光語帶你認識微藻 第十一篇——螺旋藻(一)

螺旋藻

光語帶你認識微藻

第十一篇——螺旋藻(一)

 

正常的,螺旋藻應該是第一個詳細介紹的微藻種類,歷史悠久、養(yǎng)殖規(guī)模與產量最大、開發(fā)和應用最廣泛,也正因為這樣,這篇螺旋藻真的是不好寫、寫不好、不寫又不好、寫的不好更不好?;诖?,老俞將本篇風格定為泛泛而談、避實就虛、不涉重點……

分割線

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1.先公式化說說螺旋藻基礎生物學

分類:螺旋藻(Spirulina),屬藍藻門,藍藻綱,顫藻科,節(jié)旋藻屬(Arthrospira),因初期命名錯誤,將其定為螺旋藻屬,并廣為大家接受,現在將錯就錯,都稱其為螺旋藻。常見的品種為鈍頂螺旋藻(Spirulina platensis)和極大螺旋藻(Spirulina maxima)(兩個種均獲批新資源食品批號)。

形態(tài)特征:藍藻類細胞無色素體,色素分布在原生質外部,稱色素區(qū),藍綠色。原生質內部無色,為中央區(qū),類似于其它藻類的細胞核,但無核仁和核膜,稱原核植物。絲狀種類有細胞列的部分細胞從母植物體斷裂而成“藻殖段”。

繁殖方式:螺旋藻細胞行二分裂無性繁殖,繁殖結果使藻絲長度迅速增加。無有性生殖。

生態(tài)條件:喜歡高溫、強光和堿性水。螺旋藻原生活在堿性水中,可以在淡水中培養(yǎng),也可通過逐步馴化適應在海水中生長,直到海水鹽度達35也不產生藻體凝聚現象。

圖1.螺旋藻的生活史。 螺旋藻的繁殖,開始可見在成熟的藻絲體中出現一種漸進性變化的特化細胞(necridia),使藻體裂散成許多雙凹面的碟狀體,漸漸地衍變?yōu)榧s含有數個單細胞連鎖性原細胞(hormogania),這就是新生的藻絲體。在連鎖性原細胞中的單細胞失去其原附著在特化細胞上的蛋白質,終端變園,在這初期衍變過程中,胞漿呈淡藍綠色,少見顆粒形成。隨著細胞分裂使藻絲體中連鎖細胞數量增加,胞漿中顆粒形成,其色彩轉呈鮮艷的藍綠色,這時藻絲延長而曲卷成為典型的藻絲體。(Orio Ciferri,1983)
圖1.螺旋藻的生活史。 螺旋藻的繁殖,開始可見在成熟的藻絲體中出現一種漸進性變化的特化細胞(necridia),使藻體裂散成許多雙凹面的碟狀體,漸漸地衍變?yōu)榧s含有數個單細胞連鎖性原細胞(hormogania),這就是新生的藻絲體。在連鎖性原細胞中的單細胞失去其原附著在特化細胞上的蛋白質,終端變園,在這初期衍變過程中,胞漿呈淡藍綠色,少見顆粒形成。隨著細胞分裂使藻絲體中連鎖細胞數量增加,胞漿中顆粒形成,其色彩轉呈鮮艷的藍綠色,這時藻絲延長而曲卷成為典型的藻絲體。(Orio Ciferri,1983)

 

圖2. 取自緬甸Twyn Taung湖中的如彈簧樣的天然螺旋藻細胞,光學顯微鏡下可見有“緊縮”與“松散”兩種螺旋細胞群類型,在養(yǎng)殖生產中,在營養(yǎng)等條件比較適宜的情況下,以出現“松散”型細胞群為主,“緊縮”型長度較短,不容易被過濾采收,在循環(huán)養(yǎng)殖的過程中,水體中會越積越多,為生產所“嫌棄”。
圖2. 取自緬甸Twyn Taung湖中的如彈簧樣的天然螺旋藻細胞,光學顯微鏡下可見有“緊縮”與“松散”兩種螺旋細胞群類型,在養(yǎng)殖生產中,在營養(yǎng)等條件比較適宜的情況下,以出現“松散”型細胞群為主,“緊縮”型長度較短,不容易被過濾采收,在循環(huán)養(yǎng)殖的過程中,水體中會越積越多,為生產所“嫌棄”。

