螺旋藻资源及其在饲料工业中的应用前景

中国水产门户网报道（2005年06月24日新闻）改革开放20年来，我国畜牧业得到了迅猛的发展。畜牧业的发展，不仅有力地促进了我国农村经济的发展，丰富了市场供应，还带动了食品、制药、毛纺等相关产业的快速发展。在饲料资源日趋紧缺，畜牧生产环境日趋恶化的今天，广开饲料资源，发展绿色生态畜牧业就成为饲料行业首当其冲的问题。随着微生态制剂、饲用酶制剂、益生素、中草药饲料添加剂等研究的兴起，螺旋藻（spirulina）的研究推广应运而生，螺旋藻以其独特的营养成分和生理活性作用，在动物饲料和饲料添加剂的开发领域呈现出诱人的魅力。

    螺旋藻在分类上属于蓝藻门颤藻科，属低等植物。目前发现的螺旋藻已有35种之多，其中研究较多并已初步得到利用的主要有钝顶螺旋藻(S．platensis）和极大螺旋藻（s．maxi-ma）2种。螺旋藻喜温好光，适宜在偏碱性环境中生长，野生螺旋藻在盐碱湖常可发现。在人工养殖方面，Zarrouk氏率先研制了螺旋藻培养基，并在实验室成功地培养出螺旋藻。《本草纲目》提到，螺旋藻具有养颜补血，促长抗病等功效。1980年联合国粮农组织（FAO）将螺旋藻誉为“21世纪人类蛋白质的一大来源”，由此在世界各国兴起研究开发螺旋藻的新潮。

1 螺旋藻的有效成分及作用机理

    螺旋藻含丰富的蛋白质、必需脂肪酸、多糖、维生素、天然色素、矿物质，以及生长因子和内源性酶等生物活性成分。但其所含营养成分和生理活性成分在组成比例上随螺旋藻的种类和养殖环境条件的不同而略有差异。有数据表明，螺旋藻中的蛋白质含量高达70％以上，相当于大豆的1.7倍，牛肉的3.5倍。其蛋白质含量是迄今为止所有植物性食品或饲料中为最高，并且其必需氨基酸含量非常完全。据1980年联合国营养分析资料证实，螺旋藻蛋白质的氨基酸品种齐全，结构合理，基本上符合FAO／WHO专家委员会于1973年推荐的动物营养标准。尤其在动物限制性氨基酸（诸如LyS，Thr，Leu，Arg，Ile，Phe）含量均十分丰富。

螺旋藻总脂肪含量为6％－9％，脂肪酸含量在5.5％上下，其中65％为多不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸中以必需脂肪酸如亚油酸如亚麻酸、和花生四烯酸含量高达25％以上。这些都是动物体代谢所需重要生理活性物质如二十碳五烯酸（DHA）、二十二碳六烯酸（EPA）和前列腺素（PGE）生物合成的前体，这些脂肪酸在其它植物性饲料中含量都很少。在维生素和微量元素方面，螺旋藻中维生素种类繁多，含量丰富。每 100 g螺旋藻干粉含 VE 19．0 mg,VC 8.0mg， VB15.5mg，VB24.0mg， Vf3 14.6mg,VB6 0.8mg， VB12 5.lmg，β卢一胡萝卜素约400mg。方昭希在 1989年研究发现，螺旋藻富含β一胡萝卜素、玉米黄质、海胆烯酮等类胡萝卜素、其中VB12，含量的发现给营养界带来惊喜，一般植物无法通过光合作用形成VB12，故VB12的含量极低。螺旋藻中含有丰富的人及动物必需的矿物质元素，其总量约占藻体的9％。主要常量元素有磷、钾、钙、镁和氯，其中钾和磷的含量较高。微量元素有铁、钻、铜。锰、锌和硒。螺旋藻中铁的含量相当丰富，每100g干藻中含铁 90mg以上。螺旋藻中的铁元素大多与蛋白质和蓝藻素螫合形成有机铁，从而有利于人和动物的吸收利用。此外螺旋藻还具有富集硒、磺、锌等元素的能力。根据这一特点，在养殖螺旋藻的过程中可通过增加硒、锌和碘的浓度，使螺旋藻中牺、锌和碘的含量大大增加，以此开发出高硒、高腆、高锌的螺旋藻。

    程双奇等1990年研究螺旋藻微量元素含量时，发现螺旋藻富含一些小分子多糖、蛋白多糖。生物碱、萜类等生物活性物质。螺旋藻的生物活性成分迄今发现的主要有生长因子、螺旋藻多搪、藻蓝素、甾体皂甙和内源性酶等。螺旋藻蛋白中发现的拟生长因子是一种可刺激人体细胞增长的多肽，具有促生长作用；螺旋藻多糖是水溶性胞内多糖，分子量为12 590，由 D一甘露糖、D一半乳糖、木糖、鼠李搪、岩藻糖和葡萄酸等10种不同单体组成，具有抗癌、抗辐射损伤，增强免疫功能的作用；内源性酶可消除氧自由基，表现出抗病抗衰老功效，这些发现对研究开发新型的饲料添加剂具有十分重要的意义。

