人體的營養(yǎng)庫和健康衛(wèi)士
——新鮮螺旋藻

鮑珊珊，梅月華，梅 樂，毛紅衛(wèi)，梅興國

（1.湖北科技學(xué)院 藥學(xué)院，湖北咸寧 437000；2.咸寧市康健醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)研究院有限公司，湖北咸寧 437000；3.湖北康健醫(yī)藥科技有限公司，湖北咸寧 437000）

螺旋藻（Spirulina）亦稱“節(jié)旋藻”，屬于螺旋藻屬、顫藻科、藍藻綱、藍藻門，為原核單細胞或多細胞的古老低等水生植物。螺旋藻藻絲在顯微鏡下呈有規(guī)則的螺旋狀彎曲，或疏松或緊密地排列[1]。螺旋藻呈藍綠色、黃綠色或紫紅色，呈現(xiàn)不同體色的原因是藻體內(nèi)的藻藍素、藻紅素及其他色素的含量不同。

螺旋藻適于高溫堿性環(huán)境，多產(chǎn)于熱帶地區(qū)，如墨西哥和非洲中部等地區(qū)，已發(fā)現(xiàn)有30 多種螺旋藻在淡、咸水中均有生長。特斯科科湖（TexcocoLake）、乍得湖（Tchad Lake）、程海湖和哈馬太堿湖能夠自然生長螺旋藻，分別位于墨西哥、非洲中部、中國云南和鄂爾多斯[2]。螺旋藻通過直接分裂的方式進行繁殖，生長周期極短，早已有人工培養(yǎng)，現(xiàn)已實現(xiàn)大規(guī)模機械化生產(chǎn)，在60 多個國家和地區(qū)銷售[3]。

1 營養(yǎng)全面的超級食品

螺旋藻作為人類食物的歷史是獨特的。16 世紀(jì)早期西班牙征服墨西哥的編年史中有證據(jù)表明，阿茲特克人從特斯科科湖收集螺旋藻并干燥制成干磚，作為奶酪食用。同樣，生活在中非洲乍得湖沿岸的Kanembu 部落也將干燥的螺旋藻作為食物食用了許多年。

2020 年世界上有78 億人口，每年這個數(shù)字將繼續(xù)以0.8%的速度增長。預(yù)計到2050 年，世界人口將達99 億。糧食短缺已成全球性問題，假如目前各行業(yè)的糧食生產(chǎn)率保持不變，未來將無法滿足人類糧食需求。營養(yǎng)全面的螺旋藻作為“未來的食物”解決糧食問題被廣泛認可。

1.1 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，由20 多種氨基酸通過肽鍵鏈接而成。螺旋藻是少數(shù)蛋白質(zhì)含量高達70%的食品，其中藻膽蛋白是螺旋藻最重要的蛋白質(zhì)，由別藻藍蛋白、藻藍蛋白和藻紅蛋白構(gòu)成，占比為螺旋藻蛋白的10%～20%。螺旋藻蛋白為量多且均衡的水溶性植物蛋白，其消化吸收率TD值和生物學(xué)值BV都很高，成年人、老人、兒童及患者都容易吸收。

人體內(nèi)的氨基酸參與多種活動，螺旋藻含有人體所需要的多種必需氨基酸，其氨基酸種類和含量基本與聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO）的推薦標(biāo)準(zhǔn)一致，每100 g 螺旋藻中含有的蘇氨酸、異亮氨酸、纈氨酸和色氨酸均高于聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織的推薦標(biāo)準(zhǔn)，所有必需氨基酸含量都遠超于營養(yǎng)豐富的雞蛋、牛肉、魚類和大豆。

1.2 光合色素

1.2.1 β-胡籮卜素

螺旋藻含豐富的β-胡籮卜素，比胡蘿卜中β-胡籮卜素含量多14 倍，是菠菜的40 ～60 倍。干燥螺旋藻20 g 中含β-胡蘿卜素30 mg，而相同質(zhì)量的牛肝和豬肝中β-胡蘿卜素的含量分別為7.5 mg 和16 mg。為了滿足人體營養(yǎng)與代謝，成年人一般每日只需食用螺旋藻2.5 g，即可達到對β-胡蘿卜素的需要量。

人體攝入的β-胡蘿卜素會在體內(nèi)酶作用下轉(zhuǎn)變成維生素A，補充β-胡蘿卜素是補充維生素A 的安全有效方式。維生素A 可以減輕夜盲癥、皮膚粗糙等狀況，維持眼睛和皮膚健康，促進組織蛋白質(zhì)合成，具有增強體質(zhì)與提高免疫力的能力。β-胡蘿卜素分子結(jié)構(gòu)中含有多個雙鍵，易被氧化，可避免自由基離子損傷機體，產(chǎn)生抗氧化作用延緩衰老。β-胡蘿卜素除具有加強細胞間隙連接的交流能力外，還具預(yù)防癌癥、艾滋病的能力以及降血壓的作用；在許多國家還被用作安全、無毒、有營養(yǎng)的食品添加劑和著色劑。

