全 文 ：食品研究与开发2007.Vol.28.NO.09
檬酸对藻蓝蛋白稳定性影响较小[26]。
5 结束语
目前国内外有许多实验室在研究钝顶螺旋藻藻蓝
蛋白提取纯化工艺,但基本上都还处在实验室阶段,存
在着生产成本居高不下,工艺流程较复杂、产品质量不
稳定的缺陷,不适宜推广。因此应加大这方面研究的投
入,应尽快探索出一种适用于工业化生产的大量制备
藻蓝蛋白的方法,降低用钝顶螺旋藻生产藻蓝蛋白的
成本,以促进藻蓝蛋白广泛地开发利用。
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品研究与开发,2005,26(3):74-76
收稿日期:2007-01-26
陈金娥
(忻州师范学院生化分析技术研究所,山西 忻州 034000)
螺旋藻的开发与应用
摘 要:螺旋藻具有丰富而全面的营养,具有极高的医疗保健价值,是一种新型的保健食品,其大规模工业生产具有
巨大的社会与经济效益。对螺旋藻在经济社会中开发、生产及应用前景作了较为详细的论述。
关键词:螺旋藻;经济社会;功能性食品
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
基金项目:山西省归国留学基金(2004067);山西省自然科学基金资助课题(No20051028)
作者简介:陈金娥(1957-),女(汉),实验师,本科,主要从事生化分析与研究工作。
综述
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食品研究与开发 2007.Vol.28.NO.09
1 螺旋藻(spirulina)的养殖与开发
1.1 螺旋藻的形态学及生物学特征[1]
目前,发现的螺旋藻约 35种,用于工业化生产的
螺旋藻只有钝顶螺旋藻(螺旋藻Spirulinaplatnsis)和极
大螺旋藻(Spirulinamaxima)。螺旋藻属于蓝藻门、颤藻
科、螺旋属,是一种多细胞型丝状微生物,螺旋形是螺
旋藻属的特性。但是螺旋参数(螺矩及螺旋直径)随品
种不同而异。光学显微镜下钝顶螺旋藻兰绿色、多细胞
型,细胞近方型,细胞宽6μm~8μm,长2μm~6μm,螺
旋疏松弯曲,螺旋藻宽26μm~36μm,螺旋间距43μm~
57μm,藻丝长200μm~500μm。极大螺旋藻灰绿色,细
胞宽7μm~9μm,长小于宽,螺间距 70μm~80μm,顶
端微尖。钝顶螺旋藻和极大螺旋藻虽在形态学上有差
异,生物学特性及营养成分完全相同。其适宜生长条件
为:温度25℃~37℃,光照强度 30000lx~35000lx,
pH8.5-10.5,较好的培养液是Zarouk氏培养基。
1.2 螺旋藻的开发历史与现状
螺旋藻最早发现于非洲乍得湖,1963年法国石油
研究所的Chemet博士分离出乍得湖产的螺旋藻,并于
实验室进行了培养实验。世界第一个螺旋藻工厂于
1968年在墨西哥的 Texcoco湖畔建成;1973年墨西哥
通过螺丝藻的人体试验,并于1980年联合国粮农组织
(FAO)正式确认螺旋藻是理想的蛋白质和多种生理参
数,并将螺旋藻誉为21世纪人类蛋白质的来源;目前,
已有墨西哥、法国、乍得、日本、德国、菲律宾、印度、泰
国、荷兰、意大利、秘鲁、以色列、美国及中国等10多个
国家和地区生产螺旋藻。世界总产量约2000t左右[2]。
1985年,中国科学院武汉植物研究所胡鸿钧带领的课
题组将钝顶螺旋藻引入云南进行培养研究。目前,国内
最大规模螺旋藻生产基地在河南南阳建成并投入运营。
1.3 螺旋藻的生产技术发展
现有的螺旋藻工业主要存在着两大局限性[3]:生产
成本高和生产率低。显然,欲提高螺旋藻的光学效率
和产量,就必须有效地控制培养条件和保证足够的光
照强度。
1)螺旋藻生产过程中计算机自动控制是80年代
