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编号:10397262
螺旋藻的研究与开发进展
http://www.100md.com 《中华医药杂志》 2003年第12期
     【文献标识码】 A 【文章编号】 1680-077X(2003)12-1074-03

    当前,世界人口仍面临着两大威胁:一是食物的缺乏,二是疾病。科学家提出战胜饥饿,开发新的蛋白质资源;战胜疾病,发明研制新的药品两大课题。微型藻类是地球上光能利用率最高、最具开发前景的生物之一。螺旋藻(Spirˉilina Platensis)即是微型藻类的一种,又名蓝藻、蓝海藻、蓝绿藻。1872年德国藻类学者杜耳宾首次发现螺旋藻的存在。人们发现螺旋藻具有较小球藻藻体大,蛋白质优良,细胞壁薄,易于消化,有较高的营养和保健价值 [1] ,且由于螺旋藻开发有不占农田、合理利用土地资源等特点,因此日益受到国内外有关方面的高度重视。特别是对我国这样一个人多地少、资源相对缺乏的国家,螺旋藻产业的发展和系列产品开发具有十分深远的意义。现综述如下。

    1 生态特性

    螺旋藻是一种多细胞丝状固氮蓝绿藻,属于蓝藻门中的螺旋藻属。主要分布于各种淡水和微碱性水环境中。如在含有碳酸氢钠、碳酸盐和含铁量较高的pH值为7.1~11的湖水中大量生长,抗碱能力强(可达5.6g/L),培养的适宜温度为32℃~40℃。通常所说的螺旋藻是指钝顶螺旋藻(Spirulina Platensis)和极大螺旋藻(Spinulina Platensis)。藻体呈丝状螺旋形,极易与其他微藻区分开来。一般为多细胞、呈圆柱状。藻体由于藻红素和藻蓝素的含量不同而呈不同颜色,如蓝绿色、黄绿色、紫红色等 [2]
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    2 营养价值

    据文献报道,螺旋藻的蛋白质含量高达58.5%~71%,相当于大豆的1倍,牛肉、猪肉、禽蛋的3倍,小麦、大米的8~10倍,且氨基酸的组成比例十分平衡合理(见表1)。据丹麦科学家分析,螺旋藻所含的人体必需氨基酸与联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)所推荐的RDA值(人体需要量)极其相似,其中人和动物必所需的氨基酸,尤其是赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸及胱氨酸异常丰富。这正是植物蛋白所缺乏的。因此,把螺旋藻添加到食品、饲料中可起到蛋白质互补作用,改善谷物蛋白质营养价值。1g螺旋藻所含的营养相当于1000g各种蔬菜的营养之和。它所含的VitB 12 是现在已知的所有生物体中VitB 12 含量最高的一种;β-胡萝卜素含量也很高,具有防癌、抗癌、增加人体免疫力和延缓衰老的作用;γ-亚麻酸(GLA)和其它不饱和脂肪酸含量高达1.7%,使其具有降血脂、软化血管的功效。藻蓝蛋白作为一种纯天然蓝色素已广泛应用于食品、化妆品,具有提高机体免疫力和抗AIDS病的作用。而且由于其形成细胞壁的纤维素含量较少,不需要复杂的加工即可被人和动物消化吸收。螺旋藻蛋白质的真消化率高达75%,生物学价值达68%,这是任何食物都无法相比的,因而被FAO和世界食品协会誉为“人类最理想和最优秀的食品” [3]
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    表1 钝顶螺旋藻化学成分和氨基酸组成略

    3 药理作用

    3.1 对免疫系统的影响 螺旋藻能提高巨噬细胞的吞噬功能,促进淋巴细胞的转化,增加淋巴细胞的数目,增强其活性。能增加胸腺和脾脏重量。螺旋藻能促进血清蛋白合成,提高血清溶血素的含量。螺旋藻多糖能解除由免疫抑制剂引起的动物胸腺、脾脏萎缩、T淋巴细胞减少和血清蛋白溶血素降低等症状。藻蓝蛋白可提高患癌症动物的存活率 [4~6]

    3.2 抗肿瘤作用 螺旋藻藻蓝蛋白能抑制癌细胞,增强激光对癌细胞的杀伤力。其抑癌作用是通过提高机体非特异 性细胞免疫功能和特异性体液免疫功能而间接实现的,它不能直接杀死癌细胞 [7] 。螺旋藻是含β-胡萝卜素最丰富的天然食品,β-胡萝卜素用于治疗动物口腔癌变肿瘤,可使其数量和大小减少或完全消失。

