【新型动物饲料资源―螺旋藻】
赖建辉 王淑芳
螺旋藻回属于蓝藻门、蓝藻纲、段殖体目、颤藻科、螺旋藻属，是一种细胞生理结果类似于细菌的藻类植物。已发觉的螺旋藻有36种，多数为淡水种，只有4种分布在海洋中。目前人工养殖的螺旋藻主要有两种，极大螺旋藻和钝顶螺旋藻，而我国主要养殖的是钝顶螺旋藻。本文将较为系统地介绍螺旋藻对人和动物的主要营养成分、生理活性物质及主要营养评判 ，也将报道螺旋藻的开发觉状及用作动物饲料或饲料添加剂的可行性和开发前景。
1 螺旋藻的主要营养成分和生理活性物质
目前国内外养殖的螺旋藻主要有极大螺旋藻和钝顶螺旋藻，其外观形状基本相似，但其所含的营养成分和生理活性物质则随种类和养殖条件的不同而略有差异。现将螺旋藻中含有的主要营养成分和生理活性物质大概回述如下。
1.1 蛋白质和氨基酸
螺旋藻中蛋白质的含量高达67%～72%，是普通小球藻的1.4倍、大豆的1.7倍、猪肉的7.0倍、牛肉的3.3倍、鸡肉的3.1倍、鱼肉的3.7倍、全脂奶粉的2.9倍和蛋类的4.6倍，其蛋白质含量之高是迄今为止所有动植物性食品或饲料所罕见的，其中水溶性蛋白质的含量也反常 高，约占藻体总量的65%。螺旋藻中蛋白质的另一个显著特点是含有多种具有重要生理功能的酶，例如超氧化歧化酶(S0D)，每克鲜千螺旋藻中含有1000单位～3750单位，核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸 (DNA)分别为藻体总量的3.5%和1.0%。螺旋藻中含有18种以上的氨基酸，因其种类及产地等的不同，目前国内外报道的各种氨基酸含量不尽相同，为更能解释我国人工养殖的螺旋藻中氨基酸含量情景，这里选用程双奇(1990)等人摘 用该校螺旋藻养殖基地生产的螺旋藻样品的实际测定结果(见表1)。其中人和动物必需的氨基酸(见表2)不仅种类齐全，含量也相当丰富，特别是人体限制性氨基酸赖氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸，以及动物限制性氨基酸赖氨酸、色氨酸及苏氨酸等的含量也都十分突出。由此可见，螺旋藻对于人和动物都是不可多得的蛋白质及氨基酸的宝贵资源。
表1 螺旋藻中的氨基酸组分及含量(占干藻)%
氨基酸 含量 氨基酸 含量
赖氨酸 4.17 丙氨酸 5.14
组氨酸 1.38 半胱氨酸 微量
精氨酸 .5.50 缬氨酸 4.24
天门冬氨酸 6.45 蛋氨酸 1.33
苏氨酸 3.37 异亮氨酸 3.68
丝氨酸 3.30 亮氨酸 6.13
谷安酸 10.30 酷氨酸 2.58
脯氨酸 2.83 苯丙氨酸 2.98
甜氨酸 3.75 色氨酸 0.61
1.2 维生素
螺旋藻中维生素的种类繁多，含量丰富。在每1OOg螺旋藻中含VB15.5mg，VB24.Omg，VB314.6mg，VB60.8mg，VB125.lmgo其中，VB5的含量是大豆的6.4倍。VB12是维生素中唯独的一种金属(镁)螯合物，主要来源于肉类及其制品，天然存在的VB12由微生物产生，天然植物中不存在VB12所以在螺旋藻中所发觉的VB12应是植物中含有VB12的一个例外。在螺旋藻中VE、VC和β-胡萝卜素(VA原)也很丰富，每1OOg藻粉含VE19.0mg，VC8.Omg～10.3mg, β-胡萝卜素40Omg，其中，β-胡萝卜素大约是普通胡萝卜中含量的4倍，而VE之高已接近或超过某些植物油脂中所含有VE的含量。在螺旋藻中还含有叶酸、泛酸(即VB3)钙和肌醇。此外，每100g螺旋藻中含生物素5μg。
