小球藻營養(yǎng)活性研究進展

張旗，尚小玉，王娜，閆桂強，史珅

（天津市天獅生命科學與技術(shù)研究院，天津301700）

小球藻營養(yǎng)活性研究進展

張旗，尚小玉，王娜，閆桂強，史珅

（天津市天獅生命科學與技術(shù)研究院，天津301700）

小球藻具有較高的營養(yǎng)價值與保健功效，可作為食品添加劑、飼料、保健食品和醫(yī)藥等原料，開發(fā)前景廣闊。文章綜述了小球藻的化學組成、營養(yǎng)價值、醫(yī)療保健作用及應用前景。

小球藻；化學組成；營養(yǎng)價值；保健作用

小球藻（Chlorella）是一種單細胞綠藻，多生長在淡水中，因細胞呈球形或橢圓形而得名。我國常見的種類有蛋白核小球藻、普通小球藻、橢圓小球藻等。小球藻一直是全球范圍內(nèi)流行的食品，特別是在日本和韓國，含有人體必需氨基酸，蛋白質(zhì)，礦物質(zhì)，維生素，葉綠素等。1957年，日本政府設立綠藻研究所，發(fā)現(xiàn)小球藻生物活性物質(zhì)CGF。因小球藻類具有胞壁堅厚等特性，需經(jīng)破壁處理后，使其內(nèi)活性成分更易于被人體吸收［1］。近年來，其營養(yǎng)成分組成和生物活性備受研究者關(guān)注，本文對小球藻化學組成、營養(yǎng)價值、醫(yī)療保健作用及應用前景等方面的研究進行了綜合分析，以期為小球藻這一國內(nèi)新興營養(yǎng)補充物質(zhì)的應用和相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)，提供參考。

1　小球藻的化學組成和營養(yǎng)價值

小球藻中含蛋白55.5%，脂肪7.5%，碳水化合物17.8%，纖維3.1%，葉綠素2.68%，灰分8.25%，水分7.0%［2］。所含蛋白質(zhì)含有17種氨基酸，其中所含的人體必需氨基酸與聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織所推薦的RDA值（人體需要量）相似，其中苯丙氨酸2.57%，異亮氨酸1.62%，蘇氨酸2.82%，賴氨酸4.8%，亮氨酸4.8%，蛋氨酸5.3%，纈氨酸，2.93%，色氨酸0.4%［3］。除此之外，小球藻富含Na、K、Ca、Mg、Zn、Fe等礦物質(zhì)元素，而對人體有害的鉛、汞、砷含量極低，適于長期服用。同時，小球藻中含有豐富的B族維生素，VC、VE及胡蘿卜素以及亞油酸、亞麻酸等不飽和脂肪酸，且異氧生長小球藻不飽和脂肪酸含量明顯高于自氧生長小球藻，亞油酸含量占有主導地位［4-5］。

2　小球藻保健作用

2.1抗氧化作用

人體生理生化反應過程中產(chǎn)生的過量自由基，如超氧陰離子自由基（O2-·）和羥自由基（·OH-）等，具有強氧化性，可損害機體的組織和細胞，進而引起慢性疾病及衰老效應。小球藻具有抗氧化的功效，能有效清除體內(nèi)自由基，還能改善紅細胞過氧化氫酶和超氧化物歧化酶的活性［6-8］。Cha KH等［9］采用加壓液體提取法提取小球藻中抗氧化物質(zhì)，并分析抗氧化能力，結(jié)果顯示，小球藻提取物能有效清除自由基，小球藻提取物中15個主要抗氧化物鑒定為親水性化合物，分別為葉黃素及其異構(gòu)體，葉綠素和葉綠素衍生物。Sun H L等［10］研究吸煙者服用小球藻對吸煙導致氧化損傷的影響。對吸煙者連續(xù)補充服用小球藻粉6周，發(fā)現(xiàn)小球藻改善受試者紅細胞過氧化氫酶和超氧化物歧化酶的活性，提高血漿抗氧化維生素水平，降低脂質(zhì)過氧化水平，減少淋巴細胞DNA損傷。Miyazawa T等［11］研究小球藻對紅細胞膜脂質(zhì)氧化的影響，正常組補充2個月小球藻（8 g小球藻/天/人），考察紅細胞和血漿中磷脂過氧化氫和類胡蘿卜素的影響，結(jié)果表明，服用小球藻能夠提高紅細胞抗氧化水平，降低磷脂過氧化氫濃度，有助于維持紅細胞的正常功能，預防和緩解老年癡呆癥的發(fā)展。

