繆堅(jiān)人
江西省技術(shù)開(kāi)發(fā)研究中心 研究員
摘要 本文綜述了螺旋藻的生命和生態(tài)發(fā)育史,其優(yōu)越的營(yíng)養(yǎng)成分,對(duì)于人類(lèi)生命與健康的作用,以及其極高的光合效率和對(duì)于CO2吸收同化機(jī)制, 螺旋藻開(kāi)發(fā)生產(chǎn)與環(huán)境的友好,是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的巨大希望所在。
關(guān)鍵詞 螺旋藻營(yíng)養(yǎng) CO2吸收轉(zhuǎn)化 可持續(xù)發(fā)展
一、天工開(kāi)物 地球上最早的綠色生命
螺旋藻(Spirulina)是一種深青色的絲狀微藻，這是一種在低倍顯微鏡下可以看清楚的,由多細(xì)胞單列構(gòu)成的纖細(xì)螺旋狀藻體。在生物學(xué)分類(lèi)上,螺旋藻歸屬于藍(lán)藻門(mén)、藍(lán)藻綱、段殖體目、顫藻科、螺旋藻屬。國(guó)際上也有許多專(zhuān)家根據(jù)其細(xì)胞生理結(jié)構(gòu)類(lèi)同于細(xì)菌而稱(chēng)之謂藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacterium）；也有人觀其形態(tài)似地龍,而戲稱(chēng)為“蚯蚓藻”。這種奇妙的低等生物,是一種界乎動(dòng)物與植物之間的一種生命形式。說(shuō)它是動(dòng)物,它恰似超級(jí)植物,能以其體內(nèi)的葉綠素a 進(jìn)行高出常規(guī)農(nóng)作物光合效率10余倍的光合作用；說(shuō)它是植物,每條藻絲體喜歡獨(dú)立游離,并在它的培養(yǎng)液中微微扭轉(zhuǎn)和作伸屈運(yùn)動(dòng),而且用人工方法愈促進(jìn)其運(yùn)動(dòng),生長(zhǎng)繁殖愈快。更為奇妙的是，螺旋藻的最佳生長(zhǎng)環(huán)境溫度與人的體溫相接近,它持久保存的遺傳基因組恰好是大自然為地球人提供的一切所需營(yíng)養(yǎng)的關(guān)鍵之鑰。
藍(lán)藻螺旋藻在地球上首先以“綠色生物”出現(xiàn)并大量繁殖,至少已有36億年的歷史。20世紀(jì)70年代中期，科學(xué)家們?cè)诎拇罄麃啽辈科柊屠貐^(qū)的考察中,發(fā)現(xiàn)了一些極古老的微體化石,經(jīng)考證,這些化石是一群藍(lán)細(xì)菌的遺跡。專(zhuān)家推證這是今日螺旋藻最早先祖的遺骸,其年代至少已有35億年。這一發(fā)現(xiàn),大大地?cái)U(kuò)展了人類(lèi)關(guān)于地球上最早生命起源的知識(shí)。1993年7月,450名科學(xué)家在西班牙巴塞羅那召開(kāi)的生命起源國(guó)際討論會(huì)上，都持一種傾向性觀點(diǎn),認(rèn)為地球上最早出現(xiàn)的綠色原始生命是一種能夠自我復(fù)制無(wú)性繁殖的藍(lán)細(xì)菌。從20世紀(jì)60年代初螺旋藻被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)許多科學(xué)家從多方面的研究考證,被認(rèn)定為這是地球上最早發(fā)生的一種生物有機(jī)體,或許這也是最早形成以DNA和RNA復(fù)制繁殖的綠色生命。
螺旋藻對(duì)于我們的這個(gè)蔚藍(lán)色星球的開(kāi)化,曾起到過(guò)重大作用。早在地球處于“混沌初開(kāi)”的地質(zhì)年代,大氣呈現(xiàn)一片棕紅色的帷幔,其中沒(méi)有任何游離氧氣,充滿(mǎn)大氣的只是氮?dú)?、二氧化碳（其濃度是今天?00倍）、氫氣和甲烷氣組成的彌霧；那時(shí)的海水僅只是含鐵、硫元素和其它化合物的溶液。當(dāng)時(shí)的地球就靠著這些物質(zhì)吸收太陽(yáng)的熱幅射能。同時(shí),這些大氣物質(zhì)和海水中的化學(xué)元素互相起著去氧與吸氧的化學(xué)反應(yīng),控制著任何游離氧氣的出現(xiàn)。