1.3 脂肪酸
螺旋藻中大约含有11种脂肪酸，有不饱和脂肪酸亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸，其中γ-亚麻酸和双圆型-γ-亚麻酸是螺旋藻中脂肪酸的主要组成部分，大约占干藻总量的1.25%，占藻体中脂肪酸的20%～30%。亚油酸和亚麻酸都是人体必需脂肪酸，经人体代谢后可转化成具重要生理活性的二十碳五烯酸(DHA)和二十二碳六烯酸(EPA)和前列腺素(PGE)。亚油酸和花生四烯酸也是动物必需脂肪酸。亚麻酸虽不回属于动物必需脂肪酸，但据报道，当动物饲以高水平亚麻酸后其脂肪酸的分解率高于饲以高水平的亚油酸，这解释饲用亚麻酸更有利于动物对脂肪的分解、吸取 和利用，这是由于这两种不饱和脂肪酸为延长其链长度，以及改变各自的饱和链以形成花生四烯酸因而争夺共同所需酶的缘故。
1.4 矿物质
螺旋藻中含有丰富的人及动物必需的常量元素和微量元素，其总量约占藻体的9%。主要常量元素有磷、钾、钙、镁和氯，其中钾和磷的含量最高。微量元素有铁、钻、镍、铬、铜、锰、锌和硒。除镍为动物非必需微量元素之外，余者都是人和动物的必需微量元素。在螺旋藻中铁的含量相当丰富，每100g干藻中含铁93.1mg,不仅含量高，而且是与蛋白质和藻蓝素螯合形成的有机铁，因而有利于人和动物的吸取 利用。此外，螺旋藻具有富集硒、锌和碘的能力。德国医学专家通过在培育液中增加 硒和锌浓度的方法可以使螺旋藻中的硒和锌的含量提高10倍，同样也能富集碘，开发出高碘螺旋藻。
1.5 螺旋藻多糖和色素
多糖是由七个以上的一种或多种单糖通过糖苷链键合成的大分子化合物。螺旋藻多糖是由30.9%的D-甜露糖、29.8%的D-葡萄糖、22·9%的D-半乳糖和16.5%的葡萄糖醛酸所组成，红外光谱和′H核磁共振光谱估量 证实，螺旋藻多糖是一种α型多糖。螺旋藻多糖是螺旋藻体中碳水化合物的主要存在形式，其量高达14%～16%。螺旋藻中的植物性淀粉很少，主要是动物淀粉性多糖类。由于螺旋藻的细胞壁主要由多糖所构成，这是螺旋藻与绿藻门、绿藻纲，其细胞外壁由刚强的纤维素所组成的真核生物小球藻有重大差异的地方。螺旋藻与小球藻除内含营养成分和生理活性物质多寡有很大差异外，由于多糖的可溶性和纤维外壁的难溶性使得其作为食品或动物饲料时有着很大的差异。此外，在蓝藻细胞的原生质中含有多种色素，有叶绿素α、β-胡萝卜素、蓝藻黄素和蓝藻叶黄素等。其中叶绿素α是最丰富的色素，其含量约占藻体的1.1%。另外还有两种具重要生理功能的蓝藻型色素，即蓝藻藻蓝蛋白和蓝藻藻红蛋白，前者是螺旋藻体中的主要附属色素，它使藻体产生蓝绿色。
1.6 螺旋藻活性物质(SP·P)
据报道，螺旋藻中含有抑制癌症及可杀伤癌细胞的螺旋藻活性物质(SP.P)。
总之，螺旋藻体中的营养素和生理活性物质种类之多，其量之丰是其它动植性食品或饲料所无法比美的。
2 螺旋藻的主要生理功能与营养评判
2.1 平稳 营养，提高机体免疫力
