螺旋藻的免疫活性及其营养保健的研究进展

《微生物学》文献综述螺旋藻的免疫活性及其营养保健的研究进展班级：小组成员：指导教师：2016年5月9日螺旋藻的免疫活性及其营养保健的研究进展作者11，作者22，作者33，作者44，作者55，作者66，作者77，作者88，作者99，作者1010摘要：螺旋藻是地球上一种古老的蓝绿色单细胞藻类水生植物，因呈螺旋状而得名。螺旋藻具有较高的营养价值与保健功效，具有广阔的开发利用前景，可作为食品添加剂、饲料、饵料、保健食品补剂和医药等原料。文章综述了螺旋藻的生物学特征、免疫活性、营养价值、医疗保健功能、国内外研究开发概况、在食品饲料工业中的应用及其开发应用前景。关键词：螺旋藻；免疫活性；营养保健；应用前景螺旋藻属于蓝藻门，颤藻目，颤藻科，螺旋藻属的一种原核海藻。广泛分布于海洋或湖沼，主要有钝顶螺旋藻和极大螺旋藻，盐泽螺旋藻等品种。由于螺旋藻富含18种氨基酸，多种蛋白质，各种脂肪酸，8种维生素，12种矿物质及藻多糖等多种生物活性物质。具有补充营养，预防保健等功效，被世界卫生组织和联合国粮农组织誉为21世纪人类最优良的保健食品和药源食物。研究表明，螺旋藻具有抗辐射，抗氧化，抗炎，抗肿瘤，防止贫血，提高免疫力，延缓衰老等功效。为深入了解螺旋藻的免疫活性和及其营养保健方面，我们于2016年5月进行了文献查阅研究学习。1、螺旋藻的生物学特性1.1形态结构螺旋藻是一种古老的低等原核单细胞水生植物，体长200～500μm,宽5～10μm,。形如钟表发条。螺旋藻为多细胞藻体，圆柱形螺旋状的丝状体，单生或集群聚生，藻丝直径5-10μm，先端钝形，螺旋数2-7个。藻体可以颤动和旋转运动，常像围绕着一个纵轴似地很快旋转，向前爬行。藻体为单列细胞组成的不分枝丝状体，胶质鞘无或只有极薄的鞘，并有规则螺旋状，以形成藻殖段繁殖。由于体内的藻红素和藻蓝素等的数量不同，而呈现不同体色，如蓝绿色、黄绿色或紫红色等。螺旋藻表面不具无胶质鞘，不易被微生物附着，细胞内有气泡，上浮性好。细胞或藻丝顶部常不尖细，横壁常不明显，顶细胞圆形，外壁不增厚。无异性胞和厚壁胞，可大量繁殖形成水华。1.2生活习性螺旋藻喜高温、喜碱性、喜光照，对生存环境要求十分严格，所以必须是在热带或者亚热带气温、日照充足、含碱水域这三个条件同时具备的环境中才能自然繁殖。螺旋藻设和生存的温度，最好是在25到35摄氏度之间的湖水里，如果温度低于20摄氏度，螺旋藻的生长就会变得缓慢。螺旋藻特别适合生长在含碱性的水域环境中，在这种水域里边适应能力特别强，一般碱性水域里的PH值最好是在8.3到10.3之间。2、螺旋藻的营养学特征2.1蛋白质蛋白质的质与量是一种食物营养价值的重要指标。螺旋藻的蛋白质不论在数量还是在质量上都有其独特的优势,其蛋白质含量高50%～70%，相当于大豆1.68倍，猪肉的7倍，牛肉的3.3倍，鸡蛋的3.1倍鱼肉的3.7倍，牛奶的1.73倍。也就是说螺旋藻的蛋白质含量在地球上所有动植物中最高，其蛋白质基本上是水溶性的，极易为人体消化吸收,消化吸收率可达85%。螺旋藻的蛋白质由18种氨基酸组成,其中有8种必需氨基酸，含有丰富的赖氨酸、苏氨酸和含硫氨基酸(蛋氨酸和胱氨酸)等为人和动物必需氨基酸，这几种氨基酸正是谷物蛋白质中所缺乏的。因此，把螺旋藻作为配伍食品，可以起到氨基酸互补作用，也可以解决植物蛋白质营养价值较低的问题。2.2脂肪螺旋藻属于低脂食品,脂肪含量为6%～9%,其脂肪酸多以不饱和脂肪酸为主,含量为4.9%～5.7%，尤其是必需脂肪酸的含量较高，而且具有多种保健功能的γ-亚麻酸含量高达8.75～11.97g/kg，而且脂肪中不含有胆固醇。2.3矿物质螺旋藻的矿物质含量相当高，也含有丰富的微量元素(如钙、铁、锌、硒等)，相对于普通陆生食物来说硒含量尤为丰富。这些微量元素和矿物质均与有机物结合，易为人体吸收利用，能有效地调节机体平衡及酶的活性。