1.2.2 葉綠素

螺旋藻的天然a 型葉綠素占藻體總量的1.1%，是人體天然血紅素資源庫，遠遠超出其他綠色植物和普通蔬菜。螺旋藻中的葉綠素a 與水溶性植物蛋白一起，可作為血紅素的直接補充原料，促進血紅蛋白合成，提高機體造血功能。

1.3 維生素

維生素在人體內(nèi)不能合成或合成量很少，需從飲食中獲得，維生素缺乏會導(dǎo)致多種疾病和身體不適。螺旋藻含有的維生素不但種類多而且含量高，包含水溶性維生素和脂溶性維生素。每10 g 螺旋藻粉中含有的維生素A 和維生素B12相當(dāng)于推薦日攝食量的5 倍。

1.4 螺旋藻多糖

螺旋藻多糖是一種水溶性的葡聚糖，是碳水化合物的主要形式。螺旋藻藻體內(nèi)多糖含量高達14%～16%，主要包括鼠李糖、磷?；h(huán)裝糖醇、葡糖胺、牧氨酸以及葡聚糖等，這些多糖被攝入后會貯存在肝臟和肌肉組織中，可以迅速為機體提供能量。

1.5 礦物質(zhì)

礦物質(zhì)是在自然界存在的天然元素，是構(gòu)成人體組織和維持正常生理功能必需的各種元素的總稱，是人體必需營養(yǎng)素。礦物質(zhì)是人體無法自身合成的，需要從外界攝取。螺旋藻中的礦物質(zhì)含量非常豐富，包括鈣、鎂、鐵、鋅、磷、鉀、碘和硒等常量或微量元素，螺旋藻的生物鋅與鐵最容易被人體吸收，且比例與人體生理需要一致。

2 新鮮螺旋藻營養(yǎng)價值更高

雖然螺旋藻是優(yōu)勢營養(yǎng)品，但是世界螺旋藻產(chǎn)業(yè)發(fā)展近60 年，其市場普及率仍很低。螺旋藻含有全面、豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，極易被機體消化吸收，是最好的生物培養(yǎng)基，鮮活螺旋藻一旦離開高鹽、高堿培養(yǎng)基環(huán)境，極易被環(huán)境微生物利用，發(fā)生腐敗，因此螺旋藻的保質(zhì)、保鮮技術(shù)是當(dāng)前的一大難題。目前的生產(chǎn)方式是將新鮮螺旋藻經(jīng)噴霧干燥制成干粉，然后加工成片劑、膠囊，這使螺旋藻成分損失較大，營養(yǎng)價值顯著降低，且會產(chǎn)生藻腥異味，消費者順應(yīng)性低。

從營養(yǎng)價值與人群順應(yīng)性角度評估，新鮮螺旋藻的營養(yǎng)價值與安全性遠優(yōu)于鮮奶。新鮮螺旋藻食品是唯一一種能夠像鮮奶一樣、甚至將來有可能取代牛奶成為大眾餐桌上不可或缺的、最受歡迎的食品。聯(lián)合國教科文組織贊譽，螺旋藻是明天最理想、最完美的食品，因此開發(fā)營養(yǎng)完整、味道鮮美的新鮮螺旋藻食品將是新的發(fā)展方向，也符合人們對營養(yǎng)全面的健康食品追求的趨勢。

早在20 世紀(jì)90 年代我國科學(xué)家就提出了新鮮螺旋藻食品概念，并發(fā)明了新鮮螺旋藻養(yǎng)殖的方法[4]。目前新鮮螺旋藻的食品開發(fā)受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，咸寧康健醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)研究院致力于新鮮螺旋藻功能性食品開發(fā)已取得多項創(chuàng)新成果，有望形成新的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展?jié)摿薮骩5]。

2.1 品質(zhì)純正

新鮮螺旋藻采用清潔養(yǎng)殖、潔凈采收工藝生產(chǎn)，無污染、無異味、營養(yǎng)完整且口味鮮美，完好地保留螺旋藻的營養(yǎng)成分與生物活性，可直接食用。新鮮螺旋藻比螺旋藻干粉制成的螺旋藻產(chǎn)品在外觀、口感、營養(yǎng)價值方面均有提升。新鮮螺旋藻可以在低溫條件下保存12 個月各項指標(biāo)依然正常，還可直接用于新鮮螺旋藻食品的生產(chǎn)加工。低溫條件下貯存的新鮮螺旋藻可以長時間貯存、運輸、使用方便。

