人体的营养库和健康卫士——新鲜螺旋藻

鲍珊珊，梅月华，梅 乐，毛红卫，梅兴国

（1.湖北科技学院 药学院，湖北咸宁 437000；2.咸宁市康健医药产业研究院有限公司，湖北咸宁 437000；3.湖北康健医药科技有限公司，湖北咸宁 437000）

螺旋藻（Spirulina）亦称“节旋藻”，属于螺旋藻属、颤藻科、蓝藻纲、蓝藻门，为原核单细胞或多细胞的古老低等水生植物。螺旋藻藻丝在显微镜下呈有规则的螺旋状弯曲，或疏松或紧密地排列[1]。螺旋藻呈蓝绿色、黄绿色或紫红色，呈现不同体色的原因是藻体内的藻蓝素、藻红素及其他色素的含量不同。

螺旋藻适于高温碱性环境，多产于热带地区，如墨西哥和非洲中部等地区，已发现有30 多种螺旋藻在淡、咸水中均有生长。特斯科科湖（TexcocoLake）、乍得湖（Tchad Lake）、程海湖和哈马太碱湖能够自然生长螺旋藻，分别位于墨西哥、非洲中部、中国云南和鄂尔多斯[2]。螺旋藻通过直接分裂的方式进行繁殖，生长周期极短，早已有人工培养，现已实现大规模机械化生产，在60 多个国家和地区销售[3]。

1 营养全面的超级食品

螺旋藻作为人类食物的历史是独特的。16 世纪早期西班牙征服墨西哥的编年史中有证据表明，阿兹特克人从特斯科科湖收集螺旋藻并干燥制成干砖，作为奶酪食用。同样，生活在中非洲乍得湖沿岸的Kanembu 部落也将干燥的螺旋藻作为食物食用了许多年。

2020 年世界上有78 亿人口，每年这个数字将继续以0.8%的速度增长。预计到2050 年，世界人口将达99 亿。粮食短缺已成全球性问题，假如目前各行业的粮食生产率保持不变，未来将无法满足人类粮食需求。营养全面的螺旋藻作为“未来的食物”解决粮食问题被广泛认可。

1.1 蛋白质

蛋白质是生命活动的物质基础，由20 多种氨基酸通过肽键链接而成。螺旋藻是少数蛋白质含量高达70%的食品，其中藻胆蛋白是螺旋藻最重要的蛋白质，由别藻蓝蛋白、藻蓝蛋白和藻红蛋白构成，占比为螺旋藻蛋白的10%～20%。螺旋藻蛋白为量多且均衡的水溶性植物蛋白，其消化吸收率TD值和生物学值BV都很高，成年人、老人、儿童及患者都容易吸收。

人体内的氨基酸参与多种活动，螺旋藻含有人体所需要的多种必需氨基酸，其氨基酸种类和含量基本与联合国粮食及农业组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）的推荐标准一致，每100 g 螺旋藻中含有的苏氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和色氨酸均高于联合国粮食及农业组织的推荐标准，所有必需氨基酸含量都远超于营养丰富的鸡蛋、牛肉、鱼类和大豆。

1.2 光合色素

1.2.1 β-胡箩卜素

螺旋藻含丰富的β-胡箩卜素，比胡萝卜中β-胡箩卜素含量多14 倍，是菠菜的40 ～60 倍。干燥螺旋藻20 g 中含β-胡萝卜素30 mg，而相同质量的牛肝和猪肝中β-胡萝卜素的含量分别为7.5 mg 和16 mg。为了满足人体营养与代谢，成年人一般每日只需食用螺旋藻2.5 g，即可达到对β-胡萝卜素的需要量。

人体摄入的β-胡萝卜素会在体内酶作用下转变成维生素A，补充β-胡萝卜素是补充维生素A 的安全有效方式。维生素A 可以减轻夜盲症、皮肤粗糙等状况，维持眼睛和皮肤健康，促进组织蛋白质合成，具有增强体质与提高免疫力的能力。β-胡萝卜素分子结构中含有多个双键，易被氧化，可避免自由基离子损伤机体，产生抗氧化作用延缓衰老。β-胡萝卜素除具有加强细胞间隙连接的交流能力外，还具预防癌症、艾滋病的能力以及降血压的作用；在许多国家还被用作安全、无毒、有营养的食品添加剂和着色剂。