2.2排毒作用

隨著年齡的增長、新陳代謝減緩和環(huán)境毒素增多，身體慢慢積聚了無法自我清除的毒素和日益嚴重的外界毒素侵害。這些毒素通過胃、腸道的再吸收，淤積于人體的肝臟、腎臟等器官，毒素長期在體內(nèi)積累會加速組織器官老化，造成代謝紊亂。小球藻具有排毒作用，既可以促進機體排出有毒化合物和重金屬，也能抑制腸道再吸收，有效清除體內(nèi)的毒素和重金屬淤積。

Lee YJ等［12］采用Fisher344雄性大鼠研究小球藻對雜環(huán)胺（PHIP）代謝和結(jié)腸異?；虮磉_的影響，結(jié)果顯示，服用小球藻的大鼠組PHIP排泄量顯著增加；實時定量PCR證實，PHIP誘導大鼠飼喂小球藻可以改善結(jié)腸β-鏈蛋白和細胞周期蛋白D1的mRNA表達，西方膳食習慣中，適量補充小球藻有利于阻止PHIP的吸收。Uchikawa T［13］研究小球藻粉對甲基汞的排泄和組織積累的影響，在實驗動物飼料中分別混入0%、5%及10%小球藻粉，對甲基汞造模的雌性C57BL/ 6N小鼠給藥21 d，發(fā)現(xiàn)攝入含小球藻飼料的實驗小鼠尿液（5%組）和糞便（5%組，10%組）中汞含量顯著增加，腎臟和大腦中汞含量顯著降低，肝臟中未檢出汞成分，且連續(xù)服用小球藻粉沒有改變谷胱甘肽的代謝，表明連續(xù)食用小球藻粉能夠加速甲基汞的排泄，減少機體組織的汞蓄積。Vanessa BV等［14］研究小球藻對氯化汞引起腎臟細胞氧化應激和腎臟細胞損傷的影響，結(jié)果表明，服用小球藻能夠促進氯化汞排泄，減少組織中汞含量，從而預防氯化汞引起的氧化應激和腎臟細胞損害。

伴隨環(huán)境污染問題的日益嚴重，重金屬污染因其毒性可蓄積、臨床癥狀嚴重，治療困難和可致死亡等特征，日益受到研究者關(guān)注，而小球藻對重金屬毒物的促排泄和預防損傷作用更加引發(fā)研究者興趣。Shim JA等［15］研究小球藻對鎘誘導SD大鼠肝毒性的影響，將40只大鼠分為三組，每組用10 mg/L鎘處理，分別給予0%、5%及10%小球藻粉，飼喂8周。結(jié)果顯示，Cd-0C組大鼠肝中鎘和金屬硫蛋白（MTS）濃度顯著高于Cd-5C或Cd-10C組，Cd-5C和Cd-10C組實驗大鼠比Cd-0C組MTS mRNA獲得更多表達，表明小球藻能減少鎘的體內(nèi)蓄積，刺激MTSⅡ的表達，從而對鎘誘導的肝臟損傷具有保護作用。

2.3降血糖作用

糖尿病是由于機體胰島功能減退、胰島素抵抗等而引發(fā)的糖、蛋白質(zhì)、脂肪、水和電解質(zhì)等一系列代謝紊亂綜合癥狀，臨床上以高血糖為主要特點，特別是眼、腎、心血管及神經(jīng)系統(tǒng)的損害及其功能障礙和衰竭。小球藻具有降血糖作用，改善胰島素敏感性，提高胰島素抵抗能力［16］。Jeong H等［17］研究2型糖尿病GK大鼠和正常Wistar大鼠的降血糖作用，大鼠隨機分配到3個組，分別飼喂含小球藻0%，3%或5%為期8周，發(fā)現(xiàn)小球藻攝入量對胰島素分泌量無明顯影響，但可以改善胰島素敏感性。Chiu YJ等［18］研究小球藻對高果糖飼料喂養(yǎng)的實驗大鼠胰島素抵抗的影響，大鼠口服給藥（每日3次，連續(xù)5 d），結(jié)果表明，服用小球藻能夠提高胰島素的敏感性，改善胰島素抵抗能力，可以用于胰島素抵抗患者輔助治療。Thulasingam S等［19］研究蛋白核小球藻對鏈脲菌素和鎘誘導糖尿病腎病大鼠高血糖介導氧化應激和腎衰竭的影響，結(jié)果表明，小球藻為100 mg/kg·BW表現(xiàn)出更多的潛在的降血糖和腎臟保護作用，而且具有防止氧化應激作用。Senthilkumar T等［20］研究蛋白核小球藻對鎘暴露糖尿病大鼠的影響，向大鼠體內(nèi)注射鏈脲佐霉素（40 mg/kg·BW），并每周5天服用鎘（0.6 mg/kg體重·BW），給大鼠飼喂蛋白核小球藻90 d，觀察血漿葡萄糖，胰島素，血脂變化，結(jié)果表明，與對照大鼠相比，鎘暴露糖尿病大鼠血漿葡萄糖水平升高并伴隨血漿胰島素水平降低，同時，組織中總膽固醇，甘油三酯，游離脂肪酸和磷脂等水平顯著升高；補充蛋白核小球藻（100 mg/kg·BW）的糖尿病腎病大鼠生化指標檢測及腎臟組織病理學分析結(jié)果趨于正常，表明蛋白核小球藻對鎘暴露糖尿病大鼠具有降血糖，降血脂及腎臟保護作用。