盡管如此,大氣中稠密的二氧化碳和甲烷氣形成千百萬(wàn)年的“溫室效應(yīng)”畢竟助長(zhǎng)了生命的滋生。終于在這種混沌的原始“培養(yǎng)湯”（碳酸鹽和二氧化碳）環(huán)境中,首次越出了早先已以酶反應(yīng)存在的氨基酸形式,出現(xiàn)了一種含有葉綠素、能進(jìn)行光合自養(yǎng)的原核生物（無(wú)明顯細(xì)胞核的生物）—藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacterium),和隨后進(jìn)化的藍(lán)藻螺旋藻(Blue-green Alga, Spirulina)。在這種亙古獨(dú)特的環(huán)境條件下,藍(lán)藻螺旋藻一俟出現(xiàn),即以消耗周?chē)h(huán)境中的無(wú)機(jī)鹽為其營(yíng)養(yǎng)食物,以其細(xì)胞色素捕獲的太陽(yáng)光能對(duì)吸收的二氧化碳和水分子進(jìn)行還原,轉(zhuǎn)化為糖原以及其它能量物質(zhì)并釋放出氧氣。這些青青的生物具有了遺傳信息物質(zhì),并通過(guò)細(xì)胞分裂而衍展其遺傳物質(zhì)。于是這些微生物在比較溫?zé)岬倪m生環(huán)境中,迅速繁殖而得以世代衍續(xù),并以其頑強(qiáng)的生命力開(kāi)始占領(lǐng)并主宰陸地的表層和湖沼。在起初的地質(zhì)年代,它們?cè)诠夂戏磻?yīng)中放出的氧氣,很快被海洋中大量的吸氧物質(zhì)(鐵、硫等化學(xué)元素)吸收掉；隨之,與之應(yīng)運(yùn)而生的甲烷細(xì)菌也開(kāi)始滋生,它們的任務(wù)好象是生來(lái)就伺機(jī)把死亡的含碳素的藍(lán)藻“噬食”掉,并重新轉(zhuǎn)化成甲烷氣和二氧化碳,這樣,因藍(lán)藻進(jìn)行光合作用而消耗掉的二氧化碳，由于甲烷細(xì)菌對(duì)于藍(lán)藻殘?bào)w的噬食而向大氣放還二氧化碳,于是形成了碳酸氣的生物性循環(huán)。
科學(xué)家們的考證發(fā)現(xiàn),藍(lán)藻微生物是地球上從死物界到生物界發(fā)生并得以進(jìn)化的最古老的鏈環(huán)。正是這種生物“放氧器”,在經(jīng)過(guò)了多少億年的辛勤“工作”后,才使得地球大氣的氧氣逐漸有了蓄積。大約又經(jīng)過(guò)了10億年的過(guò)程,海洋中一切能夠吸氧的物質(zhì)差不多殆盡(變成了氧化物),地球到了這一地質(zhì)年代,大氣中的氧氣濃度才加快了蓄積進(jìn)程而迅速上升。大約在23億年以前，大氣中的氧氣濃度含量達(dá)到了1%,而此時(shí)的甲烷氣,這種產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體,則從大氣中逐漸消退,于是地球進(jìn)入了從灼熱逐漸變冷的階段。
然而,地球在創(chuàng)造生命的進(jìn)程中沒(méi)有停步。這是因?yàn)樯锏墓夂献饔靡呀?jīng)點(diǎn)燃了生命之火,光合作用的效率比酶的反應(yīng)要高出20倍,地球上的生物效應(yīng)變得更加熱烈起來(lái)。經(jīng)過(guò)生物自身為適應(yīng)環(huán)境而不斷的進(jìn)化和隨著大氣中氧氣的蓄積,有核細(xì)胞開(kāi)始出現(xiàn)了。這種強(qiáng)大而復(fù)雜的生命形式真核生物—即微藻中的綠藻一經(jīng)出現(xiàn),即開(kāi)始了以其原始的光合器進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng),這就是光合作用的基本單元 — 葉綠體。地球上一自葉綠體誕生，地球迅速變得美麗而富饒起來(lái)。地球從生物的光合作用中進(jìn)一步得到了高濃度氧氣的支持,生態(tài)環(huán)境隨之發(fā)生了顯著的變化。到了大約6億年以前，地球進(jìn)入到了她目前的這個(gè)狀態(tài),于是爆發(fā)了以真核生物為基礎(chǔ)的多樣化生物物種和它們的大量有性繁殖,它們需要在高濃度氧氣環(huán)境中生存的條件此時(shí)已得到了滿(mǎn)足。其時(shí)的氧氣濃度已達(dá)到并穩(wěn)定在21%，地球上的高等動(dòng)植物逐漸進(jìn)化,各種大生物如樹(shù)木、恐龍開(kāi)始出現(xiàn),大自然的一切生機(jī)發(fā)生了,地球上的一切生命開(kāi)始活躍起來(lái)。
螺旋藻以其頑強(qiáng)的太古基因在地球上持續(xù)生存與繁殖，在隨后的地質(zhì)年代和歷史年代里,它曾經(jīng)成為孕育地球人與古代文化的搖籃。瑪雅文化考古學(xué)家發(fā)現(xiàn),900多年前突然消逝的、曾經(jīng)在中美洲繁榮約1000年的瑪雅人,就是以螺旋藻和玉米為主食,他們不但留下了博南帕克神廟等偉大的建筑和輝煌的科學(xué)文化,還遺留下了許許多多密布的螺旋藻生產(chǎn)渠道。他們的鄰居—墨西哥德克斯科科湖沼區(qū)的居民亦沿用螺旋藻作為食物。這一事實(shí)在400多年前入侵的西班牙殖民者的筆記中就已作了詳細(xì)描述,早有了歷史的注腳。