1.2.2 叶绿素

螺旋藻的天然a 型叶绿素占藻体总量的1.1%，是人体天然血红素资源库，远远超出其他绿色植物和普通蔬菜。螺旋藻中的叶绿素a 与水溶性植物蛋白一起，可作为血红素的直接补充原料，促进血红蛋白合成，提高机体造血功能。

1.3 维生素

维生素在人体内不能合成或合成量很少，需从饮食中获得，维生素缺乏会导致多种疾病和身体不适。螺旋藻含有的维生素不但种类多而且含量高，包含水溶性维生素和脂溶性维生素。每10 g 螺旋藻粉中含有的维生素A 和维生素B12相当于推荐日摄食量的5 倍。

1.4 螺旋藻多糖

螺旋藻多糖是一种水溶性的葡聚糖，是碳水化合物的主要形式。螺旋藻藻体内多糖含量高达14%～16%，主要包括鼠李糖、磷酰化环装糖醇、葡糖胺、牧氨酸以及葡聚糖等，这些多糖被摄入后会贮存在肝脏和肌肉组织中，可以迅速为机体提供能量。

1.5 矿物质

矿物质是在自然界存在的天然元素，是构成人体组织和维持正常生理功能必需的各种元素的总称，是人体必需营养素。矿物质是人体无法自身合成的，需要从外界摄取。螺旋藻中的矿物质含量非常丰富，包括钙、镁、铁、锌、磷、钾、碘和硒等常量或微量元素，螺旋藻的生物锌与铁最容易被人体吸收，且比例与人体生理需要一致。

2 新鲜螺旋藻营养价值更高

虽然螺旋藻是优势营养品，但是世界螺旋藻产业发展近60 年，其市场普及率仍很低。螺旋藻含有全面、丰富的营养物质，极易被机体消化吸收，是最好的生物培养基，鲜活螺旋藻一旦离开高盐、高碱培养基环境，极易被环境微生物利用，发生腐败，因此螺旋藻的保质、保鲜技术是当前的一大难题。目前的生产方式是将新鲜螺旋藻经喷雾干燥制成干粉，然后加工成片剂、胶囊，这使螺旋藻成分损失较大，营养价值显著降低，且会产生藻腥异味，消费者顺应性低。

从营养价值与人群顺应性角度评估，新鲜螺旋藻的营养价值与安全性远优于鲜奶。新鲜螺旋藻食品是唯一一种能够像鲜奶一样、甚至将来有可能取代牛奶成为大众餐桌上不可或缺的、最受欢迎的食品。联合国教科文组织赞誉，螺旋藻是明天最理想、最完美的食品，因此开发营养完整、味道鲜美的新鲜螺旋藻食品将是新的发展方向，也符合人们对营养全面的健康食品追求的趋势。

早在20 世纪90 年代我国科学家就提出了新鲜螺旋藻食品概念，并发明了新鲜螺旋藻养殖的方法[4]。目前新鲜螺旋藻的食品开发受到国内外学者的广泛关注，咸宁康健医药产业研究院致力于新鲜螺旋藻功能性食品开发已取得多项创新成果，有望形成新的产业，发展潜力巨大[5]。

2.1 品质纯正

新鲜螺旋藻采用清洁养殖、洁净采收工艺生产，无污染、无异味、营养完整且口味鲜美，完好地保留螺旋藻的营养成分与生物活性，可直接食用。新鲜螺旋藻比螺旋藻干粉制成的螺旋藻产品在外观、口感、营养价值方面均有提升。新鲜螺旋藻可以在低温条件下保存12 个月各项指标依然正常，还可直接用于新鲜螺旋藻食品的生产加工。低温条件下贮存的新鲜螺旋藻可以长时间贮存、运输、使用方便。

