主要成分为蛋白质、脂质、糖类、纤维素、维生素、矿物质等以及藻胶、氨基酸和藻色素等。除一些藻类可直接食用外，藻胶是工业上的主要利用成分（见藻胶、海藻工业制品），单细胞藻类作为饲料蛋白质源也具有重要意义。

主要食用藻类的海带、裙带菜、紫菜、浒苔等干物成分中，含量最多的是糖类（包括藻胶等多糖类物质），大多在30%～70%。其次是蛋白质，在海带中约占5%～10%、紫菜中为25%～45%，裙带菜为15%～20%。各种食用藻类的脂肪含量较少，约1%～4%范围，纤维素约2%～15%，灰分为8%～35%。藻类中的这些化学成分不但因种类而异，同时不同的生长收获季节的差异很大。如早期收获的紫菜，蛋白质含量高，纤维素等含量低，质量较晚期好。

单细胞藻类中，属于螺旋藻等的原核微藻的蛋白质含量达36%～74%（干物重），属于小球藻等的真核微藻类的蛋白质含量约50%～56%，可大量培养用作饲料。藻体蛋白质含量的高低取决于生活环境所能提供的氮量，相差极为悬殊。单细胞藻类中的脂肪含量在1%～53%，因种类而异，有的真核微藻类可用作提取油脂的原料。微藻所含的糖类中，约有10%是构成细胞壁的多聚糖类，不易消化，其他为淀粉等贮藏物质（表1）。

表1 几种藻类的一般化学组成（g/100g干物）

食用藻类的蛋白质氨基酸组成因种类而异。谷氨酸、天冬氨酸和丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸等非必需氨基酸较多，且大多为酸性和中性氨基酸，这种情况和蔬菜类似。必需氨基酸的含量比较平衡，但赖氨酸含量少，成为海带、紫菜等的限制氨基酸。微藻类的必需氨基酸中，亮氨酸较高，蛋氨酸较少，其他氨基酸含量比较平衡。加上其他成分，单细胞藻是很好的家畜和鱼类等的蛋白质给源（表2）。

表2 几种藻类的蛋白质氨基酸组成（占干物%）

因种类而异，一般不饱和酸含量较高。绿藻类的不饱和脂肪酸主要是十八碳二烯酸、三烯酸和二十碳四烯酸。褐藻类和红藻类则含有较多的二十碳五烯酸，其在海带和紫菜中的含量分别占全脂肪酸量的30%和50%。

藻类的糖类分三类物质：①形成细胞壁外层骨架的多糖有纤维素、葡聚糖、甘露聚糖、木聚糖等。它的分布因种类而异。②作为细胞间物质存在的粘多糖，存在于绿藻中为D-葡萄糖醛酸和D-木糖、L-鼠李糖所形成的水溶性硫酸多糖。存在于海带、裙带菜的有溶于稀碱的褐藻酸和溶于稀酸的岩藻聚糖。红藻中存在的有琼胶、卡拉胶等（见藻胶）。③作为贮藏物质的多糖，绿藻中主要是淀粉。褐藻中的为海带淀粉。红藻中为红藻淀粉。

海带、紫菜等食用藻类中溶解于水的浸出物主要有：游离氨基酸，核苷酸、有机酸、多元醇等。游离氨基酸的种类很多，含量多的有丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、脯氨酸等。其含量由数百毫克至数千毫克（每100g干物中）不等，如海带和紫菜中的谷氨酸含量分别达4000毫克/100克和1300毫克/100克，因干品的质量好坏而异。核苷酸中的鸟苷酸和肌苷酸的含量在10毫克/100克左右，但由于它对谷氨酸的相乘作用，是这些藻类的主要呈味物质。有机酸中有苹果酸、柠檬酸、醋酸等，总量为200～1100毫克/100克之间。此外，褐藻中含有甘露醇、山梨醇、肌醇等六元醇。海带中的甘露醇即海带表面的白霜，可供工业用。

海带、裙带菜、紫菜等含有各种维生素。B族维生素的含量不亚于蔬菜，特别是B₁₂的含量较多。紫菜中含有较多的维生素A和C，但在干燥贮藏中容易损失。海藻在生长中能吸收蓄集各种金属和非金属元素。蓄集的数量因季节而异。钙、磷、钠、钾在各种食用藻中含量都很高，最多的是钾，占干物重2%～6%。钙含量的0.5%～1.5%，磷0.1%～0.8%。此外并含有一定量的铁和锌。褐藻中含有多量的碘，对于甲状腺肿大具有防治作用。海带可作为工业制碘的原料。

藻类中存在各种天然色素。绿藻中的色素主要是叶绿素a和b，但a的含量比高等植物少。如浒苔的a/b为1.5～2.2。此外，还含有β-胡萝卜素、黄体素、玉米黄质等类胡萝卜素。海带、裙带菜等褐藻类含有叶绿素a和c，a/c为1.2～5.5。褐藻的褐色主要是由于含有多量的岩藻黄质。红藻的色素中含有叶绿素a和少量的叶绿素d。并含有多量的β-胡萝卜素和一定量的α-胡萝卜素，以及少量的黄体素、玉米黄质。使红藻呈褐黄色的是藻红蛋白和藻青蛋白。藻类并含有各种挥发性气味物质，如浒苔含有多量二甲硫，海带含有甲硫醇，紫菜含有生成二甲硫的母体——二甲基-β-丙酸噻啉。这类含硫化合物是使藻类带有独特的清香气味的主要成分。此外，还含有各种酸、醛、醇和萜类等挥发性成分。