    藻蓝素是螺旋藻中一种天然荧光色素蛋白质，可用于各种生物大分子的标记。此外，藻蓝素也作为色素资源开发，其实蓝藻细胞的原生质本身就是一种天然的色素库，富含叶绿素α，β一胡萝卜素、蓝藻黄素和蓝藻叶黄素等，其含量约占藻体的2％，蓝藻藻蓝蛋白和蓝藻藻红蛋白具有重要的生理功能，是十分宝贵的色素资源，已逐渐成为营养学家们关注的热点之一。

2螺旋藻的开发前景

随着农业产业结构、生产方式的日益优化，畜牧业的可持续发展要解决养殖环境污染、畜产品药物残留等症结，随之而来的是饲料资源尤其是饲料蛋白质资源严重不足的问题。螺旋藻营养资源的开发必将成为饲料工业发展的热门领域。汉代出现的人畜通用中草药专著《神农本草经》写有：“盐藻饲猪，肥大三倍，且易养”。以上均表明我国劳动人民的智慧和在饲养业上的灿烂文化。螺旋藻独特的营养评价，使之具有与中草药饲料添加剂并驾齐驱的生理功效。据报道，螺旋藻中的藻蓝蛋白、β一胡萝卜素和螺旋藻多糖具有调节和激活免疫反应、增强骨髓细胞增殖能力、促进胸腺脾脏等免疫器官的生长和机体特异性的体液免疫功能等生理活性。

    螺旋藻含有丰富的抗氧化剂成分，有清除自由基，延续机体衰老，生成内源性酶（如谷胱甘肽过氧化物酶）等功效。含量丰富的不饱和脂肪酸可调节血脂。降低胆固醇，对维护动物心脑血管的正常功能有特殊的作用。刘力生1980年报道，螺旋藻多糖对癌细胞增殖的抑制率高达90％，并认为螺旋藻多糖是通过显著地提高机体对特异性的体液免疫功能而间接地抑制癌细胞的增殖，甚至杀伤癌细胞，但对动物体的正常细胞却无不良影响。

    我国早在100多年前就有食用螺旋藻的记载。真正有关螺旋藻的研究兴起可追溯到20世纪70年代后期，联合国工业发展组织（UNIDO）聘请各国专家对其营养成分和生理功能进行全面研究和试验，证明它是一种无毒。高蛋白、具有很高生理活性的天然物质，因而越来越受到人们的重视和关注，并且获得了UNIDO，FAO，FDA及世界食品协会的推荐。之后，螺旋藻被作为天然食品和动物饲料在世界各地广为宣扬。现已有80多个国家和地区培植生产螺旋藻，美国是世界上螺旋藻的最大生产国。我国螺旋藻的研究起步较晚，有资料显示，截止1996年底，已有60多家养殖单位，培植生产螺旋藻藻粉近 800t／a，主要用于开发保健食品及营养饮料。现在我国卫生部已将螺旋藻列为普通食品。

    螺旋藻应用于水产养殖中的报道较多。陈启发1998年在118 d幼鳗中添加螺旋藻粉2.5％，料肉比降低0.07％Nandeesha 1998年用螺旋藻分别代替日粮中25％，50％，75％和 100％的鱼粉，投喂平均体重0.56g的鲤鱼苗，结果显示，增重、饲料转化率及鱼肉质完显著差异。严玉州等（1999）的研究表明，在幼蟹的饲料中加入适量的螺旋藻可明显提高其成活率。对于对虾、鲍鱼、扇贝和其它一些珍贵鱼类，在饲料中添加螺旋藻均可提高成活率，降低料肉比，并起增色作用。在畜禽饲养方面，在畜禽日粮中添加钝顶螺旋藻干粉可提高增重和成活率，降低料肉比。对于肉鸡可同时获得较好的着色效果；蛋鸡可提高产蛋率，明显改善蛋黄色泽，减少饲料消耗。尽管螺旋藻用作畜禽饲料的报道还不多，但随着螺旋藻的研究深入，螺旋藻必将被广泛地应用于畜牧业饲养实践。

    绿色生态农业是21世纪的发展思路，要实现饲料工业的可持续发展，我们不仅要广辟饲料资源，还要兼顾养殖业与环境的和谐。螺旋藻以其营养丰富，安全可靠等优势，作为动物饲料和添加剂的开发具有十分诱人的前景。从生产培植方面，螺旋藻的培植只需水、空气和阳光，在我国绝大部分地区都有适合培植的自然条件，无需占用耕地，将对我国人粮争地日益紧张的问题具有深远的意义。

