螺旋藻功能及其发酵液的研究进展

李晓青，吴彬彬，张艳玲，刘俊江，梁岩，2，*

（1.广州中国科学院先进技术研究所食品安全与环境技术研究中心，广东广州511458；2.中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆乌鲁木齐830011）

螺旋藻功能及其发酵液的研究进展

李晓青1，吴彬彬1，张艳玲1，刘俊江1，梁岩1，2，*

（1.广州中国科学院先进技术研究所食品安全与环境技术研究中心，广东广州511458；2.中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆乌鲁木齐830011）

螺旋藻是较安全的食品，含有多种营养物质。本文简要综述了螺旋藻的发现和发展，功能的研究进展及发酵液的研究状况，展望了螺旋藻的发展前景。

螺旋藻；功能；发酵液

螺旋藻是一类由单细胞或多细胞组成的螺旋形原核生物，属于蓝藻门、藻蓝纲、段殖体目、颤藻科。世界上已被发现的螺旋藻共有36种，大多数分布在淡水中。螺旋藻含有丰富的蛋白质、多糖类物质、维生素、矿物质和人体必需氨基酸，在世界范围内被广泛培植并用作膳食补充剂，被称为人类理想的食物和药物资源。螺旋藻具有繁殖速度快、营养价值高的特点，国外工厂生产的螺旋藻主要为钝顶螺旋藻和极大螺旋藻两类，而国内养殖的螺旋藻为钝顶螺旋藻。

螺旋藻中蛋白质含量丰富。Leonard和Compere通过化学分析首次发现螺旋藻中蛋白质含量接近干重的50%[1]，随后Francaise du Pdtrole研究所通过实验室培养的螺旋藻，测出其蛋白含量占干重的60%以上[2]。螺旋藻中所含蛋白主要为藻胆蛋白，主要是由藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白及藻红蛋白组成。藻蓝蛋白是螺旋藻的重要活性物质，含量高达10%~20%，普遍存在于蓝藻细胞中发挥光合辅助作用。除了高效的传递光能给光系统Ⅱ外，藻蓝蛋白还可作为良好的天然染色剂广泛用于食品、化妆品、燃料等的着色。

螺旋藻多糖是螺旋藻中的另一种重要的活性物质。在钝顶螺旋藻中，多糖由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖和葡萄糖醛酸组成，而在极大螺旋藻中主要由L-鼠李糖、D-葡萄糖、D-木糖、D-阿拉伯糖、D-半乳糖、D-甘露糖和葡萄糖醛酸组成。螺旋藻多糖具有多种保健功能，已成为螺旋藻研究的热点。

1 螺旋藻的发现及发展

螺旋藻是一种常见的有机体，又称为蓝细菌。1827年，Turpin[3]等首次在淡水中分离出螺旋藻。1940年，法国著名藻类学家坦格尔（Dangerd）声称这种物质在当地被称为Dihe并被食用。25年后，J.Leonard重新报道了Dihe，并研究确认其成分几乎全部是干的螺旋藻。

20世纪50年代以后，人们开始对大规模藻类培养进行研究。1952年，卡内基研究所总结了二战前后藻类培养的有关情况。1959年，MaxivesBrandily发表了声称螺旋藻是人类未来食品的著名论文。1967年GenVieve Clement全面介绍了螺旋藻的营养价值、培养方法和收获干燥技术。1974年，第一座螺旋藻生产厂投入生产。到20世纪80年代，世界上螺旋藻总产量已近千吨。随后，关于螺旋藻的研究逐渐增加。现在螺旋藻已广泛用于保健品和食品工业中。

2 螺旋藻的功效研究

螺旋藻不含微囊藻素，是公认的较安全的食物。研究发现长期补充5%以上的蓝绿藻在体内外实验中均无毒副作用[4]，被联合国工业发展组织计划称为安全无毒副作用的食物。螺旋藻是一种无毒的藻类，早在19世纪就被乍得湖附近的土著人食用[5]。近十年来，越来越多的人加入到研究螺旋藻的队伍中，对揭示螺旋藻的作用和功能起到了巨大的推动作用。

2.1 保肝功能

Johny C Ponce-Canchihuamán等[6]在研究醋酸铅诱导的大鼠高血脂和氧化损伤时发现，添加螺旋藻饲料喂养的大鼠与不添加的相比，血浆和肝脏脂质水平明显改变，其结果更倾向于正常组大鼠，这表明螺旋藻在肝肾高脂血症和氧化损伤中具有保护作用。Aldo Ferreira-Hermosillo等[7]通过对三例病人的研究发现，每天食用4.5 g螺旋藻后，他们的甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇等均有所下降，谷丙转氨酶平均下降达41%。这显示螺旋藻具有保护肝脏的作用。Wing Pak等[8]使用NASH大鼠模型，根据相关因子的检测结果发现，螺旋藻可能通过抗氧化和抗炎症作用机制降低炎症反应。

