微藻的生物活性物質(zhì)及在食品工業(yè)中的應用

1、微藻的生物活性物質(zhì)及在食品工業(yè)中的應用微藻的生物活性物質(zhì)及在食品工業(yè)中的應用摘要：微藻是適于發(fā)酵和生物培養(yǎng)的一種微生物生化組合。大多數(shù)微藻產(chǎn)生特有的生物活性物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、微藻多糖、微藻ＤＨＡ、微藻色素、維生素和礦物質(zhì)、抗生素等。由于微藻可以控制、優(yōu)化培養(yǎng)條件，將能成為新的功能食品的經(jīng)濟資源，并廣泛應用于食品工業(yè)。本文對微藻的生物活性物質(zhì)及其在食品工業(yè)中的應用做了較全面的介紹，以期對微藻保健食品的研究和在食品工業(yè)中更加廣泛地利用微藻資源

2、、開發(fā)提供有益的參考。微藻(Microalgae)泛指顯微鏡下才能辨別其形態(tài)的微小藻類，是一類非維管植物，容易收獲和加工。迄今為止，全球發(fā)現(xiàn)了200000～800000種，其中約35000種已有描述，超過15000種從藻類生物物質(zhì)中產(chǎn)生的新型化合物已進行化學鑒定[1]。微藻具有葉綠素等光合器官，可利用太陽光將H2O、CO2和無機鹽轉(zhuǎn)化為有機化合物，通過光合作用機制代謝合成具有高附加值的代謝產(chǎn)物，是非常有效的生物系統(tǒng)，效率高且能耗低。微藻

3、的繁殖一般是分裂式繁殖，生長速度快，容易進行大規(guī)模培養(yǎng)，并且微藻通常無復雜的生殖器官，使整體生物量容易采取和利用。其次，可以用海水、堿水或半堿水培養(yǎng)微藻，滿足淡水資源短缺、土地貧脊地區(qū)獲得有效生物資源的需求，甚至可能是唯一可確?；镜鞍踪|(zhì)供給的途徑[2]。微藻富含蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，某些種類還富含油料、微量元素和礦物質(zhì)，是人類未來重要的食品及油料的資源。除此之外，微藻、尤其是海洋微藻，因其獨特的生存環(huán)境使其能合成許多結(jié)構和生理功能

4、獨特的生物活性物質(zhì)如類胡蘿卜素、抗氧化劑、脂肪酸、酶類、聚合物、肽類、毒素和甾醇[3]，特別是經(jīng)過一定的誘導手段，微藻可以高濃度地合成這些具有商業(yè)化生產(chǎn)價值的化合物，是人類未來醫(yī)藥品、保健品和化工原料的希望。人類利用微藻資源大約有3000年的歷史，住在非洲乍得湖畔的佳尼姆土著居民，自古就有食用螺旋藻的習慣，在食物長期匾乏的情況下，他們身體依然健康，這曾引起營養(yǎng)學家和醫(yī)學工作者的高度重視。而且在2000多年前的中國，當時人們利用發(fā)菜(No

5、stoccommunevar.flagellifme，一種藍藻)度過饑荒。關于微藻的研究始于十九世紀末，荷蘭科學家Beijerinck于1890年利用微生物分離技術分出小球藻純培養(yǎng)物，開創(chuàng)了微藻研究的新時代。到了二十世紀四十年代，為了解決二次世界大戰(zhàn)的能源和饑餓問題，微藻培養(yǎng)受到空前的重視。德國人首先試驗商業(yè)化培養(yǎng)硅藻，以生產(chǎn)類脂燃料美國人開始著手研究生產(chǎn)藻類單細胞蛋白；澳大利亞、以色列、日本、臺灣等國家和地區(qū)也相繼開展了微藻的培養(yǎng)生產(chǎn)

