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螺旋藻的营养健康功能及在食品中应用研究进展

花匠小妙招
2024-11-29 18:20

摘要: 螺旋藻（Spirulina）是产量和产值最大的微藻，大约90%的螺旋藻都被用作膳食补充剂。本文从量效关系角度分析了螺旋藻功效成分、摄入量与营养素补充之间的关系；总结了螺旋藻解决现代人群慢性病的应用研究进展，概述了螺旋藻在食品工业的应用研究进展。根据螺旋藻中功效成分含量与推荐摄入量（RNI）或适宜摄入量（AI）之间的关系，每日摄入3 g螺旋藻粉可以补充2 g左右优质蛋白，同时补充人体每日所需的维生素A、维生素B12、维生素K1、维生素K2和铁，也能够有效补充部分锰和碘。临床研究结果显示每日补充1~19 g的螺旋藻在降血脂、减肥、降血糖、降血压、治疗非酒精性脂肪肝病等方面具有显著治疗效果。螺旋藻中诸多营养成分（叶绿素、藻蓝蛋白等）对光热的敏感性导致螺旋藻在食品工业的应用存在挑战，这也为开发适合食品工业的稳态化螺旋藻及相关配料带来机会。

Abstract: Spirulina (Arthrospira) is the largest microalgal product by tonnage and value. There are roughly 90% of Spirulina powder and tablets is sold as human nutritional supplements. Spirulina is recognized as a superfood growingly among people, and the mechanism beyond the functional phenomena is also ongoing researching. The relationship between recommended daily intake (RDI, 3 g/d) of Spirulina and recommended nutrition intake (RNI) or adequate intake (AI) is analyzed, and the Spirulina is a good supplement for premier protein, iron, vitamin A, vitamin B12, vitamin K1 and K2. Spirulina is also an effective supplement for manganese and iodine elements. This paper also briefly reviews the progress in the medical and pharmaceutical functions to human beings of Spirulina powder. The clinical trials show that Spirulina is a proficient nutraceuticals in controlling hypertension, diabetes, obese, etc. Finally, the progress of the application of Spirulina in food industry is also discussed. For the heat and light sensitivity of phycocyanin and chlorophyll, there is an urgent demand for the solution of stable Spirulina and new derivatives.

螺旋藻（Spirulina）是“节旋藻”（Arthrospira）的俗称，属于蓝藻门、蓝藻纲、颤藻科、螺旋藻属的低等原核生物。螺旋藻由单列细胞组成不分枝的丝状体，藻丝体长200~500 μm，宽5~10 μm，呈有规则的螺旋形弯曲。螺旋藻具有固碳、固氮、吸附金属离子的能力，在环境保护、碳中和、再生能源领域有诸多报道；在医学/药学[1-2]、营养膳食补充[3-4]等方面也有广泛用途。螺旋藻曾被联合国用于推动消除发展中国家的饥饿和营养不良现象，还被用于国际空间站为航天员提供食物和氧气[5]。螺旋藻功能的多样性主要归因于其生物学特性和丰富、全面的营养成分（见图1）。螺旋藻在我国既作为普通食品管理，也被允许作为备案制保健食品原料，可食用的螺旋藻主要指钝顶螺旋藻和极大螺旋藻两类。以螺旋藻为原料的注册保健食品有207个批准文号，主要是锭片剂型[6]；以螺旋藻为主要原料的药品在我国有15个批准文号，主要为含0.2 g、0.35 g螺旋藻粉的锭片和含0.35 g螺旋藻粉的硬胶囊两类[7]。

图 1 螺旋藻的综合利用

Figure 1. Integrated application of Spirulina

本文主要基于量效关系对螺旋藻的日摄入量与营养补充的相互关系进行综合分析，同时对螺旋藻的临床营养功能进行总结概述，最后对螺旋藻在食品工业的应用进展进行扼要说明，旨在为螺旋藻应用于大健康产业提供一个全面衔接的信息桥梁。

1. 螺旋藻营养成分

螺旋藻作为一种“超级食品”已被诸多组织推荐，代表性的营养成分包括蛋白质（含藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白）、维生素、金属元素、γ-亚麻酸、类胡萝卜素、叶绿素等，但不同藻种、养殖条件和分析方法，数据间会存在差异。