1960年,當(dāng)一隊(duì)由比利時(shí)組織的科學(xué)探險(xiǎn)隊(duì),在深入非洲撒哈拉大沙漠來(lái)到乍得湖畔時(shí),他們發(fā)現(xiàn)：在如此干旱燥熱的地方,竟生息繁衍著一支健壯的坎紐布部落。他們見(jiàn)到當(dāng)?shù)厝嗽诩撅L(fēng)來(lái)臨時(shí),從湖沼中撈來(lái)青色的“藻花”，被支放在沙地上晾干,再揉進(jìn)花生粉,做成香噴噴的“地葉”(dihe\')作為主食。有的家庭制作得多了甚至拿到集市上去交易。若干世紀(jì)以來(lái),非洲乍得湖畔地區(qū)的居民即以此為食物。隨隊(duì)的一位名叫J·Leonard的植物學(xué)家,從湖沼中取樣帶回歐洲,樣本經(jīng)法國(guó)國(guó)家石油研究所G·Clement博士在實(shí)驗(yàn)室加以培養(yǎng)和分析,她（他）們驚奇地發(fā)現(xiàn)：世界上竟有如此神奇的生物,其蛋白質(zhì)含量竟高達(dá)65%,而且其氨基酸組成十分有序合理,幾乎包涵了人體所需要的各種必需氨基酸。更令人稱(chēng)奇的是：螺旋藻的維生素、多糖、不飽和脂肪及礦物質(zhì)元素等營(yíng)養(yǎng)物十分豐富,簡(jiǎn)直就象是大自然為人類(lèi)早就準(zhǔn)備好的一份“超級(jí)營(yíng)養(yǎng)包”。這一發(fā)現(xiàn)一經(jīng)報(bào)道,立即引起了世界微藻生物科學(xué)家和生物技術(shù)開(kāi)發(fā)商的廣泛興趣和開(kāi)發(fā)熱情。一些國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)的食品檢驗(yàn)分析一致證明：螺旋藻的粗蛋白質(zhì)含量高達(dá)68—72%,其氨基酸組成,基本上與聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦的營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)相符合。而且螺旋藻與以往所研究和開(kāi)發(fā)的小球藻、柵列藻等綠藻類(lèi)有顯著的不同：其形成細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的纖維素極少,不需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的加工即可被人和動(dòng)物直接消化吸收。1974年,聯(lián)合國(guó)召開(kāi)的世界食品會(huì)議正式宣布：螺旋藻是未來(lái)最好的食物。從這次會(huì)議以后,科學(xué)家們進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：螺旋藻在作為醫(yī)藥、食品和重要的有機(jī)化工產(chǎn)品開(kāi)發(fā)利用方面,具有十分廣闊的開(kāi)發(fā)前景。
20世紀(jì)70年代以來(lái),美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本、以色列、意大利、印度等國(guó)的食品與化學(xué)開(kāi)發(fā)研究機(jī)構(gòu),對(duì)螺旋藻的化學(xué)營(yíng)養(yǎng)成分先后進(jìn)行了全面的評(píng)價(jià)。聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）出于食品安全的考慮,于1978—1980年,聘請(qǐng)G·Chamorro等專(zhuān)家,進(jìn)行了為期100周的毒性學(xué)檢測(cè)和試驗(yàn),得出的結(jié)論是：“螺旋藻以10、20、30%的日糧水平,在所做的常規(guī)亞急性試驗(yàn)、慢性毒性學(xué)試驗(yàn)、繁殖與泌乳試驗(yàn)、誘變?cè)囼?yàn)和畸胎發(fā)生試驗(yàn)中,均不產(chǎn)生任何生理參數(shù)方面的異常。在為期兩年,歷經(jīng)三代試驗(yàn)動(dòng)物的試驗(yàn)取得的繁殖與泌乳研究結(jié)果證明,在受胎、妊娠、幼仔生活力和授乳等方面均未見(jiàn)異常。”UNIDO公布的這一結(jié)論,實(shí)際上為全世界螺旋藻的生物技術(shù)開(kāi)發(fā)利用大開(kāi)了綠燈。所以螺旋藻得到了聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）、聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和世界食品協(xié)會(huì)一致的推薦。
二、大自然賜于人類(lèi)的一個(gè)超級(jí)營(yíng)養(yǎng)包
人工培養(yǎng)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)螺旋藻比天然生長(zhǎng)的純凈,在外觀色澤上與其它鮮嫩綠色植物,如菠菜一樣,呈深青色,無(wú)任何刺激性異味。經(jīng)噴霧干燥的藻粉有如奶粉一般勻潤(rùn),發(fā)散出香酥氣味。無(wú)論是新鮮藻泥或藻粉,均可直接調(diào)制食用。
