小球藻的介绍
小球藻细胞内含有丰富的叶绿素，光合作用非常强，是其他植物的几十倍。其含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质、食物纤维、核酸及叶绿素等，是维持和促进人体健康所不可缺少的营养素，特别是含有令人注目的生物活性物质糖蛋白、多糖体以及高达13％的核酸等物质。具有增强人体免疫、防止病毒增殖、抑制癌细胞增殖、抑制血糖上升，降低血清胆固醇含量，排除毒素，迅速修复机体的损伤等功能。小球藻中富含CGF（小球藻生长因子），能迅速恢复机体造成的损伤，并可作为食品风味改良剂，广泛应用于食品及发酵领域。 小球藻对身体的强健作用比螺旋藻要强好几倍。小球藻对心，肝，肾肺，肠胃，皮肤，感冒发烧，等病都有很好的效果，最少要连续吃一个月。 小球藻抗病毒的能力极为强悍，吸毒排毒的能力也极强。 小球藻为世界上公认的健康食品，全世界微藻产业中产量最多的品种，在日本保健品中连续十年销量第一，全世界年产量2000吨，主要生产地为东南亚地区。
编辑本段地球最早的神奇生物
小球藻（俗称为绿藻），是五亿四千年前就已经在地球上繁衍的生物。它是一种单细胞的绿色微藻类，不管是生态环境的巨变，还是自然灾害的侵袭，都没能毁灭它，其稳定的基因始终没有改变。这种生物直到一百多年前人类发明了显微镜以后，生物学家拜尔尼克（M.W.Beyernick）博士才发现了它；把希腊文Chlor(绿色)和拉丁文表示细小物质Ella组合，将其命名为Chlorella。因为它的直径只有3～8微米，必须用600倍以上的显微镜才能看见，且形状呈圆球形，所以被称为小球藻（绿藻）。
编辑本段被赞誉为罐装的太阳
小球藻生息在淡水中，它借助阳光、水和二氧化碳，以每隔20小时分裂出4个细胞的旺盛繁殖能 力，不停地将太阳能量转化生成蕴涵多种营养成分的藻体，并在增值中释放出大量的氧气；而它的光合能力高于其他植物10倍以上。基于这种生命活力及产生的高能营养物质，人们赞美它是“罐装的太阳”。 日本九州大学教授、日本绿藻研究所副所长、植物学界权威中村博士在他的著作《沙漠的冥想》中，记述了他在阿利洛那沙漠中成功进行人体生存体验的传奇经历。中村博士在毫无人烟的沙漠中，建立起以井水循环系统为基础的良好的生态平衡体系，从沙漠野生植物中采集小球藻来养殖，供自己食用。仅靠小球藻，中村博士过上了自给自足的生活。三个月的历险生活体验结束，中村博士仍然保持着良好的身体状况。这次体验证明了在缺少其他食物来源的情况下，小球藻可以作为全营养食品提供给人类，使
人体生理机能维持健康和正常运转。
编辑本段小球藻的保健作用引人关注
1951年，美国政府提供经费，由日本政府指派德川生物研究所田宫教授研究小球藻的大规模养殖方法。 美国国家注册药剂师、草药专家、营养学教授敏德尔博士在其所著《维生素圣典》中指出：“小球藻是完美的天然营养食品，除含有复合蛋白质外，还含有维生素B、C、E及重要矿物质，特别是锌和铁的含量极高，可作补品用。”他还发现，小球藻能增强人体免疫系统功能，改善消化功能，有助于身体排毒和缓解关节疼痛。由于小球藻具有全面、均衡的营养成分，在许多营养减肥计划中得到广泛使用，效果显著。 日本在小球藻的研发及利用方面一直处于世界的领先地位。在日本，小球藻已应用于临床，对创伤、便秘、白细胞减少、缺铁性贫血、少儿偏食造成的营养不良、高血压、糖尿病、动脉粥样硬化和高胆固醇血症以及肿瘤等进行辅助治疗。
编辑本段小球藻被研发利用的纪年史
