太空螺旋藻的生物強化作用

張書迪 王維部 張碧松 等

摘要 介紹了太空搭載螺旋藻的生物強化作用，它的鋅含量是普通螺旋藻粉的80倍，經過太空螺旋藻喂養后的蛋雞所產蛋的鐵含量比普通雞蛋高出39.1%，表明太空螺旋藻有著較好的生物強化作用。除了微量營養素外，太空螺旋藻的蛋白質、葉綠素、藻藍蛋白、β-胡蘿卜素和亞麻酸的含量分別比普通螺旋藻高出10.8%、28.3%、38.5%、4.8%和16.4%，且螺旋藻雞蛋的二十二碳六烯酸（DHA）、卵磷脂、β-胡蘿卜素和亞麻酸的含量分別比普通雞蛋高出31.8%、8.3%、305.3%和90.0%，表明它們更具營養價值，對人體健康有更佳的促進作用。

關鍵詞 太空螺旋藻;太空螺旋藻雞蛋;作物營養強化項目;生物強化

中圖分類號 TS218文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）04-0170-03

Abstract We introduced the biofortification effect of spaceshipcarried spirulina， its zinc content was 80 times higher than that of normal spirulina， and the egg layed by spaceshipcarried spirulinafeeded hens contained 39.1% higher of iron than normal egg， indicating the superior biofortification effect of spaceshipcarried spirulina. In addition to the trace elements， its contents of protein， chlorophyl， phycocyanin， βcarotene， linolenic acid were measured to be 10.8%，28.3%，38.5%，4.8% and 16.4% higher than those of normal spirulina， and the contents of DHA， ovolecithin， βcarotene， linolenic acid contents of spaceshipcarried spirulina egg were 31.8%，8.3%，305.3% and 90.0% higher than normal egg， showing that these products had more nutritive value， which could better improve human health.

Key words Spaceshipcarried spirulina;Spaceshipcarried spirulina egg;HarvestPlus China;Biofortification

根據國際食物政策研究所（The International Food Policy Research Institute，IFPRI）2016年發布的調研數據，1992—2016年，非洲、中東、南亞、拉丁美洲等地區的饑餓指數（global hunger index，GHI）持續下降，表明全球的農產品生產量持續提高，越來越多的人能獲取日常生活所需能量，傳統的饑荒已經得到較好的控制[1]。然而，“隱性饑餓”成為容易忽略的健康“殺手”，它是指身體缺乏微量營養物質的狀態。為了保持健康，人體需攝入20余種礦物質和40余種營養元素，而人類的飲食中常常缺乏一種或多種營養物質，尤其是缺乏鐵、鋅、碘和維生素A[2]。約1/3的世界人口缺乏至少一種微量營養物質，孩童和孕婦尤其嚴重，約有30億人缺鋅、20億人患有缺鐵性貧血、20億人缺碘、1.5億人缺維生素A[3]。缺乏微量營養物質會導致一系列健康問題，如發育遲滯、對傳染性疾病的抵抗力下降、身體損傷、認知障礙、失明和孕婦早產死亡率高等[4]。“隱性饑餓”造成的健康問題反過來會對社會的發展造成不良影響，據估算，缺鐵、缺鋅、缺碘和缺維生素A問題使發展中國家損失了5%的國民生產總值，其占社會總醫療負擔的2.4%[3，5] 。因此，解決“隱性饑餓”問題顯得極為重要。

