繆堅人
江西省技術開發研究中心 研究員
摘要 本文綜述了螺旋藻的生命和生態發育史,其優越的營養成分,對于人類生命與健康的作用,以及其極高的光合效率和對于CO2吸收同化機制, 螺旋藻開發生產與環境的友好,是實現可持續發展戰略的巨大希望所在。
關鍵詞 螺旋藻營養 CO2吸收轉化 可持續發展
一、天工開物 地球上最早的綠色生命
螺旋藻(Spirulina)是一種深青色的絲狀微藻，這是一種在低倍顯微鏡下可以看清楚的,由多細胞單列構成的纖細螺旋狀藻體。在生物學分類上,螺旋藻歸屬于藍藻門、藍藻綱、段殖體目、顫藻科、螺旋藻屬。國際上也有許多專家根據其細胞生理結構類同于細菌而稱之謂藍細菌（Cyanobacterium）；也有人觀其形態似地龍,而戲稱為“蚯蚓藻”。這種奇妙的低等生物,是一種界乎動物與植物之間的一種生命形式。說它是動物,它恰似超級植物,能以其體內的葉綠素a 進行高出常規農作物光合效率10余倍的光合作用；說它是植物,每條藻絲體喜歡獨立游離,并在它的培養液中微微扭轉和作伸屈運動,而且用人工方法愈促進其運動,生長繁殖愈快。更為奇妙的是，螺旋藻的最佳生長環境溫度與人的體溫相接近,它持久保存的遺傳基因組恰好是大自然為地球人提供的一切所需營養的關鍵之鑰。
藍藻螺旋藻在地球上首先以“綠色生物”出現并大量繁殖,至少已有36億年的歷史。20世紀70年代中期，科學家們在澳大利亞北部匹爾巴拉地區的考察中,發現了一些極古老的微體化石,經考證,這些化石是一群藍細菌的遺跡。專家推證這是今日螺旋藻最早先祖的遺骸,其年代至少已有35億年。這一發現,大大地擴展了人類關于地球上最早生命起源的知識。1993年7月,450名科學家在西班牙巴塞羅那召開的生命起源國際討論會上，都持一種傾向性觀點,認為地球上最早出現的綠色原始生命是一種能夠自我復制無性繁殖的藍細菌。從20世紀60年代初螺旋藻被發現以來，經過許多科學家從多方面的研究考證,被認定為這是地球上最早發生的一種生物有機體,或許這也是最早形成以DNA和RNA復制繁殖的綠色生命。
螺旋藻對于我們的這個蔚藍色星球的開化,曾起到過重大作用。早在地球處于“混沌初開”的地質年代,大氣呈現一片棕紅色的帷幔,其中沒有任何游離氧氣,充滿大氣的只是氮氣、二氧化碳（其濃度是今天的100倍）、氫氣和甲烷氣組成的彌霧；那時的海水僅只是含鐵、硫元素和其它化合物的溶液。當時的地球就靠著這些物質吸收太陽的熱幅射能。同時,這些大氣物質和海水中的化學元素互相起著去氧與吸氧的化學反應,控制著任何游離氧氣的出現。
盡管如此,大氣中稠密的二氧化碳和甲烷氣形成千百萬年的“溫室效應”畢竟助長了生命的滋生。終于在這種混沌的原始“培養湯”（碳酸鹽和二氧化碳）環境中,首次越出了早先已以酶反應存在的氨基酸形式,出現了一種含有葉綠素、能進行光合自養的原核生物（無明顯細胞核的生物）—藍細菌(Cyanobacterium),和隨后進化的藍藻螺旋藻(Blue-green Alga, Spirulina)。在這種亙古獨特的環境條件下,藍藻螺旋藻一俟出現,即以消耗周圍環境中的無機鹽為其營養食物,以其細胞色素捕獲的太陽光能對吸收的二氧化碳和水分子進行還原,轉化為糖原以及其它能量物質并釋放出氧氣。這些青青的生物具有了遺傳信息物質,并通過細胞分裂而衍展其遺傳物質。于是這些微生物在比較溫熱的適生環境中,迅速繁殖而得以世代衍續,并以其頑強的生命力開始占領并主宰陸地的表層和湖沼。在起初的地質年代,它們在光合反應中放出的氧氣,很快被海洋中大量的吸氧物質(鐵、硫等化學元素)吸收掉；隨之,與之應運而生的甲烷細菌也開始滋生,它們的任務好象是生來就伺機把死亡的含碳素的藍藻“噬食”掉,并重新轉化成甲烷氣和二氧化碳,這樣,因藍藻進行光合作用而消耗掉的二氧化碳，由于甲烷細菌對于藍藻殘體的噬食而向大氣放還二氧化碳,于是形成了碳酸氣的生物性循環。