螺旋藻藻粉的日推荐摄入量为3~4 g/d[8]，市售螺旋藻产品的日推荐摄入量为2~9 g/d。根据《维生素和矿物质补充剂导则》（Guidelines for Vitamin and Mineral Food Supplements），食物中所含维生素和矿物质的日推荐摄入量高于FAO/WHO所制定日推荐摄入量的15%时可成为膳食补充剂[9]。3 g螺旋藻粉中微量营养成分（维生素和矿物质）含量见表1，螺旋藻可以作为维生素A、维生素B12、铁、锰等营养素的膳食补充剂。除以上微量营养成分外，3 g螺旋藻粉中还含有1.5~2.3 g的优质蛋白质，蛋白质中含有总藻蓝蛋白519 mg、C-藻蓝蛋白240 mg；其他的营养成分包括糖类17%~25%，叶绿素30 mg、类胡萝卜素15 mg、玉米黄质9 mg、β-胡萝卜素6.8 mg、超氧化物歧化酶1080 U、γ-亚麻酸30~60 mg[1]。

表 1 日摄入3 g螺旋藻粉对成人日需维生素和矿物质的贡献

Table 1. Contribution of vitamins and minerals to RNI/AI from 3 grams of Spirulina powder

维生素数量[1]RNI/AI[10]占比（%）矿物质数量[1]RNI/AI[10]占比（%）维生素A11250 IU800 μg RE421 钾60 mg2000 mg3维生素E285 μg14 mg α-TE2.0钠30 mg1500 mg2维生素B13.5 μg1.4 mg0.3磷33 mg720 mg4.6维生素B2140 μg1.4 mg10镁15 mg330 mg4.5烟酸400 μg15 mg2.7钙10 mg800 mg1.25维生素B630 μg1.4 mg2.1铁6.5 mg12 mg54.2维生素B129.0 μg2.4 μg375锌90 μg12.5mg0.7生物素0.5 μg40 μg1.3锰400 μg4.5 mg88.9叶酸6.2 μg400 μg DFE1.6铜20 μg0.8 mg2.5泛酸4.5 μg5.0 mg0.09硒0.9 μg60 μg1.5维生素K160 μg15~100 μg[11]≥60碘15 μg120 μg12.5维生素K215 μg≥15 注：RNI或者AI值以18岁以上成年男性数据为参考；RE：视黄醇当量；α-TE：α-生育酚当量；DFE：膳食叶酸当量。 1.1 螺旋藻蛋白

螺旋藻含有50%~78%的蛋白质和人体需要的全部氨基酸[12]，且蛋白质净利用率（NPU）和蛋白质功效比值（PER）分别高达53%~92%和1.8~2.6。优质螺旋藻的氨基酸评分均大于100[13]，螺旋藻的消化率成为其蛋白质氨基酸评分的第一限制因素。螺旋藻蛋白主要由藻胆蛋白（结构式见图2）组成，藻胆蛋白由载体蛋白和发色团通过硫醚键共价链接，每分子藻胆蛋白含α和β两条多肽链，每条多肽链含一个或多个共价连接的发色团。

图 2 藻蓝蛋白（a）和藻红蛋白（b）结构式

Figure 2. Structural formula of (a) phycocyanin (b) and phycoerythrin

螺旋藻中藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的比例约为4:1。藻蓝蛋白作为螺旋藻中特有的光合色素，含量高达螺旋藻干基的20%[14]，从而使螺旋藻成为工业生产藻蓝蛋白的首选原料。藻蓝蛋白是蓝色的水溶性色素，分子中含有3个色基，分别连接在α-84、β-84和β-155位上；分子量（MW）44 kDa、等电点（pI）为4.3、最大吸收波长620 nm、室温荧光发射峰为640 nm，为三聚体成环结构。藻蓝蛋白在60 ℃以下热稳定性较好，温度达到或超过60 ℃，热稳定性明显下降；温度升至70 ℃时，藻蓝蛋白溶液立即褪成无色并出现蓝灰色絮状沉淀[15]。常温可见光条件下，藻蓝蛋白溶液的荧光在一个月内将完全消失。室温光照保存10 d，100 ppm藻蓝蛋白溶液中的色素保存率仅为19.34%，在40 ℃避光保存10 d，藻蓝蛋白的色素保存率仅为24.89%[16]。藻蓝蛋白具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、增强免疫力等功能活性，具体可参见姜国庆等的综述[17]。