2.2 衛(wèi)生安全

新鮮螺旋藻生產(chǎn)利用螺旋藻清潔培養(yǎng)工藝對螺旋藻的養(yǎng)殖環(huán)境、設(shè)備設(shè)施和培養(yǎng)基進行安全管控，防止微生物、粉塵、雜藻和昆蟲等污染；利用螺旋藻潔凈采收工藝，確保全過程均在符合食品生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的潔凈區(qū)內(nèi)，快速完成采收，保證采收過程潔凈無污染，避免螺旋藻的破壞、分解和營養(yǎng)物質(zhì)的流失。經(jīng)過檢驗，所得鮮活螺旋藻各項指標(biāo)均達到食品標(biāo)準(zhǔn)，無任何異味，可直接食用或用于其他新鮮螺旋藻食品的加工生產(chǎn)。

2.3 新鮮螺旋藻食品

新鮮螺旋藻除了直接食用，還作為食品工業(yè)的添加劑。螺旋藻中β-胡蘿卜素和藻藍素是天然食用色素，可作為食品添加劑用于面包、餅干、面條、果醬、糖果、冰淇淋和飲料等。螺旋藻能有效促進嗜熱鏈球菌、乳酸雙歧桿菌等益生菌的生長，添加到牛奶等液體飲品中可提高營養(yǎng)價值。在我國，螺旋藻營養(yǎng)價值已被認可和接受，食品應(yīng)用也在不斷擴大，其市場前景廣闊。

咸寧市康健醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)研究院開發(fā)出的新鮮螺旋藻功能性食品，即新鮮螺旋藻冰淇淋是一種極具誘惑力的美味冷凍乳制品，深受消費者的喜愛。傳統(tǒng)冰淇淋糖分和脂肪含量高，且缺乏膳食纖維和天然抗氧化劑，使很多患有高血壓、高血脂、高血糖的冰淇淋愛好者望而卻步。螺旋藻營養(yǎng)成分和生物活性化合物豐富，具有多種保健功能，是未來可持續(xù)發(fā)展的完整營養(yǎng)源，也是一種很有前途的食品替代原材料，符合現(xiàn)在人們對健康食品的追求。利用螺旋藻制備冰淇淋，不但可以消暑，而且可以發(fā)揮螺旋藻的營養(yǎng)保健功效，起到促進腸道健康、降血脂、治療貧血以及增強免疫力等調(diào)節(jié)生理機能的作用。

3 人體的健康衛(wèi)士

3.1 減肥

螺旋藻能減少巨噬細胞向內(nèi)臟脂肪的浸潤，防止肝脂肪積聚，減少氧化應(yīng)激，改善胰島素敏感性和飽腹感。有研究表明，適量補充螺旋藻可以改善載脂蛋白A1 和減少載脂蛋白B，有助于減肥和降低身體質(zhì)量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）。

FAN 等[6]用5 種酶（胃蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和protamex）水解提取螺旋藻蛋白質(zhì)，其中胃蛋白消化物對胰脂肪酶和3T3-L1 前脂肪細胞抑制作用良好（均大于70%）。質(zhì)譜分析法鑒定出4 種新型肽NALKCCHSCPA、LNNPSCDCCDC MMKAAR、NPVWKRK 和CANPHELPNK 對3T3-L1 前脂肪細胞增殖具有抑制作用（32.29%～60.08%），這表明螺旋藻水解產(chǎn)物和肽抗肥胖潛力巨大。

3.2 抗氧化

CHEN 等[7]通過調(diào)節(jié)microRNA 和腸道菌群介導(dǎo)的微藻螺旋藻多糖對秀麗隱桿線蟲的結(jié)構(gòu)和抗氧化作用的分析，證明了螺旋藻多糖下調(diào)了miR-48和miR-51 的表達，與上調(diào)SKN-1 和DAF-16 的表達有關(guān)，從而提高了抗氧化活性。這項研究為預(yù)防和改善與衰老有關(guān)的損害提供了新的實驗證據(jù)或治療窗口。

3.3 抗炎

ALADAILEH 等[8]的研究表明，盡管促炎細胞因子及其受體之間的結(jié)構(gòu)存在差異，但信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制相似，這些促炎細胞因子和NF 可能充當(dāng)免疫過程的信號傳導(dǎo)劑。它們充當(dāng)巨噬細胞和白細胞浸潤到受影響組織的趨化因子并促進T 淋巴細胞的成熟和分化，該研究證實了補充螺旋藻的兔子有明顯抗炎作用，且與補充劑量間接相關(guān)。

3.4 促進皮膚創(chuàng)傷修復(fù)

LIU 等[9]建立了C57BL/6 小鼠的全層皮膚切除創(chuàng)面的小鼠模型，證明了螺旋藻蛋白可以促進C57BL/6 小鼠皮膚傷口的修復(fù)，在此過程中螺旋藻蛋白還激活了細胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK），Akt 和TGF-β1 信號通路。