總體來說有4種方法應對“隱性饑餓”，它們分別是膳食多樣化、營養補充劑、工業食品強化和生物強化[6]。膳食多樣化指的是食品中谷物、水果、蔬菜、肉類等搭配合理均衡，一般認為膳食多樣化是解決由于微量營養元素缺乏導致的“隱性饑餓”的最佳方案，但一般水果、蔬菜、肉類等價格較高，欠發達地區的貧困人口無力購買。營養補充劑指的是專門食用某種營養制劑，它的針對性較強，但同樣存在價格高、推廣難等問題。剩余2種方法是針對食品本身性質進行改變的方法。第1種方法是工業食品強化，顧名思義，這種做法就是人為地往食品中添加所需要的微量營養物質[7]，它雖然快捷、方便，單位成本較低，但是每年都需要投入同樣甚至更多的費用，無法保證全社會都采用統一的規范，難以分辨真偽，且存在運輸等問題，是一個“治標”的方法。另1種方法是生物強化，它通過結合傳統植物培育技術和現代生物技術來提高農作物中微量營養物質的含量，即通過遺傳改良提高作物自身營養價值，是一項非常有前景的方法[8]。雖然該方法前期所需投入的研究成本較高，但從長遠來看，它更具有經濟節約性，一旦研發成功便可進行低成本大范圍推廣，并更容易惠及欠發達地區生活水平低下的人群，是一個“治本”的方法。中國的作物營養強化項目（HarvestPlus-China，HPC）于2004年啟動，10多年來已育成多個富含鐵、鋅、維他命A的新品種并通過了品種鑒定[9]。

螺旋藻是一種高蛋白、低脂肪、低熱量的藥食同源營養保健食品，具有很高的營養、保健、醫療等價值，被聯合國糧農組織（FAO）譽為“21世紀最佳理想食品”，也被世界衛生組織評為“21世紀的最佳保健品”[10]。雞蛋是人們喜愛也是常食用的食品之一，它價格低廉、營養豐富、氨基酸吸收率高，而用螺旋藻喂養的蛋雞所產的螺旋藻雞蛋尤其令人期待。基因工程及技術是生物強化中重要的一環，而太空育種技術則為生物強化的一種有力表現形式。太空育種技術是指利用航天運載工具將生物材料帶到200～400 km的高空，利用地面無法模擬的高真空、微重力、高能粒子、空間宇宙射線、宇宙磁場等特殊太空因素使生物材料發生誘變，再返回地面選育新品種的技術。通過與中國科學院、航天集團合作，于2004年將螺旋藻種搭載在我國第20顆返回式科學衛星上太空后返回，對搭載的藻種進行反復觀察、培養后篩選出優質太空螺旋藻品種。為了評估其生物強化作用，測量了太空螺旋藻中的鋅含量以及太空螺旋藻雞蛋中的鐵、β-胡蘿卜素含量，并將它們與普通產品進行對比。為了進一步探尋其營養價值，還對比了其葉綠素、藻藍蛋白、β-胡蘿卜素、亞麻酸、二十二碳六烯酸（DHA）、卵磷脂等指標。

1 材料與方法

1.1 材料

太空螺旋藻粉（深圳綠得寶保健食品有限公司）、太空螺旋藻雞蛋（深圳綠得寶保健食品有限公司）、市售普通鮮雞蛋。色譜純葉綠素、藻藍蛋白、β-胡蘿卜素、亞麻酸、DHA、卵磷脂試劑及相應溶劑購自美國SIGMA-ALDRICH公司。

1.2 方法

螺旋藻中鋅的測定方法沿用標準《GB/T 5009.14—2003 食品中鋅的測定》;蛋白質的測定方法沿用標準《GB 5009.5—2010 食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》;葉綠素、藻藍蛋白的測定方法沿用標準《SN/T 1113—2002 進出口螺旋藻中藻藍蛋白、葉綠素含量的測定方法》;β-胡蘿卜素的測定方法沿用標準《GB 8821—2010食品安全國家標準 食品添加劑β-胡蘿卜素》;亞麻酸的測定方法沿用標準《GB 28404—2012 食品安全國家標準 保健食品中α-亞麻酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸和二十二碳六烯酸的測定》。雞蛋中鐵的測定方法沿用標準《GB/T 5009.90—2003 食品中鐵、鎂、錳的測定》;卵磷脂的測定方法參考文獻[11];β-胡蘿卜素的測定方法沿用標準《GB 8821—2010食品安全國家標準 食品添加劑β-胡蘿卜素》;DHA和亞麻酸的測定方法沿用標準《GB 28404—2012 食品安全國家標準 保健食品中α-亞麻酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸和二十二碳六烯酸的測定》。

