螺旋藻是地球上最古老的物種之一，距今已有30億年的生命史。早在16世紀，墨西哥人就開始食用螺旋藻。由于螺旋藻富含各種營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)，可用作食品、保健品、藥品和動物飼料，因此，對螺旋藻的開發(fā)利用具有非常美好的前景。我國對螺旋藻的研究始于70年代，作為藻類蛋白源開發(fā)列入“七五”國家科技攻關項目。螺旋藻中蛋白質(zhì)含量豐富，是單細胞蛋白（SCP）的一個重要來源，可解決全球性蛋白短缺問題。螺旋藻中又含有豐富的氨基酸、維生素和礦物質(zhì)，增加了其作為SCP的價值，是一種營養(yǎng)全面且均衡的新型綠色飼料添加劑。

1螺旋藻的生物學特性

    螺旋藻是一類低等藻類植物，屬于藍藻門、顫藻目、顫藻科、螺旋藻屬，單細胞和多細胞的絲狀微生物，絲體螺旋狀，由短圓柱形細胞組成，絲長50－300μm、寬 3－8μm，表面不具膠鞘，不易被激生物附著，細胞內(nèi)有氣泡，上浮性好。適宜生長溫度為28－35℃，pH值以8．5－10為宜。繁殖以細胞的不斷橫分裂和藻絲斷裂為主，是一種光能自養(yǎng)型生物。

    已知共有30多種，我國發(fā)現(xiàn)5種，分布在北京、山西、江蘇、西藏等地，目前應用廣泛的有鈍頂螺旋藻、和極大螺旋藻。螺旋藻屬于高光放自養(yǎng)型微生物，含有葉綠素A、藻藍素等光合色素，對太陽能的利用率達24％，遠在于農(nóng)作物。據(jù)比利時皇家科學院的一位教授推算，“1hm2水面螺旋藻年產(chǎn)50t蛋白，而 lhm2土地只能產(chǎn)大豆2．5t�！甭菪�藻繁殖以細胞不斷橫分裂或藻絲斷裂而增加藻絲長度和數(shù)量，3－5d內(nèi)生物量增加1倍，在淡水和海水中都能繁殖生長，對溫度和pH值有一定耐性。螺旋藻對營養(yǎng)物質(zhì)要求并不苛刻，可用造紙廢液、工業(yè)廢水或發(fā)奮廢液等培養(yǎng)螺旋藻，但要注意人為有毒化學物質(zhì)，特別是重金屬鉛、鉑、汞等對藻類的污染。螺旋藻中含有大量的磷可與這些金屬形成不穿于水的金屬性磷酸鹽，使之不被動物吸收。

2螺旋藻的培養(yǎng)方式

    螺旋藻的大量培養(yǎng)有兩種形式：開放式培養(yǎng)和封閉式培養(yǎng)。

    (1)封閉式培養(yǎng)

    一般在這明封閉的容器中進行培養(yǎng)，人工供給CO2。封閉式培養(yǎng)設備復雜、成本較高，但其產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量也往高。產(chǎn)品一般作為健康食品高價出售。

    (2)開放式培養(yǎng)

    在敞開的容器中進行培養(yǎng)，可人工供給CO2，也可通過人工交班時空氣中CO2溶入培養(yǎng)液中。由于在開放條件下，無法使螺旋藻的生產(chǎn)過程達到最優(yōu)化，因此在開放式培養(yǎng)中螺旋藻對光的利用牢不高，因此使生產(chǎn)成本加大，而且質(zhì)量和產(chǎn)量無法保證，一般作為飼料級產(chǎn)品出售。我國多采用開放式培養(yǎng)。

3螺旋藻的營養(yǎng)特點

    3．1蛋白質(zhì)含量高、不含抗營養(yǎng)因子、氨基酸組成合理

    螺旋藻是目前常用微藻中蛋白質(zhì)含量較高、消化吸收較好的藻種。據(jù)測定，螺旋藻中蛋白質(zhì)含量為60％－70％，蛋白質(zhì)消化率為75％左右，且蛋白質(zhì)中膽固醇含量低，并含有非水溶性食品纖維，能降低血清膽固醇，有抑制血壓上升和脂肪肝、改善腸道菌叢、預防腎功能障礙等功能。其氨基酸組成均衡，螺旋藻蛋白質(zhì)中含有18種氨基酸，有多種動物生長的必需氨基酸，還含有谷類飼料所缺乏的賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和俄氨酸，它們有“蛋白質(zhì)互補作用”，能提高蛋白質(zhì)的營養(yǎng)效價。

