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2014年9月28日 星期日

海大養研所 沈曉瑄 綠球藻(Chlorella)的發現

海大養研所
沈曉瑄
綠球藻(Chlorella)的發現
人類使用微藻類歷史最早可追溯自史前時代的狩獵民族,他們常採集土壤中的一種膠狀性藍綠藻(Nostoc Commune)食用,而有計劃地大量培養微藻則始於第一次世界大戰期間,德國哥庭根大學林納德教授,為解決糧荒而開始研究天然綠藻糧食化的微藻培養實驗(Miyachi., 1997)。在西元1890年間由荷蘭微生物學者拜林克所發現生存於河流湖泊中,1931年獲諾貝爾獎的癌症研究權威歐特‧華爾布魯克博士是第一個以綠藻進行生物學研究的學者。二次大戰之後,以美國、德國為主的光合成學者也相繼投入綠藻的研究。在日本方面,最早由宮田教授於1959年成立了研究所,開始大量培養綠藻並製成食品銷售(Miyachi., 1997)。目前,綠球藻是極受歡迎的綠色食品。
    
綠藻門被歸類於植物界中,綠藻門具有植物的兩大特徵;具有葉綠體及細胞壁,綠藻綱中的輪藻為高等植物的祖先。而綠球藻在分類學上的地位為:植物界(Kingdom Plantae)、綠藻門(Division Chlorophyta)、綠球藻綱(Class Chlorophyceae)、綠球藻目(Order Chlorocaccales)、綠球藻科(Family Chlorellaceae)、綠球藻屬(Genera Chlorella)中的綠球藻(Chlorella vulgaris)(又名小球藻)。



綠球藻的屬名是Chlorella,來自於希臘語的Chloros,就是綠色的意思,而elle是拉丁語小的意思,這兩句結合起來成為Chlorella它的細胞大小約只有2-8微米(µm),與人體紅血球體積相似,因此有研究機構稱之為『綠血球』。由於細胞非常微小,無法直接用肉眼觀察,必須藉由高倍的顯微鏡方可看見。綠球藻之體積除了與人類紅血球相同外,它更是含有豐富的葉綠素,和人類之血紅素構造相似,綠球藻對人類具有補血、清理和正常化生理等功能(ref.9)。在陽光與養份豐富之生長環境下,綠球藻可以在一日之內完成一次以上的細胞分裂,產生四個新細胞 ; 而每一新細胞又有足夠養份和能量獨立生長,生生不息地繼續細胞分裂(ref.6),具有快速的繁殖能力與旺盛的生命力,因此世界衛生組織曾研究如何大量生產以供應人類食糧需求並稱其為 “二十一世紀最佳食品”。綠球藻是極受各界注目的研究焦點。

綠球藻的型態與特徵
綠球藻為一種單細胞綠藻,以單生或聚集成群的方式生長,群體內細胞大小約為2-8μm。細胞呈球形具細胞壁。其葉綠體成杯狀,其內通常具有1個蛋白核。其生殖時每個細胞分裂形成24816個似親孢子(Autospore),當母細胞壁破裂動孢子(或不動孢子)被釋放(ref.7)
綠球藻類一般產於產淡水,常在有機質較豐富的水體中,有時在潮濕土壤、岩石、樹幹上也能發現它的蹤跡。它在人工培養下能被大量繁殖,在春秋兩季是綠球藻的養殖高產期。綠球藻細胞所含的蛋白質十分豐富,乾重可達50%左右,為生產植物性蛋白質的良好來源。

