文章推荐丨华中农业大学闵师教授等:大食物观视域下藻类蛋白赋能粮食安全:进展、挑战与实现路径

大食物观视域下藻类蛋白赋能粮食安全：进展、挑战与实现路径

金 娜^1，2 杨敏达³  闵 师^1，2 李 剑^1，2

（1.华中农业大学经济管理学院，武汉 430070；2.华中农业大学粮食安全数智治理实验室，武汉 430070；3.山东工商学院经济学院，山东 烟台 264005）

摘要：面对人口增长、资源约束与气候变化等多重因素交织的全球粮食安全挑战，“大食物观”为构建可持续、多元化的食物供给体系确立了战略指引。藻类蛋白凭借资源高效、环境友好的突出优势，在拓展优质蛋白来源、破解传统供给瓶颈方面展现出巨大潜力。文章系统综述了藻类蛋白资源技术创新、食品应用、饲料替代及战略潜力的最新进展，深度剖析了技术成熟度、产业链协同、市场认知和政策支持等关键制约因素，进而提出强化科技引领、优化产业生态、培育消费市场、完善政策保障的系统提升路径，为推动藻类蛋白深度融入可持续粮食体系提供理论支撑与实践指南。

关键词：大食物观；藻类蛋白；粮食安全

中图分类号：F326.4 文献标志码：A 

DOI：10.20067/j.cnki.swjjygl.2026.01.003

项目来源：国家社会科学基金重大项目“新形势下我国粮食安全战略问题研究”（编号：22&ZD079）。

作者简介：金娜，女，博士研究生，研究方向为食物经济与粮食安全。

通讯作者：闵师，男，博士，教授，博士生导师，研究方向为食物经济与粮食安全。

一、引言

人口增长、土地退化、水资源短缺以及气候变化加剧等多重压力交织，正深刻冲击着全球粮食供给体系，粮食安全形势日趋严峻（Molotoks et al.，2021；李先德等，2022）。据联合国粮食及农业组织（FAO）《2025年世界粮食安全和营养状况》报告显示，当前全球饥饿人口规模近7亿，且预计到2030年该数字仍将维持在5亿左右，“零饥饿”目标的实现面临严峻挑战。尽管中国粮食综合生产能力持续增强，实现了总产量与人均产量的双增长（姜长云等，2025），但在居民消费结构转型驱动下，肉蛋奶、水产品等优质蛋白需求呈现刚性扩张趋势（熊学振和王明利，2025）。然而，传统高度依赖耕地资源与畜牧业的蛋白供给模式，在规模扩张与环境可持续性之间已显现出深刻的矛盾（闫琰等，2023）。因此，在资源环境硬约束下，探索可持续、高效率的新型蛋白来源，已成为化解供需结构性矛盾、筑牢国家粮食安全战略屏障的必然选择。

大食物观的提出与持续深化，标志着中国粮食安全战略正在由以“主粮供给”为核心的传统粮食观，系统转向覆盖多来源、多品类、多层级的多元食物观。2015年，习近平总书记在中央农村工作会议上首次提出“树立大农业观、大食物观”的重要论断；2022年，党的二十大报告将其纳入国家战略部署，明确要求“构建多元化食物供给体系”；2023年中央“一号文件”进一步强化相关安排，持续凸显其在保障粮食安全中的战略地位。大食物观的战略内涵在于突破传统粮食边界，以全链条、全要素、多途径的思路统筹开发食物资源，推动从耕地资源向更广阔的国土空间与生物资源延伸，强调向山水林田湖草沙以及微生物等多维系统要食物、要蛋白，从而为拓展食物来源与提升蛋白供给能力提供了新的战略路径（青平等，2023）。

