小球藻（Chlorella M. Beijerinck），為小球藻目（Chlorococcales）小球藻科（Chlorellaceae）普生性單細胞綠藻，是一種單細胞水藻類。它是地球上最早的生命之一，是一種分布極其廣泛的高效的光合植物。截至2023年，小球藻屬共包括43個種。在中國常見的有普通小球藻（C.vulgaris）、蛋白核小球藻（C.pyrenoidosa）和橢圓小球藻（C.ellipoidea）等。小球藻在自然界中分布范圍極廣，種類繁多，對溫度和氣候條件等適應能力較強，生長繁殖速度快，是地球上動植物中唯一能在20小時內增長4倍的生物，在海洋、湖泊、溝渠、池塘以及潮濕的土壤等環境中均可以生長繁殖，但以淡水環境居多，有的還能和草履蟲等原生動物以共生體的形式進行生長繁殖。
小球藻細胞呈球形，直徑為3-8微米，無鞭毛。細胞壁較堅固，被分成兩個部分，分別是嵌入在基體和纖維的長絲?，其主要成分是纖維素、葡糖胺、脂質和蛋白質。另外，某些小球藻的細胞壁中還含有包囊素。小球藻通過無性繁殖，每個細胞可以產生2、4、8或16個似親孢子，成熟時母細胞破裂，孢子逸出，長大后即為新個體。
小球藻是被最早開發的藻類蛋白，20世紀60年代初，日本就已經開始工廠化生產。其細胞內中富含多種高價值活性物質，因此在食品、營養品和飼料等領域具有廣泛的應用價值。小球藻的葉綠素含量是植物中最高的，已被聯合國糧農組織 (FAO) 列為21世紀人類的綠色營養源健康食品。該屬的蛋白核小球藻是研究較多的一個種，由于細胞內蛋白質含量高，中國衛生部已于2012年批準其為新資源食品。
分類
分類變動
1890年小球藻屬被Beijerinck首次描述，相關學者將小于15微米的無特殊附屬物的形態特征 （如刺、毛等） 的球形、橢圓形單細胞綠藻都歸為小球藻，多個來自淡水、海洋和土壤生境中的種被描述。然而，隨著分類學方法的變化，這些物種中的大多數都已被修訂或有待修訂，許多種已被轉移到其他科或屬。1965年，學者Shihira和Krauss基于在細胞生長周期內是否需要維生素，將小球藻屬分成2個亞屬，分別為小球藻亞屬和異養小球藻亞屬，異養小球藻亞屬后來被作為1個單獨的屬。
小球藻屬的種類經過多次調整。1999年，一些分類學家基于生化和分子數據把小球藻屬減少至4個種，分別為普通小球藻、凱氏小球藻 （C.kessleri） 、分葉小球藻 （C.lobophora） 和沙堆小球藻 （C.sorokiniana）。2004年，基于分子生物學研究，凱氏小球藻被轉移到了類小球藻屬（Parachlorella）。2011年，旋動小球藻 （C.heliozoae） 和多變小球藻 （C.variabilis）被加入小球藻屬成員，此時小球藻屬有5個種。后來又有多個新種加入小球藻屬。
下級分類
截至2023年，小球藻屬共包括43個種，模式種為普通小球藻，如表。
近緣類群
小球藻屬屬于小球藻科。Krienitz等 (2004)基于分子數據研究認為可將小球藻科分為2個獨立的分支，即小球藻分支和類小球藻分支。小球藻分支中，除了小球藻屬外，還包括集星藻屬（Actinastrum）、對囊藻屬（Didymogenes）、黑氏球藻屬（Hegewaldia）、亨氏球藻屬（Hindakia）、海尼球藻屬（Heynigia）、邁耶球藻屬（Meyerella）、微芒藻屬 （Micractinium） 。
培養歷史
小球藻生態分布廣，易于培養，不僅能利用光能自養，還能在異養條件下利用有機碳源進行生長繁殖。其生長速度快，是地球上動植物中唯一能在20小時內增長4倍的生物，而且營養豐富，是很好的單細胞蛋白來源，具有很高的應用價值。20世紀60年代，美國、蘇聯等國家開發小球藻作為飼料蛋白用于飼料添加劑；70年代日本率先開發小球藻作為人類的健康食品，80年代又相繼開發出小球藻飲料、小球藻化妝品和小球藻醫藥制品等。美國、日本、以色列和中國臺灣等國家和地區開發出現代化的小球藻培養技術，已成為小球藻的主要生產地。在水產養殖生產中，小球藻一般用于培養或強化培養輪蟲、枝角目、橈足類等生物餌料。
形態特征