 

圖3.直線型與螺旋線細胞群體,(圖上左為直線型細胞株TBSM1-5,圖上右為螺旋型細胞株TBSHX-1,均引自http://algae-lab.com/,下圖引自http://www.spirulinaacademy.com/)
圖3.直線型與螺旋線細胞群體,(圖上左為直線型細胞株TBSM1-5,圖上右為螺旋型細胞株TBSHX-1,均引自http://algae-lab.com/,下圖引自http://www.spirulinaacademy.com/)

 

螺旋藻還有一種形態(tài)是直線型,有研究認為是光照不夠充足導致細胞群變直線以便接收更多的陽光,而光照充分則恢復為螺旋型,不過據老俞觀察,此論點待商榷。

圖4.電鏡下的螺旋藻(Orio Ciferri, 1983)
圖4.電鏡下的螺旋藻(Orio Ciferri, 1983)

 

2.螺旋藻的歷史

螺旋藻是跟著神話故事誕生的。

圣經中,摩西帶領以色列人逃出埃及前往迦南,過紅海之后在沙漠中得到“神”幫助獲得了食物。一種說法是在荒野中出現大片的“冰霜”覆蓋的藍綠色物質,一群人互相詢問:「Manna(這是什么)?」,摩西稱其為上帝所賜的食物。一群人食用后覺得很好入口,但是因為不知道它叫什么名字,所以「Manna」這個詞就一直沿用下來。而專家們的考證,認為「Manna」應該是螺旋藻的一種,沙漠中的堿性湖泊生長了螺旋藻,待湖水干涸之后,藻積攢在湖底表面,螺旋藻表面的鹽分析出,看起來像是一片冰霜覆蓋,食用有淡淡藻類咸味容易入口。而另一種說法是跟外星人有關,老俞看過一個遠古外星人系列視頻,其中有一集有提到神給摩西的一個機器,可以生產綠色的食品,專家認為這是一種螺旋藻生產機,借助這機器,摩西帶領一幫以色列人在沙漠中生存了40年(歷史悠久的微藻光生物反應器?。?。

在老俞看來,不管是上帝還是外星人,螺旋藻確實稱得上是上天賜予人類的食物。

 

圖5.圣經中描述的以色列人在荒漠中采集manna作為食物。
圖5.圣經中描述的以色列人在荒漠中采集manna作為食物。

 

螺旋藻進入到文明世界是在1492年,哥倫布發(fā)現新大陸時,他的伙伴發(fā)現阿茲特克人采集湖中的青綠色藻類食用, 土著人稱之為Tecuitlatl,意思是石頭的糞便。法國醫(yī)學家克瑞琪去非洲在乍得湖附近發(fā)現了螺旋藻,并把它帶回去請巴黎大學藻類學家丹吉爾德(Dangeard)?博士研究,丹吉爾德經過考察后,發(fā)現在東非大裂谷的區(qū)域有一系列的湖泊生長著螺旋藻,1940年,他在一個不起眼的小雜志上發(fā)表了這個發(fā)現,但因二人在二戰(zhàn)中喪生,以致研究工作半途而廢。

 

圖6.乍得Kanembu族土著在非洲乍得湖岸附近的小水塘采收螺旋藻,做成的干藻塊稱為“Dihé”。
圖6.乍得Kanembu族土著在非洲乍得湖岸附近的小水塘采收螺旋藻,做成的干藻塊稱為“Dihé”。

 