2.4抗癌作用

癌癥，又稱惡性腫瘤，是指機體在各種因素作用下，局部組織的細胞異常增生而形成的局部腫塊，癌癥可以破壞組織、器官的結(jié)構(gòu)和功能，引起壞死出血合并感染，患者最終由于器官功能衰竭而死亡。小球藻具有抗癌作用，有效降低癌細胞活性，抑制癌細胞增殖和遷移擴散［21］。

Wang X等［22］采用低溫高壓提取，酶解，離子交換和凝膠過濾層析等工藝，從小球藻中分離一種多肽，能夠抑制人肝癌細胞HepG2的活性，并命名為小球藻抗腫瘤多肽。Wang HM等［23］采用超臨界二氧化碳萃取法提取小球藻中活性成分，能顯著提高多酚和類黃酮得率，經(jīng)實驗證明，這些提取物可以抑制H1299，A549和H1437等肺癌細胞生長，有效減緩腫瘤細胞遷移，抑制肺癌轉(zhuǎn)移。Emey SMA等［24］研究小球藻對誘導肝癌大鼠癌細胞凋亡的影響，對誘導肝癌雄性Wistar大鼠分別飼喂不同劑量小球藻（50、150、300 mg/kg·BW），結(jié)果表明，小球藻能夠降低抗凋亡蛋白Bcl-2蛋白表達，提高促凋亡蛋白胱天蛋白酶8的表達，控制肝癌細胞增殖，對化學誘導肝癌細胞凋亡具有一定的預防作用。

2.5降血脂和降血壓作用

心腦血管疾病是近年來多發(fā)的現(xiàn)代流行疾病，有發(fā)病急，預后不佳，影響患者生活質(zhì)量和死亡率高等特征。以血脂含量、成分和血壓表現(xiàn)異常為初期表現(xiàn)，對上述癥狀的改善可以有效預防心腦血管的突發(fā)和降低臨床發(fā)病的危害程度。有研究者關(guān)注小球藻的相關(guān)影響，并有發(fā)現(xiàn)［25］。Yang SC等［26］研究小球藻對LNAME（一氧化氮合成酶抑制劑）誘導血管內(nèi)皮功能障礙大鼠的血壓、心臟和腎臟重塑的影響，實驗大鼠經(jīng)L-NAME誘導后，分別飼喂L-NAME（40 mg/kg·BW）和小球藻粉（4%或8%）五周，觀察小球藻對大鼠血壓及心腎重塑的影響，結(jié)果表明，NOx水平或血漿精氨酸濃度沒有差異，小球藻組的血漿和組織中血管緊張素轉(zhuǎn)換酶性顯著低于L-NAME組。此外，小球藻組的組織腫瘤-α壞死因子濃度和腎CYP4A表達也較低，小球藻能夠改善血壓升高，并對一氧化氮缺乏大鼠心腎具有保護作用Ko SC等［27］采用中性蛋白酶、堿性蛋白酶、胰蛋白酶，胃蛋白酶等復合蛋白酶水解小球藻得到具有高活性血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）抑制肽，該抑制肽由纈氨酸，谷氨酸，甘氨酸和酪氨酸等4種氨基酸組成，口服純ACE抑制肽對自發(fā)性高血壓大鼠（SHR大鼠）具有降壓效果，能夠顯著降低SHR大鼠收縮壓。Takeshi O等［28］通過對14名青年服用安慰劑和小球藻片4周，考察小球藻片中不同活性成分對青年人群動脈血管的影響，發(fā)現(xiàn)小球藻中抗氧化維生素，精氨酸，鉀，鈣，和n-3多不飽和脂肪酸等物質(zhì)可以降低動脈僵硬度，表明小球藻可有效降低動脈硬化。

2.6增強免疫力作用

小球藻水提取物，尤其是多糖、小球藻生長因子等能夠促進細胞因子產(chǎn)生，提高人類白細胞抗原（HLA）以及巨噬細胞共刺激分子表達，降低過敏免疫反應，增強巨噬細胞吞噬功能，從而改善和增強機體免疫力［29］。