科學家們的考證發現,藍藻微生物是地球上從死物界到生物界發生并得以進化的最古老的鏈環。正是這種生物“放氧器”,在經過了多少億年的辛勤“工作”后,才使得地球大氣的氧氣逐漸有了蓄積。大約又經過了10億年的過程,海洋中一切能夠吸氧的物質差不多殆盡(變成了氧化物),地球到了這一地質年代,大氣中的氧氣濃度才加快了蓄積進程而迅速上升。大約在23億年以前，大氣中的氧氣濃度含量達到了1%,而此時的甲烷氣,這種產生溫室效應的氣體,則從大氣中逐漸消退,于是地球進入了從灼熱逐漸變冷的階段。
然而,地球在創造生命的進程中沒有停步。這是因為生物的光合作用已經點燃了生命之火,光合作用的效率比酶的反應要高出20倍,地球上的生物效應變得更加熱烈起來。經過生物自身為適應環境而不斷的進化和隨著大氣中氧氣的蓄積,有核細胞開始出現了。這種強大而復雜的生命形式真核生物—即微藻中的綠藻一經出現,即開始了以其原始的光合器進行光化學反應,這就是光合作用的基本單元 — 葉綠體。地球上一自葉綠體誕生，地球迅速變得美麗而富饒起來。地球從生物的光合作用中進一步得到了高濃度氧氣的支持,生態環境隨之發生了顯著的變化。到了大約6億年以前，地球進入到了她目前的這個狀態,于是爆發了以真核生物為基礎的多樣化生物物種和它們的大量有性繁殖,它們需要在高濃度氧氣環境中生存的條件此時已得到了滿足。其時的氧氣濃度已達到并穩定在21%，地球上的高等動植物逐漸進化,各種大生物如樹木、恐龍開始出現,大自然的一切生機發生了,地球上的一切生命開始活躍起來。
螺旋藻以其頑強的太古基因在地球上持續生存與繁殖，在隨后的地質年代和歷史年代里,它曾經成為孕育地球人與古代文化的搖籃?，斞盼幕脊艑W家發現,900多年前突然消逝的、曾經在中美洲繁榮約1000年的瑪雅人,就是以螺旋藻和玉米為主食,他們不但留下了博南帕克神廟等偉大的建筑和輝煌的科學文化,還遺留下了許許多多密布的螺旋藻生產渠道。他們的鄰居—墨西哥德克斯科科湖沼區的居民亦沿用螺旋藻作為食物。這一事實在400多年前入侵的西班牙殖民者的筆記中就已作了詳細描述,早有了歷史的注腳。
1960年,當一隊由比利時組織的科學探險隊,在深入非洲撒哈拉大沙漠來到乍得湖畔時,他們發現：在如此干旱燥熱的地方,竟生息繁衍著一支健壯的坎紐布部落。他們見到當地人在季風來臨時,從湖沼中撈來青色的“藻花”，被支放在沙地上晾干,再揉進花生粉,做成香噴噴的“地葉”(dihe\')作為主食。有的家庭制作得多了甚至拿到集市上去交易。若干世紀以來,非洲乍得湖畔地區的居民即以此為食物。隨隊的一位名叫J·Leonard的植物學家,從湖沼中取樣帶回歐洲,樣本經法國國家石油研究所G·Clement博士在實驗室加以培養和分析,她（他）們驚奇地發現：世界上竟有如此神奇的生物,其蛋白質含量竟高達65%,而且其氨基酸組成十分有序合理,幾乎包涵了人體所需要的各種必需氨基酸。