3．2含有豐富的礦物質(zhì)和維生素

    螺旋藻中礦物質(zhì)和維生素含量全面、種類多，生物利用率高。礦物質(zhì)約有如種以上，絕大部分呈有機結合態(tài)，易于消化吸收。螺旋藻中維生素以類胡蘿卜素、維生素B1、B6、B12、E、K等功能性維生素為主。其中類胡蘿卜素（以葉黃素和β一胡蘿卜素為主）為其他植物（包括胡蘿卜）的10－15倍，且在動物機體內(nèi)轉化吸收率較高，可達到良好的著色效果，提高魚、蝦、海珍品、觀賞魚、肉雞和雞蛋等的觀賞效果和商品價值。維生素E、維生素C、β一胡蘿卜素都是抗氧化劑，能清除自由基，中斷自由基的反應健，防止機體實質(zhì)性組織器官的生理性衰老和病變，延緩細胞的衰老和老化。維生素入維生素E、β一胡蘿卜素和一些微量元素是與繁殖有關的生物活性物質(zhì)，能提高動物的繁殖機能。

3．3含多不飽和脂肪酸的比例高

    多不飽和脂肪酸（PUFA）在營養(yǎng)和醫(yī)學上有重要作用，特別是二十碳五烯酸（EPA）和二十碳六烯酸（DHA）對人的心臟疾病、動脈硬化、癌癥、風濕關節(jié)炎、氣喘和糖尿病等有明顯效果，鈍頂螺旋藻可在體內(nèi)大量聚積EPA和DHA等PUFA。螺旋藻中脂肪含量僅為2％－3 ％，絕大多數(shù)為PUFA（占脂類總量的25％－60 ％），以λ一亞麻酸為主要脂肪酸（約占0．5％左右），λ一亞麻酸可轉化合成EPA和DHA，并且λ一亞麻酸本身也是一種生物活性物質(zhì)，它能刺激前列腺素的合成，調(diào)節(jié)機體生理功能，增強抗病力。肉、蛋、奶等動物產(chǎn)品中PUFA含量隨動物飼糧中的PUFA含量增加而增加，因此用螺旋藻飼喂的動物產(chǎn)品中PUFA也較高。

3．4含有多種生物活性物質(zhì)

    螺旋藻生物活性成分較復雜，到目前發(fā)現(xiàn)的有擬生長因子、內(nèi)源性酶、藻多糖、藻藍素、抗熱應激作用因子、生物活性激素和抗病毒物質(zhì)等。

    螺旋藻的營養(yǎng)成分

    成分含量成分含量

    蛋白質(zhì)（g）60-70泛酸（mg）0.1-0.5

    脂肪(g)5-9葉酸（mg）0.05

    碳水化合物（g）15-25煙酸（mg）305

    纖維(g)2-4

    灰分(g)6-8異亮氨酸(g)4.1

    水分（g）3-7亮氨酸(g)5.4

    賴氨酸(g)4.4

    葉綠素(g)0.8-2蛋氨酸(g)1.8

    類胡蘿卜素(g)0.2-0.4丙氨酸(g)4.7

    藻藍色素(g)15-20精氨酸(g)4.3

    天冬氨酸(g)8.1

    鈣(mg)400胱氨酸(g)0.3

    鐵(mg)100谷氨酸(g)9.1

    鋅(mg)3甘氨酸(g)3.0

    鎂(mg)300苯丙氨酸(g)2.8

    銅(mg)1.2蘇氨酸(g)3.2

    磷(mg)900色氨酸(g)1.2

    纈氨酸(g)4.4

    維生素A(mg)100-200組氨酸(g)1.0

    維生素C(mg)21-30脯氨酸(g)2.1

    維生素B1(mg)1.5-4絲氨酸(g)2.8

    維生素B2(mg)3-5酪氨酸(g)2.5

    維生素B6(mg)0.5-0.7

    維生素B12(mg)0.05-0.2亞油酸(mg)970

    維生素E(mg)5-20λ-亞麻酸(mg)1350

    肌醇(mg)40-100小分子多糖(g)3

    1996年，錢凱先等從螺旋藻蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)一種能刺激人體細胞增長的多肽，分子量接近胰島素，稱之為擬生長因子，具有促生長作用；內(nèi)源性酶能粹滅氧自由基，具有抗氧化性能，能夠保護DNA和蛋白質(zhì)分子；藻多糖具有抗病毒、抗癌作用，能提高機體免疫力；藻藍素是一種罕見的天然色素，可以標記各種生物大分子；抗熱應激作用因子能提高動物機體免疫能力和抗病能力。此外，還有很多本知的生物活性因子作用尚未闡明，有待于我們的進一步研究。

3．5細胞壁不含纖維素，易消化

    植物大多具有堅韌的纖維素細胞壁，只有經(jīng)過破壁處理，細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)才能被充分吸收利用。而螺旋藻的細胞壁由脂多糖和肽葡聚精組成，不合纖維素，易被消化吸收，而且蛋白質(zhì)利用率很高，達75%左右。