后期提出并试验的,90年代初以色列研究人员采用在
线检测优化法,应用数学模型和计算机处理,对室内小
规模培养池的光强、光密度、pH值和温度等生长参数
进行了监测和自动控制,在最低成本下实现了螺旋藻
生长条件的最优化。
2)新型光生物反应器的研制应用。螺旋藻对太阳
能的利用率高达24%,比大田作物高6倍~8倍。因此,
螺旋藻的大规模工业生产多采用机械搅拌的开放池式
生产系统。以自然光为光源、热源,其优点是操作简便,
易于生产。但亦存在诸多造成生产成本高与低效率等
不利因素[4]。用于螺旋藻高效生产的新型光生物反应器
的研制是以实现从开放式反应器转变为封闭式反应器
为方向的,试图实现高光效和高产率。采用空气和二氧
化碳的混和气体进行呈升气式搅拌,可将有效光作用
所要求的培养基循环和碳酸盐结合起来,这一构想已
被大多数新型光生物反应器的设计者所采用。在相同
条件下,管道式反应器是开放式培养池产量的6.3倍。
3)驯化和筛选高效新藻种
目前,限制螺旋藻大批量商品化生产的另一个重
要因素是没有找到更适合的藻种。因而,国内外把筛选
新藻种和改良现有品种作为主攻方向之一。希望所选
育的富集微量元素新品系藻种能使某种特定的微量元
素从无机形态转化为有机形态,而易被人体利用吸收。
2 螺旋藻在经济社会发展中的地位与作用
2.1 资源
我国尽管幅员辽阔,但人均占有可耕地面积较
少。而我国海岸线漫长,内陆湖河资源十分丰富,开发
螺旋藻资源不仅利于开发新型营养源、缓解土地与粮
食危机,而且有助于促进传统农业向现代农业的转化。
螺旋藻的大规模生产蕴藏着巨大的经济潜力。世界海
藻资料源十分丰富,在近海水域生长的海藻,年产量相
SPIRULINAEXPLOITATIONANDAPPLICATIONSINDIFFERENTFIELDS
CHENJin-e
(LabofBiochemicalAnalysis,XinzhouTeacher’sUniversity,Xinzhou034000,Shanxi,China)
Abstract:Spirulinaisakindoffunctionalfood,whichcontainsvariousnutrientsandhasanimportanthealth
value,thelarge-scaleindustrialproductionofspirulinahasagreatsocialandeconomicbenefits.Inthispa-
per,thedevelopment,productionandextensiveapplicationofspirulinainmodernsocietyhavebeendiscussed
indetail.
Keywords:Spirulina;economicsociety;functionalfood
综述
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食品研究与开发2007.Vol.28.NO.09
当目前世界小麦总年产量的15倍数以上。实验证明:
1hm2水域出产的海藻加工后可获20t蛋白质,这相当
于40hm2耕地每年所产大豆中的营养成分总量。事实
上,海洋“可耕”地面积大约为陆地的 15倍,科学家预
计,在21世纪,海藻将成为人类提供10%的蛋白质。可
以预计,21世纪海洋完全有可能成为人类“第二粮仓”。
2.2 环境
环境和资源是当今世界人类的两大主题,大量废
弃物对生态环境污染,江河湖海的富营养化,对人类造
成了严重的威胁。如何利用废弃物资源生产出有价值
的产品的同时,又改善环境已引起人们极大兴趣。传统
的方法处理有机废水主要采用厌氧接触法、厌氧污泥
床法、厌氧生物膜法等。70年代中期,人们开始采用酵