螺旋藻的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,不同于一般食品那樣僅含有某種單一的或某幾種營(yíng)養(yǎng)素,它是一種復(fù)方全價(jià)營(yíng)養(yǎng),并且與人體直接需要的營(yíng)養(yǎng)成分相一致。特別是蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)等在螺旋藻藻體中天然配伍,渾然一體。所以說(shuō)在人類(lèi)的食物資源中,螺旋藻是一種能夠綜合提供人體基本生理功能和組織結(jié)構(gòu)所需要的超級(jí)生物營(yíng)養(yǎng)包。
螺旋藻的化學(xué)成份和營(yíng)養(yǎng)學(xué)意義基本上可以歸納為以下幾個(gè)方面：
人體極易消化吸收的優(yōu)質(zhì)水溶性蛋白質(zhì)
到目前為止,世界上還沒(méi)有一種可食生物能與螺旋藻蛋白質(zhì)相媲美。首先是其含量高達(dá)68—72%，在人類(lèi)的常規(guī)蛋白質(zhì)食品中,牛肉、魚(yú)類(lèi)的蛋白含量?jī)H不過(guò)18—20%；雞蛋只含12%；大豆的粗蛋白質(zhì)含量33%。至于常規(guī)食物大米、小麥的蛋白質(zhì)只含7—12%。還有與眾不同的是,螺旋藻的蛋白質(zhì)基本上是水溶性的。據(jù)丹麥科學(xué)家B.O.依加姆博士等在印度所做的聯(lián)合分析試驗(yàn)表明：水溶性的螺旋藻蛋白質(zhì),不但質(zhì)量高,而且其真消化率TD值高達(dá)75%,生物學(xué)值BV達(dá)68%。特別有意義的是,螺旋藻蛋白質(zhì)中含有較豐富的賴(lài)氨酸、蘇氨酸和含硫氨基酸(蛋氨酸＋胱氨酸)等人和動(dòng)物必需氨基酸,而這正是醇溶性的谷物蛋白質(zhì)所缺乏的。因此,把螺旋藻用作食品,可以起到與其它植物性蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用,尤其可以幫助克服人們通常食用的谷類(lèi)蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低的問(wèn)題。此外,螺旋藻與其他生物不一般,其細(xì)胞壁是由多糖組成,幾乎不含有纖維素。因此,螺旋藻被食用后,其包涵的營(yíng)養(yǎng)物絕大部分可以被人體迅速消化和吸收。據(jù)消化試驗(yàn)測(cè)定：在18個(gè)小時(shí)內(nèi)，85%的藻體蛋白質(zhì)及其氨基酸和維生素類(lèi)在人體內(nèi)被消化吸收并得到轉(zhuǎn)化利用。螺旋藻的可消化率達(dá)83—95%,凈蛋白質(zhì)利用率53—61%,相當(dāng)于乳酪的85—92%。
其實(shí),從人體消化生理學(xué)來(lái)說(shuō),人體直接需要的不是蛋白質(zhì)本身,而是從蛋白質(zhì)消化出來(lái)的各種氨基酸。螺旋藻含有人體需要的全部18種氨基酸,其中10種是人體必需氨基酸(當(dāng)代WHO又增加了精氨酸和組氨酸2種為必需氨基酸),螺旋藻的各項(xiàng)必需氨基酸的指標(biāo)均能達(dá)到聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織（WHO）的推薦標(biāo)準(zhǔn)。
氨基酸在人體內(nèi)參與蛋白質(zhì)、糖原（動(dòng)物淀粉）的生成和能量的貯存。雖然許多常規(guī)食品中也包涵有某幾種氨基酸營(yíng)養(yǎng)成份,但在人體的生理合成代謝過(guò)程中,很難從常規(guī)食品中積攢到生成特定生命蛋白質(zhì)的全部氨基酸,而且只要其中的某一種氨基酸缺失,機(jī)體所需要的特定蛋白質(zhì)便不能被合成。人體中一些特殊的功能性蛋白質(zhì)—酶類(lèi),在生成動(dòng)物淀粉(糖原)以及在轉(zhuǎn)化糖類(lèi)以釋放能量的活動(dòng)過(guò)程中，亦取決于肝臟和腎臟中的某些色素和氨基酸的存量；氨基酸在大腦化學(xué)物質(zhì)多肽和荷爾蒙的生成中也是十分重要的,它對(duì)于制造人體胰島素的內(nèi)分泌腺系統(tǒng)也具有重要的調(diào)節(jié)功能。在這方面,螺旋藻能滿(mǎn)足人體對(duì)于各種氨基酸的基本需求。