HsuHY等［30］研究蛋白核小球藻水溶性多糖（CWSP）對細胞因子，HLA以及巨噬細胞共刺激分子表達的影響，研究揭示小球藻中多糖體外免疫調(diào)變信號轉(zhuǎn)導的分子機制，CWSP通過蛋白激酶信號通路誘導Toll樣受體4觸發(fā)巨噬細胞分泌IL-1β，此外，CWSP也能刺激HLA-DR，HLA--DB和HLA-DC的細胞表面表達，以及HLA-DR，HLA--DP和HLA--DQ共刺激如CD80和CD86分子家族在巨噬細胞中的表達。同時，注射CWSP到C57BL/6J小鼠體內(nèi)，可使脂多糖誘導的腫瘤壞死因子-α和IL-1β分泌到血清中。Suarez ER［31］等采用熱水提取，通過乙醇沉淀，層析等方法，從蛋白核小球藻中分離出一系列具有相似結(jié)構(gòu)不同分子量的磷酸化多糖，經(jīng)實驗證明，較高分子量組分能夠使小鼠腹腔巨噬細胞刺激合成一氧化氮。

劉海琴等［32］研究小球藻生長因子（CGF）對增強小鼠免疫調(diào)節(jié)的生理活性功能的影響，采用酶解法提取CGF，采用75、150、450 mg/（kg·d）劑量經(jīng)30 d對小鼠喂食，進行免疫調(diào)節(jié)實驗，結(jié)果表明，150、450 mg/（kg·d）劑量的CGF可以明顯增強二硝基氟苯引起的小鼠遲發(fā)性超敏反應，對造血功能受損的小鼠有恢復作用，并增強小鼠單核巨噬細胞吞噬功能。

Bae MJ等［33］研究小球藻水提取物（CVE）對組胺引起過敏免疫反應的影響，由化合物48/80刺激大鼠腹腔肥大細胞（RPMCs），對CVE的抗組胺活性進行分析，采用卵白蛋白（OVA）免疫的BALB/C小鼠服用CVE治療。CVE通過阻斷細胞外鈣離子進入RPMCs防止其脫粒產(chǎn)生的組胺釋放效應。此外，CVE的攝入能夠抑制血清IgE的過量生成，CVE可以作為防止組胺釋放的抗過敏劑使用。

3　小球藻在食品領(lǐng)域上的應用前景

小球藻具有獨特的海藻風味，作為一種新資源食品原料，可以廣泛用于食品行業(yè)。目前，市場上可見小球藻飲料、小球藻片、小球藻餅干、面條等。韓國學者［34］研究開發(fā)小球藻功能型飲料，它以小球藻粉，添加蜂蜜，柚子提取物，甜葉菊和海洋深層水調(diào)配而成。小球藻藻粉是一種高蛋白、低糖、低脂、營養(yǎng)全面均衡的綠色營養(yǎng)源，含有蛋白質(zhì)，氨基酸，礦物質(zhì)，維生素等，且具有抗病毒感染，增強免疫力，促進生長等作用。

我國早在20世紀60年代初就開展對小球藻的培養(yǎng)與生產(chǎn)試驗研究。目前，我國小球藻培養(yǎng)和生產(chǎn)企業(yè)屈指可數(shù)，年產(chǎn)量約2000 t，國際市場的年需求量約為8 000 t～10 000 t。隨著世界范圍人口的不斷增加，耕地面積日益減少，海洋湖泊資源開發(fā)受到廣泛關(guān)注，小球藻的營養(yǎng)全面而豐富，加上生物技術(shù)迅猛發(fā)展，推動小球藻產(chǎn)業(yè)化迅速發(fā)展，研究小球藻的營養(yǎng)保健和功能作用對開發(fā)新的功能食品具有重要的意義。

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The Research Progress on Nutrition Activity of Chlorella

ZHANG Qi，SHANG Xiao-yu，WANG Na，YAN Gui-qiang，SHI Shen
（Tianjin Tiens Academy of Life Science and Technology，Tianjin 301700，China）

Chlorella has a high nutritional value and health benefits，can be used as food additives，feed，health food and pharmaceutical raw materials，development prospects.This paper reviews the Chlorella chemical composition，nutritional value，health care function and application prospects.

Chlorella；chemical composition；nutritional value；health effects

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.13.037

2014-02-12

天津市科技計劃項目《營養(yǎng)保健食品功效驗證及安全性評價平臺》13ZXGCCX06600

張旗（1975—），男（漢），高級工程師，執(zhí)業(yè)中藥師，碩士，研究方向：功能性食品，藥物研究與開發(fā)工作。