2O世紀5O年代及其以后,螺旋藻的研究開發(fā)有了迅速發(fā)展。1952年,華盛頓的卡內基研究所發(fā)表了《藻類培養(yǎng)從實驗室到中間工廠》。1962年,法國克雷曼博士,在研究由石油制取食物課題時,意外發(fā)現螺旋藻后,進行了實地考察研究,取得可喜成果,并在國際會議上介紹了螺旋藻。1973年5月,法國科學家克里門特博士,在國際蛋白質會議上向全世界宣布:“螺旋藻是人類迄今為止所發(fā)現的最優(yōu)秀的純天然蛋白質食品”。同年,法國石油研究所與墨西哥Sosa Texcoco公司,合作建立了大型的培養(yǎng)池,成為世界上第一個螺旋藻生產工廠。1993年,首次螺旋藻世界大會在摩洛哥舉行,會議認為螺旋藻是根除營養(yǎng)不良、緩解糧食饑荒的最佳食物。

 

圖7.墨西哥Texcoco湖螺旋藻養(yǎng)殖場
圖7.墨西哥Texcoco湖螺旋藻養(yǎng)殖場

 

我國螺旋藻的研究與開發(fā),始于20世70年代。這里也有很多故事,甚至有說藻種是偷來的……(非洲那么多湖里都是,用得著偷么?),幾十年來在我國諸多學者及產業(yè)界人士的努力下,中國已經成為世界最大的螺旋藻原料生產國,估計產量約為8千噸左右,占全世界總產量的80%,主要生產省份有內蒙、云南、江西、海南和廣西等,尤其在內蒙古鄂爾多斯建立了全國最大的集中性螺旋藻產業(yè)基地,匯集了20多家企業(yè)。

 

圖8.位于內蒙古鄂爾多斯鄂托克旗螺旋藻產業(yè)園衛(wèi)星俯瞰圖,圖中黃線長度約為2.8千米。
圖8.位于內蒙古鄂爾多斯鄂托克旗螺旋藻產業(yè)園衛(wèi)星俯瞰圖,圖中黃線長度約為2.8千米。

 

3.螺旋藻的營養(yǎng)成分

這個內容老俞不寫了,度娘全都能招呼下來。螺旋藻的健康功效。也是個大內容,有本電子書,是美國螺旋藻企業(yè)Cynotech公司2009年編撰的名為“螺旋藻醫(yī)學研究”(The Medical Research of Spirulina)的科技文獻摘要匯集的目錄,該文匯集了與螺旋藻及螺旋藻所含營養(yǎng)物質相關的健康功效的研究報告摘要,有400多頁的內容。匯總了螺旋藻主要健康功效的科學研究及驗證結果,涉及與螺旋藻直接相關的研究功效有:抗氧化、消炎、免疫、化學預防、肥胖、抗病毒、貧血與血液改善、心肌保護、肝臟保護、腎臟保護、神經保護、過敏、以及其他一些領域(肌肉與耐力、懷孕、胃潰瘍、蛋白吸收、白內障、微量元素、營養(yǎng)不良、抗抑郁、肌肉蛋白合成、關節(jié)炎,以及整體健康等);涉及與螺旋藻所含物質的健康功效研究有:β-胡蘿卜素(皮膚健康、免疫、化學保護、視力健康),玉米黃素(視力健康、大腦健康和肝臟保護),鐵離子(免疫、學習能力、貧血、血液改善),維生素B-12(大腦健康、精神疾病、貧血),維生素K(骨骼健康、血液改善、阿茲海默癥),超氧化物歧化酶SOD(關節(jié)炎、皮膚健康)等。有請大家注意的是,上述內容具有科學研究作為依據,不是信口胡吹的廣告。

 

4.螺旋藻的生產方式

許多人,天天吃螺旋藻,可能真的不知道螺旋藻怎么養(yǎng)出來的。還有些廣告,說自己的是天然螺旋藻,“天然”二字又怎么定義?

真正的天然,得看本篇上文提到的乍得湖畔的模式,天然生長,也不投肥料,細沙過濾,太陽干燥,這才是真正的天然螺旋藻。次一等的,例如緬甸,既可以直接在鹽堿湖中采集螺旋藻,同時在湖畔建立了養(yǎng)殖設施,部分的天然養(yǎng)殖和人工布種。

 

圖9.緬甸的天然螺旋藻湖泊。A.Twyn Taung火山湖,B.Twyn Ma火山湖,C. Taung Pyauk火山湖,D.Ye Kharr湖。(by Min Thein et al.)
圖9.緬甸的天然螺旋藻湖泊。A.Twyn Taung火山湖,B.Twyn Ma火山湖,C. Taung Pyauk火山湖,D.Ye Kharr湖。(by Min Thein et al.)

