螺旋藻产业知识

螺旋藻产业知识 国外螺旋藻产业发展趋势 世界上第一座螺旋藻工厂，由Sosa Texcoco公司于1973年建成投产。Sosa Texcoco湖是 一个苏打湖，位于墨西哥城东北近郊。这个湖无论水质还是气候都适于螺旋藻生长。七十年 代初开始工厂化生产施工，1973年建成投产。直到现在该公司的产量维持在300吨左右。 日本墨水化学公司(DIC)后来居上。1977年该公司首先在泰国的曼谷成立独立的子公 司,The Siam Algae有限公司(SAC)，1978 年投产，当时的产量很小，年产不过40吨,50 吨，以后逐年扩大，1987 年年产量达107吨。1983年该公司又在美国加州南部的Cyanotech 建立EarthriseFarms螺旋藻公司，1988年前该公司的年产量都保持在90吨左右，1989年扩大 生产，目前的年产量达到160吨。1987 年美国Cyanotech公司得到Cyanamid公司的160万美元 的资助，在夏威夷一荒岛上兴建了另一螺旋藻工厂，年量约50吨。目前这两家公司的生产技 术和产品质量都远远超过墨西哥，成为世界上最重要的螺旋藻产业公司。 台湾有四家公司，分别建于八十年代，年总产量达300吨。企业家乐于在台湾建厂，一 方面由于台湾有优越的自然条件，另一方面也由于在台湾有生产小球藻的经验，产品60,出 口，内销的相当部分作为对虾育苗和其他海珍品、观赏鱼类、鸟类的饵料。 当前国际螺旋藻生物技术产业化的进一步发展受到生产成本过高的限制。除此之外，学 者们对影响产品质量各种环境因素进行深入研究，并通过各种现代生物学技术手段提高螺旋 藻营养价值和产量。 (1)充分利用各种自然资源进行工厂化生产仍然被许多国家的学者和企业家所重视。 因为这是降低生产成本最直接、最有效的措施。 (2)研制高光合效率的光反应器，提高单位面积产量，降低生产成本。目前国外的螺 旋藻工厂均为开放、跑道式培养池，单位面积产量7,10克,平方米,天，也就是说光合作 用效率只有0(7,,1,，光合效率低是生产成本高的主要原因，因此，提高光合效率是降 低生产成本的有效途径。 (3)螺旋藻不饱和脂肪酸的研究受到广泛的重视。螺旋藻一直以高蛋白(65,,70,) 著称，脂肪含量只占7,左右(干重)，而这7,的脂类中的80,为不饱和γ,亚麻酸(GLA) 又是其中的主要成分，它能刺激前列腺素的合成。近年来对螺旋藻脂类特别是不饱和脂肪酸 合成的机制以及与培养环境的关系的研究取得了有意义的结果。 (4)应用遗传和分子遗传学技术培育各种不同特性、富含某种成分的优良品系。这项 研究目前受到越来越多的学者的重视，因为它是提高单产的重要措施之一。 我们应当努力发展螺旋藻产业 中国科学院院士 曾呈奎 螺旋藻是世界卫生组织和联合国粮农组织向全世界人民推荐的21世纪最佳营养保健食品，海水螺旋藻的研究是国家“七五”的重点攻关项目，由现年96岁仍然健在的中国科学院资源院士、国际著名的海洋生物科学家曾呈奎教授主持(时年78年)、在1995年获得中华人民共和国科学进步奖，并开发出了“海力健”海水螺旋藻等系列产品，为让广大读者进一步了解海水螺旋藻这一全人类最理想的食品，特转载中国科学报曾呈奎教授的文章，以飨读者。 螺旋藻是一种生长于三十几亿年前的蓝藻类一个属，具有许多古代原始藻类的一些特点。这个属广泛分布于热带、亚热带和暖温带的海洋、湖沼，特别是盐碱湖，有几十种。螺旋藻在我国最早的记录是1935年，我在“青岛和烟台的海藻研究”记载了采自青岛的Spirulinasubtillisma。 