螺旋藻中含有大量动物必需的营养成分和生理活性物质，并且由于其细胞壁由多糖组成，不含纤维素，可吸取 利用率最高可达94%～95%，无疑对于补充和平稳 动物的营养，增强体质，提高机体免疫力具有实际意义。据报道，螺旋藻体中的藻蓝蛋白、β-胡萝卜素和螺旋藻多糖均具有直接调剂 和激活免疫反应的生理活性。刘力生等人用经纯化的螺旋藻多糖150mg/kg～300mg/kg，以注射和口服两种方式对小白鼠进行试验，结果发觉螺旋藻多糖能提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬指数，增加 外周血液中T淋巴细胞的百分数和血清溶血素的含量，解释螺旋藻多糖不仅能提高人和动物机体非特异性的体液免疫功能，而且能够促进机体特异性的体液免疫功能，其机理可能与螺旋藻多糖能增强骨髓细胞增殖能力，促进胸腺、脾脏等免疫器官的生长及促进血清蛋白的生物合成有关，同时还与螺旋藻能够排除 免疫抑制剂环磷酰胺对机体免疫系统的抑制作用有关。
2.2 补充氨基酸，改善氮平稳
螺旋藻体中氨基酸的含量丰富，种类齐全，组成均衡，不仅可以有效地补充动物对氨基酸的需求，而且能够很好改善动物体内的氮平稳 。为便于比较,现将表1中动物的必需氨基酸按螺旋藻体中的含量、玉米加豆饼类(猪)饲料中的含量、FAO/WHO举荐 标准及动物(以猪为例)需要量等列于表2中。
表2 螺旋藻、玉米豆饼类饮料的必需氨基酸含量及FAO/WHO举荐 标准和动物(猪)需要量 %
必需氨基酸 螺旋藻中 饮料中 FAO/WHO 动物需要量
含量 含量 标准
亮氨酸 6.1 1.3 4.8 0.6
异亮氨酸 3.7 0.6 4.2 0.5
赖氨酸 4.2 0.5 4.2 0.7
蛋氨酸(+胱氨酸) 1.3 0.5 2.2 0.5
苯丙氨酸(+酷氨酸) 3.0 1.2 2.8 0.7
苏氨酸 3.4 0.5 2.8 0.5
色氨酸 0.6 0.1 1.4 0.1
缬氨酸 4.2 0.6 4.2 0.5
组氨酸 1.4 0.3 - 0.2
精氨酸 5.5 0.8 - 0.2
由表2看出，螺旋藻含有的必需氨基酸酷似FAO/WHO标准的"蛋白模式"，而且由于多为螯合态的水溶性蛋白，极利于人体吸取 利用。对于动物而言(这里仅以生长猪为例)，螺旋藻体中含有动物必需的全部氨基酸，而且其含量均远远高于玉米加豆粕类饲料中的含量，因此完全能够满足动物生长之所需，由于组合均衡，可以提高动物对必需氨基酸的营养水平及改善氮平稳 。此外，从表1还可看出螺旋藻体中动物的非必需氨基酸不仅种类多，其含量也很丰富，这也利于补充动物的非必需氨基酸，对改善氮平稳 及减少动物对必需氨基酸的消耗也有意义。
另据报道，螺旋藻不仅易于消化吸取 ，而且被吸取 进人血液中所需时间只及肉类蛋白和豆类蛋白的1/4～1/5，因此可以迅速补充动物对蛋白质的需要。
2.3 清除自由基，延续机体衰老
氧化是机体代谢的常态过程，但在氧或氧化剂的作用下会形成化学活性很高的超氧自由基阴离子和过氧化氢，它们可连续 反应产生羟基自由基，后者是一个极不平稳的自由基，能够直接攻击核酸、核蛋白和脂质等细胞组织，并导致某些酶的灭活及机体的实质性组织器官等的生理性衰老和病理性病变，从而加速细胞的老化和病变。
螺旋藻体中含有丰富的抗氧化剂VE、VC、β-胡萝卜素和硒(Se)等，它们都是天然的自由基清除剂，能够中断自由基的反应链。同时，Se还是谷胱甜肽过氧化物酶(GSH-Px)的组成组分，可将脂质过氧化物(LPO)转变为无害物质的酶系统。由于螺旋藻具有富集Se的能力，因此可以通过在螺旋藻养殖池中添加高浓度的无机硒化物的方式来生产高硒含量的有机硒，这一点在开发动物饲料或饲料添加剂时具有实际意义。
此外，螺旋藻体中还含有丰富的SOD，它在氢离子(H+)的参与下可使[02-·]发生歧化反应，并生成对人体或动物无害的物质。
2.4 调剂 血脂，降低胆固醇，促进动物的健康