3．6核酸含量低于其他SCP

    SCP雖然營養(yǎng)豐富，但核酸含量較高。核酸在家畜體內(nèi)消化后形成尿酸，家畜無尿圖酶，尿酸不能分解，隨血液循環(huán)在家富的關節(jié)處沉淀或結晶，引起痛風癥或風濕性關節(jié)炎。雖然螺旋藻中的核酸含量（4％－6%）也高于大多數(shù)常規(guī)飼料和食品，但卻低于其他SCP，如酵母（8％－12％）和細苗（10％－20％）。由于核酸的存在，螺旋藻的用量不宜超過30g/d，若長期使用，每天不宜超過 20g或0．3 g/kg體重。

4螺旋藻在畜牧業(yè)中的應用

4．1在養(yǎng)雞生產(chǎn)中的應用

    螺旋藻可明顯提高肉雞的日增重和蛋雞的產(chǎn)蛋率及成活率，改善胴體性狀和蛋黃顏色。劉開容等（1995）報道，螺旋藻且1%一7％作為飼料添加劑，可明顯提高肉雞的日增重和成活率；且隨添加量的增多，增重效果越明顯，而耗料量隨添加量的增多而減少；試驗組經(jīng)濟效益明顯高于對照組；試驗還發(fā)現(xiàn)，螺旋藻能改善雞的肉質(zhì)，使肉質(zhì)細嫩，系水力和熟肉率均高于對照組，肌纖維較細，切面富有光澤。呂樹臣等（1998）在基礎日糧中添加2％－4％螺旋藻，可使維雅雞成活率提高16．8％，增重幅度提高33．4％。戴榮表等（1998）在產(chǎn)蛋雞的飼料中添加0．5％－l％的螺旋藻，產(chǎn)蛋串提高了3．56%一5．28％，飼料利用串提高了9．9%。徐亮等（1989）的試驗結果表明，螺旋藻對蛋黃問色的加深有著極其明顯的作用，并且隨著藻份含量的增加，蛋黃顏色越來越深。李日新（1986）試驗表明，用鈍頂螺旋藻飼料飼喂雛雞，可顯著提高雞只增重，促進性成熟，且無毒副作用。但當螺旋藻含量大于20％時生長明顯受到抑制（Naraenko等，1975；Sauveut，1979）。

4．2在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用

    陳新容等（2000）用螺旋藻飼喂網(wǎng)箱鯉魚，試驗組增重提高12．4％，魚肉粗蛋白含量提高3．14％，含脂率下降4．86％，可食部分比例提高5．l％。張福利（1994）報道，用30％一20%的螺旋藻飼喂對蝦，提高了對蝦的免疫力和抗病力，加快了幼體的變態(tài)和蛻皮速度，提高成活率10％－20％，而且飼料費用明顯降低。黃金田（2000）用螺旋藻詞喂河蟹，李洪進（1996）用螺旋藻飼喂稚鱉的試驗中也發(fā)現(xiàn)有上述作用。因此，螺旋藻在水產(chǎn)育苗中的效果非常明顯。在珍貴魚類中添加螺旋藻，能夠改善魚的肉質(zhì)、增加魚體的光澤，使觀賞魚類色澤漂亮、鮮艷，還增強了魚的抗病能力。而且螺旋藻在水中不易下沉凝聚，不易敗壞水質(zhì)。

4．3其他

    由于螺旋藻的生產(chǎn)成本過高，在其他動物飼料中的應用報道較少。在肉豬飼料中添加15％也不影響其生長，但在種豬飼料中適量添加可提高其繁殖力。韋啟鵬等（2000）用1％螺旋藻替代國產(chǎn)脫脂魚粉，能明顯提高斷奶仔豬日增重、降低料重比，經(jīng)濟效益明顯，同時減少了腹瀉率的發(fā)生。白元生（1999）用鮮螺旋藻添加食鹽后直接喂牛，肥有效果較好。

5螺旋藻資源開發(fā)需要解決的問題

    （1）成本問題 只有在螺旋藻的價格低于常規(guī)飼料蛋白（如豆粕、魚粉等）或相差不多時，螺旋藻才可能被大規(guī)模推廣使用。

    （2）培養(yǎng)問題 我國的培養(yǎng)技術較落后，產(chǎn)量也不高，今后有必要研究開發(fā)高產(chǎn)保質(zhì)的螺旋藻生產(chǎn)系統(tǒng)。

    （3）新品系藻種的選育     根據(jù)螺旋藻的營養(yǎng)特點和生物學功能可以培育出更有特色和更有價值的新品系藻種，從而更好的為人類服務。例如根據(jù)螺旋藻可使微量元素從無視態(tài)轉化為有機態(tài)，目前已選育出高碘、高鉻、高硒、高鈣、高鍺等新品系。也可使用轉合因技術獲得高產(chǎn)PUFA的基因工程藻株。