别藻蓝蛋白（异藻蓝蛋白）是孔雀蓝色的水溶性蓝色素，MW 38 kDa、pI4.6、最大吸收波长650 nm、室温荧光发射峰为657 nm，别藻蓝蛋白在螺旋藻中的含量可以达到44.08 mg/g（干基）[18]。

1.2 螺旋藻多糖

糖类占螺旋藻粉干基的12%~15%[1]，螺旋藻多糖是酸性多糖，主要由鼠李糖、甘露糖、葡萄糖、木糖等组成[19]，不同提取方法所得螺旋藻多糖的得率和分子量并不一致。硫酸铵和叔丁醇三相萃取螺旋藻粉的螺旋藻多糖得率为9.25%，纯度为86.17%[20]；采用40%乙醇溶液萃取螺旋藻多糖，得率为8.92%[21]。Majdoub等[22]报道螺旋藻多糖的平均分子量为199 kDa，且硫酸根约占干重的20%；热水浸提所得螺旋藻多糖的分子量为250~300 kDa[23]；Pugh等[24]认为螺旋藻多糖的分子量超过了100000 kDa（10 million Da），Chaiklahana等[25]报道90 ℃提取的螺旋藻多糖具有高的抗氧化活力，且纯化螺旋藻多糖的分子量为212和12.6 kDa。

螺旋藻多糖具有调节免疫力、抗病毒、抗肿瘤、抗辐射、抗突变、抗氧化、降血糖、降血脂等功能活性，具体可参见涂芳等的综述[26]。

1.3 γ-亚麻酸

螺旋藻中的脂类物质约为6%~13%，其中可皂化物约占83%，不可皂化物约占17%，脂类物质中超过50%为脂肪酸，由十一碳烷酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、γ-亚麻酸等组成，根据培养基的不同，螺旋藻粉中脂肪酸组成比例亦不同[27-28]。其中γ-亚麻酸分别占极大螺旋藻和钝顶螺旋藻总脂肪酸的10%~20%和30%~49%。γ-亚麻酸作为一种ω-6脂肪酸具有保持血管LDL-C正常、保持血压正常、缓解女性经期不适、促进认知、抗炎、延缓皮肤衰老等功能[29]。

1.4 微量营养素 1.4.1 维生素

维生素A：β-胡萝卜素是VA的前体，钝顶螺旋藻中类胡萝卜素的含量为0.1~0.4 mg/g[30]，β-胡萝卜素占总类胡萝卜素的69.5%[31]。Annapurna等[32]曾对3~5岁的儿童每日补充1200 μg β-胡萝卜素当量的螺旋藻，发现螺旋藻中总类胡萝卜和β-胡萝卜素的吸收率分别为72.3%和75.2%。血清中的视黄醇浓度均有显著的提高。王杰等[33]对210例7~9岁儿童进行了为期10周的营养干预，在早餐中添加0、2和4 g螺旋藻（相当于日摄入视黄醇当量118、617和1051 μg RE/d），膳食干预前后儿童血清维生素A水平基本相同，但螺旋藻组肝脏维生素A储备量分别增加了0.13、0.26和0.39 μmol/L。这说明螺旋藻可以作为维生素A的膳食补充剂。