小球藻細胞呈球形，直徑為3-8微米，無鞭毛。細胞壁較堅固，有時會分泌粘質使多個細胞連在一起，胞壁的組成中含有孢囊素 （一種類胡蘿卜素衍生物） 。細胞壁被分成兩個部分，分別是嵌入在基體和纖維的長絲?，其主要成分是纖維素、葡糖胺、脂質和蛋白質。小球藻的內含物含有一個色素體，杯狀或緊貼細胞膜周生，多數種類的細胞內含有一個蛋白核。
分布棲息
小球藻的分布十分廣泛，不論是溫帶或熱帶，海水或淡水，都有小球藻生長；海水里的小球藻懸浮在水中，有時附著在礁石或貝殼上，有時還會寄生在纖毛門和水螅體上。分布在溫帶淡水中的小球藻，無論池塘、溝渠、沼澤、水游、水糟、水缸等積水中都有。
生長習性
小球藻的生態條件依種類而不同。不同種類的小球藻可生活在自然的海水和淡水中，淡水種類較多。海水種類對鹽度的適應性很強，在河口、港灣、半咸水中都可生存，也能移植到淡水中。一般的小球藻在自然環境下，能適應的水溫范圍比較大，可以從10°C左右至36°C左右，最適宜溫度在25°C左右。在適溫條件下，生長的最適光照強度在10000勒克斯左右。適宜的pH約為6~8。小球藻在含有機質（特別是氮肥）多的水中生長很繁茂，在小球藻繁殖旺盛時，水色變為鮮綠色。
小球藻一般都是獨立生活的，并且在正常的狀態下是懸浮在水中的。也有一些種類生存在水螅、變形蟲、草履蟲等無脊椎動物的組織或細胞中，這種關系可以從偶然的共生變成真的寄生。小球藻與其它浮游生物生物也存在競爭關系。小球藻能產生一種抗生素，抵抗和抑制細菌。衰老的小球藻如果被水蚤食用，則能使水蚤生長緩慢甚至死亡。如果小球藻在競爭中占優勢，就能抑制其它浮游生物的繁育。若小球藻在競爭中占弱勢，則會被其它浮游生物所排擠。
繁殖方式
小球藻的繁殖方法有兩種，一種是細胞橫分裂法，就是由一個細胞分裂成兩個，兩個分裂成四個，這樣不地分裂下去，不斷繁殖新的后代。另一種是似親孢子繁殖法，在養分比較充足，溫度、光照又很適合的條件下，小球藻細胞內就形成很多與母體細胞相同的孢子，最后細胞壁破裂，孢子便散到外面，生長成為許多新的小球藻。這種似親孢子，在一晝夜之間，可以產生二到三代，小球藻細胞的數量就增加好幾十倍。這樣繁殖下去，新細胞逐漸變成老細胞，直到培養液中的養分消耗光，它們才被迫停止生產。
培養技術
培養方式
小球藻的培養方式可以分為實驗室內少量培養和室外大量培養。在實驗室內少量培養時，一般是培養在玻璃瓶中，瓶口用紗布封好。大量培養時，又可分為閉鎖時循環法、開放式通氣法和半開放式培養法。閉鎖式循環法是用聚甲基丙烯酸甲酯或塑料做成密封管道，用泵使管道內的小球藻和培養液不斷循環，同時把二氧化碳送入管內。開放式通氣法是用露天池塘培養小球藻，把二氧化碳從管道不斷地送入池塘內。半開放式培養法是將小球藻培養在幾個連在一起的圓形池塘中，用泵抽出小球藻和培養液，加入二氧化碳和空氣后，再從地下管道送回池塘。
日常管理
攪拌和充氣：在小球藻的培養過程中，必須進行攪拌或充氣，使空氣中的二氧化碳溶解到培養液中，補充由于光合作用對二氧化碳的消耗，防止水表面產生菌膜。大面積培養過程中一般采用充氣的辦法，可全天充氣或間歇充氣。
調節光照：室內保種可利用人工光源，大面積培養一般利用太陽光。一般室內培養可盡量利用近窗口的漫射光，防止強光直射。室外大面積培養一般應有棚式活動白帆布篷調節光照。陰雨天光照不足時，可利用人工光源補充。
調節溫度：在培養小球藻的過程中，夏天應注意通風降溫，冬天應采取加溫的方法提高室溫，還應防止晝夜溫差過大。
注意酸堿度的變化：在培養過程中測定藻液pH值的變化，防止超出適應范圍。如果pH值過高或過低，可用鹽酸或氫氧化鈉調節。
防蟲防雨：傍晚室外開放式培養的容器須加布蓋，防止蚊子進入培養容器中產卵，早上應把布蓋打開，把浮在水面的黑米粒狀的蚊子卵塊以及其他侵入的昆蟲撈出。下雨時應防止雨水流入培養池；刮大風時應盡可能避免大量泥塵和雜物吹入培養池。
生態
小球藻具有改善水質的作用，是處理污水效果最好的藻類類型之一。小球藻能吸收和同化大量氮、磷，進行光合自養作用，使污水中氮、磷含量減少。其細胞壁帶有一定的負電荷，具有較大的表面積和粘性，對銅、鋅、鎘有吸附作用。小球藻在生長繁殖過程中，能將水體中的有機化合物作為同化碳源、氨源及硫源來富集吸收，故能降解如農藥、碳氫化合物、多環芳烴、金屬有機物等多種有機化合物。小球藻在處理生活污水、工農業污水、垃圾滲濾液、含油污廢水等方面都有一定作用。