2.2 卫生安全

新鲜螺旋藻生产利用螺旋藻清洁培养工艺对螺旋藻的养殖环境、设备设施和培养基进行安全管控，防止微生物、粉尘、杂藻和昆虫等污染；利用螺旋藻洁净采收工艺，确保全过程均在符合食品生产标准的洁净区内，快速完成采收，保证采收过程洁净无污染，避免螺旋藻的破坏、分解和营养物质的流失。经过检验，所得鲜活螺旋藻各项指标均达到食品标准，无任何异味，可直接食用或用于其他新鲜螺旋藻食品的加工生产。

2.3 新鲜螺旋藻食品

新鲜螺旋藻除了直接食用，还作为食品工业的添加剂。螺旋藻中β-胡萝卜素和藻蓝素是天然食用色素，可作为食品添加剂用于面包、饼干、面条、果酱、糖果、冰淇淋和饮料等。螺旋藻能有效促进嗜热链球菌、乳酸双歧杆菌等益生菌的生长，添加到牛奶等液体饮品中可提高营养价值。在我国，螺旋藻营养价值已被认可和接受，食品应用也在不断扩大，其市场前景广阔。

咸宁市康健医药产业研究院开发出的新鲜螺旋藻功能性食品，即新鲜螺旋藻冰淇淋是一种极具诱惑力的美味冷冻乳制品，深受消费者的喜爱。传统冰淇淋糖分和脂肪含量高，且缺乏膳食纤维和天然抗氧化剂，使很多患有高血压、高血脂、高血糖的冰淇淋爱好者望而却步。螺旋藻营养成分和生物活性化合物丰富，具有多种保健功能，是未来可持续发展的完整营养源，也是一种很有前途的食品替代原材料，符合现在人们对健康食品的追求。利用螺旋藻制备冰淇淋，不但可以消暑，而且可以发挥螺旋藻的营养保健功效，起到促进肠道健康、降血脂、治疗贫血以及增强免疫力等调节生理机能的作用。

3 人体的健康卫士

3.1 减肥

螺旋藻能减少巨噬细胞向内脏脂肪的浸润，防止肝脂肪积聚，减少氧化应激，改善胰岛素敏感性和饱腹感。有研究表明，适量补充螺旋藻可以改善载脂蛋白A1 和减少载脂蛋白B，有助于减肥和降低身体质量指数（Body Mass Index，BMI）。

FAN 等[6]用5 种酶（胃蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、胰蛋白酶和protamex）水解提取螺旋藻蛋白质，其中胃蛋白消化物对胰脂肪酶和3T3-L1 前脂肪细胞抑制作用良好（均大于70%）。质谱分析法鉴定出4 种新型肽NALKCCHSCPA、LNNPSCDCCDC MMKAAR、NPVWKRK 和CANPHELPNK 对3T3-L1 前脂肪细胞增殖具有抑制作用（32.29%～60.08%），这表明螺旋藻水解产物和肽抗肥胖潜力巨大。

3.2 抗氧化

CHEN 等[7]通过调节microRNA 和肠道菌群介导的微藻螺旋藻多糖对秀丽隐杆线虫的结构和抗氧化作用的分析，证明了螺旋藻多糖下调了miR-48和miR-51 的表达，与上调SKN-1 和DAF-16 的表达有关，从而提高了抗氧化活性。这项研究为预防和改善与衰老有关的损害提供了新的实验证据或治疗窗口。

3.3 抗炎

ALADAILEH 等[8]的研究表明，尽管促炎细胞因子及其受体之间的结构存在差异，但信号转导机制相似，这些促炎细胞因子和NF 可能充当免疫过程的信号传导剂。它们充当巨噬细胞和白细胞浸润到受影响组织的趋化因子并促进T 淋巴细胞的成熟和分化，该研究证实了补充螺旋藻的兔子有明显抗炎作用，且与补充剂量间接相关。

3.4 促进皮肤创伤修复

LIU 等[9]建立了C57BL/6 小鼠的全层皮肤切除创面的小鼠模型，证明了螺旋藻蛋白可以促进C57BL/6 小鼠皮肤伤口的修复，在此过程中螺旋藻蛋白还激活了细胞外信号调节激酶（ERK），Akt 和TGF-β1 信号通路。