维生素K：维生素K是含有2-甲基-1,4-萘醌母核的一族脂溶性维生素，根据侧链结构的不同，天然维生素K分为维生素K1和维生素K2（MK-n）两类。维生素K2，特别是MK-7具有增加血浆羧化骨钙素（cOC）从而增强骨密度、降低动脉钙化等生理活性[34-38]。3 g螺旋藻所摄入的维生素K1、维生素K2分别达到了日推荐摄入最大量的60%和15%。目前尚未有关于螺旋藻中维生素K对骨骼健康影响的临床报道，但动物实验结果显示，螺旋藻对模拟失重大鼠饲料钙的表观吸收率、骨密度、骨钙含量以及骨钙素水平均高于对照组，且血钙浓度显著低于对照组，表明螺旋藻对骨代谢有益，可以减少模拟失重大鼠后肢骨质的丢失，提高了骨密度[39]。

维生素B12：研究表明，20 g螺旋藻能满足人体所需的维生素B1、维生素B2和维生素B3。螺旋藻含有大量的维生素B12（咕啉类物质），但Watanabe等[40]发现螺旋藻中的维生素B12大部分（约83%）为伪维生素B12（Pseudovitamin B12，类似维生素B12的物质），且对哺乳动物维生素B12的代谢没有影响[41]。维生素B12的检测方法有微生物法和化学发光法，且化学发光法检测维生素B12的结果约为微生物法的8%~9%。但微生物分析结果显示螺旋藻中36%的维生素B12对人体有活性，其维生素B12的活性物质包括维生素B12和甲基钴胺素，大约为35~38 μg/100 g干基[42]。培养液中的钴盐（CoSO4）对螺旋藻中伪维生素B12的含量有显著影响，如果用维生素B12代替钴盐，螺旋藻中伪维生素B12的含量将显著降低，且螺旋藻的生长速率和产量没有影响[43]。

1.4.2 矿物质

螺旋藻中的矿物质元素与培养基中的微量元素紧密相关，常用的Zarrouk、改良Zarrouk培养液中均含有A5和B6微量元素[5,44]，从而使螺旋藻具有补充矿物元素的可能。

铁：朱碧贞等[45]对154例6~14岁缺铁性贫血儿童补充螺旋藻（0.35 g/粒，2粒/次，3次/d，疗程1个月）。治疗期间，不另加营养，不使用其他类似铁制剂，饮食供给如常。疗程结束时，患者血红蛋白、血清（血浆）铁和红细胞游离原卟啉恢复正常值的有效率分别是81.1%、92.1%和71.3%，结果显示螺旋藻可以作为天然膳食补充剂治疗缺铁性贫血。Gao等[46]比较了螺旋藻、小球藻和聚球藻对缺铁性贫血模型小鼠进行铁膳食补充的效果，发现同一剂量水平，螺旋藻组的补铁效果显著优于硫酸亚铁组、小球藻组和聚球藻组。

碘、锰：日补充3 g螺旋藻的前提下，碘和锰的摄入量虽然达不到膳食补充剂所要求的占推荐日摄入量的15%，但高于10%，对于机体碘、锰元素的补充也有一定作用。

2. 螺旋藻的功能特性

螺旋藻具有很多保健功能（增强免疫力、降血糖、降血压、抗氧化、抗脂肪肝、减肥、抗癌、抗菌、等，图1），具体表现为：

2.1 提升免疫力

螺旋藻对免疫系统的作用可参考Matufi等[47]的综述。谭玉燕等[48]采用随机对照实验对84例维持性血液透析患者（28~69岁）进行螺旋藻片（6 g/d，0.5 g/片，4片/次，3次/d）营养干预6个月后，发现螺旋藻组的院内感染率（16.7%）显著低于对照组（40.5%）。另外，螺旋藻组的血红蛋白（Hb）、血清白蛋白（Alb）和蛋白分解代谢率（PCR）值也显著（P<0.05）高于对照组。Ge等[49]采用随机对照实验对100例恶性肿瘤病人（18~70岁，II/III/IV期）在化学药物治疗的前两个周期进行螺旋藻营养补充（100 mg/粒，3粒/次，3次/d），结果显示，螺旋藻组的白细胞数和中性粒细胞数显著增加，重度骨髓抑制的发生率显著（P=0.03）下降，且治疗方案修正率也显著（P=0.01）下降；螺旋藻组的免疫球蛋白M和CD8+ T细胞显著增加。所以，螺旋藻能够显著提升机体的免疫力，特别是术后、机体免疫力低下的人群。