    大力发展螺旋藻还具有十分重要的环保意义。据考证，藻类植物在其繁殖的过程中可释出大量的氧气，可达到净化空气改善生态环境的目的。利用养殖场粪污发酵后的沼液培植螺旋藻极有现实意义。一则可以解决螺旋藻人工培养成本高的问题，且同时实现养殖场污粪的处理。一些发达国家已经进行了利用猪场废池培养螺旋藻的研究课题，其研究成果对环境保护的贡献将十分重大。

    螺旋藻可开发成蛋白质、氨基酸、维生素和抗氧化剂等的专用饲料添加剂，并可通过富集的方法开发螺旋藻有机元素添加剂。从现有的螺旋藻培植数据来看，生产螺旋藻有很好的经济效益，是大豆的2倍，小麦4倍，玉米的3.5倍。虽然螺旋藻的开发应用尚存在成本高，生长速度慢等一系列问题。但随着研究工作的开展。螺旋藻在饲料行业的广泛应用是指日可待的。

3 螺旋藻的主要生理功能与营养评价

    随着人们对螺旋藻研究应用的深入，螺旋藻的营养成分和生理功能也逐渐得到了广大研究者的认定。高蛋白、低脂肪和低纤维是螺旋藻营养成分的主要特点。1980年联合;国营养实验室还对螺旋藻的必需氨基酸组成及含量进行了经比较系统的营养分析，发现其氨基酸含量品种齐全，结构合理更可喜的是一些小分子多糖、蛋白多糖、拟生长因子、内源性酶、不饱和脂肪酸等生物活性成分，大大地增加了螺旋藻在营养保健方面的评定价值。

通过各种动物实验和饲养试验，总结出螺旋藻有如下主要生理功能：（１）调理机体营养平衡，提高免疫力。据报道螺旋藻体中的藻蓝蛋白、β一胡萝卜素和螺旋藻多糖均具有直接调节和激活免疫反应的生理活性。刘力生等人用经纯化的螺旋藻多糖，以注射和口服两种方式对小白鼠进行实验。结果发现螺旋藻多糖能提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬指数，增加外周血液中T淋巴细胞的百分数和血清溶血素的含量。说明螺旋藻多糖不仅能提高人和动物体内非特异性的体液免疫功能，而且还能够促进机体特异性的体液免疫功能。（2）预防癌症抗辐射。庞启深等人研究表明，螺旋藻的水溶性多糖能够间接地抑制癌细胞的增殖，并且能够显著增强辐射引起的DNA损伤的切除修复活性和程序外DNA合成。螺旋藻多糖的抗辐射和抗突变作用是来自于增强细胞对DNA损伤的修复能力。（3）调节血脂，降低胆固醇。螺旋藻含有丰富的亚油酸和亚麻酸，亚油酸和亚麻酸是动物体必需脂肪酸。亚油酸和亚麻酸都是动物体代谢所需的重要生理活性物质如二十碳五烯酸（DHA）、二十二碳六烯酸（EPA）和前列腺素（PGE）生物合成的前体，这些脂肪酸在其它植物性饲料中含量都很少。由于二十碳五烯酸（DHA）。二十二碳六烯酸（EPA）和前列腺素（PCE）能降低血液中超低密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白的含量，降低血液粘度，因而对保护人和动物的心脑血管的正常功能有特殊的作用。（4）补血造血，促进动物的健康。螺旋藻体内含铁丰富，而且多数以有机铁的形式存在，其生物利用率极高，对缺铁性贫血有很好的补血作用。（5）清除自由基，延缓机体衰老的功能。螺旋藻丰富的抗氧化剂VE，VC，Se以及β一胡萝卜素等，它们都是天然的自由基清除剂，能够中断自由基的反应链。同时，Se还是谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分，可将脂质过氧化物转变成无害物质的酶系统。（6）补充氨基酸营养，改善氮平衡。螺旋藻体内氨基酸不仅种类多，其含量也很丰富这非常有利于补充动物的氨基酸需要，对改善氮平衡及减少动物对必需氨基酸的消耗有实际意义。

4现状与展望

    早在螺旋藻被人类发现和认识的100多年前，原产地的居民早已将其加工成食品。在非洲乍得湖畔的当地居民，十有八餐佐以螺旋藻食品，甚至将其加工成为食品进入市场进行交易。西方各国对螺旋藻的开发应用开展得相当迅速，迄今已有80多个国家和地区大规模培植生产螺旋藻。美国是最早将螺旋藻食品投放市场的国家，现已成为世界上最大的螺旋藻生产国，螺旋藻并已作为功能性食品被美国太空署选作太空食品开发的主要目标之一。

我国是螺旋藻研究、生产和开发的后起之秀，现在已开发出纯螺旋藻保健品、化妆品和营养饮料，并开发出纯螺旋藻粉、胶囊等医疗保健品，现在我国卫生部已将螺旋藻列普通食品重点开发，其加工副产品可制成饲料添加剂广泛应用于畜禽养殖业，为新型、优质饲料添加剂资源的开发增添了新内容。