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螺旋藻的营养保健价值及其在预防医学中的应用



全 文 :据资料统计,我国处于亚健康状态的人群超过9
亿[1],不少家庭面临“因病致贫”以及“看病难”等
一系列问题。为了解决亚健康人群的健康问题和病人看
病难、看病贵的问题,医务工作者和医疗机构提出了
“治未病”的预防医学思想。中华医学认为“药食同
源”,食疗不仅在疾病的治疗、恢复期具有重要的意
义,而且在疾病的预防上具有更重要的意义,保健食品
在“治未病”中发挥着越来越着重要的作用。
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”[2]。本文对近20年
来螺旋藻营养保健领域的科研成果进行综述。
1 螺旋藻含有的生理活性物质和营养物质
1.1重要的生理活性物质和能量物质-螺旋藻多糖
螺旋藻多糖是螺旋藻藻体中碳水化合物的主要存在
形式,含量高达干重的14%~16%,而且极少以植物淀
粉性多糖形式存在,主要是以动物淀粉性多糖如鼠李
糖、葡聚糖、磷酰化环状糖醇、糖原、唾液酸等形式存
在。这种动物淀粉性糖原,能存贮于人体的肝脏和肌肉
组织中,随时调用供人体代谢之需。
螺旋藻多糖能促进血液循环,激活体内激素产生,
促进肾上腺素和胰岛素分泌,提高神经系统反应速度和
促进肌肉组织生长。此外,螺旋藻细胞壁不是由纤维素
而是由多糖类物质构成,极易被人体消化吸收,消化率
高达80%~86%,相比较大豆的消化率只有40%[3]。
1.2大量的生理活性物质不饱和脂肪酸
螺旋藻所含的类脂几乎全都是重要的不饱和脂肪酸
类,胆固醇含量极微。其不饱和脂肪酸的主要成分是
γ-亚麻酸、二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸
(EPA)。螺旋藻是迄今发现的自养生物中唯一含有丰
富γ-亚麻酸的生物,含量高达11970mg/kg藻粉,占藻
体脂肪酸类的20%~30%[4]。
γ-亚麻酸在人体内起着多种重要调节作用,如调
节血压和胆固醇合成,控制炎症发生,促进细胞增殖
等。γ-亚麻酸还能促进前列腺素分泌,加强机体的免
疫调节和代谢机能,降低人体血液中胆固醇浓度,预防
心脏病和中风。
1.3高含量的蛋白质和多种生物酶类
蛋白质是生命活动的物质基础。生物机体中具有催化
作用的酶、具有免疫功能的抗体、具有运输作用的血红蛋
白,以及激素和维持机体结构的细胞膜等都由蛋白质构成。
螺旋藻干粉的蛋白质含量高达60%~72%,相当于
螺旋藻的营养保健价值及其在预防医学中的应用*
王文博1,2,高俊莲3,孙建光2,徐 晶2
(1内蒙古农业大学动物科学与医学学院,呼和浩特 010018;2中国农业科学院农业资源
与农业区划研究所,北京 100081;3北京市农林科学院/北京农业生物技术研究中心,北京 100089)
*基金项目:国家自然科技资源平台项目(2005 D KA21201-14-1)资助。
作者简介:王文博(1982~ ),女,内蒙古商都人,硕士研究生,研究螺旋藻生理活性物质检测与免疫。
通讯作者:孙建光
摘 要:螺旋藻是一种富含藻多糖、不饱和脂肪酸、藻胆蛋白、β-胡萝卜素、超氧化物歧化酶(SOD)以及
多种维生素等生物活性物质的藻类,具有营养保健、预防疾病和辅助治疗的功效,是天然的保健食品和药源食物。
本文阐述了螺旋藻的生理活性成分及其医疗价值,综述了近20年来该领域的科研成果和新进展,分析了螺旋藻生
理活性成分在营养保健和疾病预防中所起到的作用和机理,指出螺旋藻在预防医学领域将有更加广阔的应用前景。
关键词:螺旋藻;营养保健;预防医学
中 国 食 物 与 营 养