1957年，日本政府于东京设立日本绿藻研究所，发现小球藻的生物活性物质小球藻CGF。 1960年前后，为了缓解农业歉收造成的全国性饥荒局面，根据胡乔木的建议，中国国内大规模用人尿来培植小球藻。人尿含有丰富的营养物,可以满足小球藻生长繁殖的需要,用纯人尿培育小球藻不但繁殖快,产量高,成本低,取材容易,而且方法简便。 高蛋白的小球藻作为粮食的代用品，拯救了当时很多人的生命。但由于不会处理人尿中的毒素，也造成了一些人中毒死亡。 1966年日本山岸医学博士曾选择小学的男女儿童共1000名，让他们每天服用小球藻和CGF，为期12个月；同时，也让另外1000名未服用小球藻和CGF的男女学童作对照组来比较。结果发现服用小球藻和CGF的儿童在耐力、体力、智力、身高上均超过未给予组，学习成绩也优胜很多。这证明小球藻和CGF是生长发育中的青少年、儿童最佳有机绿色活性营养食品。同年，日本九州大学医学部发表人体实验报告，证实CGF可使难以医治的创伤迅速康复，尤其对糖尿病患者的创伤有显著效果。 1973年，市村教授在日本第26届体力医学会上发表报告指出，司机试验组食用小球藻后视神经疲劳明显减少，长期驾驶后还能保持接近正常的状态。同年，日本北九州发生多氯联苯中毒事件，梅田玄胜教授对30名受害者给予为期一年的小球藻治疗，结果大部分患者身体恢复正常。《朝日新闻》发表文章，报道富山大学对受到镉污染的患者群采用小球藻食疗方法进行治疗，证实小球藻可有效排除人体内聚集的有机化学污染物及重金属，且毫无副作用
。 1975年，苏联宇航员尼克来、密海罗夫模拟太空船进行以小球藻为课题的太空生活实验，证明小球藻可吸收人体排出的二氧化碳，经过光合作用产生氧气供给宇航员呼吸之需。宇航员在一个月的实验时间内只食用小球藻食品，经医生检查，实验人员身体健康如常，毫无老化现象。同年，日本政府完成五万名自卫队员食用小球藻的三年人体实验，正式立法宣布小球藻为慢性病疗效食品。 1977年在中国台湾医学会杂志上，发表了台北医学院生化科研究室以花鼠做实验的报告，证实小球藻对糖尿病有降低血糖因子的作用，而且血糖降低后，并不会因此继续降低而呈低血糖。 1978年11月10日，日本《读卖新闻》发表文章，报道根据近畿大学医学教授研究小组多年的实验证明，小球藻有很好的降血压效果。 1979年，日本九州大学野本龟久雄教授发表实验报告，证实小球藻能使生物体内免疫细胞中的T细胞活化，有效地复活免疫功能，延长癌症患者的生命。 1988年，日本政府厚生省正式立法将小球藻列为具有疗效的机能食品。 1997年10月28日《中国时报》报道，台北医学院医院系林松洲教授的实验证明小球藻可防止肺细胞纤维化，预防肺癌；CGF有协同性的杀菌效果，抗生素的剂量及其所带来的副作用可减至最低。 2001年1月10日，中国“神舟二号”太空飞船搭载小球藻上天，进行生态循环科学实验，并取得许多重大科研成果。 1984年至2006年，在日本2000多种健康食品中，小球藻稳居十大健康食品排行榜第一名。 在欧洲很多国家已确认小球藻为具有疗效的绿色食品。小球藻完全适合婴儿、孕妇、男女老少，是安全、可靠、无副作用之最佳营养食品。 破壁后小球藻中的CGF功能物质能够提高正常细胞再生能力达25%以上，产生更优质的细胞，使细胞、组织、器官重获新生。中医研究认为藻类中，小球藻性凉，但是最温和，连虚寒之人也可服用。 绿藻是一种单细胞球形藻类，在淡水里生活。直径只有几微米(μm)大，大小与红血球大约相同。肉眼看不出来，须以600倍显微镜才能看见极微细藻类。虽然个体是极小，可是有着极大的特征，那就是惊人的生命力和拥有平衡的营养素。 绿藻在地球上出现生存到现在已有30多亿年的历史，绿藻之所以有这么惊人的生命力，秘密在于它的繁殖力比陆地上的高等植物强100倍，绿藻又是一种高能量植物，不用种子来繁殖后代。那么，它是依靠什么方法来繁殖后代的呢？这种惊人的生命力是绿藻特有的生物活性生长因子C.G.F.（Chlorella Growth Factor）决定的。 C.G.F.是绿藻独有的活