綠球藻對於人體的功效
a綠球藻可以正常化免疫系統
綠球藻之細胞壁含酸性多醣體可引發人體產生干擾素 (Interferon)。干擾素可明顯地增加體內吞噬細胞,吞掉外來細菌和致病物質,又有抗癌的效果。綠球藻內之綠藻成長素 (Chlorella growth factor) 可刺激T細胞,從而提高人體免疫能力 (特別是對抗病毒能力) 綠球藻含大量之胡蘿蔔素,亦是正常化免疫系統之重要物質。綠球藻可以使虛弱之抵抗力提高而治癌,防癌,減少病毒感染 (如感冒等,亦可以平衡過於亢進之自身免疫系統而使之趨向正常 (ref.8)

b綠球藻可排除毒素清理身體
實驗証明綠球藻可以明顯地把人體積聚之毒素排出體外,把日常生活中不知不覺地吃進的食物污染物如農藥、P.C.B(多氯聯苯)、水銀、鎘、鋁、鉛、砷等致癌或致病物質排出(ref.8)




c綠球藻可以保健與養顏
綠藻含有豐富之天然脫氧核糖核酸 (DNA) 和核糖核酸 (RNA)。最新研究發現其可以幫助人體之基因修補,治療和補充之作用,亦即可以使細胞保持健康之新陳代謝作用,而有保健與養顏 (抗衰老作用。綠球藻又含有多種寶貴的成份如維生素AB1B2B6B12CE、胡蘿蔔素、菸鹼酸、泛酸、葉酸、生物素、鈣、鉻、鉀、硒、磷、碘、鎂、鐵、鋅、銅、葉綠素(3%)、蛋白質(60%)、水份、纖維、脂肪、 醣質,這些都是製造血球和細胞之基本物質,亦是維持健康和養顏相當理想的健康食品(ref.8)

  d綠球藻可以調節酸鹼體質
現代人食用過多之肉類造成血液偏向酸性和黏稠度增加,而影響血液循環與養份的供應,產生組織器官功能衰退、疲勞、抵抗力減弱等毛病,綠球藻因為是鹼性食品,故能中和酸性體質而起著調節酸鹼體質作用(ref.8&9)

e適應範圍
綠球藻是健康食品,最宜常服可保健與養顏。外國的綠球藻治療專家曾多次報導用綠球藻來防止和治療癌症、 心臟病、肝病、胃和十二指腸潰瘍、皮膚病、膽固醇過高、風濕、暗瘡、便秘、高血壓、和多種常見病,而收到良好療效(ref.10)。預防勝於治療,若等到有病才服食綠球藻,便要每日耐性地服食才能有治療效果(Merchant et al., 2002)



f綠球藻成長素對人體功用?
綠球藻含有特殊而可貴的綠球藻成長素(Chlorella Growth Factor),不但可以活化細胞,延緩老化現象,也能提高人體的免疫能力,改善酸性體質,強化肝臟、腎臟的機能。此外綠球藻中的葉綠素含量極高,是一種良好天然殺菌物質,能消炎、解毒、通便秘、剌激大腸蠕動,將廢物排出體外,淨化血液,提高豐富氧氣,增加活力,並促進新陳代謝,這兩種物質互相配合,令上述各項功能更加明顯(Bajgus et al., 1998)。綠球藻成長素 (Chlorella Growth Factor),它含有豐富核酸、核糖核酸(RNA)及脫氧核糖核酸(DNA),比沙丁魚高出17倍,對人體功用有很大的幫助,以下列出綠藻成長素的功效(Koo, et al., 2001)
◎促進免疫力,預防過濾性病毒 (如傷風感冒)
◎修復細胞組織,幫助細胞再生。
 ◎延緩衰老,保持皮膚光澤有彈性。
◎活化蛋白的合成,加速脂肪代謝。
◎有效降低血液中的膽固醇及高血壓。
◎解除高濃度食鹽所引起的精神緊張狀態。
◎排除體內積聚的重金屬、有害農藥及環境污染物。
◎改善酸性體質為弱鹼性體質,使人體不易患病。
◎強化肝臟,腎臟機能。(ref.10)