2、螺旋藻的免疫活性前期研究实验流程图本实验从细胞免疫功能、体液免疫功能、单核－巨噬细胞吞噬功能、NK细胞活性等方面对螺旋藻片进行研究，结果表明螺旋藻片能明显增强小鼠细胞免疫和体液免疫，显著提高小鼠NK细胞活性。4、营养保健4.1抗衰老抗氧化随着年龄的增长,机体对自由基的清除能力降低,衰老的标志物--脂质过氧化物生成增加，生成难溶的无生理活性的脂褐素,沉积于细胞内，使细胞功能老化，螺旋藻含有丰富的维生素E和β-胡萝卜素、硒等,这些物质都是很好的抗氧化剂,能有效地清除体内自由基,抑制脂质过氧化反应,有效抑制防止细胞的破坏,延缓机体衰老。4.2防贫血缺铁性贫血是一种常见的营养缺乏病，螺旋藻中含铁量高达190～550mg/kg，并以铁氧蛋白的形式存在，容易消化吸收，是防治缺铁性贫血的理想保健食品。螺旋藻的高蛋白质含量及丰富的叶绿素(含量为8～20mg/g)都保证了对铁质的有效吸收机体摄入叶绿素后可很快地转变为血红素，并快速地改善机体的血红素水平，从而改善血液循环，这对改善老年人的造血功能差，对治疗与供血有关的疾病有很大的作用。4.3降低血糖血脂水平螺旋藻中丰富的不饱和γ-亚麻酸有助于脂肪代谢，可与食物中的胆固醇在人体中形成易于流动和转运的胆固醇酯，减少胆固醇在血管内膜上沉积；还可促进胆固醇转化为胆碱，从而能预防老年人心血管疾病的发生。经临床验证，γ-亚麻酸具有降低胆固醇总量的作用，且降低最多的是恶性胆固醇。螺旋藻含有丰富的K、Mg及微量的Cu、Se等元素，对防治心血管疾病大有裨益。研究表明Na在体内积累可使血压上升，而K能促进Na的排出。B族维生素对于改善心肌功能和扩张血管有一定的作用。4.4防癌抗肿瘤作用一般认为高脂肪低膳食纤维,缺少维生素A，维生素C，维生素E，高热量，低Se膳食容易发生肿瘤，而螺旋藻正是富含这些成分，加上特有的藻蓝蛋白和多糖，这些物质都具有防癌抗肿瘤作用。多糖的抑制机理属于DNA代谢干扰型,尤其是通过增强机体免疫力的介导作用，而间接的抑制癌细胞。藻蓝蛋白对抑制癌细胞生长和促进人体细胞的新生具有重要的作用，能增强淋巴细胞的活性，提高人体的免疫力，具有防癌、治癌的良好效果。5、国内外最新研究动态我国陈秀锦等于2014年通过螺旋藻片给予小鼠经口灌胃，发现实验小鼠抗体生成细胞数和小鼠血清溶血素水平，迟发型变态反应，ＮＫ细胞活性均明显增强，证明螺旋藻片确有增强免疫力的功效。王竹君，张学武等于2015年以螺旋藻为原料提取水解肽，探究并鉴定水解度与抗肿瘤活性的关系，为以螺旋藻为原料的药品和保健食品的开发提供了理论基础。赵小霞，邱丽君等人于2016年通过SephadexG-50凝胶过滤法，SDS-PAGE检测法等技术对小鼠实验探讨螺旋藻藻蓝蛋白亚基的提取和免疫活性，得出结论低温提取藻蓝蛋白亚基且具有增强小鼠免疫活性的功能。WidyaParamitaLokapirnasari等在2016年通过研究感染流感病毒H5N1的鸡禽对不同水平螺旋藻溶液的使用，得出螺旋藻用量对心肌坏死和白细胞影响效果显著，结果表明螺旋藻能作为饲料添加剂使肉鸡免疫功能得到提高。Kovacs,M等于2016年对于螺旋藻（钝顶节旋藻）和百里香作为膳食补充剂，探究其对兔子的血清生化、免疫和抗氧化状态的影响，得出螺旋藻无论是单一使用或是组合，均表现出较高趋势的抗体水平产生，得出螺旋藻补充本身导致了较高的抗体的生产，如果没有phytobiotics，在所用的剂量下可以显著影响血液的抗氧化状态的结论。以上实验研究及成果均表明，螺旋藻无论是作为药品直接给药，还是作为食品和饲料添加剂补充，都可以显著提高哺乳动物及家禽的免疫活性，增强其体内抗肿瘤及抗病毒活性，并且其自身富含的各种营养成分非常接近动物机体的营养需要标准，这无疑给螺旋藻药品的开发及作为营养保健的功能性食品的利用提供了更加有力的理论基础。6、螺旋藻的开发应用及未来发展趋势螺旋藻除了在营养食品方面潜力很大，在功能食品及饲料、添加剂方面也有诱人的发展前景，其中含有丰富的营养成分以及多种生物活性成分，如藻多糖、β-胡萝卜素、藻蓝蛋白等，这是螺旋藻保健食品具有保健功能的物质基础。