光語帶妳認識微藻 第十二篇——小球藻(Chlorella)

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国产v亚洲v天堂a第十二篇——小球藻(Chlorella

 

單位:上海光語生物科技有限公司

微信公眾號:Leadingtec

作者:俞建中(微信號:Scophy117

 

 

(1)今天我們說的小球藻僅指我們吃的那個小球藻。

(2)今天不打算做廣告。

  1. 先說分類

小球藻(Chlorella)屬綠藻門(Chlorophyta) 綠球藻目(Chlorococcales)小球藻科(Chlorellales)中壹個重要的屬。小球藻為單細胞微藻,球型或橢球型,直徑多在3~8微米,壹般為光合自養生長繁殖,部分種株同時具有能光自養和異養的特性。我們平時見到的作為保健品的小球藻稱為普通小球藻(Chlorella vulgaris),如圖1。

小球藻,Chlorella vulgaris Beyerinck ?(Algaebase:5688)

圖1.小球藻,Chlorella vulgaris Beyerinck ?(Algaebase:5688)

圖2.小球藻透射電鏡照片(Liu &Xiong,2009),“py”表示蛋白核。

圖2.小球藻透射電鏡照片(Liu &Xiong,2009),“py”表示蛋白核。

“py”表示蛋白核。很多人來問蛋白核小球藻的事情,其實這個種大家上國外的幾個藻庫檢索下就知道是什麽情況了(如CCAP,ATCC,SAG,NIES,UTEX等種質資源庫)。關於小球藻屬的分類情況已經有了較為詳細的研究(Fottea 11(2): 293–312, 2011),在此也不多說了。

2.小球藻的歷史

小球藻約誕生於前寒武紀時代,距今約25億年,因為個體微小,直到1890年,才由荷蘭微生物學家Beijerinck發現,命名為普通小球藻(Chlorella vulgaris,拉丁文中Chlor是綠的意思,ella是小的意思),並進行了分離培養。據說在壹戰和二戰期間,德國對此物種進行研究,嘗試培養作為食物,二戰後,此項研究轉移至美國斯坦福研究中心和卡內基中心。1951年,洛克菲勒基金資助日本政府,在Hiroshi Tamiya(田宮博?)博士的帶領下研發小球藻的培養和采收,嘗試商業化生產的方式,該研究成果吸引了美國和前蘇聯的宇宙空間計劃的註意,意圖作為太空航行的(概念)食品,並由此引導了日本科學家將其開發作為人類的健康食品。1963年,Kaminaka將噴霧幹燥技術應用於小球藻的生產,並解決了細胞破壁的技術問題,使得小球藻的消化吸收率達到80%以上(不破壁為47%)。我國在60年代,因為眾所周知的原因,曾進行過大範圍的土法養殖小球藻作為飼料和食物的運動。

圖3.壹百多年前的文獻,Beijerinck發現小球藻的論著。

圖3.壹百多年前的文獻,Beijerinck發現小球藻的論著。

圖4.保藏於CCAP的小球藻(編號211/11B),為Beijerinck所分離的普通小球藻典型株(另見同源株UMACC 248; SAG 211-11b; UTEX 259; IAM C-207; UTCC 111)

圖4.保藏於CCAP的小球藻(編號211/11B),為Beijerinck所分離的普通小球藻典型株(另見同源株UMACC 248; SAG 211-11b; UTEX 259; IAM C-207; UTCC 111)

70年代日本首先實現小球藻規模化培養,並開發小球藻作為人類的健康食品,80年代又相繼開發出健康和美容系列產品,包括小球藻食品、小球藻飲料、小球藻綠酒、小球藻化妝品等。目前實現商業化生產的國家和地區有日本(企業有太陽、八重山等)、中國大陸(新大澤、賜百年、綠安奇等)、臺灣(綠藻、遠東、味丹等)、韓國(大象)、德國(ALGOMED)和葡萄牙等。

3.小球藻的規模化生產

小球藻的規模化生產有主要是兩種模式,壹種是光養,利用室外的開放池進行養殖,小球藻利用太陽能進行生長繁殖,養殖設施上,傳統的利用圓池(如日本八重山),而後有利用螺旋藻養殖的跑道池進行養殖(如我國的新大澤和賜百年),而德國和葡萄牙已經實現利用玻璃管道進行培養;另壹種為異養,利用發酵罐進行培養,小球藻利用葡萄糖為能量物質進行生長和繁殖。