螺旋藻作为一种经济藻类是Dangeard在1940年记载的非洲探险队在中非乍得湖畔发现的，当地土著人在湖面采集的一种藻类即Spirulinaplatensis直接加以辣椒及香料用作食品。二十几年后，人们在墨西哥城郊的特克斯克克湖也发现盛产螺旋藻。但大量宣传螺旋藻食用价值的是美国的LarrySwitzer和法国的RiplryFox。 中国正式将螺旋藻研究纳入国家计划是“七五”攻关。当时，国家需要进口大量鱼粉，因此，希望能在微藻的培养中找到一种蛋白质含量很高的种类进行大量培养。我们选择了两种，即螺旋藻和鱼腥藻。到了“七五”后期，螺旋藻的优越性显示出来了，但当时其大量培养试验定在北方威海，而威海培养的螺旋藻只能达到每天每平方米生产4 6克干藻粉，但在海南岛三亚的中国科学院南海海洋研究所工作站，虽是小型试验(113平方米池)，却高达12克左右。所以，我作为项目负责人，提出将北方的试验及经费转移到广州中国科学院南海所，这个建议得到工作组大多数人的同意，所以大试验和经费就拨到南海所，在惠来县进行。结果在3000平方米养殖池在8 11月期间每天每平方米平均产量为10克左右，远远超过了我们计划设计的要求(7克)。 研究意义 螺旋藻近二十几年来，国内外研究的很多，主要是由于它是一种具有许多良好特点的微藻类，这里略举几例说明:1、螺旋藻是一种高蛋白质的藻类。其蛋白质含量高达70%，为陆地大米的10倍、大豆的2倍以上，生长速度为大豆的20倍。人类只要一天食用10克螺旋藻便可足够满足蛋白质营养的需要。 当前，世界最大问是粮食，特别是蛋白质。目前，世界人口已超过50亿，有2/3的人生存在贫穷地区，每天由于缺乏营养而丧生的儿童约为4万人～拯救这些儿童吧～墨西哥政府规定该国的儿童食品内必须含有5%螺旋藻，这是非常英明的。2、美国每年2/3死亡是由于食品问题。美国的第一号和第二号疾病是心脏病和癌症，而这些都与食品有关。心脏病多是由于胆固醇所引起的，而螺旋藻则是降低胆固醇的食物。这在日本和德国都有人体试验的证明。美国癌症研究所曾用12年时间研究β 胡萝卜素的防癌作 用，证明了多吃些富含有β 胡萝卜素的蔬菜可以减轻各种癌症。螺旋藻含有大量β 胡萝卜素，因此，其防癌、治癌的功能也很强。不但β 胡萝卜素，而且藻蓝蛋白也被证明具有抗癌作用。根据日本的研究，藻蓝蛋白提出后直接喂有肝癌的老鼠，5周后，活着的有90%，而对照组只有25%，8周后前者存活的还有25%，而对照组则全部死亡。有人认为藻蓝蛋白所起的作用是提高了生物体的免疫能力。3、螺旋藻有抗辐射损伤的作用，也是癌症放、化疗最理想的辅助药物，我国军事医学科学院放射医学研究所前年进行了螺旋藻对小鼠的抗辐射损伤作用的试验，证明了照射前服7.5及15毫克只/组动物，照后30天存活率比对照组提高约20%;照射后口服2 5次也有类似效果。试验还表明，螺旋藻可使照射小鼠的胸腺重量、骨髓DNA含量高于对照组，指出螺旋藻对免疫器官组织有保护作用。 我国国产的螺旋藻在昆明、苏州及广州的临床试验表明，螺旋藻对躯体虚弱的癌症 患者及放疗、化疗后白细胞减少、免疫功能低下者均有特效，与同类辅助药物相比，其优点在于(1)维持放、化疗过程中白细胞及红细胞、血小板、血色素水平的稳定;(2)改善放、化疗引起的临床不育反应;(3)均衡补充多种人体必需的营养成分;(4)有效缓解射线对骨髓细胞增重的毒性抑制作用;(5)有效减轻化学药物对机体免疫系统的抑制作用。4、螺旋藻还能助长体内乳酸杆菌的生长。日本曾经做过食用螺旋藻的试验，老鼠喂养5%螺旋藻100天，结果盲肠重量增加了13%，乳酸杆菌增加了27%，在盲肠内的维生素B1增加了43%。这个试验指出，食用螺旋藻可以使人体的乳酸杆菌增多并使人体从整个饮食中吸收更多的维生素B1和其他维生素。