螺旋藻還是天然色素藻藍(lán)蛋白的寶庫(kù)：每10克藻粉中就含藻藍(lán)素1700毫克。藻藍(lán)素及其伴生的其它色素有助于合成調(diào)節(jié)人體代謝的多種重要的酶。同時(shí)藻藍(lán)蛋白對(duì)于抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)和促進(jìn)人體正常細(xì)胞的新生具有重要的調(diào)控作用。此外,螺旋藻的核糖核酸(RNA)占藻體總量的3.5%,去氧核糖核酸(DNA)占1%。所以螺旋藻包涵的蛋白質(zhì)與核酸是一種優(yōu)質(zhì)、速效、安全、適合人體需要的完整蛋白質(zhì),這對(duì)于中老年人、貧血癥患者以及胃腸功能衰退變?nèi)醯娜藖?lái)說(shuō),具有很重要的營(yíng)養(yǎng)學(xué)意義。
濃縮人體必需的各種維生素
螺旋藻的維妙之處還在于它濃縮有滿(mǎn)足人類(lèi)生命活動(dòng)最需要的多種重要的維生素。在螺旋藻重要的直接維生素中,首先是維生素B12的含量很高。在世界上迄今為止所發(fā)現(xiàn)的植物資源中，螺旋藻是天然維生素B12含量最豐富的一種生物,在每千克干藻中含有5毫克之多，而且其可利用率高達(dá)20%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一切其它資源的維生素B12。在藻體中其它重要的B族維生素還有VB1(硫胺素),每100克干藻中含5.5毫克；VB2(核黃素)4毫克,其含量水平分別達(dá)美國(guó)FDA和我國(guó)國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)的100%和80%；其它如B6(吡哆素或抗皮炎素)0.8毫克；此外,在每100克干藻中還含有尼克酸14.6毫克,肌醇35毫克,葉酸0.05毫克，d－Ca－泛酸1.1毫克。因此,身體狀況正常成年人每日只需食用3克螺旋藻,這些B族維生素即可得到基本的滿(mǎn)足。
眾所周知,β－胡蘿卜素(維生素A的前體)對(duì)于提高人體的免疫防御系統(tǒng)具有很大的功效。螺旋藻含有豐富的類(lèi)胡蘿卜素,在每公斤干藻中含有約4,000毫克,這一含量比天然胡蘿卜高出18倍。其中以β－胡蘿卜素對(duì)于人體健康最具有意義,其含量多達(dá)170毫克/100克干藻,即約94630國(guó)際單位。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)研究人員測(cè)算,被體內(nèi)消化吸收的β－胡蘿卜素約有16%轉(zhuǎn)化為維生素A，直接參與人體中重要的合成代謝和作為人體重要的抗氧化劑。在每20克螺旋藻中含有30毫克β－胡蘿卜素,而等量的豬肝只含有16毫克，牛肝的含量只有它的1/4。所以成年人每天祗需食用2.5克螺旋藻,即可充分滿(mǎn)足體內(nèi)代謝的需要。近代醫(yī)學(xué)證明,β－胡蘿卜素是一種不可須臾缺乏的維生素，因?yàn)槿伺c動(dòng)物的機(jī)體自身不能制造胡蘿卜素，所以它們?cè)跔I(yíng)養(yǎng)學(xué)上和對(duì)于人類(lèi)的健康尤其具有特殊重要的作用。據(jù)美國(guó)《科學(xué)新聞》報(bào)導(dǎo),哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的邁克爾·岡察亞諾及其同事,經(jīng)多年臨床觀察和研究發(fā)現(xiàn)：β－胡蘿卜素對(duì)于防止和治療動(dòng)脈粥樣硬化具有極好的效果。這種情形在我國(guó)也是一樣,現(xiàn)在已有許多生活優(yōu)?；蝻嬍沉?xí)慣不良的人,由于過(guò)多地?cái)z入低密度的脂蛋白食物,這種脂蛋白與血液的活性氧相互反應(yīng),對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重的危害—破壞血細(xì)胞的排列,加速血栓形成,即血栓癥,這是心肌梗塞發(fā)生的主要因素。β－胡蘿卜素的抗氧化特性主要是它能夠防止特別有害的低密度脂蛋白的形成。所以食用螺旋藻,不但有強(qiáng)化血管的功能,并且能降低血清膽固醇,預(yù)防動(dòng)脈硬化、血栓癥、心肌梗塞等疾病。
含量豐富的天然不飽和脂肪酸－γ-亞麻酸
螺旋藻也是迄今發(fā)現(xiàn)的在自養(yǎng)生物中唯一含有豐富γ－亞麻酸的生物。在螺旋藻所含的類(lèi)脂物中,差不多全是人體需要的重要的不飽和脂肪酸類(lèi),而其膽固醇含量極微。螺旋藻的聚不飽和脂肪酸(PUFA)的主要組成部分是γ－亞麻酸(18,3 GLA)和雙聚γ－亞麻酸(DGLA)。在每千克藻粉中,γ－亞麻酸含量高達(dá)11970毫克,約占其干藻質(zhì)量的1.25%,占藻體脂肪酸類(lèi)的20—30%。