2.2 降血糖

在一项肥胖患者接受高血压治疗的研究中，患者每日补充2 g极大螺旋藻，螺旋藻组的胰岛素敏感性比率得到了提高。2型糖尿病患者持续补充螺旋藻（2 g/d，2月），空腹血糖、餐后血糖和糖化血红蛋白（HbA1c）的水平降低[50-51]；糖尿病患者持续补充螺旋藻胶囊4周（4.2 g/d，0.35g/粒，1.4 g/次，3次/d），能够显著增加血清铁浓度，血红蛋白与对照组无显著差异，但糖基化血红蛋白的浓度显著降低[52]。非酒精性肝病患者持续补充螺旋藻（6 g/d，6月）成功降低了HOMA法胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）[53]。一个胰岛素抵抗HIV阳性患者每日摄入19 g螺旋藻，持续2个月，胰岛素的敏感性有显著提升[54]。

螺旋藻改进葡萄糖代谢的机理可能是螺旋藻中高含量的蛋白和纤维降低了机体对糖的吸收，同时增加了胰岛素分泌[54]。补充螺旋藻增加胰岛素敏感性的作用部分归功于低水平的白细胞介素-6（IL-6）[55-56]，从而抑制了胰岛素信号分子（比如胰岛素接受体底物），最终抑制了葡萄糖转运蛋白4转移至细胞表面，降低葡萄糖在肌肉和脂肪组织的吸收[54]。

与二甲双胍相比，钝顶螺旋藻能够显著改良高脂肪饲料/低剂量链脲霉素所引起的血糖、胰岛素和肝酶的快速上升。螺旋藻可以矫正2型糖尿病模型小鼠的血清脂肪组成，并通过肿瘤坏死因子a和脂联素的调节展现出抗炎作用。螺旋藻降低了肝组织固醇调节元件结合蛋白1c（SREBP-1c）的表达，从而体现出抗脂肪肝的作用；螺旋藻能够通过显著增加过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）γ辅助活化因子-1α（PGC-1α）、线粒体转录因子A（Tfam）和线粒体DNA（mtDNA）拷贝数，促进受损肝脏线粒体合成[57]。

2.3 降血压

超重人群每日补充4.5 g螺旋藻，持续6周后表现出降血压作用[58]；2型糖尿病患者持续12周每日补充8 g螺旋藻也有降血压作用[55]。Martinez-samano等[59]采用随机实验对16名18周岁以上的介于1、2期系统性动脉高血压患者在进行ACE抑制剂治疗的前提下，辅以4.5 g/d极大螺旋藻，持续12周，螺旋藻组的动脉血压、sVCAM-1、sE-selectin和内皮素-1的水平显著（P<0.05）降低，而谷胱甘肽过氧化物酶活性和氧化谷胱甘肽水平显著（P<0.05）上升。

Carrizzo等[60]发现，经过体外模拟胃肠消化处理的钝顶螺旋藻原料对小鼠受阻血管产生了直接的内皮型一氧化氮介导的血管舒张；进一步采用多肽组学方法将螺旋藻的初级消化物分成5个部分（A~E），只有组分E能够激发血管舒张作用，组分E中存在4种主要肽段（SP3~SP6），其中，仅SP6（GIVAGDVTPI）在离体血管中展现出直接的内皮依赖性血管舒张功能，经由磷脂酰肌醇-3-激酶/丝氨酸苏氨酸激酶（PI3K/AKT）通路汇集NO释放；另外，SP6在动物体内也有降血压作用，提升内皮型血管舒张的同时增加了血清中亚硝酸盐的水平。鲁军[61]发现钝顶螺旋藻经碱性蛋白酶和木瓜蛋白酶水解后得到的异亮氨酸-谷氨酰胺-脯氨酸（Ile-Gln-Pro，IQP）和缬氨酸-谷氨酸-脯氨酸（Val-Glu-Pro，VEP）两种肽是血管紧张素转化酶（ACE）抑制肽，且均为非竞争性抑制剂。

