螺旋藻

植物學(xué)史

螺旋藻在顯微鏡下觀察體形呈螺旋狀，故名螺旋藻。8

形態(tài)特征

螺旋藻的藻絲體長200-500μm，寬5-10μm，在顯微鏡下呈疏松或緊密的有規(guī)則的螺旋彎曲狀，形如鐘表發(fā)條而得名。藍(lán)藻類細(xì)胞無色素體，色素分布在原生質(zhì)體外部的色素區(qū)，藍(lán)綠色。藻體表面不具膠質(zhì)鞘，不易被微生物附著，細(xì)胞內(nèi)有氣泡，上浮性好。細(xì)胞或藻絲頂部常不尖細(xì)，橫壁常不明顯，頂細(xì)胞圓形，外壁不增厚。

生長環(huán)境

螺旋藻的適宜生長溫度一般在28℃-35℃，15℃和40℃分別為其最低和最高生長溫度，而其喜溫和耐熱品系可在35℃-40℃下培養(yǎng)。

螺旋藻生長的適宜pH為8.3-10.3，當(dāng)pH為11時(shí)，仍然生長良好。研究發(fā)現(xiàn)，鈍頂螺旋藻在含鹽濃度為20-70g/L的水中生長最佳。螺旋藻是嚴(yán)格的光能自養(yǎng)型藻類，靠陽光和吸收水中的CO2，進(jìn)行光合作用。螺旋藻的光合能力極強(qiáng)，高等植物的光能利用率通常是5%-6%，而螺旋藻的光能利用率高達(dá)18%，光合效率達(dá)43%，是一般農(nóng)作物的3倍以上。螺旋藻生長繁殖迅速，適合于不同地區(qū)或季節(jié)的室內(nèi)外大量養(yǎng)殖，生長周期極短，正常生長周期僅11h，如果條件處于最佳狀態(tài)，最快增殖速度為4h一次。

主要品種

通常應(yīng)用于國內(nèi)外大規(guī)模生產(chǎn)的是鈍頂螺旋藻（S. platensis）、極大螺旋藻（S. maxima）和鹽澤螺旋藻（S. subsalsa），是一類古老而低等的原核水生藻類。

分布范圍

螺旋藻主要分布于熱帶、亞熱帶地區(qū)淡水及鹽堿性湖泊中，自然環(huán)境中螺旋藻主要分布于中非乍得湖、墨西哥特西科科湖和我國云南永勝程海湖。螺旋藻一般自然生長在堿性湖泊，但在人工控制下可在大型室外或溫室中進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。6

繁殖方式

螺旋藻主要依靠簡單的細(xì)胞分裂進(jìn)行增殖，沒有有性生殖，經(jīng)馴化后可適應(yīng)海水養(yǎng)殖。

主要價(jià)值

營養(yǎng)價(jià)值

螺旋藻的蛋白質(zhì)含量高，含有一種特殊色素蛋白——藻藍(lán)蛋白，蘿卜素和維生素，含有人體必需大量元素和微量元素。

螺旋藻以其全面均衡的營養(yǎng)和極高的防病保健價(jià)值受到全世界眾多科學(xué)家和國際組織的關(guān)注和高度評價(jià)。營養(yǎng)學(xué)家和醫(yī)藥學(xué)家稱它是“地球上的營養(yǎng)冠軍”、“藥源新星”。世界衛(wèi)生組織認(rèn)定螺旋藻為“人類21世紀(jì)最佳保健品”和“未來超級營養(yǎng)食品”；聯(lián)合國教科文組織推薦螺旋藻為“明天最理想、最完美的食品”；聯(lián)合國糧農(nóng)組織也鄭重地向全世界推薦“螺旋藻是人類未來最優(yōu)良的食物資源和未來食糧”。

螺旋藻的營養(yǎng)價(jià)值螺旋藻被近代科學(xué)視為“微型營養(yǎng)庫”，其中8種營養(yǎng)必需氨基酸的含量接近或超過聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的標(biāo)準(zhǔn)。蛋白質(zhì)、糖、脂比例約為60：20：5，營養(yǎng)成分均衡。此外，還含有多種維生素和微量元素，其中β-胡蘿卜素含量4000mg/kg、維生素高達(dá)1320mg/kg，每人每日食用15g干重螺旋藻就能保證必要的營養(yǎng)素來源。螺旋藻以其高營養(yǎng)性、高安全性被FAO譽(yù)為“人類最理想最優(yōu)秀的食品”。

美國膳食補(bǔ)充劑專家委員會對其展開的安全性評價(jià)表明，螺旋藻安全性好，無毒副作用。

螺旋藻在全世界范圍內(nèi)已被廣泛用作保健品，并同時(shí)被美國和歐洲航天局推薦為長期執(zhí)行太空任務(wù)人員的主要食品之一。螺旋藻被發(fā)現(xiàn)具有多種藥理作用。如降血脂、抗氧化、抗感染、抗癌變、抗輻射、抗衰老、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等。