臨床醫(yī)學(xué)證明,不飽和脂肪酸在體內(nèi)首先在δ－6－脫飽和酶的作用下轉(zhuǎn)化成GLA(γ－亞麻酸),然后GLA又轉(zhuǎn)化成DGLA,乃至生成PGE1,也就是前列腺素E1。前列腺素在人體內(nèi)起到多種重要的調(diào)節(jié)功能,如調(diào)節(jié)血壓，調(diào)節(jié)膽固醇合成,控制炎癥發(fā)生以及細(xì)胞增殖等。尤其是γ－亞麻酸降低血漿膽固醇的作用比亞麻酸LA強(qiáng)170倍。由于許多疾病，如糖尿病、老年癥、病毒感染和特異反應(yīng)紊亂等,都會(huì)干擾人體內(nèi)δ－6－酶的功能而限制GLA的生成。因此通過(guò)食用螺旋藻可以直接補(bǔ)充GLA,有助于改善心血管系統(tǒng)機(jī)能、生成人體荷爾蒙,對(duì)于中老年人恢復(fù)機(jī)體健康和增進(jìn)體質(zhì)具有顯著的作用。
螺旋藻所含的不飽和脂肪酸花生四烯酸(20碳4烯酸)和22碳6烯酸能預(yù)防和治療多種間質(zhì)性硬化癥,有對(duì)于血小板的抗凝聚作用和抑制鈉鹽引發(fā)的高血壓等。所以服用螺旋藻最大的好處是可以減少動(dòng)脈粥樣硬化和冠狀動(dòng)脈血栓發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。
生物性絡(luò)合多種重要的礦物質(zhì)元素
螺旋藻在其生長(zhǎng)過(guò)程中需要吸收與絡(luò)合它生理需要的各種礦物質(zhì)和微量元素,因此在藻產(chǎn)品中的礦物質(zhì)和微量元素約占其總量的9%。其中鐵的含量為一般含鐵食物的20倍。鐵元素對(duì)于人體紅細(xì)胞的生成具有決定性意義。缺鐵性貧血是一種世界病,以婦女和兒童居多。螺旋藻的生物絡(luò)合性鐵,在人體中極易被消化吸收,其吸收率比從蔬菜和肉類(lèi)獲得的含鐵量高2倍。通常食用10克螺旋藻,人體可以獲得15毫克的有機(jī)鐵—相當(dāng)于美國(guó)推薦的補(bǔ)鐵標(biāo)準(zhǔn)80%的量。除了鐵之外,螺旋藻還含有強(qiáng)筋固骨的活性鈣和提高肌肉神經(jīng)傳導(dǎo)性的活性鎂。1978年至1980年,德國(guó)臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)家的研究結(jié)果已多次報(bào)導(dǎo),螺旋藻經(jīng)硒、鋅劑富集處理后,硒、鋅的含量可提高數(shù)十倍。這種富硒螺旋藻和富鋅螺旋藻,對(duì)于防治兒童生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中該種礦物質(zhì)和微量元素缺乏癥,具有很好的臨床醫(yī)學(xué)意義。此外,螺旋藻對(duì)于碘的絡(luò)合功能尤其強(qiáng)大,而且螺旋藻的生物性絡(luò)合碘，其生理作用遠(yuǎn)超過(guò)無(wú)機(jī)碘鹽且無(wú)任何毒副作用,它被人體吸收后直接存在于甲狀腺荷爾蒙中,其中T4占52%,T3占18%。這對(duì)于促進(jìn)青少年生長(zhǎng)發(fā)育具有明顯的作用。
人體的“愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈”—超氧化物歧化酶（SOD）
螺旋藻蛋白質(zhì)因其主要是水溶性蛋白質(zhì),它含有比其它生物產(chǎn)品或制劑更多種重要的活性酶,其中最為重要的是超氧化物歧化酶,即SOD(superoxide dismutase)。據(jù)美國(guó)厄斯賴(lài)思(螺旋藻)公司測(cè)定,每10克螺旋藻干物質(zhì)中,含有10000至37000單位的活性SOD。
SOD是自然界動(dòng)植物和好氣微生物中普遍存在的一種重要的生命物質(zhì)。這是一種活性金屬元素蛋白質(zhì)。這種活性酶能專(zhuān)門(mén)促使超氧自由基發(fā)生歧化反應(yīng),蛻變?yōu)闊o(wú)害的分子氧與過(guò)氧化氫。因此可以說(shuō)SOD是自由基的克星?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)證實(shí),人體的衰退變化是過(guò)氧化自由基直接損害人體蛋白質(zhì)、核酸、細(xì)胞膜和細(xì)胞器的結(jié)果。因此,對(duì)于人類(lèi)和一切好氣生物來(lái)說(shuō),沒(méi)有SOD的存在,生命就不存在,缺少SOD,生命就將受到嚴(yán)重的威脅。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究還證明,SOD是人體內(nèi)的一種最重要的細(xì)胞保護(hù)酶,既能防輻射損傷,也能有效地抵抗過(guò)氧化自由基,延緩細(xì)胞衰老,調(diào)節(jié)機(jī)體代謝和提高人體的自身免疫功能。螺旋藻是供應(yīng)人體必需SOD最理想的天然食品,而且螺旋藻SOD的分子量比作為食物的動(dòng)物血液或肝臟的SOD更小,因此更容易被人體吸收,能更全面地調(diào)節(jié)人體的各種代謝機(jī)能。