3.5 抗腫瘤

PRABAKARAN 等[10]通過MTT 法測定了螺旋藻藻藍蛋白的抗肝癌能力，以達到抑制癌細胞生長的目的。隨著藻藍蛋白濃度的增加，抗癌作用增強，在濃度為500 μg/mL 時，最大抗癌作用為68%，在濃度為55%時為400 μg/mL，在濃度為100 μg/mL 時，抗癌作用最小。藻藍蛋白的抗癌潛能通過BCR-ABL信號傳導(dǎo)和下游PI3K/Akt 途徑的失活而介導(dǎo)。此外，藻藍蛋白可以修飾線粒體膜電位，從而促進細胞色素c 的釋放并刺激活性氧的形成，最終導(dǎo)致癌細胞凋亡。

MAHMOUD 等[11]的研究表明，螺旋藻對晚期肝細胞癌表現(xiàn)為明顯的腫瘤消退，存活率提高，甲胎蛋白腫瘤標(biāo)志物抑制，肝生物標(biāo)志物改善和肝細胞瘤病理學(xué)降低。這一結(jié)果表明螺旋藻可能是治療肝細胞癌的有前途的候選藥物。

3.6 降血糖

PRABAKARAN 等[10]采用光譜法篩選了鈍頂藻藻藍蛋白抑制β-葡萄糖苷酶活性的濃度。藻藍蛋白對β-葡萄糖苷酶的抑制作用是濃度依賴性的，并且活性隨著濃度的增加而增加。在濃度為250 μg/mL 時，藻藍蛋白的最大活性為80%，在濃度為200 μg/mL時為67%。濃度為50 μg/mL 時，藻藍蛋白的活性為19%。阿卡波糖是有效且使用廣泛的降血糖藥物，標(biāo)準(zhǔn)阿卡波糖低于藻藍蛋白的濃度時，其對β-葡萄糖苷酶有最大的抑制作用，可見藻藍蛋白對降血糖效果更好。

陳雨豪等[12]采用腹腔注射四氧嘧啶構(gòu)建2 型糖尿病小鼠模型，證實螺旋藻肽具有控制糖尿病小鼠高脂血癥、肝脂肪變性和降低血糖的活性。此外，螺旋藻肽還能有效改善高血糖小鼠胰腺組織的病變，并能有效緩解小鼠的糖尿病癥狀，改善葡萄糖耐量，逆轉(zhuǎn)胰腺組織損傷。因此，螺旋藻肽有望成為天然口服降血糖候選藥物，在T2DM 中具有潛在的臨床實用性。

3.7 降血壓

劉立闖等[13]的研究表明，螺旋藻蛋白的胃蛋白酶水解產(chǎn)物、胰蛋白酶水解產(chǎn)物、胃蛋白酶和胰蛋白酶復(fù)合水解產(chǎn)物能夠明顯抑制原發(fā)性高血壓大鼠（SHR）的血壓升高，其中胰蛋白酶水解產(chǎn)物和復(fù)合酶水解產(chǎn)物的抗血壓升高作用優(yōu)于胃蛋白酶水解產(chǎn)物，而灌胃螺旋藻蛋白組對SHR 血壓沒有明顯的降低效果，說明3 種水解條件下得到的螺旋藻蛋白的肽片段具有明顯的抗血壓升高作用。

總之，螺旋藻因富含活性物質(zhì)可以有效保衛(wèi)人體健康，但是絕大部分活性物質(zhì)仍處于藥理研究的初級階段。一些公司已開發(fā)形成螺旋藻產(chǎn)業(yè)鏈，螺旋藻片、膠囊、丸劑和口服液等產(chǎn)品已被批準(zhǔn)上市。螺旋藻膠囊聯(lián)合化療，用于治療乳腺癌術(shù)后患者的近期療效值得肯定。螺旋藻中富含的天然β-胡蘿卜素能夠有效降低人體和動物體內(nèi)血糖，而且攝入適量的β-胡蘿卜素對提高免疫力、抗癌、抗心腦血管疾病以及眼科疾病有著預(yù)防和緩解的能力。

4 結(jié)語

綜上，螺旋藻既有極高的營養(yǎng)價值，也有潛在的藥用價值，受到世界許多科學(xué)家的關(guān)注，同時眾多國際組織也給予了高度評價。關(guān)于螺旋藻的研究不勝枚舉，且取得了豐碩成果。螺旋藻在養(yǎng)殖業(yè)也是非常受青睞的飼料，在環(huán)境保護方面也展現(xiàn)出了顯著成效。鑒于醫(yī)藥領(lǐng)域、食品方面、養(yǎng)殖業(yè)以及環(huán)境保護等多個行業(yè)對螺旋藻的需求，螺旋藻的養(yǎng)殖和生產(chǎn)發(fā)展前景廣闊。