Food and Nutrition in China No.1,20092009年第1期
大豆的1.7倍、小麦的6倍、玉米的9.3倍、鸡肉的3.1
倍、牛肉的3.5倍、鱼肉的3.7倍、猪肉的7倍、蛋类的4.6
倍、全脂奶粉的2.9倍[5]。世界上目前还没有一种可食性
动植物体有如此高的蛋白质含量。据丹麦科学家依加姆
博士等人的联合分析试验,螺旋藻所含蛋白质基本上是
水溶性的,不但质量高,而且可消化性系数高达83%~
95%,消化吸收率达75%,生物学值达68%,净蛋白质
利用率达53%~61%,这些指标在目前已知的所有人类食
物中是最高的[6]。螺旋藻中藻胆蛋白(Phycobiliprotein)
含量高达20%,是普通蔬菜含量的10倍以上,它有明显的
抗氧化、抗炎症、增强机体免疫能力作用,能抗辐射并选
择性地抑制加氧酶,具有医疗保健作用。螺旋藻蛋白质中
含有多种重要酶类,其中最为重要的是超氧化物歧化
酶,即SOD,含量高达1000~3750单位/g藻粉。现代医
学证实,对于人类和一切需氧生物来说,没有SOD的存
在就没有生命,缺少SOD生命就将受到威胁。
1.4维生素和叶绿素
螺旋藻富含维生素Bl、B2、B3、B6、B12及维生素E
等。可以说,它全价浓缩了人体最需要的各种维生素
(表1)。其中维生素B12的含量比动物肝脏高3.5倍,是
所有生物体中含量最高的。β-胡萝卜素是人体不能制
造而又不可或缺的重要营养物质,在螺旋藻中含量约
4000 mg/kg藻粉,这比天然胡萝卜还高出15倍,含量
之丰富据所有食物之冠[7]。
螺旋藻还是叶绿素的天然宝库,量多质优,占藻体的
1.1%,是大多数陆生植物的2~3倍,是普通蔬菜的10倍[8]。
螺旋藻所含叶绿素的类型主要是叶绿素a,分子结构与人的
血红素十分相似,是人类合成血红蛋白的直接原料,堪称
“绿色血液”,而且含量高达7600mg/k藻粉。临床医学
试验证明,螺旋藻以其丰富的叶绿素a和铁离子含量对于人
体补血、造血和增强运动组织机能具有显著效果。
存,是生命的代谢基础。生物机体对氨基酸的吸收是按
比例进行的,只要其中某一种氨基酸缺失,细胞需要的
特定蛋白质便不能被合成,以致其他氨基酸得不到利用而
被排泄掉,这种现象在营养学上称为“桶板效应”。如多
数农产品中赖氨酸含量较低,是营养吸收的限制因素。
所以,食品中氨基酸含量愈全面均衡,人体对其
吸收利用率就愈高。螺旋藻含有全部人体必需氨基
酸,赖氨酸含量高达4%~4.8%,与动植物源食品相比
最接近联合国粮农组织的推荐标准[9](表2),而且组
成均衡人体对其吸收利用率特别高。
表1 螺旋藻的维生素平均含量
维生素 成份 含量(mg/kg)
维生素A 视黄醇 32000
维生素B1 硫胺素(抗神经炎脚气病素) 55
维生素B2 核黄素 40
维生素B3 烟碱酸(抗癞皮病素) 146
维生素B6 吡哆素 8
维生素B12 钻胺素 5.1
维生素C 抗坏血素 80
维生素E 生育酚 190
维生素H 生物素(辅酶R) 0.5
1.5氨基酸含量丰富均衡
氨基酸在人体内参与蛋白质、糖原的合成和能量贮
表2 螺旋藻中必需氨基酸含量及其与FAO标准和
其他食品的比较(%)
氨基酸 螺旋藻 FA0标准 鸡蛋 牛肉 鱼类 大豆 蔬菜
苯丙氨酸 3.95 6.000.650.860.611.98
异亮氨酸 4.13 4.000.670.930.831.80
亮氨酸 5.80 7.001.081.701.282.700.40
赖氨酸 4.00 5.500.891.761.952.58
蛋氨酸 2.17 3.500.400.430.580.480.07
苏氨酸 4.17 4.000.592.860.991.62