g. 綠球藻比一般綠色食品高出10倍的葉綠素
◎葉綠素是一種天然的殺菌者。
◎有消炎,除口臭、體臭。
◎排除腸、肝、腎及血管的毒素,淨化血液。
◎使腸內有益菌回復正常,剌激細胞組織重生。
◎促進腸的蠕動,消除頑固的便秘。
◎促進新陳代謝,加速傷口痊癒。
綠球藻能提供比螺旋藻多12倍的鐵質,鐵質對紅血球組成非常重要,紅血球負責輸送氧氣及營養給身體各部份,從而使身體保持健康,精力充沛,同時鐵質可防止疲勞、貧血,並可恢復血色良好的皮膚(ref.5)
綠球藻比牛肝含更高的維他命B12,在人類飲食中,維他命B12的主要來源是動物性食物,在植物中(除極少數外)都不含B12,所以綠藻素對素食者是非常重要的,它能促使注意力集中,增進記憶力、平衡感。
綠球藻比菠菜多6倍的胡蘿蔔素,有抗癌作用,有助降低有害的膽固醇含量,以及減少心臟病的發生,並有助去除老人斑;同時葉綠素具有人體所缺乏的解毒酵素的單線氧自由基,其和維生素E相比,其活性為維生素E的一百倍(ref.10)
根據日本綠藻工業株式會社武智芳郎博士指出,綠球藻的蛋白質比白米、小麥、大麥、大豆多約53.76%,並且由人類所需的氨基酸所組成,都是維持身體健康不可缺少的要素。



   
綠球藻的營養成分
綠球藻其營養組成比例如下表

Macro Nutrients In Chlorella

Macro Nutrient
Percent
Protein
58.4
Carbohydrate
23.2
Fat
9.3
Moisture
4.6
Ash
4.2
Fiber
0.3
Calories
411cal/100gm

綠球藻氨基酸含量百分比
Chlorella’s Amino Acid Content by Percentage
Amino Acid
Percentage
Amino Acid
Percentage
Glutamic acid
5.8
Proline
2.5
Aspartic acid
4.7
Threonine
2.4
Leucine
4.7
Isoleucine
2.3
Alanine
4.3
Serine
2.0
Arginine
3.3
Methionine
1.3
Vaine
3.2
Histidine
1.1
Glycine
3.1
Tryptophan
0.5
Phenylalanine
2.8
Others
11.4

綠球藻維生素含量
Chlorella’s Vitamine Content (mg per 100gm)
Vitamine
mg /100gm
Vitamine
mg /100gm
A
51,300IU
E
<1.5
Inositol
132
B-6
1.4
Niacin
23.8
Pantothenic acid
1.1
C
10.4
Biotin
0.2
B-2
4.3
B-12
0.13
B-1
1.7
Folic acid
0.09

綠球藻礦物質含量
Chlorella’s Mineral Content (mg per 100gm)
Source
mg/100gm
Phosphorus
895
Magnesium
315
Calcium
221
Iron
130
Zinc
71
Iodine
0.4




綠球藻在水產養殖上的運用
    水產養殖收益以魚種選殖最為重要,然而水產生物在飼育期間又以水質為主要癥結所在。近年來,在台灣本土因受限於土地、資源、WTO的加入及大陸水產業逐漸興盛等等問題,而造成台灣水產業面臨更嚴苛的挑戰,因此如何強化台灣水產業,是我們所要關注的問題;有鑑於台灣的土地資源不足及人工費用高昂,因此發展精緻漁業,例如:台灣水產種苗中心或者養殖高經濟魚種如香魚、觀賞魚等等高價魚種是勢在必行的趨勢。
     魚種是因其數量稀少且味美而價高,例如香魚是一種需要高溶氧並對水質非常要求的高貴魚種,因此水質的保持成為養殖香魚的主要關鍵,然而水質的調控方式不勝繁舉了,而主要可分為兩種:1、使用化學藥劑來去除水中有機分子或無機分子;2、利用微生物來分解水中物質。化學藥劑的使用雖然便宜又有效,相對地藥物的殘留卻對我國的外銷有著隱藏的莫大危機;微生物的利用,不用擔心藥物殘留問題,又可分為兩種:光合細菌及微細藻類:光合細菌在移除水中物質有著極大的功效,菌種在建立上簡單容易,但利用光合菌有一大缺點就是其氣味極為難聞,反觀微細藻類中的綠球藻其藻種的建立同樣地十分簡單且移除營養物質的能力更高於光合細菌又能充當養殖生物的餌料生物,其綠球藻成長素及葉綠素又能提高養殖魚種的抗病力,利用綠球藻作為養殖用途真可謂為一舉數得的好方法。
 綠球藻在傳統水產養殖的運用一般是用作魚蝦池的水色(做水)以控制水池的水質,其優點如下:1、增加水的溶氧;2、穩定水質降低有毒物質的濃度;3、可當餌料,減少部分飼料的投餵;4、抑制絲藻與底藻的滋生;5、安定養殖生物,減少殘食;6、提高且穩定水溫;7、減少有害病菌的滋生。