Leandro PMoura等[9]通过对糖尿病Wister大鼠模型的研究，发现运动和食用螺旋藻相结合可以降低低密度脂蛋白胆固醇和肝脂质水平。Sun Hee CHEONG等[10]通过对高胆固醇血症新西兰大白兔模型的研究，发现含螺旋藻的饲料能明显降低血浆低密度脂蛋白胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇水平，结果表明螺旋藻的摄取能降低兔模型动脉粥样硬化。由此可知，螺旋藻在保护肝脏、抗氧化损伤方面具有重要作用。

2.2 神经保护作用

随着年龄的增加，发生神经系统疾病的风险逐渐增大。神经系统疾病已成为威胁老年人身体健康的杀手，最近研究发现螺旋藻具有良好的神经保护作用。MibelM.Pabon等[11]通过对帕金森综合征大鼠模型研究，发现螺旋藻组大鼠模型具有更多的TH+和NeuN+细胞，而通过对MHCII的表达分析，发现螺旋藻能降低活化小胶质细胞的数量，这些细胞在帕金森综合征大鼠模型的黑质致密部增多，这提示饮食中添加螺旋藻具有保护神经的作用。Juen-HaurHWANG等[12]通过对快速老化小鼠模型的研究发现，淀粉样β蛋白在螺旋藻组小鼠的大脑和海马处均明显降低，脂质过氧化物水平在螺旋藻组小鼠的海马、纹状体等处也明显降低，而过氧化氢酶活性和谷胱甘肽过氧化物酶活性在高剂量螺旋藻组则明显升高，这些资料显示螺旋藻具有抑制记忆力下降、降低氧化应激损伤和增强抗氧化能力。J.C.Tobo′n-Velasco等[13]通过螺旋藻（700mg/kg·d）饲喂6-OHDA（16 ug/2 uL）引起的大鼠纹状体神经毒性模型，发现大鼠具有恢复性自主活动，这种活动与大鼠纹状体一氧化氮水平、活性氧簇水平和脂质过氧化水平的降低有关，而6-OHDA能明显增加三者的水平。

螺旋藻还可用于由活性氧导致恶化的疾病，会对一些像老年痴呆症或帕金森病的神经退行疾病的神经病理造成影响[14]。这些研究表明螺旋藻在神经系统，特别是老年人神经系统中具有一定的保健作用。

2.3 生殖保护作用

环境等因素的变化常常导致生殖系统紊乱或子代突变，最近研究发现螺旋藻具有生殖保护功能。G. Chamorro-Cevallos等[15]使用环磷酰胺（cyclophosphamide，CP）作为诱变剂，研究了螺旋藻的抗诱变作用，发现螺旋藻对CP诱导的生殖细胞遗传损伤具有保护作用。而在链脲霉素处理前2周摄取极大螺旋藻能减轻糖尿病小鼠的睾丸功能紊乱，说明极大螺旋藻可能对患有糖尿病的小鼠睾丸具有防护作用[16]。

除此之外，螺旋藻还具有其它积极作用。Hatem Majdoub等发现螺旋藻提取物螺旋藻硫酸多糖能够通过作用于肝素辅助因子Ⅱ增强凝血酶抑制剂的抑制作用，发挥抗凝血功效[17]。MostafaYakoot等[18]通过比较螺旋藻和水飞蓟素对慢性丙型肝炎病人的疗效，发现螺旋藻在治疗慢性丙型肝炎中具有具大的潜力。Fang Yang等[19]发现经过螺旋藻多糖修饰的纳米硒能增加细胞的摄入量和抗癌作用。Mohamed F Ismail等[20]通过对二丁基亚硝胺前体诱导的大鼠肝脏毒性和肿瘤发生模型以及HepG2细胞系的研究，发现螺旋藻能够明显降低肿瘤发生率。

螺旋藻被FDA和世界食品协会称为“21世纪最佳营养源”，具有多种生理功能，尤其在保肝，降胆固醇，疾病预防方面效果显著。

3 螺旋藻在食品工业的应用与限制

由于螺旋藻的功能多样，对于螺旋藻保健品的开发已成为许多研究者和公司关注的焦点。现在，关于螺旋藻添加剂保健食品或饮料的报道越来越多。

3.1 在奶制品方面的应用

王岩等[21]以螺旋藻为原料，将其与酸奶有机结合起来，研究了集营养、保健于一体的高生物活性新型营养保健酸奶，周马林等[22]研究出了螺旋藻乳酸菌发酵健康食品——“八珍液”，韩庆等[23]通过向发酵乳中添加螺旋藻提取液，试制出一种色泽浅绿、风味独特酸甜适口细腻润滑且营养全面的新型螺旋藻乳酸菌发酵饮料。

