螺旋藻(学名:Spirulina),属于蓝藻门、蓝藻纲、颤藻科、螺旋藻属,是一种古老的低等原核单细胞或多细胞水生植物,体长200-500μm,宽5-10μm。形如钟表发条,呈螺旋状蓝绿色,所以又称为蓝绿藻。原产在墨西哥和非洲中部的乍得热带地区的碱性湖泊中,早就被当地居民食用。
螺旋藻适于高温碱性环境。已发现35种以上,在淡、咸水均有生长,而世界上用于生产的只有2种,钝顶螺旋藻和巨大螺旋藻。
螺旋藻是大规模工业化生产的微藻类之一,是有35亿年生命史的稀有藻类生物,也是一种天然食品 。螺旋藻是自然界营养成分最丰富、最全面的生物,螺旋藻富含高质量的蛋白质、γ-亚麻酸的脂肪酸、类胡萝卜素、维生素,以及多种微量元素如铁、碘、硒、锌等。
形态特征:
螺旋藻的藻丝体长200-500μm,宽5-10μm,在显微镜下呈疏松或紧密的有规则的螺旋弯曲状,形如钟表发条而得名。蓝藻类细胞无色素体,色素分布在原生质体外部的色素区,蓝绿色。藻体表面不具胶质鞘,不易被微生物附着,细胞内有气泡,上浮性好。细胞或藻丝顶部常不尖细,横壁常不明显,顶细胞圆形,外壁不增厚。
生长习性:
螺旋藻的适宜生长温度一般在28℃-35℃,15℃和40℃分别为其最低和最高生长温度,而其喜温和耐热品系可在35℃-40℃下培养。
螺旋藻生长的适宜pH为8.3-10.3,当pH为11时,仍然生长良好。研究发现,钝顶螺旋藻在含盐浓度为20-70g/L的水中生长最佳。螺旋藻是严格的光能自养型藻类,靠阳光和吸收水中的CO2,进行光合作用。螺旋藻的光合能力极强,高等植物的光能利用率通常是5%-6%,而螺旋藻的光能利用率高达18%,光合效率达43%,是一般农作物的3倍以上。螺旋藻生长繁殖迅速,适合于不同地区或季节的室内外大量养殖,生长周期极短,正常生长周期仅11h,如果条件处于最佳状态,最快增殖速度为4h一次。
繁殖方式:
直接分裂。
生长环境:
螺旋藻喜高温(25-30℃),高碱(pH8-11)的特性,因此它可以聚集生活在较严酷的环境中,如碱水湖、一些海洋环境和盐碱湖(主要的生长地)。近年来,利用光生物反应器高密度培养微藻也成为国内外研发的热点。
分布范围:
螺旋藻主要分布于热带、亚热带地区淡水及盐碱性湖泊中,自然环境中螺旋藻主要分布于中非乍得湖、墨西哥特西科科湖和我国云南永胜程海湖。螺旋藻一般自然生长在碱性湖泊,但在人工控制下可在大型室外或温室中进行商业化生产。
主要价值:
螺旋藻以其全面均衡的营养和极高的防病保健价值受到全世界众多科学家和国际组织的关注和高度评价。营养学家和医药学家称它是“地球上的营养冠军”、“药源新星”。世界卫生组织认定螺旋藻为“人类21世纪最佳保健品”和“未来超级营养食品”;联合国教科文组织推荐螺旋藻为“明天最理想、最完美的食品”;联合国粮农组织也郑重地向全世界推荐“螺旋藻是人类未来最优良的食物资源和未来食粮”。
螺旋藻的营养价值螺旋藻被近代科学视为“微型营养库”,其中8种营养必需氨基酸的含量接近或超过联合国粮农组织(FAO)的标准。蛋白质、糖、脂比例约为60:20:5,营养成分均衡。此外,还含有多种维生素和微量元素,其中β-胡萝卜素含量4000mg/kg、维生素高达1320mg/kg,每人每日食用15g干重螺旋藻就能保证必要的营养素来源。螺旋藻以其高营养性、高安全性被FAO誉为“人类最理想最优秀的食品”。
美国膳食补充剂专家委员会对其展开的安全性评价表明,螺旋藻安全性好,无毒副作用。
螺旋藻在全世界范围内已被广泛用作保健品,并同时被美国和欧洲航天局推荐为长期执行太空任务人员的主要食品之一。螺旋藻被发现具有多种药理作用。如降血脂、抗氧化、抗感染、抗癌变、抗辐射、抗衰老、增强机体免疫力等。
开发应用:
通常应用于国内外大规模生产的是钝顶螺旋藻(S. platensis)、极大螺旋藻(S. maxima)和盐泽螺旋藻(S. subsalsa),是一类古老而低等的原核水生藻类。
用于食品加工
利用螺旋藻开发出了多种多样的食品,均是将螺旋藻干粉或提取液原料添加到常规食物或饮料中制成,各有特色。已报道的产品主要有酱油、酸奶、果冻、饮料及面条等。
用于医学研究
螺旋藻中脂肪酸含量较低,其中对人体十分有益的不饱和脂肪酸占很大比例。螺旋藻富含多种生物活性成分,如β-胡萝卜素、藻胆蛋白、γ-亚麻酸和内源性酶等,对人体健康非常有益。
用作饲料添加剂
螺旋藻因其含有丰富的蛋白质和氨基酸,并富含多种微量元素,现已作为饲料添加剂被广泛应用于动物饲料中,有研究者报告了这种新型绿色饲料添加剂在水产养殖、畜牧生产中的应用。研究表明,添加4%的螺旋藻-黄秋葵精粉可提高南美白对虾的生长性能。有报道螺旋藻可提高仔猪的生产性能。
用作生物能源
早在20世纪70年代,由于石油危机的发生,对于清洁、无污染、可再生的生物能源的关注已经成为热点,尤其是生物氢能的制备。许多国家纷纷投入大量的人力和物力研究生物制氢技术,积累了大量的研究成果。研究发现,螺旋藻相对于其他生物产氢材料而言,具有光合作用效率高,生长繁殖快,氢酶活性高,持续放氢的时间长的特点,是研究生物放氢的理想材料之一。
用于环境保护
螺旋藻在生长繁殖过程中需要吸收和消耗水体环境中的氮、磷等营养元素以及降解水中有机物,并且具有生长繁殖快、高光效、适应性强的特点。螺旋藻的这些特性提示,利用废水养殖螺旋藻,一方面可使水体得以净化,减轻水体的富营养化程度;另一方面也可以得到高附加值的螺旋藻产品。因而将螺旋藻用于废水处理是一项很好的生物治污措施。
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