色氨酸 1.13 1.000.200.250.300.550.23
缬氨酸 6.00 5.000.831.051.021.86
1.6富含人体所需的矿物质
钙、磷、镁、铁、钠、锰、锌、钾、氯等约占藻体
中矿物质总量的9%。其中铁含量为一般含铁食物的20
倍;钙含量是牛奶的10倍。而螺旋藻所含的这些矿物
质,均属细胞生物性范围内的碱金属元素,不对人体细
胞和组织器官产生任何副作用。
2 螺旋藻的医用价值与作用
2.1增强人体免疫力
由于螺旋藻中的藻多糖和藻蓝蛋白均能增强骨髓细
胞的增殖活力,促进胸腺、脾脏等免疫器官的生长和促进
血清蛋白的生物合成,因此螺旋藻具有免疫增强作用。
研究表明,螺旋藻多糖可促进小鼠淋巴细胞的增殖
转化,显著对抗小鼠胸腺与脾脏萎缩。螺旋藻多糖提高
机体免疫力的机理是,它能增大小鼠骨髓中多染红细胞
与正染红细胞的比值,即增强了骨髓细胞的增殖活动,
有利于巨噬细胞、T细胞和B细胞等免疫效应细胞的形
成,从而增强免疫功能。
藻蓝蛋白能促进小鼠脾淋巴细胞增殖、增强空斑形
成细胞溶血能力和血清中溶血素的含量,显著对抗机体
免疫功能的损伤。通过小鼠迟发型变态反应试验、小鼠
血清溶血素试验及小鼠碳廓清试验,证实了螺旋藻对细
王文博等:螺旋藻的营养保健价值及其在预防医学中的应用 4 9
胞免疫、体液免疫和单核-巨噬细胞吞噬功能都有明显
的增强效果[10]。
2.2抗肿瘤、防癌抑癌
抗突变和抗癌药物的作用机制与脱氧核糖核酸
(DNA)的修复有关,螺旋藻中藻多糖、β-胡萝卜
素、藻蓝蛋白均有此作用,因此螺旋藻在抗肿瘤、防癌
方面显示出重要作用。
研究发现,患有肺癌的老鼠咽食藻蓝蛋白6周后处
理组的存活率90%,对照组仅存活25%。螺旋藻多糖
200 mg/k可显著抑制小鼠体内腹水型肝癌细胞的增
殖,抑制癌细胞DNA合成。江苏省肿瘤研究所王佾先和
中国药科大学孟正木[11]等人根据全国抗癌药物筛选规
程,在健康昆明种小鼠皮下接种小鼠肉瘤S180、宫颈癌
U14癌细胞悬液,结果表明螺旋藻对小鼠S180和宫颈癌
U14有明显的抑制作用,当剂量为25mg/kg时抑瘤率分
别为51.82%和37.93%。螺旋藻与60Co-γ放疗、化疗合
并使用,能提高人体免疫功能,可望开发成为癌症辅助
治疗剂。
藻蓝蛋白和螺旋藻多糖的抗肿瘤免疫作用机理是该
蛋白或多糖具有分裂原的作用,进入体内后可刺激T细
胞和B淋巴细胞,使其活化、增殖并分化成效应T细胞
和浆细胞,产生更多的抗体,并由此增强机体的细胞免
疫和体液免疫功能,全面增强机体的免疫力。
2.3防治高脂血症
螺旋藻中含有大量不饱和脂肪酸,其中亚油酸和亚
麻酸占总脂肪酸的45%,两者是构成细胞膜线粒体内磷
脂的重要成分,可以防止总胆固醇和甘油三脂在肝脏、
血管中大量堆积,避免损害心血管的正常生理功能。
何聆等以螺旋藻喂饲实验性高脂血症模型大鼠,结
果血清总胆固醇值降低,甘油三脂明显降低,高密度脂
蛋白升高,提示螺旋藻具有明显的调节血脂的作用[12]。
在临床上,张震用螺旋藻胶囊治疗高血脂症,结果表
明,157例中降脂显效率47.4%,总有效率为76.0%。同
时,在整个治疗过程中未发现任何不良反应,对肝、肾
功能亦无损害,认为螺旋藻是一种较好的血脂调节剂。
2.4抗氧化、抗衰老、抗疲劳
自由基是人体衰老和疾病的根源之一,超氧化物歧
化酶(SOD)可以催化歧化反应清除自由基。
左绍远等研究发现,老龄小鼠服用螺旋藻能增加红
细胞及脑的SOD活性,使全血和肝脏谷胱甘肽过氧化物
酶活性升高,并明显抑制小鼠脑单胺氧化酶活性。这些
结果表明,螺旋藻具有消除体内自由基、增强机体抗自
由基损伤的作用,而且抑制脑单胺氧化酶活性是抗衰老
的重要途径之一。幼龄小鼠服用螺旋藻能明显提高小鼠