几年前美国癌症研究所试验过上千种藻类对爱滋病及其他100种癌症的作用，认为从蓝藻类取得的化合物对爱滋病病毒有特别的作用。也有人认为螺旋藻所以对爱滋病有作用是由于提高了乳酸杆菌的供应从而改善了爱滋病患者的体内吸收营养能力。我们都知道爱滋病是免疫缺损病，是体内营养吸收不良而引起严重的免疫缺损。5、螺旋藻含有相对多的γ 亚麻酸。γ 亚麻酸是一种人体必需的脂肪酸，是体内前列腺素的前体，参与多种身体基本生理过程，包括调节血压、胆固醇合成、细胞增生等。而缺乏γ 亚麻酸和前列腺素可以引起许多退 亚麻酸对关节炎、心脏病、肥胖症和锌缺乏化性疾病。临床研究指出，饮食中摄入γ 有所帮助。据研究，酒精中毒、老年综合症、精神狂躁、忧郁病等也部分地与γ 亚麻酸的缺乏有关。6、螺旋藻能改善金属对人体的影响。螺旋藻一方面可以提高铁的生物有效性及调理贫血症，另一方面可以减轻汞及药物对肾的毒性。在日本，曾经对8名贫血的青年妇女做了一个月的试验，每顿饭后食用4克螺旋藻，30天后，血红蛋白提高了21%，从10.9上升到13.2，不再贫血。日本还做过螺旋藻对老鼠的汞和药物的肾中毒，用血液尿氮和血清肌酸作为试验指标，当老鼠饮食中添加了螺旋藻后，这两个指标水平大幅下降。7、螺旋藻还表示了对皮肤和外伤愈合和抗菌的作用。法国的研究指出，以螺旋藻为主配料的药物能加速外伤的愈合。而日本的研究表明，含螺旋藻的化妆品及其水解酶能促进皮肤新陈代谢，减少疤痕。螺旋藻的提取物还能抑止细菌的生长，有药用价值。8、螺旋藻在水产品养殖中的应用很宽广，不但营养价值高，易于采收和保存，而且符合虾苗和贝类的食性，其类萝卜素有增色作用。螺旋藻混合饵料比活微藻便宜很多。现在不但扇贝的养殖，而且对虾、鲍鱼、鱼类，甚至在猪、牛、羊及家禽的养殖，螺旋藻也有很好作用。 国内外开发现状 世界上第一座螺旋藻(淡水)工厂是SosaTexcoco公司于1973年在墨西哥城近郊建成投产，现年产量约300吨。日本墨水化学公司继于1977年在泰国的子公司 TheSiamAlgae1977年投产，现年产约107吨。该公司又在美国加州南部的Calipatria建立EarthriseFarms公司，现年产量为160吨。1987年美国Cyanotech公司在夏威夷兴建另一工厂，年产约50吨。台湾4家公司在80年代建立了年总产量达300吨的企业。现在，除了大陆以外，全世界有12个企业进行螺旋藻生产，年产约1200吨，主要销售于日本和美国。 全国各地自“七五”攻关结束后，西起云南，东到山东，南到海南，北到河北都有螺旋藻生产工厂相继上马。现在已有32家生产单位，培养池面积超过20万平方米，年生产能力可达500吨干藻粉，不但分布地域广，而且类型也较多，主要是开放型培养池。首先是高温型。螺旋藻是高温种类，喜欢生长水温在25?以上的地区，因此，大量培养地点主要是在南方，如海南、广东等地，这两省的大小螺旋藻生产企业就有十几个;其次是地热型。这个类型主要在华南，生产期较长，但要注意避开阴雨连绵地点，如湖北咸宁，利用地热提高温度;第三是碱湖型。如云南永胜程海湖，为重碳酸钠镁型碱湖，碳源丰富;第四为盐碱地型。这个类型在黄河流域，种粮食作物效益很差，由于地下水为重钙硬质水，如河北故城县。这对于我国地少、人多、耕地资源都很贫乏的国家十分重要。 我国三十几个螺旋藻企业中只有两个利用海水，都在海南省三亚市(注:一个是南海所和深圳某公司合建，一个是南海所自己生产)。现在各地利用的都是钝顶螺旋藻Spirulinaplatensis，来源于非洲乍得湖以淡水培养，一般加Zarouk培养液，成本较高，而且要用对中国来说宝贵的土地建造培养池，动用大量的宝贵淡水。