螺旋藻在动物畜牧业中的应用

中国水产门户网报道摘要     螺旋藻历史悠久，富含各种营养物质和生物活性物质，是单细胞蛋白（SCP）的一个重要来源，其中丰富的氨基酸、维生素和矿物质，增加了其作为SCP的价值。因此，对螺旋藻的开发利用具有非常美好的前景。螺旋藻开辟了饲料行资源，随着其生产规模的不断扩大、培养技术的不断改进，有望成为林的经济增长点，为我们带来显著的社会效益和经济效益。

    螺旋藻是地球上最古老的物种之一，距今已有30亿年的生命史。早在16世纪，墨西哥人就开始食用螺旋藻。由于螺旋藻富含各种营养物质和生物活性物质，可用作食品、保健品、药品和动物饲料，因此，对螺旋藻的开发利用具有非常美好的前景。我国对螺旋藻的研究始于70年代，作为藻类蛋白源开发列入“七五”国家科技攻关项目。螺旋藻中蛋白质含量丰富，是单细胞蛋白（SCP）的一个重要来源，可解决全球性蛋白短缺问题。螺旋藻中又含有丰富的氨基酸、维生素和矿物质，增加了其作为SCP的价值，是一种营养全面且均衡的新型绿色饲料添加剂。

    1螺旋藻的生物学特性

    螺旋藻是一类低等藻类植物，属于蓝藻门、颤藻目、颤藻科、螺旋藻属，单细胞和多细胞的丝状微生物，丝体螺旋状，由短圆柱形细胞组成，丝长50－300μm、宽 3－8μm，表面不具胶鞘，不易被激生物附着，细胞内有气泡，上浮性好。适宜生长温度为28－35℃，pH值以8．5－10为宜。繁殖以细胞的不断横分裂和藻丝断裂为主，是一种光能自养型生物。

    已知共有30多种，我国发现5种，分布在北京、山西、江苏、西藏等地，目前应用广泛的有钝顶螺旋藻、和极大螺旋藻。螺旋藻属于高光放自养型微生物，含有叶绿素A、藻蓝素等光合色素，对太阳能的利用率达24％，远在于农作物。据比利时皇家科学院的一位教授推算，“1hm2水面螺旋藻年产50t蛋白，而 lhm2土地只能产大豆2．5t。”螺旋藻繁殖以细胞不断横分裂或藻丝断裂而增加藻丝长度和数量，3－5d内生物量增加1倍，在淡水和海水中都能繁殖生长，对温度和pH值有一定耐性。螺旋藻对营养物质要求并不苛刻，可用造纸废液、工业废水或发奋废液等培养螺旋藻，但要注意人为有毒化学物质，特别是重金属铅、铂、汞等对藻类的污染。螺旋藻中含有大量的磷可与这些金属形成不穿于水的金属性磷酸盐，使之不被动物吸收。

    2螺旋藻的培养方式

    螺旋藻的大量培养有两种形式：开放式培养和封闭式培养。

    (1)封闭式培养 

    一般在这明封闭的容器中进行培养，人工供给CO2。封闭式培养设备复杂、成本较高，但其产品质量和产量也往高。产品一般作为健康食品高价出售。

    (2)开放式培养 

    在敞开的容器中进行培养，可人工供给CO2，也可通过人工交班时空气中CO2溶入培养液中。由于在开放条件下，无法使螺旋藻的生产过程达到最优化，因此在开放式培养中螺旋藻对光的利用牢不高，因此使生产成本加大，而且质量和产量无法保证，一般作为饲料级产品出售。我国多采用开放式培养。

    3螺旋藻的营养特点

    3．1蛋白质含量高、不含抗营养因子、氨基酸组成合理

    螺旋藻是目前常用微藻中蛋白质含量较高、消化吸收较好的藻种。据测定，螺旋藻中蛋白质含量为60％－70％，蛋白质消化率为75％左右，且蛋白质中胆固醇含量低，并含有非水溶性食品纤维，能降低血清胆固醇，有抑制血压上升和脂肪肝、改善肠道菌丛、预防肾功能障碍等功能。其氨基酸组成均衡，螺旋藻蛋白质中含有18种氨基酸，有多种动物生长的必需氨基酸，还含有谷类饲料所缺乏的赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和俄氨酸，它们有“蛋白质互补作用”，能提高蛋白质的营养效价。