強(qiáng)大的體能潛力—?jiǎng)游锏矸鄱嗵穷?lèi)
水溶性的葡聚糖—多糖,是螺旋藻的碳水化合物存在的主要形式。螺旋藻的碳水化合物含量達(dá)14%,主要是動(dòng)物淀粉性多糖,而其植物性淀粉含量極少。
螺旋藻的神奇之處在于其糖原能直接存貯于人體的肝臟與肌肉組織中,可隨時(shí)調(diào)用,以供給人體代謝需要。螺旋藻糖原能促進(jìn)血液循環(huán),激活體內(nèi)荷爾蒙的產(chǎn)生,尤其是腎上腺素與胰島素的產(chǎn)生,提高神經(jīng)系統(tǒng)的反應(yīng)速度和促進(jìn)肌肉增生。通過(guò)食用螺旋藻可以隨時(shí)“現(xiàn)場(chǎng)”向肌肉提供糖原能量,產(chǎn)生爆發(fā)力和經(jīng)久的耐力,既不增加胰腺的負(fù)擔(dān),又不會(huì)產(chǎn)生低血糖。這一優(yōu)點(diǎn)對(duì)于運(yùn)動(dòng)員、演員和其他體能消耗量大的勞動(dòng)者來(lái)說(shuō),具有十分重要的運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)意義。近幾年來(lái),墨西哥和美國(guó)的奧林匹克運(yùn)動(dòng)員都把螺旋藻食品作為參賽前和參賽時(shí)的必備食物,取得了明顯好的運(yùn)動(dòng)成績(jī)。
補(bǔ)血造血的天然血紅素資源—葉綠素a
螺旋藻是天然葉綠素a 的資源寶庫(kù),量多而質(zhì)優(yōu)。其葉綠素a 的含量約占藻體的1.1%,是大多數(shù)陸生植物的2—3倍。在每千克螺旋藻中，含有葉綠素a約7600毫克,這一點(diǎn)也是20世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的小球藻及其它綠色食品無(wú)法媲美的。在那類(lèi)綠藻食品中雖然也含有葉綠素,但多半是無(wú)營(yíng)養(yǎng)學(xué)意義的葉綠素b，遠(yuǎn)不能起到補(bǔ)血作用。只有螺旋藻葉綠素a 堪稱(chēng)是“綠色的血液”。研究發(fā)現(xiàn),一般植物細(xì)胞的葉綠體僅限制在細(xì)胞中某個(gè)位置,而螺旋藻的葉綠素則廣泛分布在細(xì)胞質(zhì)中,它與血紅蛋白在人體的血液中自由移動(dòng)十分相似,而且葉綠素a與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)也十分相似,葉綠素a 分子中卟啉的中心位置是活性鎂離子,而血紅蛋白的卟啉中心是鐵離子,所以從葉綠素a到血紅素的轉(zhuǎn)變可以立刻到位。臨床醫(yī)學(xué)試驗(yàn)證明，螺旋藻以其豐富的葉綠素a和藻細(xì)胞里的鐵離子,對(duì)于人體補(bǔ)血、造血和增強(qiáng)、活化組織細(xì)胞，具有顯著的效果。
三、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的巨大希望所在
當(dāng)今世界日益緊迫的人口、資源與環(huán)境問(wèn)題已成為困擾人類(lèi)生存與發(fā)展的共同話(huà)題。我們?cè)?1世紀(jì)除了在常規(guī)農(nóng)業(yè)中挖掘潛力,進(jìn)一步提高復(fù)種指數(shù)和單產(chǎn)水平之外,只有繼續(xù)進(jìn)行綠色革命,開(kāi)辟可持續(xù)發(fā)展的非常規(guī)農(nóng)業(yè)之路,以尋求人類(lèi)食物營(yíng)養(yǎng)的全面解決方案。在這方面可供選擇的是,大力采用生物技術(shù),發(fā)展微生物農(nóng)業(yè),使人類(lèi)的食品與營(yíng)養(yǎng)資源獲得新的突破性的發(fā)展。
其實(shí),生物學(xué)家們?cè)缇驼J(rèn)識(shí)到,在自然界的綠色寶庫(kù)里,還深深蘊(yùn)藏著人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)需求的重大基因組資源。早在1949年,Spoehr 氏和 Milner 氏等生物科學(xué)家就曾建議,開(kāi)發(fā)微生物與藻類(lèi)蛋白質(zhì)資源,將是一條走出常規(guī)農(nóng)業(yè)困境,幫助克服全球性營(yíng)養(yǎng)不足的光輝道路。上世紀(jì)80—90年代,全世界曾有眾多的生物科學(xué)工作者,不約而同地奔向藻類(lèi)王國(guó)—這一高光效、高營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量的低等生物界。