我们于1990年利用1985年筛选适应于海水生长的新品种SCS。这个新品种不但能在海水中生长，培养面积为3000平方米，而且可以耐高温到40?和高光强到1600/μEM 2Alc 1。这个试验的结果于1993年在一个世界第一流的刊物发表。我们用的肥料为普通商用复合肥料加上NaHCO3和Na2SO4，比Zarouk培养液便宜。为了避免海水中大量的Ca 和Mg 对肥料中的磷酸盐起沉淀作用，我们利用透析管加进肥料。产品的产量及质量都比用淡水培养的好。 展望和建议 我国螺旋藻的生产是在“七五”攻关结束后一哄而上的，在几年内建设了三十几个生产厂家。而国外经过20年的奋斗只有几家，相比起来，我国的生产厂家分散生产，技术相对落后，产量和质量都较低。螺旋藻生产是一项新生事业，国外年产虽然已有1200吨，成本较高，价格也较高昂，但由于其优点较多，证明它是一种较好的保健食品和药物，作为水产品的饵料，用途广泛，深加工产品的前景广阔，全世界年产达到2000吨并不算多。我们必须加紧努力研究和生产。 首先，我们必须把螺旋藻的研究面向儿童和蛋白质缺乏的人民。我国有12亿人口，有严重的蛋白质缺乏问题，特别是儿童。我们应当向墨西哥学习，由国家给予儿童一定数量的螺旋藻以提高我国儿童的蛋白质营养水平，这一点我个人希望在2000年以前应当实现。还要解决广大人民的蛋白质营养不足的问题。国家应当对人民的蛋白质水平作一次普查性调查，规定一个界限，低于这个界限需要补充蛋白质食物;然后，发票给这些人，规定到生产单位半价购买螺旋藻片。我们是一个社会主义国家，必须首先考虑人民的利益，因此，人民的健康必须放在第一位。 第二，我们必须把螺旋藻的市场转向国内市场为主。我们不但要以蛋白质缺乏的人民和儿童为主要对象，还应当把眼光从国外市场转到国内。我们应当尽量降低成本，使之更适合于国内市场。海水养殖螺旋藻成本较低，质量较好，不占用宝贵的农田和淡水，所以应当大力在没有阴雨连绵的亚热带和热带地区推广。还有是碱性湖泊地区推广。成本降低了，国内市场就能稳住了。 第三，国外市场也必须考虑，特别是深加工产品，如藻蓝蛋白，γ 亚麻酸，胡萝卜素及保健用、药用产品，特别是防癌、治癌药物。现在，螺旋藻的深加工研究刚刚起步，必须使研究深入，取得更多更好产品。螺旋藻的深加工产品的研究应当是科研重点。 第四，动物养殖，特别是海珍品养殖的饵料，很有发展前途。以螺旋藻为主的混合饵料有许多比活鲜饵料较好的优点。现在的海珍品有少数用螺旋藻混合饵料。由于后者的灵活性和经济性，一定会受到比鲜饵料更大的欢迎。 作为一个藻类学工作者，我同螺旋藻打交道已有60年的历史了。但对螺旋藻作为最新型最优秀的蛋白质源，还是“七五”攻关前几个月才认识的。希望这种藻类在许许多多人的关心下，能够真正起到“全人类最理想的食品”的作用。 内蒙古鄂尔多斯市螺旋藻产业的发展潜力及对策 我国螺旋藻产业是近20 年来兴起的新型水产品养殖业。经过20 年的曲折发展，现已成为世界螺旋藻最大的生产和出口国。从国内养殖区域看，最初从西南地区的云南、四川逐步向沿海及北方地区延伸。2003年内蒙古首次试养成功，到2006年养殖面积已发展到50万平方米。成为我国重要的螺旋藻生产基地。 一、发展现状: 鄂尔多斯市的螺旋藻养殖主要集中在鄂托克旗的乌兰镇轻工业园区。从2003年的一家养殖企业3万平方米养殖面积起步，在短短四年时间里，迅速发展到9家养殖企业、3家养殖户和1家加工企业。面积发展到50万平方米，2006年总产量达到500吨，总产值1500万元。由于产品质量符合国家，同时也符合欧盟出口标准，70%的螺旋藻粉出口到美国、德国、法国、日本、新加坡等国家和地区。 