, 百拇医药     3.3 对造血功能的影响 螺旋藻能提高运动大鼠和失血小鼠红细胞和血红蛋白浓度,提高红细胞钠-钾ATP酶的活性,降低红细胞的渗透脆性,减缓红细胞破坏,有效纠正运动性贫血[8,9] 。螺旋藻可促进铁的吸收,使血浆蛋白升高 [10]

    3.4 降血脂作用 螺旋藻能降低血清总胆固醇含量,抑制中性脂肪值上升 [8]

    3.5 抗胃溃疡、抗疮疡作用 螺旋藻能较强抑制血小板聚集,降低全血粘度,加速疮疡的愈合 [11]

    3.6 抗诱变、抗辐射作用 螺旋藻能减少特异性肠致癌物1,2-二甲肼引起的NIH小鼠和SD大鼠肠癌前期病变和变性隐窝灶的数量。螺旋藻多糖能增强辐射引起的DNA损伤的切除修复活性和程序外DNA合成,加快损伤DNA的切除反应 [12]
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    3.7 抗氧化、抗疲劳作用 螺旋藻能降低心、肝、脑组织丙二醛(MDA)含量,增加全血、肝脏的谷胱甘肽过氧化物酶活性及还原型谷胱甘肽的含量,提高红细胞和脑组织SOD的活性。螺旋藻还能增强血清乳酸脱氢酶的活性,降低运动后血乳酸值,延长负重游泳时间 [11]

    3.8 抗病毒作用 螺旋藻多糖具有抗HIV-1(人体免疫缺陷病毒)、HSV-1(单纯性疱疹病毒)作用。能抑制麻疹病毒、流行性腮腺炎病毒、流行性感冒病毒、HIV-1、HSV-1的复制[8]

    3.9 抗过敏、抑制血栓形成作用 螺旋藻多糖具有抗被动皮肤过敏及过敏性休克等作用,提高HCⅡ(肝素辅助因子Ⅱ)的抗凝血活性,诱导组织纤维蛋白溶酶原激活剂的产生,减少血栓形成 [8]

    3.10 毒副作用观察 螺旋藻营养胶囊灌胃给药8g/kg×7d,未发现小鼠死亡,其呼吸均匀,大小便及分泌情况正常,此剂量为成人推荐剂量的333倍。大鼠在慢性毒性实验期间其形态、体重、病理切片检查均正常,生长发育良好。急、慢性毒性实验均不影响大鼠的生育能力,不引起畸胎 [11]
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    4 临床应用

    4.1 辅助肿瘤化疗、放疗作用 螺旋藻所特有的藻蓝蛋白以及藻胆素、多糖和多糖蛋白都有抑制癌细胞增殖的作用,对乳腺癌和宫颈癌等有抑制和杀伤作用。同时螺旋藻是癌症化疗、放疗的理想辅助药物。与同类药物相比,其优点在于:维持化、放疗过程中WBC和RBC、PLT等的稳定;改善化、放疗引起的临床不良反应;均衡补充人体必需的营养成分;有效减轻射线对骨髓细胞增殖的毒性抑制作用;有效减轻化学药物对机体免疫抑制作用 [13] 。有报道30例恶性肿瘤联合化疗病人服用螺旋藻营养片,其血红蛋白和白细胞明显升高,总有效率分别达到85.7%和98.9%。急性白血病患者化疗时服用螺旋藻胶囊,能缩短化疗后骨髓抑制期,更早进入骨髓恢复期 [11] 。另有报道35例恶性肿瘤病人放疗第一天起口服螺旋藻营养片3次/天,每次6片服33天,放疗剂量小于80Gy时,化疗后的总SOD、锰SOD和铜锌SOD显著高于治疗前,说明螺旋藻可防止内源性SOD的消耗,提高了机体正常组织放射耐受性,起到辐射保护作用。放疗病人服用螺旋藻,放疗前后患者外周血象、免疫球蛋白、T淋巴细胞数量和DNA合成能力差异均无显著性,说明其具有保护病人骨髓和免疫功能的作用 [12]
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    4.2 治疗高血脂症 螺旋藻能有效降低血脂,防止动脉粥样硬化疗效显著,并可作为冠心病的辅助治疗药物。螺旋藻胶囊治疗157例血清胆固醇高于5.8mmol/L或甘油三酯高于1.6mmol/L有自觉不适症状的患者,口服3粒,每日3次,4周后治疗总有效率达85%,显著有效率为58%。治疗期间未见任何毒副作用。