母菌和光合细菌生物处理法,将废水处理和单细胞蛋
白的生产结合起来。目前,国外已经开始主用高速藻类
池塘(HRAP)污水处理系统来生产一些高蛋白的藻类,
具有成本低、耗能少、效率高、收益大等特点,是一项非
常有利的环境工程。如Oswald等[5]已成功利用沼气废
水或人畜废物生产诸多小球藻或栅列藻等藻类。其它
废物如骨粉、猪血等作为藻类的营养源。高浓度有机废
水的大量排放会造成环境严重污染。70年代以来,国
外就有利用沼气池废水、城市废水、二级处理厂废水以
及缫丝、印染、制药、酿造、制糖、制革等工业有机废水
养殖螺旋藻等微藻并使废水得以净化的报道,并初步
取得了成效。实践表明:在户外培养螺旋藻时造纸黑液
不仅能促进其生产和产量,同时也提高了细胞同化酶
活性和磷的利用率。利用糖蜜废液进行螺旋藻的培养,
COD、糖、NH4+、PO43-的去除率分别达到 75%、80%、
70%~85%、60%~70%。
国内开展了有关糖蜜酒精废液中螺旋藻培养的
研究[6-7],根据研究表明:糖蜜酒精废液的化学成分中,
有机物、无机物元素种类齐全、含量高、可利用性好,能
够充分满足螺旋藻生长时对营养源的盐度的需求。一
般高速率藻塘系统中,藻类蛋白质生产非常快,约为大
气的127倍,稻米的560倍,氨基酸产量也很高。以色
列、印度的成功试验表明:经高速率藻塘系统聚凝、浮
选和干燥后可得到的生物量约为55%的藻体,恶劣者
含量约为42%~52%。HRAP的生物产量有30g/m2·d~
50g/m2·d,每年的混合生物量可达180t/hm3,其中藻类
生物量约占102t。因此,在经济上有巨大的吸引力。
2.3 功能性产品的提取和应用[8]
螺旋藻的生物活性成分较复杂。目前发现较有应
用价值的成分有拟生长因子、内源性酶、藻多糖、藻蓝
素、不饱和脂肪酸等[1]。1996年钱凯生等人首次从螺旋
藻蛋白中发现一种能刺激人体细胞增长的因素。称之
为拟生长因子。用特殊方法诱发的螺旋藻能大幅度加
快内源性酶的合成,对消除氧自由基、保护DNA分子、
抗衰老、抗癌变极其重要。螺旋藻多糖是目前研究较多
的热门课题。日本从螺旋藻热水分馏物中获得一种物
质证明含有鼠李糖、岩藻糖、木糖、半乳糖、甘露糖、葡
萄糖、葡萄糖醛酸、核糖、果糖、半乳糖醛酸、硫酸酯及
钙离子组成的一种多糖,已经证实该物质具有抗病毒、
抗癌等作用,可作为一种重要药源开发。藻蓝素是螺旋
藻中的一种自然界少有的天然荧光色素蛋白质,用于
食品和化妆品的天然色素,高纯度的藻蓝素是一种荧
光分子探针。
在医疗保健方面,螺旋藻对调节人体免疫机能有
明显的效果。螺旋藻中丰富的生理活性成分如β-胡罗
卜素,叶绿素,α,γ-亚麻酸、多糖、藻蓝蛋白、维生素、
糖酯、微量元素可调节人体机能,促进细胞新陈代谢,
提高自身免疫力、抗衰老、抗氧化、抗辐射,对多种疾病
如肿瘤、高血压、心脏病、糖尿病、艾滋病、肥胖、金属中
毒等均有明显的功效。
法国等国家将螺旋藻制成护肤美容用品和减肥制
剂;越南以商品名“Lactogil”出售的螺旋藻药片,用来
增加产后乳汁分泌不足;美国科学家从螺旋藻中提取
一种叫糖脂的化学物质,它能阻止AIDS病毒生长。
3 面向新世纪的“绿色食品”——功能性螺旋藻食品
“功能性食品”是指其成分对人体能充分提高身
体防御功能、调节生理节律以及预防疾病和促进康复
等调节功能的食品[4]。螺旋藻作为一种全天然、高蛋白、
富含生理活性成分、营养丰富的功能性食品日益风靡
世界,被联合国粮农组织誉为人类未来理想食品。
3.1 螺旋藻的化学组成成分
在自然界,螺旋藻是迄今为止发现的营养最丰
富、最全面的绿色食品。其化学成分主要有构成生命体
的蛋白质、核酸和糖类物质、脂类、维生素和微量元素
所组成[8]。
3.2 高蛋白功能性食品[9-10]
早在60年代发现的单细胞藻——螺旋藻,是目前
