全球性人口的日益增长、都市化城市的不断扩充以及工业化势头的迅猛程度使人类赖以生存的能量供应日显不足。然而海洋却向我们展示了另一种天地。海洋有可能成为人类食物的主要来源吗?
通过生物量转换利用太阳能是在持续、可更新基础上聚集、存储、开发能量的潜在途径之一。然而由于季节因素,生物量基质的低光合作用率限制了这类资源的大规模应用。这些问题可通过建立能量养殖场(energy farm)的办法予以解决,但是此举需占用大量的可耕地,这在地价日贵的今天是难以实现的。据此,专家们认为,开发海洋,把眼光从陆地移向海洋堪为解决上述问题的唯一可行之道。
无论从平面还是立体角度看,海洋都呈现为硕大无朋、广袤的水区。海水养殖或称海洋养殖可定义为:是某种在半咸水或近岸水区栽种、移植、培育海洋动物蛋白质以为人类提供食物或能量的技术。海洋养殖是一门综合性的交叉学科,它涉及海洋生物学、海洋栽培学、海岸工程学、经济学、地理学、营养学、遗传学,管理学和化学等诸学科。
对于林林总总的海洋生物资源来说,海水堪称一流介质。在海洋这个大家庭里,生息着二十万种动植物。由此说全世界的海洋对于全人类所面临的迫急问题具有举足轻重价值绝非夸大其辞。海洋的主要生物资源,从浮游植物到鲸,本质上都是蛋白质资源。基于此,通过开发如鱼蛋白浓缩物及通过海洋养殖法集约性培养高蛋白的海产品等可使人类的营养水平有较大的提高。
全球海洋的海产品据估算约为每年20 ~ 155亿吨,这个数字几倍于全球陆生的食物总量。由于绝大多数藻类常年浸泡于海水中,使海水含有所有必需的原始食料。已知海水中含有84种以上的化学元素(包括已被藻类利用的)。
虽然总的来说海洋生物的生长速度不及陆地生物的生长速度。但海洋的总(生物)产量不少于陆地生物总产量。然而目前直接从海洋获取的食物只占全人类食品需要量的1%。直接或间接(通过鱼粉作饲料喂养家畜,而后再被人食用)手段从海洋摄取的动物蛋白占了人类动物蛋白消耗量的10%。采用非常规方法直接从海洋获取食物也是可能的,如直接获取浮游生物。
各种浮游生物的有机物含量的化学组分可这样表明:若有人想要获取油类和蛋白质,则更可能成为猎物的是浮游动物,浮游植物次之。这不仅是因为浮游动物的油、蛋白质含量较高,且其灰分量也是相当高的。尽管类胡萝卜素一般是散布于浮游生物中,但燐虾(Euphausids)中维生素A仍是备受重视。有些燐虾每克干重的虾肉内的维生素A含量:达到1.2万国际单位。
浮游植物机体也含有维生素B、核黄素、烟酸和生物素。显然,浮游生物是富含蛋白质并含一定的副产品的。浮游生物在多数洋区相当充裕。浮游生物的营养价值和它的数量之多给人留下了深刻印象。
近年来,已就浮游生物作为人类食谱为题做了一些令人感兴趣的试验。如浮游生物机体Enchaeta可望成为人们餐桌上的佳美菜肴,浮游生物也可作为海难打捞水手的饮食佐餐等。但是尚存在一些问题:是否任何食物都能有效地从海洋浮游生物制取?海洋的哪一部位是浮游生物的最佳处所?合适的捕捞量应定为多少?捕捞和加工处理浮游生物的最佳经济办法的确定等等。为此先安排某些试验以获取有关的科学数据是明智的。对浮游生物作系统的生化分析以解析其化学组分是必不可少的;化学家应开发和试验取自于浮游生物的不同材料构成的有价值的产品。有关浮游生物的分布、丰度和行为方面的综合性知识是人类大规模利用这种生物资源的必要条件。食物可分量(热量供应)和质(初级蛋白质供应)两类。事实上,远比饥饿(即缺乏热量)更为严重的是,由于缺乏蛋白质、维生素和无机盐而造成的全球范围内的营养不良。从问题的严重程度来看,改善全球性营养不良远较改善饥饿问题棘手。