用螺旋藻开发的食品添加剂可广泛用于食品工业。6.1螺旋藻食品添加剂6.1.1β-胡萝卜素从螺旋藻中提取的β-胡萝卜素是一个具有高价值的产品，比化学合成β-胡萝卜素有许多优点，β-胡萝卜素在食品工业上可用于雪糕、饮料、干酪、糖果、肉制品、蛋制品以及面条等做食用色素或营养保健食品添加剂。6.1.2藻蓝素藻蓝素，也称藻蓝蛋白，主要存在于蓝藻细胞内囊体膜上，是藻类光合反应的关键色素，作为食品添加剂，广泛用于雪糕、糖果和糕点等食品生产的着色上，在临床医学上用作免疫荧光剂以及抗肿瘤药物。6.2.功能性食品开发6.2.1抗氧化与紫外线防护螺旋藻中的藻青蛋白在许多生物系统中作为抗氧化物质，发挥重要作用。Liu等通过研究经乳酸菌发酵的螺旋藻，发现在发酵过程中，细胞壁生物降解后，总酚类物质增加到原来的1.73倍，释放出的小分子具有更强的抗氧化活性。同时，与天然螺旋藻相比，经乳酸菌发酵的螺旋藻，含有更多由藻青蛋白转化成的藻胆青素，抗氧化成分增加了，对紫外线也有防护作用。6.2.2糖尿病人食品螺旋藻的营养组成符合糖尿病患者的饮食要求，即低糖、低脂肪、高蛋白、高维生素，故对糖尿病有较为明显的改善。Kamalpreet等研究了非胰岛素依赖型糖尿病人群食用螺旋藻后的营养和健康情况，结果表明：螺旋藻含有大量人体可利用的铁，每天补充2g螺旋藻能够改善该类人群的血友病状况。此外，螺旋藻中的藻青蛋白能够强化机体防疫体系并抑制糖尿病并发症，改善身体健康，强化机体活力。6.2.3改善砷中毒症状砷进入人体内被吸收后，破坏了细胞的氧化还原能力，影响细胞正常代谢，引起组织损害和机体障碍。Rahman等研究了不同年龄、性别、营养状况砷中毒人群服用螺旋藻后的机体修复情况，结果表明：服用螺旋藻后，60%的砷中毒人群健康状况显著改善。螺旋藻中抗氧化成分有助于缓解砷引起的细胞中毒。6.2.4其它功能食品螺旋藻可以通过调节胶质活性，抑制外部敏感物质对关节的刺激，影响相互作用机制和功能机制，从而起到缓解关节炎的效果。螺旋藻中β-胡萝卜素作为转化成维生素A的预存物质，需求量不断增大并且普遍应用于多种维生素预混料和功能性食品中。6.3饲料工业螺旋藻细胞壁主要由蛋白质构成，纤维素含量很低，极易消化吸收，可作为饲养动物的添加剂。研究表明，在家畜日粮中添加螺旋藻均可提高成活率，降低料肉比；在家禽类饲料中添加螺旋藻可提高禽的抗病力，降低饲料消耗，提高日增重，改善禽产品质量；在蛋鸡日粮中添加1%的藻粉，就能使蛋黄颜色加深，提高蛋品的商品价值；在水产饵料中，可直接用其活体或干粉作水产养殖的开口料或幼苗饵料，诱食效果较好，且制成的颗粒饵料投入水中不易下沉、不凝集、不易败坏水质，养殖效果良好，在海珍品中还可起到增色作用。6.4螺旋藻啤酒工艺螺旋藻啤酒可以增加啤酒的营养价值，同时还赋予啤酒以螺旋藻所特有的绿色。目前螺旋藻比较认可的添加方法是先对螺旋藻进行分离提取后再加到酿造后的啤酒中，这种方法可以从根本而解决螺旋藻溶解性低、易染菌的难题，另外，添加螺旋藻提取液还能解决啤酒浊度及其稳定性等一系列问题。目前螺旋藻粉中的营养成分的提取一般采用酶解法和弱碱水溶解两种方法。随着人们生活水平的不断提高，螺旋藻啤酒必将会越来越多地受到消费者们青睐。7、结语在文献查阅中，我们对螺旋藻的生理学特征和营养学方面有了初步的了解，并且了解到在营养保健和免疫活性方面的重要研究进展，它具有促进淋巴功能，减缓衰老，抗氧化，抗辐射，抗肿瘤，防止贫血，提高免疫力，延缓衰老等功效，可以用于调理贫血症，改善营养缺乏，改善老年人的造血功能差，预防心脑血管疾病等问题，具有很高的药用价值。在国内外最新研究发现中，科学家们进行了各种实验研究，得出螺旋藻可以显著提高哺乳动物免疫活性，抗肿瘤抗病毒，为螺旋藻药物开发和营养保健提供了更有力的理论基础，因此螺旋藻在作为食品药品添加剂以及功能性食品的开发方面具有良好的应用前景。参考文献[1]包国良,王茵螺旋藻中营养成分检测及其生物学活性研究[J].中国