    3．2含有丰富的矿物质和维生素

    螺旋藻中矿物质和维生素含量全面、种类多，生物利用率高。矿物质约有如种以上，绝大部分呈有机结合态，易于消化吸收。螺旋藻中维生素以类胡萝卜素、维生素B1、B6、B12、E、K等功能性维生素为主。其中类胡萝卜素（以叶黄素和β一胡萝卜素为主）为其他植物（包括胡萝卜）的10－15倍，且在动物机体内转化吸收率较高，可达到良好的着色效果，提高鱼、虾、海珍品、观赏鱼、肉鸡和鸡蛋等的观赏效果和商品价值。维生素E、维生素C、β一胡萝卜素都是抗氧化剂，能清除自由基，中断自由基的反应健，防止机体实质性组织器官的生理性衰老和病变，延缓细胞的衰老和老化。维生素入维生素E、β一胡萝卜素和一些微量元素是与繁殖有关的生物活性物质，能提高动物的繁殖机能。

    3．3含多不饱和脂肪酸的比例高

    多不饱和脂肪酸（PUFA）在营养和医学上有重要作用，特别是二十碳五烯酸（EPA）和二十碳六烯酸（DHA）对人的心脏疾病、动脉硬化、癌症、风湿关节炎、气喘和糖尿病等有明显效果，钝顶螺旋藻可在体内大量聚积EPA和DHA等PUFA。螺旋藻中脂肪含量仅为2％－3 ％，绝大多数为PUFA（占脂类总量的25％－60 ％），以λ一亚麻酸为主要脂肪酸（约占0．5％左右），λ一亚麻酸可转化合成EPA和DHA，并且λ一亚麻酸本身也是一种生物活性物质，它能刺激前列腺素的合成，调节机体生理功能，增强抗病力。肉、蛋、奶等动物产品中PUFA含量随动物饲粮中的PUFA含量增加而增加，因此用螺旋藻饲喂的动物产品中PUFA也较高。

    3．4含有多种生物活性物质

    螺旋藻生物活性成分较复杂，到目前发现的有拟生长因子、内源性酶、藻多糖、藻蓝素、抗热应激作用因子、生物活性激素和抗病毒物质等。

    螺旋藻的营养成分

    成分含量成分含量

    蛋白质（g）60-70泛酸（mg）0.1-0.5

    脂肪(g)5-9叶酸（mg）0.05

    碳水化合物（g）15-25烟酸（mg）305

    纤维(g)2-4 

    灰分(g)6-8异亮氨酸(g)4.1

    水分（g）3-7亮氨酸(g)5.4

    赖氨酸(g)4.4

    叶绿素(g)0.8-2蛋氨酸(g)1.8

    类胡萝卜素(g)0.2-0.4丙氨酸(g)4.7

    藻蓝色素(g)15-20精氨酸(g)4.3

    天冬氨酸(g)8.1

    钙(mg)400胱氨酸(g)0.3

    铁(mg)100谷氨酸(g)9.1

    锌(mg)3甘氨酸(g)3.0

    镁(mg)300苯丙氨酸(g)2.8

    铜(mg)1.2苏氨酸(g)3.2

    磷(mg)900色氨酸(g)1.2

    缬氨酸(g)4.4

    维生素A(mg)100-200组氨酸(g)1.0

    维生素C(mg)21-30脯氨酸(g)2.1

    维生素B1(mg)1.5-4丝氨酸(g)2.8

    维生素B2(mg)3-5酪氨酸(g)2.5

    维生素B6(mg)0.5-0.7 

    维生素B12(mg)0.05-0.2亚油酸(mg)970

    维生素E(mg)5-20λ-亚麻酸(mg)1350

    肌醇(mg)40-100小分子多糖(g)3

    1996年，钱凯先等从螺旋藻蛋白质中发现一种能刺激人体细胞增长的多肽，分子量接近胰岛素，称之为拟生长因子，具有促生长作用；内源性酶能粹灭氧自由基，具有抗氧化性能，能够保护DNA和蛋白质分子；藻多糖具有抗病毒、抗癌作用，能提高机体免疫力；藻蓝素是一种罕见的天然色素，可以标记各种生物大分子；抗热应激作用因子能提高动物机体免疫能力和抗病能力。此外，还有很多本知的生物活性因子作用尚未阐明，有待于我们的进一步研究。