更令人稱奇的是：螺旋藻的維生素、多糖、不飽和脂肪及礦物質元素等營養物十分豐富,簡直就象是大自然為人類早就準備好的一份“超級營養包”。這一發現一經報道,立即引起了世界微藻生物科學家和生物技術開發商的廣泛興趣和開發熱情。一些國際權威機構的食品檢驗分析一致證明：螺旋藻的粗蛋白質含量高達68—72%,其氨基酸組成,基本上與聯合國糧農組織（FAO）和世界衛生組織（WHO）推薦的營養標準相符合。而且螺旋藻與以往所研究和開發的小球藻、柵列藻等綠藻類有顯著的不同：其形成細胞壁結構的纖維素極少,不需要經過復雜的加工即可被人和動物直接消化吸收。1974年,聯合國召開的世界食品會議正式宣布：螺旋藻是未來最好的食物。從這次會議以后,科學家們進一步研究發現：螺旋藻在作為醫藥、食品和重要的有機化工產品開發利用方面,具有十分廣闊的開發前景。
20世紀70年代以來,美國、法國、德國、日本、以色列、意大利、印度等國的食品與化學開發研究機構,對螺旋藻的化學營養成分先后進行了全面的評價。聯合國工業發展組織（UNIDO）出于食品安全的考慮,于1978—1980年,聘請G·Chamorro等專家,進行了為期100周的毒性學檢測和試驗,得出的結論是：“螺旋藻以10、20、30%的日糧水平,在所做的常規亞急性試驗、慢性毒性學試驗、繁殖與泌乳試驗、誘變試驗和畸胎發生試驗中,均不產生任何生理參數方面的異常。在為期兩年,歷經三代試驗動物的試驗取得的繁殖與泌乳研究結果證明,在受胎、妊娠、幼仔生活力和授乳等方面均未見異常。”UNIDO公布的這一結論,實際上為全世界螺旋藻的生物技術開發利用大開了綠燈。所以螺旋藻得到了聯合國工業發展組織（UNIDO）、聯合國糧農組織（FAO）和世界食品協會一致的推薦。
二、大自然賜于人類的一個超級營養包
人工培養生產的優質螺旋藻比天然生長的純凈,在外觀色澤上與其它鮮嫩綠色植物,如菠菜一樣,呈深青色,無任何刺激性異味。經噴霧干燥的藻粉有如奶粉一般勻潤,發散出香酥氣味。無論是新鮮藻泥或藻粉,均可直接調制食用。
螺旋藻的營養價值,不同于一般食品那樣僅含有某種單一的或某幾種營養素,它是一種復方全價營養,并且與人體直接需要的營養成分相一致。特別是蛋白質、氨基酸、維生素、不飽和脂肪酸、礦物質等在螺旋藻藻體中天然配伍,渾然一體。所以說在人類的食物資源中,螺旋藻是一種能夠綜合提供人體基本生理功能和組織結構所需要的超級生物營養包。
螺旋藻的化學成份和營養學意義基本上可以歸納為以下幾個方面：
人體極易消化吸收的優質水溶性蛋白質
到目前為止,世界上還沒有一種可食生物能與螺旋藻蛋白質相媲美。首先是其含量高達68—72%，在人類的常規蛋白質食品中,牛肉、魚類的蛋白含量僅不過18—20%；雞蛋只含12%；大豆的粗蛋白質含量33%。至于常規食物大米、小麥的蛋白質只含7—12%。還有與眾不同的是,螺旋藻的蛋白質基本上是水溶性的。據丹麥科學家B.O.依加姆博士等在印度所做的聯合分析試驗表明：水溶性的螺旋藻蛋白質,不但質量高,而且其真消化率TD值高達75%,生物學值BV達68%。特別有意義的是,螺旋藻蛋白質中含有較豐富的賴氨酸、蘇氨酸和含硫氨基酸(蛋氨酸＋胱氨酸)等人和動物必需氨基酸,而這正是醇溶性的谷物蛋白質所缺乏的。因此,把螺旋藻用作食品,可以起到與其它植物性蛋白質的互補作用,尤其可以幫助克服人們通常食用的谷類蛋白質營養價值低的問題。此外,螺旋藻與其他生物不一般,其細胞壁是由多糖組成,幾乎不含有纖維素。因此,螺旋藻被食用后,其包涵的營養物絕大部分可以被人體迅速消化和吸收。據消化試驗測定：在18個小時內，85%的藻體蛋白質及其氨基酸和維生素類在人體內被消化吸收并得到轉化利用。螺旋藻的可消化率達83—95%,凈蛋白質利用率53—61%,相當于乳酪的85—92%。