用途
食用用途
小球藻蛋白質含量可高達50%-65%，含量超過諸如大豆、牛肉等高蛋白食物，且脂肪含量相對較低，可作為高蛋白低脂食品，此外細胞內還含有8種必需氨基酸、不飽和脂肪酸、糖類，并富含多種維生素及鈣、鐵、鉀、鋅等礦物元素。小球藻蛋白質氨基酸種類齊全且比例接近標準模式，完全能滿足人、動物的生長所需。小球藻的葉綠素含量是植物中最高的（可高達2-4%），已被聯合國糧食及農業組織(FAO)列為21世紀人類的綠色營養源健康食品。該屬的蛋白核小球藻是研究較多的一個種，由于細胞內蛋白質含量高，中國衛生部已于2012年批準其為新資源食品。因此其在食品、營養品和飼料等領域具有廣泛的應用價值。小球藻具有堅硬的細胞壁，直接服用難以消化吸收，因而需要破壁后食用。
經濟用途
小球藻在亞洲、歐美等國家和地區被廣泛用作健康食品添加劑和動物飼料等。在鳥綱養殖方面，在蛋雞飼料中添加小球藻粉，可加深蛋黃顏色，提高商品價值；在水禽養殖的水域中接種小球藻，可以改善水體的化學條件，防治水禽患病。在水產養殖方面，小球藻活體或干粉都可用于水產養殖的開口料或幼苗餌料，誘食效果較好，不易敗壞水質，達到良好的養殖效果。
藥用用途
根據《中華本草（第一冊）》記載，蛋白質小球藻和普通小球藻的藻體可作為中藥材，清熱利水，補血，主治水腫、腹瀉、肝炎和貧血。
危害
小球藻可引發綠球藻病，該病為罕見的人畜共患病，人類、牛、綿羊、駱駝、美洲河貍、蛇和魚類都可能被感染。感染該病的狗內臟組織表現出綠色變色，通過對內臟進行檢驗發現其肝臟和肺中有小球藻和炎癥現象。感染該病的綿羊表現出發燒、厭食、消瘦、呼吸困難和腹脹，經過對羊群施用伊維菌素治療，大多數綿羊能在幾周內恢復。
代表物種
普通小球藻、蛋白核小球藻和橢圓小球藻是中國常見的小球藻屬物種。
普通小球藻
普通小球藻（Chlorella vuglaris）別名小球藻，球形或橢圓形，極微小，直徑約3～8微米。色素體杯狀，占細胞的大部分，具1個蛋白核，有時不是很明顯，分布于有機物質豐富的小型水體中，在水洼、池塘及淺水湖灣中較常見，有時也出現在水邊潮濕土壤上。
蛋白核小球藻
蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）為球形，胞壁透明，色素體杯狀，幾乎充滿整個細胞，具1個很明顯的蛋白核。直徑3~5微米，生殖個體有時可達23微米。生態同普通小球藻。
橢圓小球藻
橢圓小球藻（Chlorella ellipoidea）細胞呈橢圓形，兩端鈍圓，有時略不對稱；細胞壁薄，有1個片狀色素體，占細胞的大部分，具1個蛋白核，細胞長為7~12微米。生長在小型淡水水體及湖泊的淺水港灣中，分布十分廣泛。
相關研究
通過讓高血壓患者服用小球藻產品，3個月后測量心臟舒張血壓和血清脂質含量的試驗，得出小球藻能降低血壓和血清中膽固醇含量的結論。小球藻細胞內富含亞油酸等多種不飽和脂肪酸，能抑制脂肪吸收，刺激高脂肪食品排出。
通過對小鼠提供小球藻的活性物質并觀察測定其身體變化，得出小球藻能提高小鼠機體免疫力的結論。小球藻具有小球藻生長因子、小球藻多糖、小球藻熱水抽提物（CVE）和異養蛋白核小球藻等活性物質，這些物質能提高巨噬細胞的吞噬能力，促進淋巴細胞轉化，增加淋巴細胞數，增強自然殺傷細胞的活力，從而提高機體免疫力。
通過將小球藻提取物注射給有腫瘤的小鼠，觀察其腫瘤變化情況，得出小球藻具有抗腫瘤特性的結論。小球藻富含蛋白質，可作為免疫激活劑，抗腫瘤的機制可能為抑制致癌物的誘變性和基因毒性，增生核細胞，使T細胞增殖和活化等。
通過給大鼠飼喂小球藻粉，測量其肝的膽固醇含量，并進行乙基硫氨酸中毒試驗，發現小球藻具有調節腸胃吸收，促進毒素排泄的作用。小球藻內豐富的葉綠素和植物纖維素，可吸附、排除體內化學毒素和重金屬。
參考資料 >
Chlorella.COL.2023-08-26
小球藻屬.irmng.2023-08-26
關于批準蛋白核小球藻等4種新資源食品的公告（2012年 第19號）.中華人民共和國國家衛生健康委員會.2023-09-02