性成分。有了C.G.F.这种特殊的促进生长活性成分，使绿藻具有高超的“分身法”。一个绿藻细胞1分为2，然后是2个分为4个，4个变8个，越分越多，并保证细胞基因不会发生变异。在生长环境优越的情况下，一个绿藻的细胞内可以分出4～16个孢子来。这些小小的孢子长得很像它们的“母亲”。随着孢子的长大，“母亲”的肚子被撑破，小孢子散放出来，开始进行独立的生活。这些小小的孢子又长成了母亲的模样，于是一个小球藻经过“分身法”变成了4～16个绿藻。 刚诞生的幼小绿藻，从水中吸收养分而长大；当细胞成熟之后，绿藻的细胞分裂一定是4分裂的形式。其蕴涵的能量保障了核和叶绿体各分裂为4。除绿藻具有这种分裂繁殖的特征之外，就是原子弹的核裂变了。除此之外，没有其他任何生物会有这种分裂方法。绿藻的这种特异性分裂形式使它的叶绿体又产生大量的C.G.F.。而C.G.F.又是维持绿藻细胞中不断分裂繁殖中保持基因永无变异的关键所在。这种相互促进的特殊营养成分非常有益于维持人类的健康和疾病治疗。 小绿藻的价格有点贵，破壁以后里面的高活性生物成份很容易慢慢坏掉，所以打开包装以后，要避光，避潮湿，避高温，最好是放到冰箱下面冻起来。 有的人吃小绿藻后很好，有的人则吃了小绿藻后会上火，如果上火的话，可以吃点蜂蜜，喝点菊花和金银花就好了。上火的表现是：心情烦躁，眼白上的血丝多或流鼻血。 特别是有肝病的人，小绿藻对肝最好，所以吃后身体的反应会很大，可以停几天再吃，或把剂量改小一些。
编辑本段培养条件
培养基 小球藻通常使用SE培养基（SE Medium）和Pr培养基（Pr Medium），也可以使用BG-11培养基(BG-11 Medium)培养。
编辑本段小球藻的用途
用途
1）营养添加剂--提供高含量的蛋白质、叶绿素、维生素、矿物质、核酸。 2）功能：A：增强人体免疫功能 B：抗病毒感染和增殖 C：抑制癌细胞增殖 D：迅速修复机体损伤 E：排除体内毒素 F：抑制血压血糖上升 G：降低血清胆固醇含量 3）作为食用色素提取物 4）饲料-鱼虾开口饵料 5）化妆品原料
产品
A：藻粉：小球藻粉和破壁小球藻粉 B：片剂和胶囊 C：复合品：与花粉、蜂蜜或螺旋藻混合 D：CGF：有固体与液体，浓度高与低之分
编辑本段小球藻成分表
小球藻成分表（每100g产品中） 水分 6-7g
蛋白质 50-65g
脂肪 5-10g
碳水化合物 10-20g
纤维素 2-5g
叶绿素 2-4g
矿物质 5-7g
β-胡萝卜素 100-200mg
小球藻生长因子 2000-5000mg
维生素B1 1.0-3.0mg
维生素B2 3.0-6.0mg
维生素B6 1.0-3.0mg
维生素B12 0.2-0.4mg
维生素C 20-50mg
维生素E 12-30mg
泛酸 0.8-2mg
生物素（维生素H） 3-20mg
叶酸 3-10mg
烟酸（尼克酸） 10-30mg
胆碱 60-160mg
肌醇 6-20mg
编辑本段药用信息
基本信息