其實,從人體消化生理學來說,人體直接需要的不是蛋白質本身,而是從蛋白質消化出來的各種氨基酸。螺旋藻含有人體需要的全部18種氨基酸,其中10種是人體必需氨基酸(當代WHO又增加了精氨酸和組氨酸2種為必需氨基酸),螺旋藻的各項必需氨基酸的指標均能達到聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織（WHO）的推薦標準。
氨基酸在人體內參與蛋白質、糖原（動物淀粉）的生成和能量的貯存。雖然許多常規食品中也包涵有某幾種氨基酸營養成份,但在人體的生理合成代謝過程中,很難從常規食品中積攢到生成特定生命蛋白質的全部氨基酸,而且只要其中的某一種氨基酸缺失,機體所需要的特定蛋白質便不能被合成。人體中一些特殊的功能性蛋白質—酶類,在生成動物淀粉(糖原)以及在轉化糖類以釋放能量的活動過程中，亦取決于肝臟和腎臟中的某些色素和氨基酸的存量；氨基酸在大腦化學物質多肽和荷爾蒙的生成中也是十分重要的,它對于制造人體胰島素的內分泌腺系統也具有重要的調節功能。在這方面,螺旋藻能滿足人體對于各種氨基酸的基本需求。
螺旋藻還是天然色素藻藍蛋白的寶庫：每10克藻粉中就含藻藍素1700毫克。藻藍素及其伴生的其它色素有助于合成調節人體代謝的多種重要的酶。同時藻藍蛋白對于抑制癌細胞生長和促進人體正常細胞的新生具有重要的調控作用。此外,螺旋藻的核糖核酸(RNA)占藻體總量的3.5%,去氧核糖核酸(DNA)占1%。所以螺旋藻包涵的蛋白質與核酸是一種優質、速效、安全、適合人體需要的完整蛋白質,這對于中老年人、貧血癥患者以及胃腸功能衰退變弱的人來說,具有很重要的營養學意義。
濃縮人體必需的各種維生素
螺旋藻的維妙之處還在于它濃縮有滿足人類生命活動最需要的多種重要的維生素。在螺旋藻重要的直接維生素中,首先是維生素B12的含量很高。在世界上迄今為止所發現的植物資源中，螺旋藻是天然維生素B12含量最豐富的一種生物,在每千克干藻中含有5毫克之多，而且其可利用率高達20%，遠遠超過一切其它資源的維生素B12。在藻體中其它重要的B族維生素還有VB1(硫胺素),每100克干藻中含5.5毫克；VB2(核黃素)4毫克,其含量水平分別達美國FDA和我國國家推薦標準的100%和80%；其它如B6(吡哆素或抗皮炎素)0.8毫克；此外,在每100克干藻中還含有尼克酸14.6毫克,肌醇35毫克,葉酸0.05毫克，d－Ca－泛酸1.1毫克。因此,身體狀況正常成年人每日只需食用3克螺旋藻,這些B族維生素即可得到基本的滿足。