据此,全球营养状况改善(特别足发展中国家)不能只仅仅着眼于增加食物供应,而应代之以系统的营养规划,作为整个国家计划的一部分。这种计划应包括各种努力以图增加食物的数量和质量。人均日蛋白质摄入需要量为10 ~ 20克,即每人每年需3.5 ~ 7公斤蛋白质。相当多的食品专家指出,要维持和满足人类对蛋白质的必需摄入量水平,海洋是最有潜力的天地。这是符合逻辑的,因为已知海洋的动植物种类可谓难计其数。
在众多的海洋生物资源中,鱼类无疑是雄居&位的。鱼类量多、分布广且易捕捞,富含蛋白质。鱼类的消耗提供了有价值的蛋白质源和含多聚不饱和脂肪酸的油源。从某些方面考虑,鱼类的价值要超过肉类。有相当一部分鱼是富含脂肪的;鱼肝是维生素A,D的重要来源。鲸、软体动物、甲壳动物是另外几种主要的有价值的食品,在某些条件下它们可以得到更充分的开发,特别是头足纲动物。
生息于海洋里的90%的动物均属无脊椎动物。其中有牡蛎、蛤、扇贝、大螯怀、小虾和鱿鱼。与鱼类相较,它们当然是名列其后的,因为它们提供给人类的只占海洋总食量的16多左右。其中,软体动物占68%,甲壳动物占22%,其余为海参、海绵、蠕虫、水母。无脊椎动物中有商业价值的主要有:海绵、水母、软体动物(牡蛎、蛤、扇贝、乌蛤和其他的瓣鳃类软体动物、腹足类软体动物)、鲍、头足类软体动物(乌贼、章鱼)和甲庚动物(虾、螯虾、蟹、藤壶、被囊动物)。
印度的海岸线自北至南约有6000公里,其大陆架面积约为26万平方公里,平均宽度约为56公里。国家可利用的海岸湿润土壤约为一百万公顷,目前用于渔业的只占极小部分,大部分用于种植业。半咸水和齐整的海岸实际上是养殖虾类、贝虾类、螯虾等的天然良场。印度沿海鱼类繁多,这些鱼种不同于北半球的温水和冷水域内的鱼类。其中两种亚属鱼种——鲱鱼和鯖鱼在肉质、营养价值等方面均居上乘。印度约有七百五十万人以鱼类为生,包括那些从事鱼产品加工的加工工业部门的人员,换言之,在印度,鱼类加工工业对社会经济的影响是不容小视的。
众所周知,海藻占据了海洋面积的相当部分,这与其经济价值也许是相称的。在过去二十年里,海藻作为一种新的蛋白质资源初露头角,令人刮目相看,被称为生物量蛋白(BMP)。已经测知,好几种海藻的蛋白质含量的干重量为50多,这也可称得上是蛋白质资源中的佼佼者了。海藻富含多种人类营养所需的无机物。如,有些藻类碘含量高达其本身干重的1%,钾、钠、氯在海藻中的量也相当充裕。海藻还含有少量的如铁、铜、锰、锌、磷、钙之类的无机物。有人认为,海藻中含有几乎全部种类的维生素,其中有些海藻已列为某些维生素的最主要来源。已有报道说,某些马尾藻(Sargassum)中,维生素C的含量超过酸橙中维生素C的量。构成海藻作为高营养物质的另一因素足藻类;蛋白中必需氨基酸的含量。测试结果表明,小球藻含有所有种类的氨基酸;绝大多数藻类也都含脂肪、类脂和固醇。
世界上绝大多数人都日复一日地以某种方式食用海藻。海洋成为人类食物主要来源的时代终将到来。特别值得一提的是红藻,它被人类食用的历史已有几个世纪了。世界上不同地区的人们食用红藻的方式是不尽相同的——新鲜吃,如做色拉;干缩吃,压卷成团
类似口香糖那样咀嚼;或像蔬菜那样煮烧吃等等,红藻也是冻状材料的原料。譬如,取自红藻中的石菜花等的琼脂最为人熟知。琼脂由13.2 ~ 20.8%的水分,1.1 ~ 2.5%的蛋白质,60.3 ~ 79.7%的碳水化合物,3.5 ~ 16.6%的灰分组成,可用于食品和作工业原料。