据报道，服用螺旋藻能够显著地降低血脂水平。饲以螺旋藻的白鼠可以抑制其血清总胆固醇值、中性脂肪值和磷脂值的上升。血清总胆固醇值在220mg/dl～280mg/dl的受试者，服用螺旋藻8周后，其血清总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇(LDL)降低了，但能够改善动脉粥样硬化症的高密度脂蛋白胆固醇(HDL)却升高了，可见螺旋藻具有双重的抗粥样硬化的功能。
在螺旋藻体中含有的丰富亚油酸油和亚麻酸都是深海鱼油的成分。亚油酸和亚麻酸经机体代谢可生成DHA和EPA，同时它们又是合成具有多种生理功能的前列腺素(PG)的前体。PG内过氧化物的两个衍生物前列环素(PGI2)和凝血(口恶)烷如A2(TXA2)对心血管系统有直接影响，PGI2可使血管平滑肌舒张，血压降低，而TXA2则有强烈凝集血小板形成血栓，收缩血管升高血压的作用。EPA和DHA可竞争性抑制一磷酸腺苷通过环路氧化途径转化为TXA2，从而可以减缓血栓的形成，利于血管舒张和血流通畅。同时，由于EPA和DHA能降低血液中的超低密度脂蛋白胆固醇和降低LDL，增加 HDL，并能降低血液粘度,因而对保护 人和动物的心脑血管的常态功能有尤其 的作用。
此外，螺旋藻体中的VE、VC、β-胡萝卜素和Se等多种抗氧化剂对增进动物的健康也有重要意义。
2．5 补血造血，促进动物生长
螺旋藻体中含铁丰富，而且都是与藻蓝蛋白结合的有机铁，其生物利用率高，因此对缺铁性贫血有很好的补血作用，对添加螺旋藻的饲料可以预防缺铁。
螺旋藻中含有的叶绿素是陆地植物的2～3倍，其中多为叶绿素A。叶绿素和血红素在化学结构上极为相似，前者为镁的螯合物，后者为铁的螯合物，若将两者经酸处理除去镁离子 (Mg'，)和铁离子(Fe，，)，便可以得来 相同的、由四个毗咯环通过"-CH一"基团相连的、每个砒咯环的3，4两位都被甲基、乙基、丙酸基和乙烯基所取代的叶琳环系化合物。据此被认为，从叶绿素A来 血红素的转变可以马上来 位，因而是动物血红素的直接原料。
2.6 抗辐射及防癌抗癌
庞启深等人研究掩饰，螺旋藻的水溶性多糖(SP-l)能够显著性增强辐射引起DNA残害的切除修复活性和程序外DNA合成(UDS)。螺旋藻不仅能够加快损伤DNA的切除反应和UDS的初速，而且能够延缓以上两个重要修复反应的饱和。明显，螺旋藻多糖的抗辐射和抗突变作用是来自于增强细胞对DNA残害的修复能力。
刘力生等人用昆明种小白鼠直接接种肝癌细胞后2d注射2OOmg/kg的螺旋藻多糖的方法，发觉螺旋藻多糖对癌细胞增殖的抑制率达91%，并认为螺旋藻多糖是通过显著性提高机体对特异性的体液免疫功能等而间接地抑制癌细胞的增殖，而不能残害癌细胞DNA的复制模板和直接杀伤癌细胞。
张有民等人摘 用微量量热法研究螺旋藻活性物质SP·P对癌细胞和常态细胞的作用，由癌细胞和常态细胞的生长热图谱得出，SP·P对癌细胞Bcap一37和Hela有显然的抑制和杀伤作用，其抑制率和杀伤率分别来 达68·36%和90·43%，但对人体常态细胞却无不良影响。
此外，日本研究人员发觉已接种肝肿癌的实验小鼠饲以蓝藻藻蓝蛋白后，其存活率显然高于对照组，其淋巴细胞活性也高于对照组和常态鼠群。
3 螺旋藻的开发觉状和用作动物饲料的可行性与前景
3.1 对螺旋藻的研究及开发觉状
早在螺旋藻被人类发觉和认识的100多年前，原产地的居民早已将其加工成食品。在非洲乍得湖畔的当地居民，十有八餐佐以螺旋藻食品，甚至将其加工为食品进人市场进行交易。