螺旋藻通过增加eNOS合成、抑制ACE、抑制肾素血管紧张素系统（renin-angiotensin system）、抑制血管收缩代谢物（vasoconstricting metabolites）和抑制血小板聚集发挥降血压的作用。

2.4 抗氧化作用

不良饮食习惯和不良食材能够改变身体代谢平衡，并对机体造成损伤。长时间摄入高过氧化值食用油，机体氧化压力平衡被打破，血清中的细胞色素P450 2E1显著增加，且出现肝组织损伤，对实验用Wistar大鼠每日补充1 g/kg bw螺旋藻能够降低氧化压力带来的损伤[62]。2和5 g/d补充螺旋藻也可以增加机体的抗氧化能力[63-64]。

肥胖引起的局部和全身炎症能产生多种并发症，包括氧化压力、胰岛素抵抗代谢血脂异常症、2型糖尿病、心血管疾病和高血压等，因此，炎症管理成为代谢综合症的关键治疗干预。在3项研究中，8 g/d螺旋藻持续干预6~12周，血浆中IL-2升高、IL-6降低、超氧化物歧化酶（SOD）活力增加[56]，血浆丙二醛（MDA）水平降低[55]，血清脂联素水平升高，同时显著增加IL-2/IL-6比值和总抗氧化水平，降低非肥胖患者的硫代巴比妥酸反应物水平[65]。慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者补充螺旋藻（1 g/d）2个月后，血清中的MDA和脂肪过氧化值降低，增加了SOD和谷胱甘肽S-转移酶（GST）的活力以及谷胱甘肽（GSH）、维生素C的浓度[66]。补充螺旋藻也能够提高机体休息状态或者运动24 h后的GSH水平以及降低运动后硫代巴比妥酸反应物的水平[67]。

螺旋藻的抗氧化和抗炎症作用可归功于其所含的藻蓝蛋白、β-胡萝卜素、维生素E和γ-亚麻酸等。其中，藻蓝蛋白能够有效清除自由基、活性氧（reactive oxygen species，ROS），抑制诱导性一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的表达，降低亚硝酸盐的生成，抑制肝脏微粒体脂质的过氧化。β-胡萝卜素多不饱和双键特性具有抗氧化和抗炎症的作用，是有效的膜抗氧化剂，可以抑制氧引起的脂肪过氧化反应（oxygen-mediated lipid peroxidation）；另外，β-胡萝卜素阻断了细胞间ROS的累积，抑制了与炎症相关的基因iNOS、COX-2、TNF-α和IL-1β的表达，也抑制了iNOS和核转录因子κB（nuclear factor kappa B，NF-κB）促进子的活力。

2.5 对非酒精性脂肪性肝病的作用

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一种与胰岛素抵抗和遗传易感密切相关的代谢应激性肝损伤，疾病谱包括非酒精性单纯性肝脂肪变、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）、肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌（HCC）。NAFLD不仅可以导致肝病残疾和死亡，还与代谢综合征（MetS）、2型糖尿病（T2DM）、动脉硬化性心血管疾病及结直肠肿瘤等的高发密切相关。目前，治疗NAFLD主要是改变生活方式，诸如通过饮食和运动实现减重。另外，包括抗氧化剂、抗炎、胰岛素增敏剂、降脂剂在内的大量药物和补充剂已经作为备择治疗方案应用于病人和实验模型动物[68]。螺旋藻是NAFLD病人降低肝脏酶的一种有效膳食补充剂。在一个开放标签、非随机实验中，持续6个月6 g/d的钝顶螺旋藻介入治疗，NAFLD病人的AST、ALT和γ-谷氨酰转移酶得到降低[53]。3个NAFLD病人每天补充4.5 g极大螺旋藻也能够降低肝转氨酶[69]。由于螺旋藻消化过程中有助于消化道微生物的增生，因而具有益生元的作用[3]。螺旋藻在消化吸收过程中能够降低肝脏的MDA水平，同时升高GSH、SOD和一氧化氮水平，从而避免肝脏出现空泡病变、脂肪浸润（fatty infiltration）和纤维化。小鼠实验显示，膳食补充螺旋藻通过降低肝酶渗透到血清中抑制肝毒性，也通过降低肝脏的脂质过氧化、出血、肝细胞坏死[70]。基于目前的认知，螺旋藻主要通过抑制脂肪过氧化和清除自由基，或者间接提高肝脏中抗氧化酶活力，从而抑制肝脏的脂肪生成，抑制脂肪肝形成NASH[71]。螺旋藻在抑制脂肪肝方面具有特殊功效，但机理仍待进一步阐明。