藻类蛋白凭借高效生产、营养密度高和环境友好等优势，正逐步成为新型替代蛋白的重要来源（Li et al.，2025）。藻类蛋白是指以大型藻和微藻为原料，经培养、采收、细胞破壁、提取、浓缩或分离、干燥及水解改性等工艺制得的蛋白质（Bleakley and Hayes，2017）。中国是藻类生产大国，海带、裙带菜、江蓠与紫菜等大型藻已形成规模化生产（李涵等，2021）；同时，小球藻、螺旋藻、杜氏盐藻与雨生红球藻等微藻也因其显著的应用价值正加速产业化开发（Chen et al.，2016）。目前藻类蛋白的产品形态主要包括三类：一是以藻体为主要载体的藻粉、藻片等初级产品；二是以蛋白为主要功能成分的藻类浓缩蛋白与分离蛋白；三是以功能性为导向的藻类蛋白水解物及活性肽等深加工产品（Williamson et al.，2024）。与传统动物蛋白相比，藻类蛋白在生产过程中对饲料粮投入与土地、淡水资源占用的依赖相对更弱，且温室气体排放等环境足迹更低；与以耕地作物为基础的植物蛋白相比，藻类蛋白能够在海域及盐碱地、滩涂等非耕地空间实现生产扩容；与以发酵底物为基础的微生物蛋白相比，藻类依托光合生长形成差异化的资源投入结构，并具备食品端直接利用与饲料端替代关键蛋白原料的双通道应用能力（Hadi and Brightwell，2021；陈峰等，2022；赵江等，2024）。因此，藻类蛋白不仅是蛋白供给的增量补充，更在破解传统蛋白供给的资源约束与结构性矛盾方面体现出面向大食物观的系统适配性与差异化价值。然而，中国藻类蛋白的食品化应用目前尚处于初级发展阶段，其在构建多元化食物供给体系、践行大食物观中的战略价值尚未充分释放，相关研究亦缺乏系统性梳理。

本研究旨在从大食物观的战略视域出发，系统梳理藻类蛋白赋能粮食安全的研究进展、现实挑战与实现路径，以期为藻类蛋白产业的高质量发展提供理论支撑与决策参考。首先，全面评析藻类蛋白在资源开发技术、多元化替代应用及其粮食安全战略价值等方面的研究动态；其次，深度剖析技术转化、经济可行、社会认知与政策支撑等层面的核心瓶颈；最后，构建涵盖技术创新、产业培育、市场推广、政策保障的系统性路径框架，为驱动藻类蛋白产业高质量发展、增强国家粮食安全保障能力提供理论支撑与实践指引。

本文的边际贡献主要体现在两方面：第一，精准识别挑战。通过系统诊断技术成熟度不足、产业基础薄弱、市场接受度低、政策支撑缺位等制约藻类蛋白赋能粮食安全的关键障碍，明晰当前实践困境。第二，构建实现路径。在大食物观引领下，提出贯通创新链、产业链、政策链的一体化解决方案，为破解现实制约提供前瞻性政策参考。

二、大食物观视域下藻类蛋白赋能粮食安全的研究进展

藻类蛋白作为践行大食物观的新型蛋白源，其研究进展主要围绕资源技术创新、食品应用、饲料替代及战略潜力四个维度展开。

（一）资源基础与技术效率持续优化

藻类养殖规模呈现稳健扩张态势。数据显示，2022年全球藻类总产量达3 650.54万吨；其中，中国藻类产量约274.33万吨，藻类海水养殖面积13.95万公顷，产业基础持续夯实。中国是微藻主要生产国，螺旋藻产量约占全球总量的三分之二，产业区域布局日趋成熟（Chen et al.，2016）。

技术效率提升聚焦于培养模式革新与提取工艺突破。藻类主流培养体系包括封闭式光生物反应器（PBR）与开放式跑道池两类（Lane，2022）。近年来，基因工程与合成生物学等前沿技术不断推动藻种定向改良，叠加PBR结构参数与运行控制的工程化持续优化，使得藻类单位面积产量及蛋白富集能力得到显著提升（Barten et al.，2022；Molla and Meseret，2025）。在蛋白提取环节，相关技术正由单一手段向多环节集成与协同强化方向演进。机械法（如球磨、超声与高压均质等）具备工艺成熟、易于放大的优势，但常受限于提取率偏低与能耗较高；化学法（如酶解及酸碱处理）通常能够提高提取效率，却可能带来成本上升、蛋白结构受损以及环境排放压力等问题（Timira et al.，2022）。基于此，多机理耦合与过程强化成为当前研究与应用的重点方向，即通过机械破壁、温和化学处理与生物催化等环节的有机集成，实现效率、品质、环境多目标的综合优化。例如，高压均质与温和碱处理的协同路线在降低强碱用量及废弃物排放的同时，将提取率提高至约68%（Ng et al.，2025）。此外，藻类蛋白食品除腥脱臭技术加速发展。活性炭吸附、微胶囊包埋等工艺能够在一定程度上削弱腥味并改善口感，从而提升消费者感官接受度，为藻类蛋白进入食品端提供关键技术支撑（Wang et al.，2019）。