【拼音名】Xiǎo Qiú Zǎo 【来源】 药材基源：为小球藻科植物蛋白核小球藻及小球藻的藻体。 拉丁植物动物矿物名：Chlorella pyrenoidosa Chick.;Chlorella vulgaris Beij. 采收和储藏：春、夏季采收，洗净，晒干。
原形态
1.蛋白核小球藻 球形单细胞有机体。胞体圆形，直径3-5μm。胞壁透明。胞内的原生质体中具有1枚细胞核，和具有1个造粉核的杯形叶绿体或称色素体。繁殖时，由细胞内的物质分成数小块，小块变成圆形，直径0.3-0.7μm，母体胞壁破裂后，幼体散出。 2.小球藻 藻类呈圆球形，较蛋白核小球藻大，胞体直径5-10μm，胞内的原生质体中具有1枚透明的细胞核。色素体绿色，呈深杯状，位于胞壁内的细胞底部，往往不见造粉核。繁殖时，其所形成的不动抱子，每藻体为8枚，不动孢子的直径0.8-2μm。其繁殖能力强，但略逊于蛋白核小球藻。
生境分布
生态环境：1.生淡水里和水底的物体上，有时生于纤毛虫和水螅体上。 2.生于淡水中。 资源分布：1.分布于辽宁、河北、山西、江苏、福建等地。 2.分布于河北、山东、江苏、安徽、广东等地。
栽培
生物学特性 小球藻生于热带、温带淡水和海水中，以细胞分裂进行无性繁殖，并可产生配子进行有性繁殖。温度保持在20-23℃、光强度5000-10000 lx、pH8、盐度含量在20%-30%的条件下培养最适宜生长。 养殖技术 在初春设置500-1000L的浅水槽，用最小网目的网过滤海水3份、淡水1份放满水槽，每1000kg水加入硫铵300g，过磷酸钙50g，配成培养液，放入小球藻藻种，1个月后小球藻即可繁殖生长。
化学成份
蛋白核小球藻含较多的维生素：硫胺素(thiamine)，维生素(vitamin)B2、B6、B12，烟酰胺(nicotinamide)，泛酸(pantothenic acid)，胆碱(choline)。 蛋白核小球藻和小球藻的培养物能产生大量的烟酰胺，硫胺素，维生素B2、B6，叶酸(folic acid)，肌醇(inositol)和泛酸等。
药理作用
小球藻对缺铁性贫血有一定治疗作用。将大鼠分5组，1组给大鼠缺铁食饵(铁含量0.32mg/100g)；2组加小球藻1%(含铁2.2mg/100g)；3组加5%小球藻食饵(含铁7.4mg/100g)；4组加10%小球藻食饵(含铁13.9mg/100g)；5组为加铁的完全食饵(含铁32.5mg/100g)。实验在第1个30天，各组均予缺铁食饵使其缺铁。第2个30天分组给予不同食饵。 结果：1．大鼠食用缺铁食饵，即出现贫血，血红蛋白及红细胞减少。 2．
贫血鼠食用一定铁量的3、4、5组食饵迅即恢复，食用第2组含铁量少的食饵，则恢复延迟。 3．体重增长发现，1、2组较第5组明显迟缓(P＜0.01＝，第3组同样受制。1、2组较第5组红细胞数量为少(P＜0.01＝。 4．1、2组大鼠血清铁也较第5组明显减少。从而认为小球藻对缺铁性贫血有一定治疗作用。
小球藻培养与应用的研究进展
微藻生物技术属于生命科学研究领域的一个重要分支，是目前国内外的研究热点和前沿。小球藻是人类最早分离培养的一种绿藻，属于具有真核细胞的最简单光合作用有机体，它的生长速度快，光合作用效率是一般高等植物的10倍左右，因此有望成为减排C02的先锋物种。另外，小球藻在不同培养条件下可以产生10％～30％细胞干重的脂类，可以用于转化为脂肪酸甲脂即生产生物柴油。另外，小球藻具备降解有机污染物，高效吸附重金属和吸收氮磷等功能，在生物能源和环境保护领域具有重要的应用开发前景，是一种极其重要的微藻资源。
1小球藻的培养
1．1自养培养