2.6 抗化学毒性

螺旋藻对阿米卡星（amikacin，AMK，丁胺卡那霉素/氨羟丁酰卡拉霉素）在新西兰兔中引起的肾毒性具有保护作用，且螺旋藻纯粉与维生素C存在协同增效作用[72]。对运用D-氨基半乳糖（D-GalN）制造急性肝脏毒性模型的Wistar小鼠进行丁基羟基甲苯（BHT）和破壁螺旋藻水溶液进行治疗。与D-GalN组相比，9%的螺旋藻水提物能够显著降低碱性磷酸（酯）酶和炎性标记物如TNF-α、IL-6和IL1β以及降低TBARS，增加了氧化压力标记物，如GR、谷胱甘肽（GSH）、GST、超氧化物歧化酶（SOD）、GPX和CAT和总蛋白。实验结果表明9%的螺旋藻水提物与BHT（饲料中含0.5%）同样具有保护肝脏免受危害的作用[73]。干螺旋藻粉能够吸附水体中的重金属镉[74]，螺旋藻对机体内的重金属有潜在影响。

2.7 降血脂

系列临床研究[75-79]表明：每天补充1~10 g螺旋藻，持续食用15 d到6个月，可以降低血液中TC、TG、LDL-C和VLDL或增加HDL-C中的一种或几种指标。螺旋藻对高脂血症（hyperlipidaemia）的作用还可以参考Dinicolantono等[80]综述。螺旋藻脂溶性提取物能够显著降低HepG2细胞中胆固醇合成限速酶3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR）的表达，也抑制了LDL受体（LDLR）和脂肪生成基因（如脂肪酸合成酶和硬脂酰辅酶A去饱和酶1）的表达[70]，从而表现出显著的降血脂效果。

2.8 减肥

Dinicolantonio等[80]和Moradi等[81]都对螺旋藻的减肥作用进行了综述，部分螺旋藻临床减肥实验[82-84]显示，减肥结果的显著性与服用的剂量和辅助措施相关。螺旋藻可以通过降低巨噬细胞进入内脏脂肪的渗透能力，并阻止肝脏脂肪的累积和氧化压力[85-88]实现减肥目的。螺旋藻富含苯丙氨酸，而苯丙氨酸是缩胆囊素的强力引发剂，影响脑部食欲中枢，从而抑制食欲，控制体重增加[53]。但螺旋藻减重的作用机理仍存在争议，因为螺旋藻中的多糖、维生素、藻蓝蛋白、γ-亚油酸均是降脂活性物质，可以抑制脂肪吸收、代谢和分泌。

2.9 其它作用

吴世林等[89]采用2 g/次，3次/d的螺旋藻片对100例消化性溃疡患者进行治疗8周后发现，治疗有效率达到94%，螺旋藻对细胞生长和溃疡组织修复具有促进作用，同时具有促进手术切口愈合的作用。

Desai等[90]对螺旋藻物理治疗口腔粘膜纤维化，特别是口腔粘膜白斑病进行了综述，螺旋藻的抗氧化和抗炎症作用能够有效防治牙周炎。临床实验显示，口腔粘膜白斑病人持续服用螺旋藻胶囊（1 g/d，3月）对口腔溃疡、张嘴困难、灼痛感症状的改进或消除有辅助治疗作用。螺旋藻对特发性男性不育症[91]等还有辅助治疗功能。