    3．5细胞壁不含纤维素，易消化

    植物大多具有坚韧的纤维素细胞壁，只有经过破壁处理，细胞内的蛋白质才能被充分吸收利用。而螺旋藻的细胞壁由脂多糖和肽葡聚精组成，不合纤维素，易被消化吸收，而且蛋白质利用率很高，达75%左右。

    3．6核酸含量低于其他SCP

    SCP虽然营养丰富，但核酸含量较高。核酸在家畜体内消化后形成尿酸，家畜无尿图酶，尿酸不能分解，随血液循环在家富的关节处沉淀或结晶，引起痛风症或风湿性关节炎。虽然螺旋藻中的核酸含量（4％－6%）也高于大多数常规饲料和食品，但却低于其他SCP，如酵母（8％－12％）和细苗（10％－20％）。由于核酸的存在，螺旋藻的用量不宜超过30g/d，若长期使用，每天不宜超过 20g或0．3 g/kg体重。

    4螺旋藻在畜牧业中的应用

    4．1在养鸡生产中的应用

    螺旋藻可明显提高肉鸡的日增重和蛋鸡的产蛋率及成活率，改善胴体性状和蛋黄颜色。刘开容等（1995）报道，螺旋藻且1%一7％作为饲料添加剂，可明显提高肉鸡的日增重和成活率；且随添加量的增多，增重效果越明显，而耗料量随添加量的增多而减少；试验组经济效益明显高于对照组；试验还发现，螺旋藻能改善鸡的肉质，使肉质细嫩，系水力和熟肉率均高于对照组，肌纤维较细，切面富有光泽。吕树臣等（1998）在基础日粮中添加2％－4％螺旋藻，可使维雅鸡成活率提高16．8％，增重幅度提高33．4％。戴荣表等（1998）在产蛋鸡的饲料中添加0．5％－l％的螺旋藻，产蛋串提高了3．56%一5．28％，饲料利用串提高了9．9%。徐亮等（1989）的试验结果表明，螺旋藻对蛋黄问色的加深有着极其明显的作用，并且随着藻份含量的增加，蛋黄颜色越来越深。李日新（1986）试验表明，用钝顶螺旋藻饲料饲喂雏鸡，可显著提高鸡只增重，促进性成熟，且无毒副作用。但当螺旋藻含量大于20％时生长明显受到抑制（Naraenko等，1975；Sauveut，1979）。

    4．2在水产养殖中的应用

    陈新容等（2000）用螺旋藻饲喂网箱鲤鱼，试验组增重提高12．4％，鱼肉粗蛋白含量提高3．14％，含脂率下降4．86％，可食部分比例提高5．l％。张福利（1994）报道，用30％一20%的螺旋藻饲喂对虾，提高了对虾的免疫力和抗病力，加快了幼体的变态和蜕皮速度，提高成活率10％－20％，而且饲料费用明显降低。黄金田（2000）用螺旋藻词喂河蟹，李洪进（1996）用螺旋藻饲喂稚鳖的试验中也发现有上述作用。因此，螺旋藻在水产育苗中的效果非常明显。在珍贵鱼类中添加螺旋藻，能够改善鱼的肉质、增加鱼体的光泽，使观赏鱼类色泽漂亮、鲜艳，还增强了鱼的抗病能力。而且螺旋藻在水中不易下沉凝聚，不易败坏水质。

    4．3其他

    由于螺旋藻的生产成本过高，在其他动物饲料中的应用报道较少。在肉猪饲料中添加15％也不影响其生长，但在种猪饲料中适量添加可提高其繁殖力。韦启鹏等（2000）用1％螺旋藻替代国产脱脂鱼粉，能明显提高断奶仔猪日增重、降低料重比，经济效益明显，同时减少了腹泻率的发生。白元生（1999）用鲜螺旋藻添加食盐后直接喂牛，肥有效果较好。

    5螺旋藻资源开发需要解决的问题

    （1）成本问题 只有在螺旋藻的价格低于常规饲料蛋白（如豆粕、鱼粉等）或相差不多时，螺旋藻才可能被大规模推广使用。

    （2）培养问题 我国的培养技术较落后，产量也不高，今后有必要研究开发高产保质的螺旋藻生产系统。

    （3）新品系藻种的选育     根据螺旋藻的营养特点和生物学功能可以培育出更有特色和更有价值的新品系藻种，从而更好的为人类服务。例如根据螺旋藻可使微量元素从无视态转化为有机态，目前已选育出高碘、高铬、高硒、高钙、高锗等新品系。也可使用转合因技术获得高产PUFA的基因工程藻株。