食用價(jià)值

人類食用螺旋藻有很久的歷史。商業(yè)化養(yǎng)殖主要用于制作保健品，生產(chǎn)高檔水產(chǎn)飼料，提取藻藍(lán)蛋白等。利用螺旋藻開發(fā)出了多種多樣的食品，均是將螺旋藻干粉或提取液原料添加到常規(guī)食物或飲料中制成，各有特色。已報(bào)道的產(chǎn)品主要有醬油、酸奶、果凍、飲料及面條等。

化學(xué)成分

螺旋藻的化學(xué)組成具有高蛋白、低脂肪、低糖類的特點(diǎn)，并含有多種維生素及微量元素，營養(yǎng)價(jià)值極高。

螺旋藻的蛋白質(zhì)含量高達(dá)60%-70%，是大豆的2倍，牛肉的3.5倍，雞蛋的4倍，且其所含人體必需氨基酸的種類齊全、組成合理。

螺旋藻的脂肪含量一般為干重的5%-6%，其中70%-80%為不飽和脂肪酸（UFA），尤其是亞麻酸的含量高達(dá)人乳的500倍。

螺旋藻纖維素含量為2%-4%，細(xì)胞壁主要是由膠原蛋白和半纖維素組成，人體對其的吸收率高達(dá)95%以上。

螺旋藻的維生素和礦物質(zhì)含量也極其豐富，前者包括維生素B1、B2、B6、B12、E和K等；后者包括鋅、鐵、鉀、鈣、鎂、磷、硒、碘等微量元素，螺旋藻的生物鋅與鐵的比例基本與人體生理需要一致，最容易被人體吸收。

除此之外，螺旋藻內(nèi)的藻藍(lán)蛋白（CPC）、藻多糖（PSP）、γ-亞麻酸甲酯（GLAME）、β-胡蘿卜素、葉綠素a等活性成分對動物的許多機(jī)能具有調(diào)節(jié)作用。

科研價(jià)值

用于醫(yī)學(xué)研究

螺旋藻中脂肪酸含量較低，其中對人體十分有益的不飽和脂肪酸占很大比例。螺旋藻富含多種生物活性成分，如β-胡蘿卜素、藻膽蛋白、γ-亞麻酸和內(nèi)源性酶等，對人體健康非常有益。

用作飼料添加劑

螺旋藻因其含有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸，并富含多種微量元素，現(xiàn)已作為飼料添加劑被廣泛應(yīng)用于動物飼料中，有研究者報(bào)告了這種新型綠色飼料添加劑在水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用。研究表明，添加4%的螺旋藻-黃秋葵精粉可提高南美白對蝦的生長性能。有報(bào)道螺旋藻可提高仔豬的生產(chǎn)性能。

用作生物能源

早在20世紀(jì)70年代，由于石油危機(jī)的發(fā)生，對于清潔、無污染、可再生的生物能源的關(guān)注已經(jīng)成為熱點(diǎn)，尤其是生物氫能的制備。許多國家紛紛投入大量的人力和物力研究生物制氫技術(shù)，積累了大量的研究成果。研究發(fā)現(xiàn)，螺旋藻相對于其他生物產(chǎn)氫材料而言，具有光合作用效率高，生長繁殖快，氫酶活性高，持續(xù)放氫的時(shí)間長的特點(diǎn)，是研究生物放氫的理想材料之一。

用于環(huán)境保護(hù)

螺旋藻在生長繁殖過程中需要吸收和消耗水體環(huán)境中的氮、磷等營養(yǎng)元素以及降解水中有機(jī)物，并且具有生長繁殖快、高光效、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。螺旋藻的這些特性提示，利用廢水養(yǎng)殖螺旋藻，一方面可使水體得以凈化，減輕水體的富營養(yǎng)化程度；另一方面也可以得到高附加值的螺旋藻產(chǎn)品。因而將螺旋藻用于廢水處理是一項(xiàng)很好的生物治污措施。

植物文化

從15世紀(jì)起，螺旋藻就被非洲、美洲、墨西哥等地區(qū)的一些居民加工成一種藍(lán)色軟餅。自20世紀(jì)60年代以來，螺旋藻就已引起了國際生物學(xué)家的重視。20世紀(jì)70年代初，螺旋藻被聯(lián)合國食品會議認(rèn)定為“明天最好的食品資源”。20世紀(jì)70年代中期，墨西哥政府為運(yùn)動員提供了這種綠色食品，以增強(qiáng)運(yùn)動員的體質(zhì)并恢復(fù)體力，收到了很好的效果。20世紀(jì)80年代以后，許多國家對螺旋藻的生產(chǎn)與應(yīng)用已形成相當(dāng)?shù)囊?guī)模。自1974年，世界上第一座螺旋藻生產(chǎn)廠在墨西哥投產(chǎn)。目前大規(guī)模人工培育的主要有鈍頂螺旋藻、極大螺旋藻和印度螺旋藻三種。研究表明，螺旋藻具有抗氧化、抗病毒、抗菌、免疫調(diào)節(jié)及抑癌等生物學(xué)活性。6