3.2 在果冻方面的应用

崔叶洁[24]以螺旋藻和魔芋精粉为主要原料研制出螺旋藻魔芋果冻，而鲁玉侠等[25]对螺旋藻果冻风味进行改良，制成螺旋藻巧克力果冻。

3.3 在啤酒制造方面的应用

胡鹏刚等[26]对螺旋藻绿啤酒进行了探索，研制有明显螺旋藻味的啤酒，任永新等[27]在啤酒生产中，加入螺旋藻，研制出符合国家优质淡色啤酒指标和中华人民共和国食品卫生法发酵酒卫生指标标准的无异香、无异味的碧绿色啤酒。

3.4 其他方面的应用

在其他方面，李次力等[28]以螺旋藻浓缩提取液为主要添加原料，研制出新型保健酱油。杨生辉等[29]以优质面粉和螺旋藻粉为主要原料，强化微量元素锌，制作出了螺旋藻强化营养保健挂面。随着研究的深入，螺旋藻功能越来越多的被发现，开发螺旋藻保健品将成为研究的热点，螺旋藻保健品将具有巨大的市场潜能。

3.5 应用上的限制

在螺旋藻的应用中，由于螺旋藻含有多种不良的腥味成分，使得螺旋藻粉口感差，使螺旋藻产品推广和应用受到极大的限制。研究表明螺旋藻的不良腥味可以通过超临界萃取法、真空吸脱法、大分子包容及发酵、超声等方法进行脱除[30]。通过乳酸菌、酵母菌等益生菌群发酵，仿生降解使螺旋藻细胞壁破裂，使其中的有效成分完全溶解释放出来，并通过益生菌发酵所产生的酶类将大分子的营养物质分解成小分子的成分，以提高人体对其营养成分的吸收利用，同时，经发酵使螺旋藻本身的腥味除去，使之成为一种口感较好又具有保健功能的食品。

4 螺旋藻果蔬发酵液

果蔬发酵液通常是指一些天然新鲜蔬菜、水果、糙米、菇类、药食同源中药等植物经榨汁或萃取工艺后再添加一种或多种益生菌发酵，产生的含有丰富的酵素、维生素、矿物质、氨基酸、各种有机酸、多糖等营养成分[31]的混合液经过滤除去杂质后得到的液体。酵素俗称“酶”，是催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体，是维持身体正常功能、促进新陈代谢、进行组织修复等所必需的生命元素。通过发酵，原材料的货架期、风味、质地都可以得到改善，还可以去除不良成分，并且使对人身体有益的成分得到加强。

螺旋藻果蔬发酵液是螺旋藻混合新鲜蔬菜、水果、药食同源中药等在一种或多种益生菌的作用下共同发酵，既可以通过发酵去除螺旋藻的不良腥味，又可以最大化的利用螺旋藻及果蔬的有益成分。

果蔬发酵液在日本、韩国等已经发展成为成熟的产业，形态丰富、多样以及功效显著的果蔬发酵液产品让果蔬发酵液成为了人们信赖的健康产品。目前国内市场上有关果蔬发酵液的产品还很少，利用螺旋藻进行发酵的产品虽有研究但已产业化的产品基本没有，因此螺旋藻果蔬发酵液的前景非常巨大。

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Research Advance of the Functions and Ferm entation of Spirulina

LIXiao-qing1，WUBin-bin1，ZHANGYan-ling1，LIU Jun-jiang1，LIANGYan1，2，*

（1.Guangzhou Institutes of Advanced Technology，Chinese Academy of Sciences，Guangzhou 511458，Guangdong，China；2.Xinjiang Institute of Ecology and Geography，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，Xinjiang，China）

Spirulina isalwaysconsidered as relatively safe food，and containsa variety ofnutrients.Thisarticle briefly reviewed thediscoveryand developmentofspirulina、the research progressofits functionsand the research situationofspirulina fermentation.Finally，weprospected thedevelopmentprospectofspirulina fermentation.

spirulina；function；fermentation

2013-10-21

10.3969/j.issn.1005-6521.2014.23.040

李晓青（1989—），女（汉），研究助理，硕士，研究方向：食品科学。

*通信作者：梁岩（1968—），女（汉），助理教授，博士，研究方向：环境科学，环境微生物，食品科学等。