    4.3 其它 用于防癌;治疗疮疡;临床亦用于治疗贫血、胃肠溃疡、糖尿病、高血压、脂肪肝、胰腺炎以及抑制肾损害和 增强人体免疫功能调节机体新陈代谢 [11]

    螺旋藻作为碱性食品,消除疲劳有特效,对提高运动员的耐力、暴发力,促进运动员机能有明显的作用,因此国内外已将其作为运动员必备或需用的营养品。螺旋藻的营养成分丰富而均衡合理,且特别容易消化吸收,因而是老人、儿童和妇女的保健食品。螺旋藻可抑制食欲而使食量减少,从而令身体既不缺乏营养又可减少热量的摄取,因此是理想的健美食品和减肥食品 [13]
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    5 工业化生产

    螺旋藻可以通过深加工形成多种高附加值的产品,详见表2 [13]

    表2 螺旋藻的深加工产品及用途略

    虽然螺旋藻被誉为“未来最理想的食品”,对满足人类未来的需求具有极大的潜力,但工业化生产还有一系列问题亟待解决。

    5.1 养殖的营养源问题 培养螺旋藻需要大量的碳源和氮源及其它无机营养成分。虽然目前用废水或动物粪便培养螺旋藻初获成功,但作为食品的螺旋藻用废水培养是极不可靠的,因为废水中有毒物质和病毒因子会富积于藻体内,作为食品是危险的,所以需购买纯净的培养基原料,如碳酸盐、硝酸盐、磷酸盐等。有人作出预算,碳酸氢钠占营养物总成本的60%,因此解决其来源是降低营养物成本的关键。我国云南施普瑞公司程海养殖基地就是利用天然湖泊进行螺旋藻工业化生产的,使螺旋藻的养殖成本降低已成为可能。
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    5.2 防污染问题 室外养殖常常存在其它藻类和浮游生物污染的问题,与废水培养螺旋藻一样,施放化学试剂是不可取的。据说液面上覆盖尼龙布可防止污染,但尚待探索。

    5.3 改善加工工艺 螺旋藻藻体小,采收困难,离心分离需大量能源,所以在采收、分离、干燥、加工等技术方面尚需研制出高效、节能、保质的设备和工艺。这也是降低成本的关键。

    总之,螺旋藻是一种微藻生物技术产品,工业化生产不仅需要较高的藻类生理学、遗传学、生物化学等多学科知识,而且还需要化工机械方面的综合技术;而螺旋藻的加工更涉及到药剂、轻工、食品、饲料等行业,螺旋藻产业是一项科技含量高、技术性强的新兴产业。当前我国建成的多数厂家普遍存在单产低、质量不稳、规模效益差等问题,只有真正解决养殖、采收、加工、虫害等与成本有关的问题,螺旋藻才能大规模工业化生产,人类才能真正获得更经济、最理想的保健食品 [3,13]

, 百拇医药     参考文献

    1 Anusuya D M.J Food Sci,1983,49:24.

    2 Clement G.Bull Soc Phycol Fr,1978,23:57.

    3 于喜水.螺旋藻的研究与开发.中草药,1998,29(6):417.

    4 刘力生.螺旋藻多糖对机体免疫功能的提高作用及其作用机理研究.海洋药学,1991,(6):44.

    5 左绍远.云南产螺旋藻多糖的分离纯化及其生物活性的初步研 究.云南医药,1995,16(6):427.

    6 王俏先.钝顶螺旋藻的抗癌作用及对免疫功能的影响.癌症,1996,15(6):432.
, http://www.100md.com
    7 刘力生.螺旋藻多糖对移植性癌细胞的抑制作用及机理研究.海洋药学,1991,(5):33.

    8 胡龙.螺旋藻胶囊的药理与毒性研究.中成药,1995,17(7):28.9 庞辉.螺旋藻对运动大鼠红细胞的影响.广西医科大学学报,1996,13(2):47.

    10 梁江明.螺旋藻对缺铁性贫血的恢复实验.营养学报,1994,16(4):386.

    11 孙春燕.螺旋藻的药理和临床研究新进展.广东药学院学报,1998,14(1):60.

    12 许昌韶.苏州医学院学报,1995,15(5):814.

    13 张骁.我国螺旋藻的开发现状及发展建议.中国药房,1997,8(4):157.

    作者单位:215007江苏苏州解放军第100医院

    (收稿日期:2003-07-24)

    (编辑 清泉), 百拇医药(刘海燕)


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