小球藻（ Chlorella M. Beijerinck），为小球藻目（Chlorococcales）小球藻科（Chlorellaceae）普生性单细胞 绿藻 ，是一种单细胞水藻类。它是地球上最早的生命之一，是一种分布极其广泛的高效的光合植物。 截至2023年，小球藻属共包括43个种。 在中国常见的有普通小球藻（ C.vulgaris ）、蛋白核小球藻（ C.pyrenoidosa ）和椭圆小球藻（ C.ellipoidea ）等。 小球藻在自然界中分布范围极广，种类繁多，对温度和气候条件等适应能力较强，生长繁殖速度快，是地球上动植物中唯一能在20小时内增长4倍的生物，在海洋、湖泊、沟渠、池塘以及潮湿的土壤等环境中均可以生长繁殖，但以淡水环境居多，有的还能和草履虫等原生动物以共生体的形式进行生长繁殖 。
小球藻细胞呈球形，直径为3-8微米，无鞭毛。 细胞壁 较坚固， 被分成两个部分，分别是嵌入在基体和纤维的 长丝䰶 ，其主要成分是 纤维素 、葡糖胺、脂质和 蛋白质 。另外，某些小球藻的细胞壁中还含有包囊素。小球藻通过无性繁殖，每个细胞可以产生2、4、8或16个似亲孢子，成熟时母细胞破裂，孢子逸出，长大后即为新个体。
小球藻是被最早开发的藻类蛋白，20世纪60年代初， 日本 就已经开始工厂化生产。其细胞内中富含多种高价值活性物质，因此在食品、营养品和饲料等领域具有广泛的应用价值。小球藻的叶绿素含量是植物中最高的，已被联合国粮农组织 (FAO) 列为21世纪人类的绿色营养源健康食品。 该属的蛋白核小球藻是研究较多的一个种，由于细胞内 蛋白质 含量高，中国卫生部已于2012年批准其为新资源食品。
分类
分类变动
1890年 小球藻属 被Beijerinck首次描述，相关学者将小于15微米的无特殊 附属物 的形态特征 （如刺、毛等） 的球形、椭圆形单细胞 绿藻 都归为小球藻，多个来自淡水、海洋和土壤生境中的种被描述。然而，随着 分类学 方法的变化，这些物种中的大多数都已被修订或有待修订，许多种已被转移到其他科或属。1965年，学者Shihira和Krauss基于在 细胞 生长周期内是否需要 维生素 ，将 小球藻属 分成2个 亚属 ，分别为小球藻亚属和异养小球藻亚属，异养小球藻亚属后来被作为1个单独的属。
小球藻属 的种类经过多次调整。1999年，一些分类学家基于生化和分子数据把小球藻属减少至4个种，分别为普通小球藻、凯氏小球藻 （ C.kessleri ） 、分叶小球藻 （ C.lobophora ） 和沙堆小球藻 （ C.sorokiniana ）。2004年，基于 分子生物学 研究，凯氏小球藻被转移到了类小球藻属（ Parachlorella ）。2011年，旋 动小球藻 （ C.heliozoae ） 和多变小球藻 （ C.variabilis ）被加入 小球藻属 成员，此时小球藻属有5个种。后来又有多个新种加入小球藻属。
下级分类
截至2023年，小球藻属共包括43个种， 模式种 为普通小球藻，如表。
近缘类群
小球藻属 属于小球藻科。Krienitz等 (2004)基于分子数据研究认为可将小球藻科分为2个独立的分支，即小球藻分支和类小球藻分支。小球藻分支中，除了 小球藻属 外，还包括集星藻属（ Actinastrum ）、对囊藻属（ Didymogenes ）、黑氏球藻属（ Hegewaldia ）、亨氏球藻属（ Hindakia ）、海尼球藻属（ Heynigia ）、迈耶球藻属（ Meyerella ）、微芒藻属 （ Micractinium ） 。
培养历史
小球藻生态分布广，易于培养，不仅能利用光能自养，还能在异养条件下利用有机碳源进行生长繁殖。其生长速度快，是地球上动植物中唯一能在20小时内增长4倍的生物，而且营养丰富，是很好的单细胞蛋白来源，具有很高的应用价值。20世纪60年代，美国、 苏联 等国家开发小球藻作为饲料蛋白用于饲料添加剂；70年代 日本 率先开发小球藻作为人类的健康食品，80年代又相继开发出小球藻饮料、小球藻化妆品和小球藻医药制品等。美国、日本、 以色列 和中国台湾等国家和地区开发出现代化的小球藻培养技术，已成为小球藻的主要生产地。在水产养殖生产中，小球藻一般用于培养或强化培养 轮虫 、 枝角目 、 桡足类 等生物饵料 。
形态特征