圖5.八重山的小球藻養殖工藝,首先進行種子液的培養,然後在圓池中進行放大培養,以碟片式離心機進行濃縮,濃縮液冷卻後(抑菌)進行短暫的加熱處理(滅菌及滅葉綠素酶酶活),進行噴霧幹燥後即可進行壓片等後續加工。(破壁的工藝有幾種可選,如對濃漿進行碾磨或高壓均質,對幹粉進行氣流對撞等)

圖5.八重山的小球藻養殖工藝,首先進行種子液的培養,然後在圓池中進行放大培養,以碟片式離心機進行濃縮,濃縮液冷卻後(抑菌)進行短暫的加熱處理(滅菌及滅葉綠素酶酶活),進行噴霧幹燥後即可進行壓片等後續加工。(破壁的工藝有幾種可選,如對濃漿進行碾磨或高壓均質,對幹粉進行氣流對撞等)

 

光養和異養的小球藻產品還是有很大區別,首先因為發酵通常無光,所以發酵小球藻的葉綠素含量壹般要低於室外光養的,幹粉顏色較為鮮綠,而光養小球藻顏色更接近墨綠,這個通常用肉眼就可以分辨,另壹個典型特征是光養小球藻的蛋白含量通常高壹點,而異養小球藻的油脂含量高壹點。不過兩者的功效比較,老俞好像沒看到報道,而且所見的有關小球藻的功效文獻幾乎都是利用光養產品做的實驗。目前日本有相當部分產品為異養發酵,韓國大象公司也是發酵小球藻的主要生產商之壹,我國的小球藻異養發酵尚處於起步階段。

圖6.左圖為某品牌的光養小球藻(墨綠),右圖為某品牌的發酵小球藻(鮮綠)。

圖6.左圖為某品牌的光養小球藻(墨綠),右圖為某品牌的發酵小球藻(鮮綠)。

4.小球藻的應用

(1)作為食品。小球藻具體的營養成分就不列表了,特征是蛋白含量高/質量高、葉綠素高、脂肪酸中不飽和成分含量高、微量元素和維生素種類多含量豐富。最初小球藻開發作為食品,壹個原因是它生長速度快,第二個原因就是因為蛋白含量高,最高可接近70%,不過小球藻與其他單細胞蛋白開發的物種壹樣,具有核酸高的特點,因此無法直接作為主糧。不過因為小球藻具有藻香味和葉綠素高等特點,作為食品加工中的添加劑卻具有獨特的優勢,例如作為各種食品加工的天然色素、烘焙中的調香劑(喜羊羊的青草蛋糕?)、改善食品配方等。

圖7.小球藻用作食品添加劑。

圖7.小球藻用作食品添加劑

(2) 作為保健品。首先容老俞吐槽幾句,我們的產品標準,包括我們很多保健品銷售人員在講解小球藻的時候,都在強調小球藻蛋白如何如何,小球藻的蛋白含量跟它的健康功效正相關麽?目前老俞沒見到任何研究報告說明蛋白含量跟功效直接相關。作為保健品,個人認為,小球藻無論在功效數量和效果的顯著性上,相比其他許多產品,還是有很顯著的優勢。小球藻的功效驗證已經做了很多年的研究,早期日本的學者們就狠下了功夫,甚至直接做人體臨床,近年的研究追求文章的影響因子,研究深度程度是增加了,但是對普通消費者而言反而不夠直觀。小球藻的健康功效用幾個詞概括:“研究歷史長、功效種類多、效果顯著”,在此不贅述,文獻大把大把的,看官們請自行檢索。

圖8.德國ALGOMED(羅蓋特控股)的管道養殖設施及其產品

圖8.德國ALGOMED(羅蓋特控股)的管道養殖設施及其產品

5.小球藻生長因子(CGF)

要說小球藻跟其他健康產品相比,最大的特點,就數這個CGF,不過就老俞看,目前沒誰能把這CGF說明白。

最初,是日本東京國民科學中心的Fujimaki博士在上世紀50年代早期利用電泳的方法從熱水處理的小球藻中提取獲得壹個混合物組分,發現具有促進青少年及動物幼體健康生長的作用,因而命名為小球藻生長因子(Cholorella Growth Factor,CGF),這個混合組分包含了核酸、氨基酸、蛋白肽段、維生素、礦物質、多糖、糖蛋白和β-葡聚糖等諸多物質,有觀點認為這是小球藻促動自身細胞生長和繁殖的物質。關於CGF的功效,個人的體會,可用強大甚至帶點神奇來形容,驗證研究也不少,在此也不做搬運工了。

