的持续需求，预计未来几年蓝色生物技术市场将经历显著增长。

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聚焦巨藻的市场价值及应用

巨藻是一种通常肉眼可见的多细胞水生光合大型真核生物。目前，全球记录的巨藻种类约8000种，其中绿藻1200种，红藻6000种，褐藻800种。巨藻的生存环境不定，有的附于岩石基质上生长，有的漂浮在水体表面。

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用于市场价值开发的巨藻可通过以下途径获得：

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收割

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收割是从海洋环境中获取野生巨藻的常用方法。为了筛选目标藻类，通常需要对采收后的藻进行分类。巨藻的收割量因气候、环境和监管条件而不定。

藻类组成及其用途

养殖

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巨藻的养殖环境有三种：陆地池塘（藻类生长为泵送或人工再造海水）、滩涂和海洋。后两种养殖环境支持巨藻的批量、大面积养殖，以用于大量获取具有开发价值的巨藻品类。

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目前，收割获取的巨藻量不及全球的5%。然而，这一现象在欧洲发生了逆转，自2008年以来，欧洲呈现出巨藻养殖业蓬勃发展的趋势，巨藻收割产量约占欧洲总量的80%。据估算，大约35%的巨藻市场涉及蓝色生物技术的渗透应用。

巨藻在食品、医药、能源、化工和化妆品等领域中已得到广泛应用。2016年，藻类市场销售额达到近100亿欧元，主要集中在亚洲地区（超过75%）。其中，藻类食品的开发是藻类市场经济增长的驱动因素之一。

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在这一领域内，我们注意到相关研究机构，如AQUATIC CHEMICALS, SEASOL INTERNATIONAL ALGEA AS, PACIFIC HARVEST, CHASE ORGANICS GB Ltd., MARA SEAWEED, ACADIAN SEAPLANTS Ltd., CP KELCO等研发势头强劲，正在进行投资藻类产品开发，以巩固其在市场中的地位。

巨藻的主要市场价值是供人类食用的食品开发。从藻类中提取的成分，如胶体（能够吸收水分以形成凝胶状物质的大分子），已广泛用于食品与功能性食品开发。巨藻的其他市场应用有养殖饵料、饲料添加剂、水产养殖和废水处理等。

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巨藻中胶体的提取和商业化占全球藻类市场份额的巨藻中胶体的提取和商业化占全球藻类市场份额的20%。这一部分主要由三类组成：角叉菜胶、海藻酸钠和琼脂。它们可用于增稠，获得不同粘度的凝胶制剂或聚合物，并增加某些产品的稳定性。得益于其凝胶和增稠特性，胶体也被广泛应用于化妆品行业，“藻类提取物”这一名称已成为营销资产。

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医疗保健研究机构利用巨藻开发新的抗病毒药物和新的活性成分。许多海生藻类具有已知和未知的、待开发的功效活性成分，并具有多种药理活性作用，如抗病毒、抗炎、抗心脑血管疾病、抗黑色素瘤、抗氧化、抗衰老等。许多源于海洋的药物成分已上市，用于相关疾病的治疗。同样的，利用巨藻发酵、培养得到的化妆品原料和产品，已成为天然化妆品市场的宠儿。

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在农业中，巨藻可以整体使用作为作物生长的有机肥料。藻体的高纤维含量使土壤（吸收土壤酸性、保持水分和供应微量元素）保持良好状态，从而促进植物生长。此外，某些巨藻中的功效成分能够增加植株的抗逆性，从而增强其抗病性。

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海洋藻类在废水处理中也有应用，一些藻类能够从污染的水中吸收重金属如镉和水体污染物如氮磷，因此能够将废水作为可回收物质进行回收。甚至饮用水处理厂也使用巨藻为水体补充矿物质或校正酸碱度。

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巨藻的产地：主要在亚洲生产

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巨藻的产地：主要在亚洲生产

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东南亚（印度尼西亚和菲律宾）和中国是巨藻的最大生产国，二者占全球巨藻产量的近90%。由于亚洲人口数量和饮食习惯的原因，整个亚洲也是巨藻产品的主要消费市场。特别是中国，已经发展了庞大的水产养殖设施和基地，目前的生产占全世界的75%。Kimica、青岛绿潮有限公司和山东杰景集团公司等主要生产商也在这里。

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挪威和法国，都是欧洲巨藻生产国（合占欧洲总产量的70%）。主要生产商包括：ALGEA, FMC BIOPOLYMER，GLOBAL ALGAE INNOVATION 和HORTIMARE AS等。