小球藻细胞呈球形，直径为3-8微米，无鞭毛。 细胞壁 较坚固，有时会分泌粘质使多个细胞连在一起，胞壁的组成中含有 孢囊 素 （一种类胡萝卜素 衍生物 ） 。 细胞壁被分成两个部分，分别是嵌入在 基体 和纤维的 长丝䰶 ，其主要成分是 纤维素 、 葡糖胺 、脂质和 蛋白质 。小球藻的内含物含有一个色素体，杯状或紧贴细胞膜周生，多数种类的细胞内含有一个 蛋白核 。
分布栖息
小球藻的分布十分广泛，不论是 温带 或 热带 ，海水或淡水，都有小球藻生长；海水里的小球藻悬浮在水中，有时附着在礁石或贝壳上，有时还会 寄生 在 纤毛门 和 水螅体 上。分布在温带淡水中的小球藻，无论池塘、沟渠、 沼泽 、水游、水糟、水缸等积水中都有 。
生长习性
小球藻的生态条件依种类而不同。不同种类的小球藻可生活在自然的海水和 淡水 中，淡水种类较多。海水种类对盐度的适应性很强，在河口、港湾、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环境下，能适应的水温范围比较大，可以从10°C左右至36°C左右，最适宜温度在25°C左右。在适温条件下，生长的最适光照强度在10000 勒克斯 左右。适宜的pH约为6~8。小球藻在含有机质（特别是 氮肥 ）多的水中生长很繁茂，在小球藻繁殖旺盛时， 水色 变为鲜绿色 。
小球藻一般都是独立生活的，并且在正常的状态下是悬浮在水中的。也有一些种类生存在 水螅 、 变形虫 、 草履虫 等无脊椎动物的组织或 细胞 中，这种关系可以从偶然的共生变成真的 寄生 。小球藻与其它 浮游生物 生物也存在竞争关系。小球藻能产生一种抗生素，抵抗和抑制细菌。衰老的小球藻如果被 水蚤 食用，则能使水蚤生长缓慢甚至死亡。如果小球藻在竞争中占优势，就能抑制其它浮游生物的繁育。若小球藻在竞争中占弱势，则会被其它浮游生物所排挤。
繁殖方式
小球藻的繁殖方法有两种，一种是细胞横分裂法，就是由一个 细胞分裂 成两个，两个分裂成四个，这样不地分裂下去，不断繁殖新的后代。另一种是似亲孢子繁殖法，在养分比较充足，温度、光照又很适合的条件下，小球藻 细胞 内就形成很多与母体细胞相同的孢子，最后 细胞壁 破裂，孢子便散到外面，生长成为许多新的小球藻 。这种似亲孢子，在一昼夜之间，可以产生二到三代，小球藻细胞的数量就增加好几十倍。这样繁殖下去，新细胞逐渐变成老细胞，直到 培养液 中的养分消耗光，它们才被迫停止生产 。
培养技术
培养方式
小球藻的培养方式可以分为实验室内少量培养和室外大量培养。在实验室内少量培养时，一般是培养在玻璃瓶中，瓶口用纱布封好。大量培养时，又可分为闭锁时循环法、开放式通气法和半开放式培养法。闭锁式循环法是用 聚甲基丙烯酸甲酯 或塑料做成密封管道，用泵使管道内的小球藻和培养液不断循环，同时把 二氧化碳 送入管内。开放式通气法是用露天池塘培养小球藻，把二氧化碳从管道不断地送入池塘内。半开放式培养法是将小球藻培养在几个连在一起的圆形池塘中，用泵抽出小球藻和 培养液 ，加入二氧化碳和空气后，再从地下管道送回池塘。
日常管理
搅拌和 充气 ：在小球藻的培养过程中，必须进行搅拌或充气，使空气中的 二氧化碳 溶解到培养液中，补充由于 光合作用 对二氧化碳的消耗，防止水表面产生 菌膜 。大面积培养过程中一般采用充气的办法，可全天充气或间歇充气 。
调节光照 ：室内保种可利用人工光源，大面积培养一般利用太阳光。一般室内培养可尽量利用近窗口的漫射光，防止强光直射。室外大面积培养一般应有棚式活动白帆布篷调节光照。阴雨天光照不足时，可利用人工光源补充 。
调节温度 ：在培养小球藻的过程中，夏天应注意通风降温，冬天应采取加温的方法提高室温，还应防止昼夜温差过大 。
注意酸碱度的变化 ：在培养过程中测定藻液pH值的变化，防止超出适应范围。如果pH值过高或过低，可用 盐酸 或 氢氧化钠 调节 。
防虫防雨 ：傍晚室外开放式培养的容器须加布盖，防止蚊子进入培养容器中 产卵 ，早上应把布盖打开，把浮在水面的黑米粒状的蚊子卵块以及其他侵入的昆虫捞出。下雨时应防止雨水流入培养池；刮大风时应尽可能避免大量泥尘和杂物吹入培养池 。
生态