 

圖10. 緬甸產自湖泊的螺旋藻的加工方式。A.每年3月Twyn Taung湖表面厚厚一層螺旋藻藻華,B.工人駕著船采集螺旋藻,C.篩絹滾筒用于清洗螺旋藻藻泥,D.利用濾袋脫水,E.將藻泥積壓成面條狀,F.在陽光下曬干。
圖10. 緬甸產自湖泊的螺旋藻的加工方式。A.每年3月Twyn Taung湖表面厚厚一層螺旋藻藻華,B.工人駕著船采集螺旋藻,C.篩絹滾筒用于清洗螺旋藻藻泥,D.利用濾袋脫水,E.將藻泥積壓成面條狀,F.在陽光下曬干。

目前主要的生產模式還是跑道池養(yǎng)殖,養(yǎng)殖池長條狀,由水泥或有機材料構筑,或者土底鋪防水膜,裝配攪拌輪槳進行循環(huán),待藻生長至一定密度,利用濾布過濾采收,較為先進的還利用真空平流床設備脫水,而后采用噴霧干燥的方法獲得干粉。

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5.螺旋藻產品開發(fā)

螺旋藻開發(fā)的產品種類不少,常見的藻片和膠囊,各種小食品,飲料、化妝品、動物飼料等林林總總。螺旋藻同時可作為食品、保健食品和藥品原料,不過目前主要的產品類型還是藻片作為保健食品。目前國內以螺旋藻為主要原料的健字號產品250多個,進口字號6個,有主要通過審批的健康功效主要為增強免疫力、調節(jié)血脂和抗疲勞;另外有藥字號15個。而美國FDA通過的與螺旋藻相關的GRS認證亦有多項,包括了三種螺旋藻:鈍頂螺旋藻、極大螺旋藻,和紡錘螺旋藻(S.fusifomis)和螺旋藻藻藍蛋白等。

 

圖11.各類微藻產品
圖11.各類微藻產品

 

在深加工方面,主要是螺旋藻藻藍蛋白和螺旋藻多糖兩種。尤其是螺旋藻藻藍蛋白,自美國FDA通過GRAS認證后,國際需求量開始逐漸增加,主要應用于健康食品、藥品包衣、食品(包括飲料)著色劑以及熒光制劑和光敏劑等,據悉國內也正在構建藻藍蛋白產品的國家標準。藻藍蛋白的生產商有海南迪愛生(DIC)和福清新大澤,另外江蘇的賜百年公司近期新上了一條藻藍蛋白提取生產線。

圖12.螺旋藻藻藍蛋白及開發(fā)產品
圖12.螺旋藻藻藍蛋白及開發(fā)產品

 

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螺旋藻的內容很大,問題很多。本篇簡單介紹下,先弄個一,以后再二,更多的內容,我倒是希望大家一起來探討。

俞建中博士系列藻類科普文章鏈接:

光語帶你認識微藻 第一篇——什么是微藻

光語帶你認識微藻 第二篇——微藻的商業(yè)化開發(fā)和應用

光語帶你認識微藻 第三篇——微藻培養(yǎng)簡介

光語帶你認識微藻 第四篇——紫球藻

光語帶你認識微藻 第五篇——雨生紅球藻

光語帶你認識微藻 第六篇——蝦青素與其功效

光語帶你認識微藻 第七篇——鹽藻與β-胡蘿卜素

光語帶你認識微藻 第八篇——地木耳、發(fā)菜和葛仙米

光語帶你認識微藻 第九篇——微藻與不飽和脂肪酸

光語帶你認識微藻 第十篇——裸藻(Euglena)

光語帶你認識微藻 第十一篇——螺旋藻(一)

光語帶你認識微藻 第十二篇—— 小球藻

 

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