血清乳酸脱氢酶活性,加速运动后血乳酸的清除,有利
于疲劳的恢复,表明螺旋藻具有较强的抗疲劳作用。庞
辉等研究证明,饲喂螺旋藻使大鼠力竭运动时间显著增
加,运动后血清乳酸脱氢酶、磷酸肌酸激酶、谷草转氨
酶活性增高幅度较饲喂常规饲料显著减小,表明螺旋藻
可以减轻运动引起的氧自由基损伤,保护细胞膜结构,
有抗运动疲劳作用[13]。
2.5抗辐射功能
螺旋藻多糖能抗辐射,显著减轻小鼠骨髓细胞辐射
损伤,大大降低电离辐射引起的突变频率。庞启深等报
道,螺旋藻多糖能显著增强DNA损伤修复活性和程序外
DNA合成。螺旋藻多糖和藻蓝蛋白可以促进60co-γ射线
照射后小鼠造血功能的恢复,提高小鼠脾重、脾淋巴
细胞数和脾淋巴细胞转化功能。螺旋藻于粉对小鼠辐
射损伤后的白细胞、血小板有明显的保护作用,加速
细胞的再生,增强骨髓细胞的增殖能力,减少细胞的辐
射损伤。
螺旋藻抗辐射的机制与下列因素有关:(1)螺旋
藻含大量的藻蓝蛋白和藻多糖,有丰富的蛋白质及多种
维生素(维生素C和维生素E等)、β-胡萝卜素和微量
元素(硒、锌和铁等)等生物学活性成分,增加机体免
疫功能,缓解和减轻射线对免疫系统的抑制作用。
(2)螺旋藻有较强的抗氧化作用,可增强机体抗氧化
酶活性,捕捉自由基,由此降低辐射促发的自由基的形
成导致的DNA损伤。(3)螺旋藻含有丰富的铁质、维
生素B12和叶绿素,促进造血功能,缓解和减轻射线对骨
髓造血功能的抑制[14]。
2.6促骨髓造血及抗贫血
螺旋藻中含有丰富的活性铁、维生素B12和叶绿素,
它们是合成血红蛋白的原料和辅酶,而且螺旋藻中的藻
蓝蛋白、藻多糖能增强小鼠骨髓中多染性红细胞与正染
红细胞的比值,因此螺旋藻能从多方面促进血红蛋白合
成和骨髓造血功能,发挥抗贫血的作用。
在螺旋藻恢复大鼠缺铁性贫血研究显示,螺旋藻能
迅速恢复大鼠各项血液指标,包括血红蛋白、红细胞
数、红细胞压积及血清铁蛋白,而且使贫血大鼠肝、脾
病理改变消失,脏/体比值恢复正常,骨髓外铁恢复正
常。庞辉等报道,螺旋藻可提高血红蛋白浓度,提高
膜Na+、K+-ATP酶活性,降低红细胞渗透脆性,具有
抗运动性贫血的作用[15]。临床上,汪洪毅等在治疗52
中 国 食 物 与 营 养5 0
例急性白血病时,对其中41例加用螺旋藻作辅助治疗,
证明螺旋藻在辅助化疗中有修复正常造血,促进血细胞
上升的作用。螺旋藻预防和治疗贫血的机理是有效地增
强了无氧酵解和有氧代谢,能促进铁的吸收,使血浆铁
蛋白增加,从而有效地纠正了贫血。
2.7螺旋藻在其他方面的保健作用
螺旋藻能显著缓解肠菌群失调症模型小鼠的腹泻症
状,对吲哚美辛型、无水乙醇型大鼠胃溃疡模型有明显
保护作用;可降低幽门结扎型大鼠溃疡模型的发生率和
减少溃疡数,对胃液分泌也有抑制作用;可加速慢性醋
酸型大鼠胃溃疡愈合。
孙艳等研究了螺旋藻对糖尿病患者肠道细菌群和肠
道内环境的影响,结果显示,患者肠内的有益菌明显增
加,有害菌减少,腐败物质明显降低,肠内环境得到了良
好的改善,对糖尿患者有辅助治疗的意义。螺旋藻可以提
高应急能力,而且对糖尿病、高血压症、脂肪肝、肾损害
均有一定的防治和保护作用。
3 小结
现代社会生活节奏的加快,工作学习压力增加,食
物营养素摄入不够全面、均衡等,这些因素都严重影响
到人体健康,致使很多人长期处于亚健康状态,许多疾
病呈上升趋势。螺旋藻含有大量的生理活性物质和营养
物质,长期食用对健康有较大益处,能改善机体状况。
螺旋藻作为一种优秀的保健食品和药源食物已经在我国
生产和应用了近20年,深受消费者青睐,其应用与开发
前景广阔。◇
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