6、。微藻生物技術真正發(fā)展于二十世紀八十年代，在此期間人們發(fā)現(xiàn)，微藻不僅含有豐富的優(yōu)質(zhì)蛋白，還含有多種維生素、不飽和脂肪酸、天然色素和礦物質(zhì)等。其中一些成分具有生物活性，是海洋藥物的原料來源另一些成分則是可再生的重要化工原料。不同的品種和培養(yǎng)條件，微藻的化學成分將發(fā)生改變，通過改變微藻的生長環(huán)境因素如光照、溫度、pH、CO2通氣量、鹽和養(yǎng)分添加量等，使其體內(nèi)累積所需的產(chǎn)品。經(jīng)過近目前從微藻中提取多不飽和脂肪酸比較有效的措施是改變微藻生長條件

7、，從而改變總脂含量或脂肪酸組成［9］。從海洋藻類篩選純化得出優(yōu)質(zhì)的藻種，利用生物工程技術于不含污染物且可食用的營養(yǎng)液中進行規(guī)?；囵B(yǎng)，能有效避免外界污染的機會，可以得到純天然、安全的植物性DHA。相對于市場上另外一種DHA主要產(chǎn)品—魚油DHA，微藻DHA不含魚腥味、DHA與EPA含量配比適當、無海洋污染不破壞生態(tài)環(huán)境，因而有著更為廣闊的市場應用前景[8]。微藻DHA功能性食品在推動人類健康的同時也帶來理想的經(jīng)濟效益和社會效益，是保健品和

8、食品行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。1.3微藻多糖糖類化合物特別是糖綴合物上的糖鏈參與了各種生命現(xiàn)象的調(diào)節(jié)，如細胞識別、粘連與傳導、免疫與應答、細胞轉(zhuǎn)化和分化都離不開糖鏈的參與。糖蛋白中的糖鏈部分常會影響其分子構型以及生物活性，具有不可替代的重要作用。大量的藥理和臨床研究表明，多糖類化合物具有復雜的、多方面的生物活性與功能，特別是多糖作為一種免疫調(diào)節(jié)劑，能激活免疫細胞，提高機體的免疫功能，而對正常的細胞沒有毒副作用，已經(jīng)發(fā)展成為一種免疫療法。小球藻

9、多糖對腹水肝癌AH44，AH41c，白血病，L–120，艾氏腹水癌，MethA，腫瘤均顯示了抗腫瘤活性[7]。螺旋藻多糖具有1)促進細胞生長的功能，文獻報道[30]，螺旋藻多糖具有體外促進人肝胎細胞(HuH一6KK)的快速生長的功效。2)增強機體免疫功能，劉力生[11]等觀察了螺旋藻多糖對小鼠胸腺皮質(zhì)厚度的影響。螺旋藻多糖均能使小鼠胸腺皮質(zhì)厚度明顯增加。同時可以消除或減輕環(huán)磷酞胺的抑制作用。據(jù)左紹遠[12]報道，小鼠腹腔注射螺旋藻多糖(

10、100mgkg)能使小鼠脾臟明顯增重，同時還能顯著拮抗CTX所致的小鼠脾臟及胸腺萎縮。3)對細胞免疫功能的影響左紹遠平[12]等的研究表明螺旋藻多糖可促進ConA誘導的體外小鼠淋巴細胞轉(zhuǎn)化。劉力生[11]研究表明螺旋藻多糖對體內(nèi)移植性癌細胞有顯著的抑制作用。4)螺旋藻多糖具有抗輻射作用。郭寶江等[14]利用螺旋藻多糖的粗提物及純化物對受輻射的蠶豆根尖進行防護。龐啟深等[15]應用核酸內(nèi)切酶實驗和放射自顯影技術研究了螺旋藻多糖對DNA切除

11、修復的效應。5)螺旋藻多糖具有抗衰老和抗病毒的作用。劉玉蘭等[16]研究了螺旋藻多糖的抗衰老作用，結(jié)果表明，螺旋藻多糖能延長果蠅的平均生命，ToshimitsuHayashi等人[17]從鈍頂螺旋藻中分離純化出一種硫酸化多糖，它能抑制HIV一1病毒的復制，并對多種病毒，在體外有抑制作用。1.4微藻色素天然食用色素跟人工合成食用色素相比，最大的優(yōu)點是安全性高，具有天然和健康特點，同時，類胡蘿卜素是清除自由基的能手，能防止自由基對機體過氧化