（二）食品应用领域向功能化纵深拓展

藻类蛋白在食品体系中的应用已超越传统蛋白补充定位，呈现多层次价值架构（见图1）。其一，营养强化功能。以藻粉、藻片及胶囊形式提升食品的蛋白含量，如将小球藻粉或螺旋藻粉添至焙烤制品与饮料中提升营养密度（Torres-Tiji et al.，2020）。其二，质构改良与调味增效。藻类蛋白具备良好的乳化与凝胶特性，可改善植物基奶酪、酱料等产品的质构稳定性；其水解产物富含鲜味肽和游离氨基酸，为天然调味品开发提供了可持续来源（Caporgno and Mathys，2018；Li et al.，2025）。其三，天然色素替代。螺旋藻来源的藻蓝蛋白因其鲜明蓝色调与水溶稳定性，可在糖果、饮料及冷冻饮品中有效替代合成色素（Caporgno and Mathys，2018）。其四，功能性食品开发。通过酶解转化的藻源活性肽在特膳食品与保健品中展现出降血压、抗氧化等生理功效，是藻类食品开发的重要高附加值应用方向（Ashraf et al.，2025）。

（三）饲料替代应用推进养殖系统转型

藻类蛋白在畜禽与水产养殖中的应用价值主要体现在三个方面。首先，作为优质蛋白原料，藻类蛋白可在一定比例上替代鱼粉与豆粕等传统饲料蛋白，缓解关键蛋白原料供给偏紧与价格波动带来的成本压力；同时，饲料中适量添加微藻有助于提升家禽及水产动物的饲料转化效率与生长绩效（Hu et al.，2024）。其次，作为免疫调节剂，藻类中的多糖、色素及其他生物活性成分能够增强机体免疫反应与抗病能力，从而降低养殖过程中对抗生素等药物投入的依赖（El-Shall et al.，2023）。最后，作为品质改良剂，藻源功能性组分可提高禽肉与鱼肉中抗氧化相关物质的含量，改善脂质氧化稳定性，并在一定程度上优化肉色表现与风味特征，提升产品感官品质与营养价值（Hu et al.，2025）。

（四）战略潜力筑牢国家粮食安全防线

在践行大食物观的战略背景下，藻类蛋白展现出保障国家粮食安全与提高食物系统韧性的巨大潜力。一方面，作为典型的“非粮”蛋白资源，藻类蛋白的规模化应用能有效缓解“人畜争粮”的结构性矛盾。它既可作为优质食用蛋白直接食用，更能替代传统饲料蛋白，显著降低畜牧业对粮食作物的依赖，从源头上增强国家粮食供给体系的抗风险能力（Hu et al.，2024）。另一方面，藻类蛋白凭借其不依赖耕地、单位产出极高、环境适应性强等优势，为填补全球蛋白质供需缺口提供了战略性的增量方案（Chen et al.，2024a）。当前全球面临严重的蛋白质营养不良挑战，约每9人中即有1人面临蛋白质营养不良问题（Torres-Tiji et al.，2020）。藻类具有生长周期短等特征，并可进一步开发多类型营养与功能化产品，为提升蛋白供给的数量与质量提供可扩展的技术路径（Barten et al.，2022；Dai et al.，2025）。此外，相关研究模型预测显示，在PBR达到最优运行条件时，全球藻细胞年产量理论上可达995.4×108吨，其中，中国潜在贡献约为37.1×108吨（Chen et al.，2024a），显示出较强的规模化供给前景。因此，藻类蛋白在提升优质蛋白供给能力、优化饲料结构以及增强食物系统韧性等方面具有显著潜力，有望成为增强粮食安全保障能力、构建多元化食物供给体系的关键力量。