眾所周知,β－胡蘿卜素(維生素A的前體)對于提高人體的免疫防御系統具有很大的功效。螺旋藻含有豐富的類胡蘿卜素,在每公斤干藻中含有約4,000毫克,這一含量比天然胡蘿卜高出18倍。其中以β－胡蘿卜素對于人體健康最具有意義,其含量多達170毫克/100克干藻,即約94630國際單位。據世界衛生組織(WHO)研究人員測算,被體內消化吸收的β－胡蘿卜素約有16%轉化為維生素A，直接參與人體中重要的合成代謝和作為人體重要的抗氧化劑。在每20克螺旋藻中含有30毫克β－胡蘿卜素,而等量的豬肝只含有16毫克，牛肝的含量只有它的1/4。所以成年人每天祗需食用2.5克螺旋藻,即可充分滿足體內代謝的需要。近代醫學證明,β－胡蘿卜素是一種不可須臾缺乏的維生素，因為人與動物的機體自身不能制造胡蘿卜素，所以它們在營養學上和對于人類的健康尤其具有特殊重要的作用。據美國《科學新聞》報導,哈佛大學醫學院的邁克爾·岡察亞諾及其同事,經多年臨床觀察和研究發現：β－胡蘿卜素對于防止和治療動脈粥樣硬化具有極好的效果。這種情形在我國也是一樣,現在已有許多生活優?；蝻嬍沉晳T不良的人,由于過多地攝入低密度的脂蛋白食物,這種脂蛋白與血液的活性氧相互反應,對人體產生嚴重的危害—破壞血細胞的排列,加速血栓形成,即血栓癥,這是心肌梗塞發生的主要因素。β－胡蘿卜素的抗氧化特性主要是它能夠防止特別有害的低密度脂蛋白的形成。所以食用螺旋藻,不但有強化血管的功能,并且能降低血清膽固醇,預防動脈硬化、血栓癥、心肌梗塞等疾病。
含量豐富的天然不飽和脂肪酸－γ-亞麻酸
螺旋藻也是迄今發現的在自養生物中唯一含有豐富γ－亞麻酸的生物。在螺旋藻所含的類脂物中,差不多全是人體需要的重要的不飽和脂肪酸類,而其膽固醇含量極微。螺旋藻的聚不飽和脂肪酸(PUFA)的主要組成部分是γ－亞麻酸(18,3 GLA)和雙聚γ－亞麻酸(DGLA)。在每千克藻粉中,γ－亞麻酸含量高達11970毫克,約占其干藻質量的1.25%,占藻體脂肪酸類的20—30%。
臨床醫學證明,不飽和脂肪酸在體內首先在δ－6－脫飽和酶的作用下轉化成GLA(γ－亞麻酸),然后GLA又轉化成DGLA,乃至生成PGE1,也就是前列腺素E1。前列腺素在人體內起到多種重要的調節功能,如調節血壓，調節膽固醇合成,控制炎癥發生以及細胞增殖等。尤其是γ－亞麻酸降低血漿膽固醇的作用比亞麻酸LA強170倍。由于許多疾病，如糖尿病、老年癥、病毒感染和特異反應紊亂等,都會干擾人體內δ－6－酶的功能而限制GLA的生成。因此通過食用螺旋藻可以直接補充GLA,有助于改善心血管系統機能、生成人體荷爾蒙,對于中老年人恢復機體健康和增進體質具有顯著的作用。
螺旋藻所含的不飽和脂肪酸花生四烯酸(20碳4烯酸)和22碳6烯酸能預防和治療多種間質性硬化癥,有對于血小板的抗凝聚作用和抑制鈉鹽引發的高血壓等。所以服用螺旋藻最大的好處是可以減少動脈粥樣硬化和冠狀動脈血栓發生的風險。
生物性絡合多種重要的礦物質元素
螺旋藻在其生長過程中需要吸收與絡合它生理需要的各種礦物質和微量元素,因此在藻產品中的礦物質和微量元素約占其總量的9%。其中鐵的含量為一般含鐵食物的20倍。鐵元素對于人體紅細胞的生成具有決定性意義。缺鐵性貧血是一種世界病,以婦女和兒童居多。螺旋藻的生物絡合性鐵,在人體中極易被消化吸收,其吸收率比從蔬菜和肉類獲得的含鐵量高2倍。通常食用10克螺旋藻,人體可以獲得15毫克的有機鐵—相當于美國推薦的補鐵標準80%的量。除了鐵之外,螺旋藻還含有強筋固骨的活性鈣和提高肌肉神經傳導性的活性鎂。1978年至1980年,德國臨床醫學專家的研究結果已多次報導,螺旋藻經硒、鋅劑富集處理后,硒、鋅的含量可提高數十倍。這種富硒螺旋藻和富鋅螺旋藻,對于防治兒童生長發育過程中該種礦物質和微量元素缺乏癥,具有很好的臨床醫學意義。此外,螺旋藻對于碘的絡合功能尤其強大,而且螺旋藻的生物性絡合碘，其生理作用遠超過無機碘鹽且無任何毒副作用,它被人體吸收后直接存在于甲狀腺荷爾蒙中,其中T4占52%,T3占18%。這對于促進青少年生長發育具有明顯的作用。