鄂尔多斯市的螺旋藻养殖起步较晚，但起点较高。生产企业建设投资均超过200万元，养殖方式全部是塑料大棚，配套比较先进的自动控温雾化干燥设备。企业技术骨干文化素质 都是化工、农业院校毕业的大中专生，都具有工程师以上职称。仅四年时间，鄂尔多斯市螺 燃旋藻养殖技术和工艺水平走在了全国的先进行列。一是在全国同行业率先采用了“新型”煤热风炉代替燃油炉技术，并取得成功。主要特点除热风温度恒定外，运行成本大幅降低，烘干藻粉的吨成本由原来的5000元，降低到不足1000元。江苏等地的螺旋藻企业也开始了效仿改造。二是在碳源原料使用上，首次使用天然碱碳化合成的小苏打下游产品——母液碱。代替南方普遍使用的成品小苏打。并探索出了成熟的生产工艺。这一技术的应用，使藻成粉吨成本由原来使用小苏打、天然碱生产工艺成本的7600元降低到2900元。降低4700元、61.8%。三是采用塑料大棚养殖，既充分利用北方地区光照强，日照时间长的特点，从而达到提高水温的目的，同时也减少了露天养殖造成的污染。在收藻、干燥、包装、补放液等整个工艺中，也不断革新改造，使螺旋藻养殖技术和工艺水平快速提高，养殖单产和质量达到了比较高的水平。以蒙健螺旋藻公司为例，3万平方米养殖面积年总产达40.5吨，平均每公顷生产14吨，是国内单产最高的养殖场之一。鄂尔多斯市螺旋藻养殖的不断进步，引起了国内同行的关注。山东、江苏等地同行也前来进行技术交流。国内一些螺旋藻的研究专家，教授多次前来考察指导。 二、发展潜力 鄂尔多斯市的螺旋藻产业之所以能够快速发展，主要得益于当地优越的自然资源条件: 1、 就地生产养殖螺旋藻主要原料天然碱碳化合成的小苏打下游产品——母液碱，由于该原料不便长途运输，只有在当地养殖才能够体现出价格低廉，大幅度降低成本的优势。 2、气候条件非常适宜。夏季日照长光照强烈，阴雨天少，适宜于大棚养殖，有利于藻的光合作用。昼夜温差有利于干物质的积累，具有创造优质、高产的先决条件。养殖水源水质好无污染，产品中重金属含量低。水质决定了螺旋藻粉中重金属含量高低，而重金属含量是衡量产品是否符合国家标准的先决指标。 ,、当地丰富的煤炭电力资源，可降低生产成本。 ,、当地星罗棋布的天然碱湖，生长着原始的螺旋藻，现已初步定名为内蒙古螺旋藻种。可选育出适宜当地生长的优质藻种。 三、发展对策: 我国螺旋藻养殖还处在低水平阶段，无论从单产水平还是产业化水平看都具有很大的发展空间。鄂尔多斯市的螺旋藻养殖要解决的关键问题是进一步提升产品质量，不断降低生产成本，以及养殖品种的多样化，原粉的深加工。不断扩大市场竞争优势。 (一)走产业化发展的路子。尽快培植以大型深加工企业为龙头、联合多养殖公司和农户，形成产供销一条龙的螺旋藻产业化经营格局。由龙头企业牵头，成立协会，制定章程，使鄂尔多斯市的螺旋藻产业健康有序的向前发展。 (二)政策引导，资金扶持。政府要在新品种、新技术工艺引进推广上给予支持。制定出台产业发展的优惠政策。 (三)提高科技创新能力，挖掘增产增效潜力。重点在新品种、新技术、新产品的研发、试验推广上下功夫。就单产而言，我国的生产能力达到每公顷15吨就很不错了，但国外的最高单产可达每公顷50吨，可见，提高产量的空间很大。比如在营养液配制上，改变现在的凭经验施肥的作法，实行缺什么补什么、补多少的精确施肥方法，最大限度满足螺旋藻生长需求，提高肥料利用率和光能利用率。利用内蒙古无污染等优势，发展有机螺旋藻。在新品种开发上，向高产品种及富含某种活性物质的多品种方向发展。通过采取增产增效，降低生产成本措施，从而降低市场销售价格，使螺旋藻产品进入千家万户。