微細藻類水色的優缺點表
藻種
藻類
水色
優點
缺點
矽藻
Chaetocerossp.Skeletonemasp.Nitzschiasp.
Navicula sp.
紅棕色或粉紅色
水易肥
成長快
易倒藻
不易維持
綠藻
Chlorella sp.為主
翠綠色或濃綠色
水色穩定
環境優
成長穩定
病變少
易造成溶氧不足
藍綠藻
Spirulina sp.為主
墨綠色
提高水溫
臭土味形成
池塘快速老化
褐藻膠(Alginate)的化學結構單位
    褐藻膠(Alginate)為一種線性不分支的聚合物,其包含有β-(14)-linked D-mannuronic acid (M) and α-(14)-linked L-guluronic acid (G)




褐藻膠(Alginate)於不同褐藻中(G)(M)結構的比例

固定化微藻於水產養殖上的應用
利用褐藻酸鈉(Sodium alginate)來包埋微細藻類,可以防止微藻被沖刷掉、被草食動物吃食,亦於操作管理及長期保存(Chen., 2001)。褐藻膠酸鈉除了能夠包埋微細藻類的功能外,其在包埋微細藻類的過程中又能充當微細藻類的固態培養劑,因此微細藻類在包埋的過程中仍能維持其生理活性,在重新被釋放出於液態培養液時,其成長亦不受限制而且相同的藻類品種下,被固定後的微藻比自由的微藻更有效移除營養(Chevalier and de la Noüe, 1985; de la Noüe and Proulx, 1988)在所有藻類品種中綠球藻亦是最常被應用於固定化作為污染物移除的品種(Robinson et al., 1988; Megharaj et al., 1992; Mallick and Rai., 1993; Tam et al., 1994; Lau et al., 1997, 1998)
Tam博士的研究中發現,褐藻膠酸鈉也能夠移除廢水中的磷酸鹽類及氨氮離子,來純化水質(Tam et al., 1995.),如上所述固定化微藻通常被利用廢水處理,近來Chen,2001)首創將固定化藻珠應用於水產養殖水之淨化,
綠球藻的固定化對於水產養殖上有著重大貢獻(Chen., 2001),其不僅能夠充當水產生物的餌料外,更能夠將水中有害物質移除掉。某些會運動的微藻包埋於褐藻膠中,在適當的培養下,因濃度的增加,會產生藻類游離出固定化的褐藻膠,Chen,2003)更應用此方法做為水產養殖一種自動餵食系統(auto-feed system),不僅可以減少每天飼料投餵量且又能有利於水質的淨化作用。
   








總結
    綠球藻是一種廣為人知的微細藻類,其對人體的功用在多年以前已經陸陸續續被人們所所發現並加以應用於人體上。微細藻類在近幾年仍是科學研究的重心,其神秘且陌生的世界因人類顯微技術越來越發達而漸漸地被掀開其神秘的面紗,雖然近幾年才開始深入研究,然而在藻類身上我們發現到許多令人驚訝的效果,如其能改善水質、生物食糧(營養來源)、快速分裂生殖、醫療用途等等。
   由於文明病隨著人類的科學發展伴隨而至,至今仍然有許多疾病無法仰賴現代醫學來完全根治,因此人類開始提倡保育瀕臨絕種動物,為的就是可以在這些生物身上,找尋治療疾病的因子。事實上,大家忽略了微細藻類藏著許多能夠治療疾病的功能,如綠球藻的"綠球藻成長素"、螺旋藻的"含鈣藻膠"都是提高免疫力及抗癌的靈丹妙藥。










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