人體的“愛國者導彈”—超氧化物歧化酶（SOD）
螺旋藻蛋白質因其主要是水溶性蛋白質,它含有比其它生物產品或制劑更多種重要的活性酶,其中最為重要的是超氧化物歧化酶,即SOD(superoxide dismutase)。據美國厄斯賴思(螺旋藻)公司測定,每10克螺旋藻干物質中,含有10000至37000單位的活性SOD。
SOD是自然界動植物和好氣微生物中普遍存在的一種重要的生命物質。這是一種活性金屬元素蛋白質。這種活性酶能專門促使超氧自由基發生歧化反應,蛻變為無害的分子氧與過氧化氫。因此可以說SOD是自由基的克星?，F代醫學證實,人體的衰退變化是過氧化自由基直接損害人體蛋白質、核酸、細胞膜和細胞器的結果。因此,對于人類和一切好氣生物來說,沒有SOD的存在,生命就不存在,缺少SOD,生命就將受到嚴重的威脅?，F代醫學研究還證明,SOD是人體內的一種最重要的細胞保護酶,既能防輻射損傷,也能有效地抵抗過氧化自由基,延緩細胞衰老,調節機體代謝和提高人體的自身免疫功能。螺旋藻是供應人體必需SOD最理想的天然食品,而且螺旋藻SOD的分子量比作為食物的動物血液或肝臟的SOD更小,因此更容易被人體吸收,能更全面地調節人體的各種代謝機能。
強大的體能潛力—動物淀粉多糖類
水溶性的葡聚糖—多糖,是螺旋藻的碳水化合物存在的主要形式。螺旋藻的碳水化合物含量達14%,主要是動物淀粉性多糖,而其植物性淀粉含量極少。
螺旋藻的神奇之處在于其糖原能直接存貯于人體的肝臟與肌肉組織中,可隨時調用,以供給人體代謝需要。螺旋藻糖原能促進血液循環,激活體內荷爾蒙的產生,尤其是腎上腺素與胰島素的產生,提高神經系統的反應速度和促進肌肉增生。通過食用螺旋藻可以隨時“現場”向肌肉提供糖原能量,產生爆發力和經久的耐力,既不增加胰腺的負擔,又不會產生低血糖。這一優點對于運動員、演員和其他體能消耗量大的勞動者來說,具有十分重要的運動醫學意義。近幾年來,墨西哥和美國的奧林匹克運動員都把螺旋藻食品作為參賽前和參賽時的必備食物,取得了明顯好的運動成績。
補血造血的天然血紅素資源—葉綠素a
螺旋藻是天然葉綠素a 的資源寶庫,量多而質優。其葉綠素a 的含量約占藻體的1.1%,是大多數陸生植物的2—3倍。在每千克螺旋藻中，含有葉綠素a約7600毫克,這一點也是20世紀60年代開發的小球藻及其它綠色食品無法媲美的。在那類綠藻食品中雖然也含有葉綠素,但多半是無營養學意義的葉綠素b，遠不能起到補血作用。只有螺旋藻葉綠素a 堪稱是“綠色的血液”。研究發現,一般植物細胞的葉綠體僅限制在細胞中某個位置,而螺旋藻的葉綠素則廣泛分布在細胞質中,它與血紅蛋白在人體的血液中自由移動十分相似,而且葉綠素a與血紅蛋白的結構也十分相似,葉綠素a 分子中卟啉的中心位置是活性鎂離子,而血紅蛋白的卟啉中心是鐵離子,所以從葉綠素a到血紅素的轉變可以立刻到位。臨床醫學試驗證明，螺旋藻以其豐富的葉綠素a和藻細胞里的鐵離子,對于人體補血、造血和增強、活化組織細胞，具有顯著的效果。