小球藻具有改善水质的作用，是处理污水效果最好的 藻类 类型之一。小球藻能吸收和同化大量氮、磷，进行光合自养作用，使污水中氮、磷含量减少。其 细胞壁 带有一定的负电荷，具有较大的表面积和粘性，对铜、锌、镉有 吸附 作用。小球藻在生长繁殖过程中，能将水体中的 有机化合物 作为同化碳源、氨源及硫源来富集吸收，故能降解如农药、 碳氢化合物 、多环芳烃、金属 有机物 等多种有机化合物。小球藻在处理生活污水、工农业污水、垃圾渗滤液、含油污 废水 等方面都有一定作用。
用途
食用用途
小球藻蛋白质含量可高达50%-65%，含量超过诸如大豆、牛肉等高蛋白食物，且脂肪含量相对较低，可作为高蛋白低脂食品，此外细胞内还含有8种 必需氨基酸 、不 饱和脂肪酸 、 糖类 ，并富含多种维生素及钙、铁、钾、锌等矿物元素。小球藻蛋白质氨基酸种类齐全且比例接近标准模式，完全能满足人、动物的生长所需。小球藻的叶绿素含量是植物中最高的（可高达2-4%），已被 联合国粮食及农业组织 (FAO)列为21世纪人类的绿色营养源健康食品。该属的 蛋白核小球藻 是研究较多的一个种，由于细胞内 蛋白质 含量高，中国卫生部已于2012年批准其为新资源食品。因此其在食品、营养品和饲料等领域具有广泛的应用价值。小球藻具有坚硬的 细胞壁 ，直接服用难以消化吸收，因而需要破壁后食用。
经济用途
小球藻在 亚洲 、欧美等国家和地区被广泛用作健康食品添加剂和动物饲料等。 在 鸟纲 养殖方面，在蛋鸡饲料中添加小球藻粉，可加深 蛋黄 颜色，提高 商品价值 ；在水禽养殖的水域中接种小球藻，可以改善水体的 化学 条件，防治水禽患病。在水产养殖方面，小球藻活体或干粉都可用于水产养殖的开口料或幼苗饵料，诱食效果较好，不易败坏水质，达到良好的养殖效果。
药用用途
根据《中华本草（第一册）》记载， 蛋白质 小球藻和普通小球藻的藻体可作为中药材，清热利水，补血，主治水肿、 腹泻 、 肝炎 和贫血。
危害
小球藻可引发 绿球藻 病，该病为罕见的人畜共患病，人类、牛、 绵羊 、骆驼、 美洲河狸 、蛇和鱼类都可能被感染。 感染该病的狗内脏组织表现出绿色变色，通过对内脏进行检验发现其肝脏和肺中有小球藻和炎症现象。 感染该病的绵羊表现出发烧、厌食、 消瘦 、 呼吸困难 和腹胀，经过对羊群施用 伊维菌素 治疗，大多数绵羊能在几周内恢复。
代表物种
普通小球藻、 蛋白核小球藻 和椭圆小球藻是中国常见的 小球藻属 物种。
普通小球藻
普通小球藻（ Chlorella vuglaris ）别名小球藻，球形或椭圆形，极微小，直径约3～8微米。色素体杯状，占 细胞 的大部分，具1个 蛋白核 ，有时不是很明显，分布于有机物质丰富的小型水体中，在水洼、池塘及浅水湖湾中较常见，有时也出现在水边潮湿土壤上。
蛋白核小球藻
蛋白核小球藻（ Chlorella pyrenoidosa ）为球形，胞壁透明，色素体杯状，几乎充满整个细胞，具1个很明显的蛋白核。直径3~5微米，生殖个体有时可达23微米。生态同普通小球藻。
椭圆小球藻
椭圆小球藻（ Chlorella ellipoidea ） 细胞 呈椭圆形，两端钝圆，有时略不对称； 细胞壁 薄，有1个片状色素体，占细胞的大部分，具1个 蛋白核 ，细胞长为7~12微米。生长在小型淡水水体及湖泊的浅水港湾中，分布十分广泛。
相关研究
通过让 高血压 患者服用小球藻产品，3个月后测量心脏舒张血压和血清脂质含量的试验，得出小球藻能降低血压和血清中胆固醇含量的结论。小球藻细胞内富含 亚油酸 等多种不 饱和脂肪酸 ，能抑制脂肪吸收，刺激高脂肪食品排出。
通过对 小鼠 提供小球藻的活性物质并观察测定其身体变化，得出小球藻能提高小鼠机体免疫力的结论。小球藻具有小球藻生长因子、小球藻 多糖 、小球藻热水抽提物（CVE）和异养蛋白核小球藻等活性物质，这些物质能提高巨噬细胞的吞噬能力，促进淋巴细胞转化，增加淋巴细胞数，增强自然杀伤细胞的活力，从而提高机体免疫力。
通过将小球藻提取物注射给有肿瘤的小鼠，观察其肿瘤变化情况，得出小球藻具有抗肿瘤特性的结论。小球藻富含 蛋白质 ，可作为免疫 激活剂 ，抗肿瘤的机制可能为抑制致癌物的诱变性和基因毒性，增生核 细胞 ，使T细胞增殖和活化等。
通过给大鼠饲喂小球藻粉，测量其肝的胆固醇含量，并进行 乙基 硫氨酸中毒试验，发现小球藻具有调节肠胃吸收，促进毒素排泄的作用。小球藻内丰富的叶绿素和植物纤维素，可吸附、排除体内化学毒素和重金属。