三、大食物观下藻类蛋白赋能粮食安全面临的主要挑战

尽管藻类蛋白发展潜力巨大，其在技术成熟度、产业链协同、市场接受度及政策支撑等维度仍面临系统性制约，阻碍了其对粮食安全贡献的充分释放。

（一）技术瓶颈：从育种到提取的全链条约束

藻类蛋白生产技术体系仍存在瓶颈与改进空间，主要体现在以下三个方面。其一，定向育种与优良藻种供给能力有待提升。尽管诱变育种等方法已取得一定进展，但在高通量筛选效率、关键性状稳定性及面向复杂环境的适应性改良等方面仍相对不足，限制了优良藻种的规模化推广与稳定应用（梁英等，2020）。其二，规模化培养的效率与稳定性仍受制约。PBR在光照、温度与二氧化碳等参数的调控上要求较高，生产中易出现显著的规模效应与能耗约束；开放式跑道池虽具备成本优势，但更易受到杂菌污染与气候波动影响，批次一致性与产量稳定性相对较弱（Peter et al.，2021；Novoveská et al.，2023）。其三，绿色分离提取工艺尚需进一步成熟与定型。机械破壁法工艺相对成熟但常面临提取效率偏低与能耗较高的问题；化学法与酶法在提升提取效率方面具有优势，但可能带来成本上升与潜在环境负担等约束；而多机理耦合的协同强化工艺虽显示出较好前景，目前仍以实验室验证为主，距离形成可工程化、可连续化运行的稳定技术路线仍有一定距离（Timira et al.，2022）。

（二）产业协同：成本壁垒与转化断层并存的结构性矛盾

藻类蛋白产业化推进过程中仍面临一定的结构性约束，主要集中在成本、产业链协同与资本支撑三个方面。首先，成本竞争压力相对较大。藻类蛋白在规模化生产阶段的单位成本仍偏高，导致终端产品价格普遍高于传统蛋白来源，从而在市场竞争中不易形成价格优势（Hise et al.，2016）。其次，产业链协同与供需衔接效率有待提升。一方面，上游部分核心藻类培育装备仍存在一定程度的进口依赖；另一方面，中游养殖主体较为分散、标准化水平不足，下游食品企业在原料稳定供给、质量一致性与合规成本等方面仍有顾虑，进而影响供需匹配与规模化对接效率（Chen et al.，2024b）。与此同时，藻类蛋白深加工技术体系与高附加值产品开发能力仍不够完善，功能化开发、品牌塑造与溢价实现能力相对有限，在一定程度上制约了产业链向高端环节延伸与价值提升（李涵等，2021）。最后，资本支撑与金融供给仍显不足。由于藻类蛋白产业具有技术迭代不确定性较强、前期投资强度较大与回收周期较长等特征，社会资本与金融机构的风险偏好相对谨慎，企业融资约束仍较为突出，从而对产能扩张、工艺升级与市场开拓的协同推进形成一定限制（Su et al.，2017）。

（三）市场认知：消费者接受度的多维障碍

藻类蛋白的市场推广仍面临贯穿认知、信任与购买决策全过程的系统性约束。在认知与信任层面，公众对藻类蛋白的来源、营养价值及加工过程缺乏较为系统的了解，同时对其潜在风险（如重金属富集）存在一定担忧，不利于稳定消费偏好与持续食用意愿的形成（Wassmann et al.，2024）。在接受度与购买层面，藻类蛋白食品在风味、色泽与口感等方面具有差异性，可能引发部分消费者的心理排斥并提高首次尝试门槛。这类以感官体验与文化适配为核心的约束往往更具持续性，其改善需要在产品风味、形态以及面向消费者的推广等方面形成更为系统的推进路径（Michel et al.，2021）。

（四）政策环境：标准缺位与协同治理机制缺失

制度层面的约束在一定程度上成为藻类蛋白产业发展中的相对薄弱环节，主要表现为标准供给不足、政策支持不够聚焦及跨部门协同机制有待完善。首先，标准体系仍不健全。当前针对藻类蛋白食品与饲料的安全性评价、营养检测与产品质量控制尚缺乏统一且可操作的国家标准与配套规范，易导致监管依据不足、质量管理不一致（Cruz and Vasconcelos，2023）。其次，产业扶持政策的针对性与力度仍有提升空间。尽管已有“开拓新型食品资源”等方向性政策部署，但面向藻类蛋白食品的专项发展规划、财政税收支持及标准化推广等配套激励措施不足。最后，跨部门协同治理机制仍需强化。藻类产业涉及农业、食品安全、生态环境等多领域，现行的分部门管理模式容易造成信息共享不足、监管职责交叉与政策目标不一致等问题，影响资源整合与政策合力的形成（Janssen et al.，2022）。