三、實現可持續發展戰略的巨大希望所在
當今世界日益緊迫的人口、資源與環境問題已成為困擾人類生存與發展的共同話題。我們在21世紀除了在常規農業中挖掘潛力,進一步提高復種指數和單產水平之外,只有繼續進行綠色革命,開辟可持續發展的非常規農業之路,以尋求人類食物營養的全面解決方案。在這方面可供選擇的是,大力采用生物技術,發展微生物農業,使人類的食品與營養資源獲得新的突破性的發展。
其實,生物學家們早就認識到,在自然界的綠色寶庫里,還深深蘊藏著人類營養需求的重大基因組資源。早在1949年,Spoehr 氏和 Milner 氏等生物科學家就曾建議,開發微生物與藻類蛋白質資源,將是一條走出常規農業困境,幫助克服全球性營養不足的光輝道路。上世紀80—90年代,全世界曾有眾多的生物科學工作者,不約而同地奔向藻類王國—這一高光效、高營養質量的低等生物界。他們認為,許多單細胞生物尤其是微藻類的粗蛋白質含量都在30－50％, 甚或更高,祇要人們的生物技術運用得當,完全可以做到生物質(Biomass)的年收獲產量超出25噸/公頃,可以比常規農業單位面積的產量高出3－5倍,甚至更多。國內外生物科技工作者最近20年的開發研究證明：螺旋藻是一種最佳資源節約型的食物生產體系,首先是螺旋藻所使用的是最簡單的投入物—水,可以反復利用；最廉價的投入物是太陽輻射能和地球環境中最豐富的二氧化碳,除此之外的投入物祗是少量作為氮源的尿素或硝酸鹽,以及鉀鹽等其它極少量的鹽類,從而可以生產出高產率和優質的蛋白質營養物而無任何副產物。當代我國許多地方如綠A等已經建立的螺旋藻產業,整個生產實現了工業化過程，而且不產生廢氣、廢水與廢物,對于周圍環境無污染之虞。國內許多地方開辦的螺旋藻產業企業多年的生產實踐證明,螺旋藻的大規模生產達到每日每畝培養池面積7－8千克干藻的生物產率，已是在近代生產技術條件下普遍可以達到的收獲水平。以此計算的年生物產量（以實際生產6個月計）可以達到18－20噸干藻/公頃。也就是說,從每公頃土地上約可收獲蛋白質12噸左右,這一數字與常規農業相比,已十分令人鼓舞。
我們進一步從人類的生存環境發展來考慮,微藻螺旋藻的開發利用具有極為深遠的意義。因為人類未來賴以進行食物生產的最大的自然資源仍然是太陽輻射能和愈來愈濃厚的大氣二氧化碳?？茖W家計算,地球表面每年接受的太陽輻射能大約為5.5×1023卡,或100千卡/cm2·年。眾所周知,光合作用是地球上最宏大的化學反應,但整個地球的綠色植物實際利用太陽輻射能的效率卻祇有萬分之幾。即便如此,地球上的綠色植物每年進行的光合作用,仍將200億噸的碳從大氣CO2直接轉化成碳水化合物(植物性糖類)。人類近百年來由于工業化活動的結果,使大氣中的CO2含量增長了25%。有人測算,全球二氧化碳一年的排放量超過65億噸,到2100年CO2的年排放量將會達到300億噸。那時,CO2在大氣中的含量將要增加2倍多。一些科學家主張把二氧化碳吃掉是不失為一種好的解決辦法。因為這種高濃度的大氣CO2對于微藻螺旋藻植物來說卻是一種良好的"氣肥"。螺旋藻正是這樣一種具有極高光能轉化率和CO2同化機制的微藻生物。經研究測定,螺旋藻的光能轉化率高達18％,而一般農作物中最高的C4作物(如玉米、高粱、甘蔗等)祇能達到3－5％。而且,螺旋藻有比任何C3植物如水稻、小麥等更高的CO2同化機制,能大量吸收利用周圍環境中的CO2和氨氮,轉化生成糖原,進而在細胞內轉化成蛋白質。經農業部原螺旋藻協作組研究測算,生產100公斤螺旋藻蛋白,約要吸收轉化185公斤二氧化碳。螺旋藻的這種超高光能轉化率和超強吸收轉化二氧化碳的特點,正是人類進一步利用太陽能來制造食物的巨大潛力所在。