已知的天然食物中营养最丰富的食品,其蛋白质含量
高达70%,且包含有人体所有必须氨基酸。目前,由螺
旋藻制成的或添加的食品已有50多种。螺旋藻作为一
种丰富而均衡的蛋白质补充剂,大多以粉状或丸剂形
式投放市场。螺旋藻粉是许多食品,如汤、酱、面团、快
餐和速成溶饮料以及其它食品的独特配料。美国的
Proteous公司将螺旋藻粉掺到多种食品里。螺旋藻也
综述
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是一种橙香味的薄脆饼和其它类型糖果成分,可提高
蛋白质含量的12%~18%。还可以做蛋白粉与通心粉
的配料。其它象乳酪、酸乳酪等这样的发酵品制作,也
为螺旋藻的应用提供了可能性。此外,采用提取方法,
可获得一种脱色的螺旋藻粉,它无臭无味,更适合添加
到很多食品中去。
3.3 食品添加剂
因海藻本身能提供丰富的碘化物、矿物元素、维
生素、激素、蛋白质及多种活性成分,一般可直接作营
养强化添加剂。此外,亦可从海藻中提取出多种食用色
素。如法国石油公司就从螺旋藻中提取出玉米黄质(黄
色)、蓝溪藻黄素乙(橙红色)、藻青素(蓝色)等食品着
色剂。随着富微量元素的螺旋藻的驯化培养成功,更加
提高了螺旋藻的营养和保健价值,为新型食品添加剂
的开发提供了更多的途径。
3.4 海藻多糖
海藻多糖是海藻工业的代表性产品,其典型产业
有褐藻胶、琼脂和卡拉胶三大类,可用于糖果、冷食、罐
头、糕点、饮料和搅拌菜,亦可用于酿酒的澄清剂和泡
沫稳定剂。另外,以褐藻多糖为原料,加入动物胶或大
豆蛋白及钙盐,可加工成人造海蜇;在仿生食品中,海
藻多糖衍生物可作药品支撑剂、改良剂或增效剂。除此
之外,螺旋藻多糖具有很高的药用价值,如抗辐射、抗
衰老作用、抗肿瘤作用、抗病毒作用等,尤其是硒多糖
的活性研究,具有重要的生物学意义与广阔的应用前
景,成为多糖研究的一个新方向。
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收稿日期:2007-02-06
赵燕,李建科*
(南昌大学食品科学教育部重点实验室,江西 南昌 330047)
现代技术在食品真伪和产地鉴别中的应用
摘 要:综述了近年来光谱技术(近红外、中红外、拉曼光谱、核磁共振光谱、稳定同位素和荧光光谱)、色谱技术(气
相和高效液相)、电子鼻、生物技术(DNA技术和酶联免疫)等现代技术在食品真伪和产地鉴别中的应用。
关键词:光谱技术;色谱技术;电子鼻;生物技术;食品鉴别
THEAPPLICATIONOFMODERNTECHNIQUESINTHEDETERMINATIONOFFOODAUTHENTICICITY
ZHAOYan,LIJian-ke*
(TheKeyLabofFoodScienceofMOE,NanchangUniversity,Nanchang330047,Jiangxi,China)
Abstract:Therelativepotentialofvariousmoderntechnologiesfortheconfirmationoffoodauthenticityand
qualityarediscussed.Thesediscussedtechniquesarespectroscopy(NIR,MIR,Raman,NMR,Stableisotope,
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
基金项目:长江学者和创新团队发展计划资助(批准号:IRT0540)
作者简介:赵燕(1980-),女(汉),博士研究生,研究方向:食品化学与食品分析。
*通讯作者
综述
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