3. 螺旋藻在食品中的应用

市面上90%的螺旋藻是以粉和锭片的形式作为膳食补充剂销售，也在动物饲料中有广泛的应用。在非洲乍得，干燥的螺旋藻泥片（Dihé）破碎后的粉末有与番茄酱、胡椒拌合后浇淋在食物（米饭、豆、鱼、肉）上食用的习惯[92]。螺旋藻作为一种具有悠久历史的食用原料，在餐饮领域应用广泛，比如羹、汁、甜点、冷饮、面条等，但螺旋藻中的叶绿素、藻蓝蛋白等成分的热、光不稳定性限制了其在工业食品，特别是焙烤食品、饮品等品类中的应用，目前应用螺旋藻及其制品在食品工业的应用研究有：

3.1 在乳制品中的应用

由于细胞鞘的存在，螺旋藻粉在水中不能完全溶解，另外，螺旋藻中叶绿素、藻蓝素的热不稳定性，导致螺旋藻粉在液体乳制品中应用时，杀菌工序前添加将导致产品出现土黄色至褐色的沉淀，杀菌工序后无菌添加也会产生沉淀。

3.1.1 酸奶

藻蓝蛋白是一种水溶性蛋白质，对酸奶具有降低析水性、增加硬度等正向作用，是一个可推荐的生物活性色素。实际生产时，基于藻蓝蛋白的热不稳定性，建议在接种工序无菌添加。当加入藻蓝蛋白的酸奶物料pH降到4.5、并在4 ℃保存时，酸奶黏度随着藻蓝蛋白浓度的增加而升高，藻蓝蛋白酸奶的pH高于对照； 4%藻蓝蛋白（w/w）强化的酸奶在整体接受度上与普通酸奶无显著差异，但保加利亚乳杆菌和乳酸链球菌分别在第14和21 d显著降低[93]。

3.1.2 冰淇淋

冰淇淋作为一个良好的载体，非常适合螺旋藻粉、藻蓝蛋白等的应用，建议在老化工序添加。冰淇淋中添加1.2%的螺旋藻粉能够增加产品的蛋白含量，同时能够提升冰淇淋的膨化率和抗融性[94]。

3.1.3 奶酪

预先制备好软奶酪，然后在冷冻加盐的同时，加入1%的螺旋藻粉，然后搅拌后置于冰箱保存。螺旋藻能够提升软奶酪的蛋白和β-胡萝卜素含量，降低水分延长货架期[94]。再制奶酪中添加4%螺旋藻粉能够降低硬度和融化指数[95]。

3.2 在面制品中的应用

螺旋藻粉可以用于制作绿色生湿面条或者干制挂面，但其应用因色泽具有自我限量的特性。Mostolizadeh等[96]在意大利面中添加0.25%~1%的螺旋藻粉，添加不同浓度螺旋藻粉的意大利面显著增加了食品中必需氨基酸和不饱和脂肪酸含量，添加0.25%螺旋藻粉的意大利面具有良好的微生物学特性和营养价值。

4. 结论与展望

螺旋藻是一种功能食品，具有一系列保健与营养作用。螺旋藻中高浓度的藻蓝蛋白和β-胡萝卜素等强抗氧化物质使螺旋藻可以成为一种膳食补充剂降低氧化压力和炎症反应；螺旋藻可以降血脂、降血压、减重，还能够改进葡萄糖代谢，通过降低炎症因子改进胰岛素信号通路；补充螺旋藻能够有效改善非酒精性脂肪肝。螺旋藻在代谢性疾病方面（如非酒精脂肪肝）的保护作用机理仍未完全阐明，仍需通过研究明确功能作用背后的作用机理。随着膳食营养干预慢病重要作用的重视，螺旋藻作为一种全营养食品将迎来重要的发展机遇，但螺旋藻、藻蓝蛋白对热、光的敏感性是限制螺旋藻在食品工业应用的主要障碍，仍需要对螺旋藻及藻蓝蛋白在工业食品加工过程中的稳态化进行研究。

图 1 螺旋藻的综合利用

Figure 1. Integrated application of Spirulina

图 2 藻蓝蛋白（a）和藻红蛋白（b）结构式

Figure 2. Structural formula of (a) phycocyanin (b) and phycoerythrin

表 1 日摄入3 g螺旋藻粉对成人日需维生素和矿物质的贡献

Table 1 Contribution of vitamins and minerals to RNI/AI from 3 grams of Spirulina powder

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