參考文獻
Herskowitz,Irwin H. 1977,(專著) Principles of Genetics,2nd ,3-4 USA
納那西瑪 D.L.R.和文卡他拉門巴G.S.等,1982,鈍頂螺旋藻(Spirulina platensis Geitler) 蛋白質的營養質量,繆堅人譯,1983,轉載于農業部螺旋藻協作組螺旋藻開發利用生物技術(資料匯編),1985
Venkataraman,L.V. 1982, Algae – a Future Food Source,Science Reporter (India).
Becker,E.W.and Venkataraman,L.V. 1982, Biotechnology and Exploitation of algae – The Indian Approach, German Agency for Techmical Cooperation (GTZ),Eschborn, FRG.
繆堅人 1983, 鈍頂螺旋藻一種極有希望的蛋白質資源,中國科學院主辦農業現代化研究 1983-5, 55-56
戚長敬1984, 關于螺旋藻開發研究的一個建議 中共中央書記處農村政策研究室主編 送閱件,1984 -6
繆堅人主編螺旋藻開發利用生物技術(資料匯編), 農業部螺旋藻協作組1985.
Fox,Ripley D.(專著) SPIRULINA—Production & Potential, 1996, France.
繆堅人(主筆)螺旋藻大規模工業化生產培養課題(國家75-05-02)總結報告書,1989.
Henrikson, Robert(專著) 1989, Earth Food—Spirulina,How this remarkable blue-green algae can transform your health and our planet, U.S.A.
Dubacq J.-P. and Pham-Quoc, K. 1993, Biotechnology of Spirulina lipids: a source of gamma-linolenic acid. Spiruline,algae de vie,
59-64,France
Dillon, J.C. and Phan,P.A. 1993, Spirulina as a Source of Protein
in Human Nutrition, Spiruline,algae de vie,103-108,France
Pascaud,M.The Essential Polyunsaturated fatty Acids of Spirulina
and our Immune Response. Spiruline,algae de vie, 49-57,France
繆堅人(主編) 21世紀生命之光--螺旋藻,中國農業科技出版社,北京,1997.