他們認(rèn)為,許多單細(xì)胞生物尤其是微藻類(lèi)的粗蛋白質(zhì)含量都在30－50％, 甚或更高,祇要人們的生物技術(shù)運(yùn)用得當(dāng),完全可以做到生物質(zhì)(Biomass)的年收獲產(chǎn)量超出25噸/公頃,可以比常規(guī)農(nóng)業(yè)單位面積的產(chǎn)量高出3－5倍,甚至更多。國(guó)內(nèi)外生物科技工作者最近20年的開(kāi)發(fā)研究證明：螺旋藻是一種最佳資源節(jié)約型的食物生產(chǎn)體系,首先是螺旋藻所使用的是最簡(jiǎn)單的投入物—水,可以反復(fù)利用；最廉價(jià)的投入物是太陽(yáng)輻射能和地球環(huán)境中最豐富的二氧化碳,除此之外的投入物祗是少量作為氮源的尿素或硝酸鹽,以及鉀鹽等其它極少量的鹽類(lèi),從而可以生產(chǎn)出高產(chǎn)率和優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物而無(wú)任何副產(chǎn)物。當(dāng)代我國(guó)許多地方如綠A等已經(jīng)建立的螺旋藻產(chǎn)業(yè),整個(gè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化過(guò)程，而且不產(chǎn)生廢氣、廢水與廢物,對(duì)于周?chē)h(huán)境無(wú)污染之虞。國(guó)內(nèi)許多地方開(kāi)辦的螺旋藻產(chǎn)業(yè)企業(yè)多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明,螺旋藻的大規(guī)模生產(chǎn)達(dá)到每日每畝培養(yǎng)池面積7－8千克干藻的生物產(chǎn)率，已是在近代生產(chǎn)技術(shù)條件下普遍可以達(dá)到的收獲水平。以此計(jì)算的年生物產(chǎn)量（以實(shí)際生產(chǎn)6個(gè)月計(jì)）可以達(dá)到18－20噸干藻/公頃。也就是說(shuō),從每公頃土地上約可收獲蛋白質(zhì)12噸左右,這一數(shù)字與常規(guī)農(nóng)業(yè)相比,已十分令人鼓舞。
我們進(jìn)一步從人類(lèi)的生存環(huán)境發(fā)展來(lái)考慮,微藻螺旋藻的開(kāi)發(fā)利用具有極為深遠(yuǎn)的意義。因?yàn)槿祟?lèi)未來(lái)賴(lài)以進(jìn)行食物生產(chǎn)的最大的自然資源仍然是太陽(yáng)輻射能和愈來(lái)愈濃厚的大氣二氧化碳。科學(xué)家計(jì)算,地球表面每年接受的太陽(yáng)輻射能大約為5.5×1023卡,或100千卡/cm2·年。眾所周知,光合作用是地球上最宏大的化學(xué)反應(yīng),但整個(gè)地球的綠色植物實(shí)際利用太陽(yáng)輻射能的效率卻祇有萬(wàn)分之幾。即便如此,地球上的綠色植物每年進(jìn)行的光合作用,仍將200億噸的碳從大氣CO2直接轉(zhuǎn)化成碳水化合物(植物性糖類(lèi))。人類(lèi)近百年來(lái)由于工業(yè)化活動(dòng)的結(jié)果,使大氣中的CO2含量增長(zhǎng)了25%。有人測(cè)算,全球二氧化碳一年的排放量超過(guò)65億噸,到2100年CO2的年排放量將會(huì)達(dá)到300億噸。那時(shí),CO2在大氣中的含量將要增加2倍多。一些科學(xué)家主張把二氧化碳吃掉是不失為一種好的解決辦法。因?yàn)檫@種高濃度的大氣CO2對(duì)于微藻螺旋藻植物來(lái)說(shuō)卻是一種良好的"氣肥"。螺旋藻正是這樣一種具有極高光能轉(zhuǎn)化率和CO2同化機(jī)制的微藻生物。經(jīng)研究測(cè)定,螺旋藻的光能轉(zhuǎn)化率高達(dá)18％,而一般農(nóng)作物中最高的C4作物(如玉米、高粱、甘蔗等)祇能達(dá)到3－5％。而且,螺旋藻有比任何C3植物如水稻、小麥等更高的CO2同化機(jī)制,能大量吸收利用周?chē)h(huán)境中的CO2和氨氮,轉(zhuǎn)化生成糖原,進(jìn)而在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化成蛋白質(zhì)。經(jīng)農(nóng)業(yè)部原螺旋藻協(xié)作組研究測(cè)算,生產(chǎn)100公斤螺旋藻蛋白,約要吸收轉(zhuǎn)化185公斤二氧化碳。螺旋藻的這種超高光能轉(zhuǎn)化率和超強(qiáng)吸收轉(zhuǎn)化二氧化碳的特點(diǎn),正是人類(lèi)進(jìn)一步利用太陽(yáng)能來(lái)制造食物的巨大潛力所在。
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