3.5 抗肿瘤

PRABAKARAN 等[10]通过MTT 法测定了螺旋藻藻蓝蛋白的抗肝癌能力，以达到抑制癌细胞生长的目的。随着藻蓝蛋白浓度的增加，抗癌作用增强，在浓度为500 μg/mL 时，最大抗癌作用为68%，在浓度为55%时为400 μg/mL，在浓度为100 μg/mL 时，抗癌作用最小。藻蓝蛋白的抗癌潜能通过BCR-ABL信号传导和下游PI3K/Akt 途径的失活而介导。此外，藻蓝蛋白可以修饰线粒体膜电位，从而促进细胞色素c 的释放并刺激活性氧的形成，最终导致癌细胞凋亡。

MAHMOUD 等[11]的研究表明，螺旋藻对晚期肝细胞癌表现为明显的肿瘤消退，存活率提高，甲胎蛋白肿瘤标志物抑制，肝生物标志物改善和肝细胞瘤病理学降低。这一结果表明螺旋藻可能是治疗肝细胞癌的有前途的候选药物。

3.6 降血糖

PRABAKARAN 等[10]采用光谱法筛选了钝顶藻藻蓝蛋白抑制β-葡萄糖苷酶活性的浓度。藻蓝蛋白对β-葡萄糖苷酶的抑制作用是浓度依赖性的，并且活性随着浓度的增加而增加。在浓度为250 μg/mL 时，藻蓝蛋白的最大活性为80%，在浓度为200 μg/mL时为67%。浓度为50 μg/mL 时，藻蓝蛋白的活性为19%。阿卡波糖是有效且使用广泛的降血糖药物，标准阿卡波糖低于藻蓝蛋白的浓度时，其对β-葡萄糖苷酶有最大的抑制作用，可见藻蓝蛋白对降血糖效果更好。

陈雨豪等[12]采用腹腔注射四氧嘧啶构建2 型糖尿病小鼠模型，证实螺旋藻肽具有控制糖尿病小鼠高脂血症、肝脂肪变性和降低血糖的活性。此外，螺旋藻肽还能有效改善高血糖小鼠胰腺组织的病变，并能有效缓解小鼠的糖尿病症状，改善葡萄糖耐量，逆转胰腺组织损伤。因此，螺旋藻肽有望成为天然口服降血糖候选药物，在T2DM 中具有潜在的临床实用性。

3.7 降血压

刘立闯等[13]的研究表明，螺旋藻蛋白的胃蛋白酶水解产物、胰蛋白酶水解产物、胃蛋白酶和胰蛋白酶复合水解产物能够明显抑制原发性高血压大鼠（SHR）的血压升高，其中胰蛋白酶水解产物和复合酶水解产物的抗血压升高作用优于胃蛋白酶水解产物，而灌胃螺旋藻蛋白组对SHR 血压没有明显的降低效果，说明3 种水解条件下得到的螺旋藻蛋白的肽片段具有明显的抗血压升高作用。

总之，螺旋藻因富含活性物质可以有效保卫人体健康，但是绝大部分活性物质仍处于药理研究的初级阶段。一些公司已开发形成螺旋藻产业链，螺旋藻片、胶囊、丸剂和口服液等产品已被批准上市。螺旋藻胶囊联合化疗，用于治疗乳腺癌术后患者的近期疗效值得肯定。螺旋藻中富含的天然β-胡萝卜素能够有效降低人体和动物体内血糖，而且摄入适量的β-胡萝卜素对提高免疫力、抗癌、抗心脑血管疾病以及眼科疾病有着预防和缓解的能力。

4 结语

综上，螺旋藻既有极高的营养价值，也有潜在的药用价值，受到世界许多科学家的关注，同时众多国际组织也给予了高度评价。关于螺旋藻的研究不胜枚举，且取得了丰硕成果。螺旋藻在养殖业也是非常受青睐的饲料，在环境保护方面也展现出了显著成效。鉴于医药领域、食品方面、养殖业以及环境保护等多个行业对螺旋藻的需求，螺旋藻的养殖和生产发展前景广阔。