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在法国，大约有20家公司参与了藻类产品的获得和转化。一些大型国际集团已在法国设立了相关研究部门，如嘉吉（一家专门从事食品原料供应和原材料贸易的美国公司）、莱索尼亚（一家为化妆品行业生产和销售活性和非活性原料的法国公司）和Olmix集团等。

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具有研究前景的动态领域

蓝色生物技术在诸多领域得到应用，用于开发海洋生物资源，获取对人类发展有益的物质和产物等。相关研究机构正在探索海洋生物中新的生物活性成分，例如，从海洋生物中分离得到的酶可用于生产新型新型卡拉胶，以取代传统对环境有污染的化学合成方法。

蓝色生物技术还可以用于益生菌的研究，扩大其在基因组学方面的应用。蓝色生物技术的新应用领域也在不断探索中。

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藻类在生物燃料领域的应用

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藻类因其强大的光合效率和产油脂率（制备生物柴油的基本原料）的能力而被广泛应用于新能源开发。新的微藻物种在这方面具有以下优势：

易于培养获取；

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能够在自然条件下自然产生重要分子和/或大量可再生生物燃料；

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尽管技术壁垒仍然需要克服，但该领域的一些研究者正在关注这个未来的市场，针对性地开发新技术。

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利用微藻开发第三代生物燃料（石油、乙醇）是一个真正充满潜力的研究领域。然而，目前的技术不能生产足够的生物燃料满足所有需要。例如，2010年，空客集团（Airbus Group）进行了一次飞行演示，其中一架新一代飞机仅使用藻类来源的煤油飞行。该集团不得不购买整个全球生产的生物煤油。在全球市场上，美国是并应该是全球生物燃料生产的关键参与者。

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全球生物燃料产量（根据L.Ramirez 2013）

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水产养殖：寻求最佳性能和产量

大量的研究集中在水产养殖副产物上。副产物回收市场份额正在经历增长，并产生了许多目标产物。事实上，许多海洋产品受到高度追捧，不仅本身蕴含丰富的有益物质，副产物深加工也有助于生产优化。

海洋蠕虫的潜能

研究发现一种蠕虫合成了一种类似血红蛋白的蛋白成分，法国Hemarina公司开发了海洋来源的通用“氧气载体”，已成功地进行了第一阶段临床研究：该蛋白能够更好地保存移植肾。

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这些临床试验的认证仍然需要获得CE（Certification）标志，这对商业化推广至关重要。

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古生菌：具有开发利用的巨大潜力

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古生菌（生长在极端环境中）的应用潜力仍然难以衡量。常规环境下，古生菌很难体外生长。科研人员通过定向培养，使得古生菌大量繁殖，且借助分离技术从中分离出一种酶（Taq聚合酶），已成为实验室的常规分子生物学工具。

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蓝色生物技术面临的挑战：在保护资源的同时发展市场

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海洋环境为无脊椎动物提供了多样性的生存环境，是一个具有生物以及化学多样性的丰富资源库，至今仍有其神秘的一方面未被发现。事实上，由于进入浅海岸带外部区域的难度和深水勘探成本，深入挖掘海洋资源的行动受到限制。

海洋生物多样性的安全保护也是挑战，特别是在野生动物种群的情况下，过度开采可能威胁到海洋生物多样性以及未来的供应。

因此，我们面临的挑战是寻找海洋资源、保护海洋资源，确保其稳定供应。利用细胞学技术进行干细胞培养发展也可以提供一种替代方案，以保证海洋生物资源的可持续来源。

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蓝色生物技术具有广阔的应用前景。全球医疗保健成本的增加、环境问题亟需解决、农产品和工业产品供应量不足等问题的加剧，不断驱动蓝色生物技术市场的发展。在市场飞速发展的同时，我们需要额外关注海洋生物资源的可持续发展，这也复合蓝色生物技术的定义。

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虽然这项技术能够催生蓝色经济实现质的发展，得到丰厚的商业化回报，但增加设备规模以生产更多产品的同时可能导致成本增加。在这个全球竞争的领域中，生产成本和销售成本同样是最重要的因素。

珀莱雅公司立足蓝色生物技术市场，从浩瀚海洋资源寻找选择培育提取精准护肤成分，为消费者带来面向未来的美丽。

美丽研制一直致力于向所有阅读者普及化妆品科学知识，引导人们科学正确的对待化妆品。

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