四、大食物观引领下藻类蛋白赋能粮食安全的实现路径

为充分释放藻类蛋白的战略潜力，亟需针对技术、产业、市场与政策等核心堵点，构建系统性的突破路径，推动其规模化、绿色化发展，筑牢粮食安全新支柱。

（一）强化前沿技术攻关，破解全链条技术瓶颈

技术进步是藻类蛋白产业化的重要基础，有必要在育种、培养与提取加工等关键环节形成协同创新与系统突破。其一，完善精准高效的定向育种技术体系。可通过合成生物学等手段对光合作用相关基因模块进行理性设计与优化，以提高光能转化效率与二氧化碳固定能力，从而培育蛋白富集能力更强的专用藻种（Molla and Meseret，2025）。同时，结合适应性实验室进化与基因编辑等策略，提升藻种在盐碱、高温等逆境条件下的生长与稳定性（Barten et al.，2022）。其二，推动培养系统创新以提升规模化生产的稳定性与经济性。针对PBR工程放大难度较高、开放式跑道池污染风险相对突出的现实约束，可探索“跑道池+”的集成化模式，通过关键环境因子的精细化调控与适度物理隔离手段降低污染概率、提高批次稳定性（Rasheed et al.，2023）。其三，开发低碳高效的破壁与品质提升技术体系。可发展超声与酶法协同等较为温和的破壁工艺，实现低能耗、高效率细胞破壁（Timira et al.，2022）。同时，结合生物发酵等脱腥技术，利用微生物代谢对异味物质进行转化与削减，以提升市场接受度。

（二）创新产业模式，构建协同高效的产业生态

产业竞争力的提升有赖于商业模式重构、创新体系完善与市场拓展升级的协同推进。其一，推进面向全链条的商业模式创新。可在上游原料端与资源环境治理场景实现耦合，推动废弃物资源化利用与低成本要素替代，从源头缓释生产成本压力（Sathinathan et al.，2023）；同时在下游产品端聚焦高端保健品、特殊膳食食品等高附加值细分领域，强化功能化开发与品牌溢价能力，通过价值链延伸提升收益空间并增强抗成本波动能力。其二，构建产学研用深度融合的创新转化机制。应建设政府引导、企业为主体、科研机构协同参与的区域性产业技术研究院与公共工程化验证平台，优化研发验证、工程化放大与规模化生产之间的分工界面与衔接机制，降低工艺放大、质量控制与合规验证等环节的协调成本，从而提升技术转化效率与产业化落地能力（Alexander and Hughes，2017）。其三，主动嵌入全球藻类产业链以拓展国际市场空间。可通过参与国际科技合作项目，持续跟踪智能化藻类养殖与精准加工等前沿方向，提升关键技术与标准能力；综合运用跨境电商、国际展会等渠道推进品牌传播与市场开拓，进而增强中国藻类蛋白产品的国际竞争力与影响力。

（三）精准市场推广，构建消费者信任体系

市场接受度的提升需要在科普传播、产品创新与价值认同培育三个维度形成系统推进。第一，实施精准科普与信息传播。面向大众消费者，可通过纪录片、短视频等可视化载体，以通俗化叙事呈现藻类蛋白的营养特征与可持续优势，从而提高消费者初次接触与尝试意愿。第二，强化产品的场景化创新与品牌信任建设。应推动藻类蛋白嵌入面食、乳制品等高频消费场景，通过风味改良与配方设计提升食用体验，降低尝试成本并提高产品可及性（Caporgno and Mathys，2018）。同时结合有机认证、第三方检测以及区块链溯源等手段构建质量信息透明化体系，以增强消费者信任与品牌可靠性。第三，推动消费者参与式的价值认同与共同建构。可通过开放藻类养殖基地参观、展示关键生产环节与披露质量数据等方式提升过程透明度，进而促进消费者信任的累积与品牌认同的形成。