不過CGF本身的屬性很大的限制了產品的後續開發:(1)功效物質不確定,或者說壹坨混合物能起作用,但是單個物質分離出來都顯現不了那麽好的功效,因此無法定性定量的衡量這個產品,也就是說標準沒法定,貌似某些中草藥也有這個情況,功效物質沒法界定;(2)原料及提取的方法對產物的影響很大,這個那個的原料和方法來提取,產率高了,不見得功效就好了,依然是產品標準的問題;(3)按常規的小球藻胞內水溶組分這個概念,含量很低而成本很高,限制了應用。

就CGF這個命名來說,諸多專家也對此表示了異議,現在學術界更傾向於用小球藻提取物來命名(Chlorella Extract,CE)

圖9. 日本太陽小球藻系列產品,部分標註含有CGF

圖9. 日本太陽小球藻系列產品,部分標註含有CGF

6.小球藻產業和產品開發

日本的小球藻產業發展最早,而後是臺灣跟進,相應的法規較為健全。美國FDA已經通過原始小球藻(GRAS Notice:000330,該藻種已經由Chlorella protothecoides更名為Auxenochlorella protothecoides,不屬於小球藻屬)和普通小球藻(GRAS Notice: 000396)的壹般性安全認證(Generally Recognized As Safe )認證,我國在2012年通過了蛋白核小球藻的新資源食品認證,已經通過認證的健字號約10個左右。

產量規模來老俞覺得難以統計,幾個主要生產企業所報的數據多少帶點水分,產量和產能畢竟不能對等起來,不過總體的市場反應,銷量是有壹定上升的。

小球藻終端產品以日本市場最為豐富,根據日本醫藥健康類銷售網站KENKO(http://www.kenko.com/) 的統計數據,約有500多種小球藻或含有小球藻組分的產品,類型囊括健康食品、食品/調料、輔助醫藥、 化妝品/日用品、寵物飼料/用品、飲料類等。德國ALGOMED公司的小球藻產品有藻片、藻粉、面條、小食品、口香糖等種類。我國小球藻產品的開發相對匱乏,直面市場的產品種類寥寥幾種。

圖10.日本市場的小球藻飲料產品

圖10.日本市場的小球藻飲料產品

7.我國小球藻產業面臨的問題

問題很多,也很大!不說規模,規模好鋪,砸錢就立竿見影。

最大的問題,缺乏標準化的生產工藝,包括養殖與采收加工。壹個整體性的系統工程,還涵蓋了管理的問題,壹個環節沒做好,就影響整體的效率和水平,單個環節再有優勢也會淹沒在整體的頹勢中。具體的而言:藻種問題,藻種從試管到養殖池的流程,養殖過程控制,采收幹燥的流程(國內的工藝,感覺少了那麽壹兩步),設備的選用,和具體細節管理的執行度都有問題。

上面的問題,導致了產品質量的問題,產品的合格率、優質率都不盡如人意,產品幾個關鍵指標的控制累死質控人員了。

再者又涉及到產品開發的問題,技術層面,即使是壓個片,也有很多道道;產品開發和生產也有很多自以為是的行為,導致了產品推廣中遇到了很多問題。

總體而言,小球藻這個產業在老俞看來,希望大大的,同時問題多多的,就當前的形式,誰肯痛下決心先來個大整頓,誰就有機會占領先機。

俞建中博士系列藻類科普文章鏈接:

光語帶妳認識微藻 第壹篇——什麽是微藻

光語帶妳認識微藻 第二篇——微藻的商業化開發和應用

光語帶妳認識微藻 第三篇——微藻培養簡介

光語帶妳認識微藻 第四篇——紫球藻

光語帶妳認識微藻 第五篇——雨生紅球藻

光語帶妳認識微藻 第六篇——蝦青素與其功效

光語帶妳認識微藻 第七篇——鹽藻與β-胡蘿蔔素

光語帶妳認識微藻 第八篇——地木耳、發菜和葛仙米

光語帶妳認識微藻 第九篇——微藻與不飽和脂肪酸

光語帶妳認識微藻 第十篇——裸藻(Euglena)

光語帶妳認識微藻 第十壹篇——螺旋藻(壹)

光語帶妳認識微藻 第十二篇—— 小球藻

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