每年收获的紫菜中有200吨之多经煮沸制成紫'菜面包,然后油煎或拌和熏肉一起食用。日本人每年将收获的7.8万吨的紫菜和14.2万吨的昆布(Laminaria)分别用于制作食物。
褐藻也极富营养,它含有足量的蛋白质和灰分。褐藻有时可如同蔬菜那样烧煮吃,但多数情况下用油煎,制成可作不同食用法的原料。如可作鱼和米饭的调味品,或用于制作蛋糕,糖果的佐料。每单位容积内,昆布属的含碘量2 ~ 3万倍于其置身的海水的含碘量;其锰含量高于海水300倍;含铜量高于海水200倍;含磷量高于海水500倍。
一些属蓝绿藻门和绿藻门的海白菜(Sea lettuce)既可作蔬菜食用也可作调味佐料。海白菜含有约13 ~ 19%的水分,12 ~ 19%的天然蛋白质,46 ~ 53%的碳水化合物。
海洋生物除了对人类具有营养价值外,也提示了潜在的药物的材料来源。唯其如此,海藻在海洋生物资源中具有突出的地位。作为藻酸盐的藻蛋白酸盐萃取自红藻和褐藻,它对人类的作用也不可小视。藻蛋白酸可用于药用乳剂、药丸、药膏和手用洗剂、牙膏、奶油制品等的制作。海藻还是抗菌素的潜在来源。已有报告说,在海洋生物萃取过程中,已发现其伴有抗病毒、抗真菌、抗细菌的活性。大量的海洋动物的萃取物近来已用于心血管活性的筛选试验。
海藻的合理利用需要藻类学家、生态学家、生理学家、食品和营养学专家的协力研讨,提出一个可行的方案。如同鱼蛋白浓缩物,海藻蛋白浓缩物也能制备,因为藻类含有各种为人类营养所必需的氨基酸。
海水养殖业发展的一个具有本质意义的变化是其生产能力的大幅度增长。拟议中的这种工业化海水养殖将越趋减少对海洋本身固有资源的依赖,能类似制造工业的生产流水线那样源源不断地输出产品。海水养殖业兼具工业、商业的性质。它的许多生产操作步骤都须借助其他工业部门的支持,如肥料和养殖设备——包括泵、管道、挖泥船、小艇等。按配方制成的海水养殖饲料在整个过程中日趋重要。
制定一个海洋环境方面的研究方案是势在必行的。该方案通过从三个主要目标对大规模养殖的固氮型或快速生长型海洋光合作用生物体进行观测和筛选,以寻求一个合宜的系统。这三个目标是:要能在无需混合氮的情况下提供生物量来源;能使用太阳能作为初级能源;应能以咸水作为养殖的基质。
很明显,水生生物量(无论是微型藻类或是有碍海藻生长的水草)由于它们在各种环境条件下(不受水和肥料等陆生能量耕作物必需物质的限制)都有显著的繁殖力,因而其价值难以估量。此外,随着可耕地费用的上涨,只有多岩石地带和干旱地才可能作为能量耕作之用。土地利用格局的这种变化近年来随着全球总人口的日益增多,全球工业化程度的迅猛发展势头和都市化趋势的不可遏止而越益突出。这些因素的存在使海水养殖更具魅力。就能量生产而言,微生物光合作用生物体的用途不仅仅囿于沼气和肥料。光合成细菌也能从有机物基质生产氢气,这可以看作是对沼气发酵的一种备用手段。借助微型藻类系统生产出特定的化学产品是另一个诱人的计划,其中适盐性的Dunallella据认为含有多达80%的甘油;其他类型的Dunallella则含丰富的脂肪和类脂,作为液体燃料的萃取对象,它们是很合适的。
换言之,不同类别的石化原料可从大量培养中的光合成微生物中衍生而得。利用微型藻类和细菌作为生物太阳能的吸收系统以产生生物能的设想近年来已获得了更大的关注。对太阳能转换来说,藻类和细菌的光合效率均可达16%,而陆生植物光合作用率只有1 ~ 2%。使用微生物作生物量生产的主要优点在于家庭、工业和农场的废弃物都可得到利用,并且它所需用的是大量的对陆生植物毫无价值的海水。
[The Financial Express,1985年5月19日]