（四）完善政策保障，优化产业发展制度环境

政府相关部门需在法规标准供给、财政金融激励与协同治理机制建设等方面发挥更为关键的引领作用。其一，完善与国际规则相衔接的法规标准体系。应建立覆盖新食品原料准入审查、毒理学评价、致敏性评估与营养成分标识的系统性安全评价框架（Cruz and Vasconcelos，2023），同步制定藻类蛋白食品在污染物限量等产品质量方面的国家标准。其二，强化精准化财政支持与金融工具创新。可对符合标准的养殖基地与加工设施提供投资补贴、目标价格保险、税收优惠等精准支持，以缓释前期资本投入压力并稳定预期收益，同时设立国家级产业引导基金与政策性低息贷款，引导社会资本支持企业融资（Hise et al.，2016）。其三，健全行业组织体系与协同治理机制。支持成立全国性藻类蛋白食品行业协会，强化其在标准制定、数据共享等方面的功能，推动形成政府监管与行业自律相互补充的治理格局（Janssen et al.，2022）。通过上述制度供给与政策组合协同推进，为藻类蛋白产业的规范化、规模化与高质量发展提供稳定预期与系统支撑，进而提升其在粮食安全保障体系中的战略贡献。

五、结论与展望

在大食物观战略指引下，藻类蛋白作为拓展食物边界、保障国家粮食安全的新兴食物资源，展现出巨大的发展潜力与应用前景。本文从资源技术创新、食品应用、饲料替代及战略潜力等维度梳理与探讨了藻类蛋白赋能粮食安全的研究进展，识别了其在技术成熟度、产业协同、市场接受与政策支撑等维度的核心挑战，进而构建了涵盖技术创新、产业升级、市场培育与政策优化的系统性实现路径。具体而言，技术层面需突破定向育种、规模化培养与绿色提取瓶颈；产业层面应创新商业模式、贯通产学研用转化链条、拓展高附加值产品与国际市场；市场层面须强化分众化科普、场景化品牌建设与消费者参与式信任构建；政策层面要完善法规标准体系、优化精准扶持机制、建立跨部门协同治理框架。上述路径的协同实施将有效推动藻类蛋白产业规模化、绿色化发展，助力其弥补传统蛋白供给缺口、增强食物系统韧性、促进农业可持续发展，最终为夯实国家粮食安全战略根基提供坚实保障。

展望未来，藻类蛋白的粮食安全价值将持续深化，其赋能逻辑将沿数量安全、营养安全与生态安全三维路径展开。短期看，其核心价值在于供给侧的增量补充与结构优化：通过利用非耕地资源生产优质蛋白，直接替代部分进口大豆与鱼粉，缓解资源对外依存压力，增强供应链韧性（Hu et al.，2024）。中期看，其潜力在于营养侧的价值提升与功能拓展：依托技术进步，开发富含功能活性成分的特膳食品、营养强化食品，精准满足消费升级背景下的个性化健康需求（Ashraf et al.，2025；Dai et al.，2025）。长期看，其意义在于生态侧的范式转型与系统重塑：通过耦合工农业废弃物资源化利用与藻类蛋白生产，构建“变废为宝”的循环型食物系统，推动蛋白质供给向节约、环保、可持续方向演进（Sathinathan et al.，2023）。由此，藻类蛋白将在数量、营养与生态三个维度上系统性地巩固和升级国家粮食安全保障体系，成为大食物观下食物多元化供给的典范。

《食物经济与管理》创刊于2024年12月，季刊，是国内首个食物经济与管理领域专业学术期刊。本刊由东北农业大学主管，黑龙江省绿色食品科学研究院主办，中国社会科学院农村发展研究所为学术支持单位。国际标准连续出版物号为ISSN 2097-5295，国内统一连续出版物号为CN 23-1622/F。本刊重点阐释国家“树立大食物观构建多元化食物供给体系”的政策和方针，探索食物经济与管理领域发展热点、难点问题，报道国内外食物经济发展信息、管理理论与实践经验，搭建食物经济与管理学科的研究交流平台。

本刊以“坚持正确的办刊方向和舆论导向，引领食物经济高质量发展，守护人类健康生活”为办刊宗旨；设置食物政策解读、粮食安全治理、食物相关产业发展与市场运行、食物消费、居民营养与健康、食物系统可持续发展、食物社会保障、食物经济国际经验等栏目内容；读者对象覆盖国内外食物经济与管理领域研究人员及高校师生，食品企业、行业协会及从业人员等。