2 結果與分析

2.1 生物強化作用評估

通過查閱文獻并平均4份研究結果所得的普通螺旋藻鋅含量為38.6 mg/kg[12-15]，而太空螺旋藻的鋅含量經檢測為3.1×103 mg/kg，是普通螺旋藻的80.2倍（圖1）。鋅是人體各種酶系統的重要組成成分，根據其功能，食用富鋅太空螺旋藻能夠改善蛋白質、脂肪、糖、核酸的代謝以及組織的呼吸作用，促進生殖器官及第二性征的發育，維持生殖能力，維持細胞結構和人體暗適應等重要生理功能，介導細胞免疫功能，提高人體免疫力，促進傷口和創傷的愈合等[16]。將太空螺旋藻作為蛋雞的飼料添加劑，考察生產雞蛋的生物強化作用。經檢測，太空螺旋藻雞蛋的鐵含量（15 mg/kg）比普通雞蛋（11 mg/kg）高出39.1%（圖2）。鐵元素是血紅蛋白和人體各種重要化合物的組成部分，它具有高度的生物活性，食用富含鐵元素的螺旋藻雞蛋能更好地促進人體內氧的轉運，交換和組織呼吸過程，維持正常的造血功能，使免疫細胞的殺菌能力保持正常，催化β-胡蘿卜素轉化為維生素A以及增強藥物在肝臟中的解毒功能等[17]。 以上結果表明，太空螺旋藻有著很好的生物強化作用。

2.2 其他營養價值評估

除了HPC項目中涉及的微量元素，還檢測了太空螺旋藻的蛋白質、葉綠素、藻藍蛋白、β-胡蘿卜素和亞麻酸的含量，以及太空螺旋藻雞蛋中的DHA、卵磷脂、β-胡蘿卜素和亞麻酸的含量，并將它們分別與普通產品進行對比，結果列于表1和表2。為了使數據更好地可視化，將每項數據分別進行縮放處理，具體做法是將每個數據除以該數據所在列的標準偏差值，結果列于圖3中。由圖3可知，太空螺旋藻的蛋白質、葉綠素、藻藍蛋白、β-胡蘿卜素和亞麻酸含量分別比普通螺旋藻高出10.8%、28.3%、385%、4.8%和16.4%，太空螺旋藻雞蛋的DHA、卵磷脂、β-胡蘿卜素和亞麻酸含量分別比普通雞蛋高出31.8%、8.3%、305.3%和90.0%。蛋白質是人體基本組成成分之一，葉綠素能為人體血紅蛋白的合成提供原料，藻藍蛋白可抑制癌細胞的生長和促進正常細胞的再生，DHA是大腦和視網膜的重要組成成分，卵磷脂有保護心臟和延緩衰老的作用，β-胡蘿卜素有很好的抗氧化和解毒作用，亞麻酸有降血脂的作用。其中2種雞蛋的β-胡蘿卜素含量差異最為明顯（305.3%），這可直接從圖4看出，太空螺旋藻雞蛋黃的顏色比普通雞蛋黃更深，原因即為含有更豐富的β-胡蘿卜素[18]。富含這些營養物質的太空螺旋藻及太空螺旋藻雞蛋，具有更好的營養價值以及保健功能。另外，如上所述，鐵的存在能促進β-胡蘿卜素轉化為維生素A[17]，而維生素A亦為生物強化項目關注的重點，所以富含鐵元素和β-胡蘿卜素的太空螺旋藻雞蛋能間接地提高人體維生素A的攝入量，具有更好的生物強化功能。

3 結論

經過檢測，太空螺旋藻的鋅含量是普通螺旋藻的80.2倍，太空螺旋藻雞蛋的鐵含量和β-胡蘿卜素含量分別比普通雞蛋高39.1%和305.3%，能在體內大大促進維生素A的合成與吸收，說明太空螺旋藻及太空螺旋藻雞蛋具有很高的生物強化效應，覆蓋了作物營養強化項目的所有重點指標。另外，太空螺旋藻和太空螺旋藻雞蛋中的蛋白質、葉綠素、藻藍蛋白、亞麻酸、DHA、卵磷脂等指標都不同程度地比對應的普通產品要高，表明太空螺旋藻系列產品具有更高的營養價值，對人體健康有著更好的作用。

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