在螺旋藻被发觉及被重新认识之后，WHO和美国、德国、法国、以色列、意大利和印度等国家便组织科学家对其营养成分和生理功能进行全面研究和试验。1978年-1980年，联合国工业发展组织(UNlDO)聘请专家进行为期两年的毒理学安全试验和检测，证明它是一种无细胞的天然物质，而且有很高的生理活性，因而越来越受来 人们的器重和瞩目，并且获得了UNIDO、FAO、FDA及世界食品协会的一致举荐 。之后，螺旋藻被作为天然食品和动物饲料已叮队休在国内外形成高潮，现已有80多个国家和地区培植生产螺旋藻。1979年，美国首家将螺旋藻食品丸投放市场，并迅速风靡全美国。现在美国已是世界上螺旋藻的最大生产国，并作为功能性食品被美国太空署选作为太空食品。
我国是螺旋藻研究、生产和开发的后起之秀谰止1996年底，已有60多家放养螺旋藻共130万m2，年产藻粉近800t，开发出纯螺旋藻保健品和以螺旋藻为主要原料的保健食品及营养饮料，并开发出纯螺旋藻粉、丸、片、胶囊等医疗保健品、化妆品和精细化工等儿十种，现在我国卫生部已将螺旋藻列为普通食品。另据报道，螺旋藻已用作鱼、虾、蟹、贝类等宝贵 水产养殖的饵料。用钝顶螺旋藻干粉饲喂的肉鸡和蛋鸡，能提高肉鸡增重和成活率，能提高蛋鸡产蛋率，改善肉鸡肉质，减少饲料消耗。尽管螺旋藻用作畜禽饲料的报道还不多，但随着螺旋藻的研究进展，螺旋藻定将被广泛地应用于畜禽养殖业。
3.2 螺旋藻用作动物饲料的可能性和开发前景工
3.2.1 营养丰富，安全可靠
如上所述，螺旋藻体中含有儿乎动物必需的全部营养素和多种生理活性物质，可以补充动物营养， 保持 动物健康，促进动物生长。
螺旋藻的另一特点是十分安全可靠，不具有其 它小球藻那样的毒副作用。1980年，UNIDO曾组织 专家，分别摘 用10%、20%和30%的螺旋藻日粮浓度进行了长达100周的动物常规亚急性毒性、慢性毒性、繁育 与泌乳、诱变和畸胎发生等多项试验，均末察看来 任何生理参数方面的尤其。由于螺旋藻都是在中强碱性(pH＝9～10)溶液中增殖，全封闭式，不易遭受有害微生物的侵袭。可见，螺旋藻作为动物饲料是绝对安全的。但据李高兰等人的试验，养猪网，螺旋藻加工中对洗涤用水的筛选、生产车间的卫生、生产工序停留时间的长短，以及包装的不慎也都可能使产品感染有害微生物，生产加工需加注意。
3.2.2 养殖地域辽阔，生产潜力庞大
从生产角度看，螺旋藻的放养只需水、空气和阳光，如能摘 用现代放养技术和先进设备，在我国的任何地方，包括雪域高原，甚至沙漠地区都可以进行规模化生产。可以利用滩涂、荒山、城地，无需占用耕地，这对人多地少，人粮争地日益尖锐的我国将具有深远的意义。据考证，藻类植物在其繁育 的过程中可释出大量的氧气，因此为地球生命的产生 奠定基础。毫无疑惑，通过大规模放养螺旋藻还可为净化空气，改善我国的生态环境。
生产螺旋藻有很好的经济效益。螺旋藻的生产效率是令人奇特 的，据估算一亩水田的螺旋藻生产量相当于736亩水稻、658亩小麦、4.3亩玉米和303亩大豆，因此具有庞大的土地利用优势和潜力。
此外，螺旋藻可开发成蛋白质、氨基酸、维生素和抗氧剂的专用饲料添加剂，并可针对无机元素难以透过肠壁而被动物吸取 的特点，通过富集的方法开发螺旋藻有机元素添加剂。总之，螺旋藻必将成为未来的新型动物饲料和饲料添加剂。
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