小球藻自养培养土要指利用光能将无机碳转化为碳水化合物的过程，光照可以采用太阳光或人工光源，无机碳源丰要包括碳酸盐或C02。小球藻最适培养温度25~C～35℃，最适pH6．5～7．5，最适光照强度2000～50001ux，除此之外，还需要在培养基中提供氮源、磷源、镁和铁及微量元素等。目前，小球藻自养培养的技术已经成熟，但存存的丰要问题是在小球藻细胞增加到一定浓度后阻挡光线进入培养物，因此限制了小球藻的光合作用，导致培养的小球藻生物量低。针对这一问题同内外学者进行了一系列研究，主要在光生物反应器方面进行了改进。李师翁等研制了容积为1000L的玻璃管道光生物反应器，当停留时间3d，收获培养物总体积1／3时，可形成稳定的连续培养系统，使小球藻细胞干重浓度达到3g·L-1。我们研制了一个将全自控发酵罐与培养管道连接的新型组合式光生物反应器，培养5d后也可以获得3g·L-1的藻生物量，同时可以四定50％以上的C02。小球藻对高浓度CO2具有很强的适应性和较高的固定能力，通过不断研究，将会寻求出一条新的绿色环保型的温室气体减排之路。
1．2异养培养
1953年，Lewin首先发现了一些藻类能利用有机物作为唯一的碳源和能源进行异养生长，从而引起了单胞藻类培养的一次重要革命。近年来特别是通过异养发酵培养技术的研究与探索，大幅度提高了小球藻的生长速度，使小球藻异养培养的上业化生产成为可能。Endo和Shirota榆测了小球藻利用包括糖、有机酸和醇类等60多种有机碳源的能力，结
果表明，葡萄糖、乙酸和乙醇等可作为唯一碳源支持小球藻的生长。Shi等研究了异养发酵培养小球藻的控制条件，获得了藻细胞干重浓度31．2g／L的结果。Liang等在5～4000 L机械搅拌发酵罐中大规模异养培养小球藻，最高细胞十重浓度达到了43．3g／L。我们成功地从天然水体中筛选到一株可以异养快速生长的小球藻种USTB 01，批量培养5天获得26g／L藻细胞干重。另外，我们围绕小球藻高产叶黄素和EPA的培养控制等方而进行了探索。
异养培养小球藻细胞分裂很快，使更多能量用于呼吸代谢，限制了细胞物质的合成，导致其蛋白和色素含量下降。但与自养相比，异养培养小球藻的脂肪含量明显增加，有利于提取其中的脂类转化生物柴油。Barbier发现某些生长素可提高小球藻蛋白含量，其机制是藻细胞核中的生长素受体与添加的外源生长素结合，形成“生长素一受体”复合物识别基因的启动了，使小球藻表达蛋白。李师翁发现，乙酸钠和萘乙酸使小球藻内蛋白质含量由对照的43．4％提高到46．9％和52．5％，另外，碳酸黼浓度的增加也有助于提高小球藻叶绿素含量。严美姣_16’报道白光对小球藻的生长有促进作用，而红光和蓝光可以提高小球藻叶绿素含量。Sansawa等对小球藻进行异养同步培养，使藻细胞内的蛋白和叶绿素含量是非同步培养的2～3倍，说明通过异养培养的控制同样可以获得高品质的小球藻。
高浓度的葡萄糖会抑制小球藻叶绿素合成过程中6一氨基乙酰丙酸后的反应步骤，使叶绿素降解加快，因此导致小球藻细胞中的色素减少。刘世名发现O．1～lOOmg／L La(N03)，能促进小球藻的异养生长和细胞色素的合成，使叶绿素a、叶绿素b及和总叶绿素含量的增加幅度分别达到了23．4％、27．1％和及24．7％。Senthii Chilmasainy等发现曝气6％C02和温度30~C条件下，小球藻可以获得最高的叶绿素含量和生物量㈨。
2小球藻的应用
2．1小球藻的营养和药用价值(小球藻生长因子、色素．不饱和脂肪酸等)
小饱和脂肪酸(PUFAs)具有降血脂和血压等保健和药用价值，因此通过微藻生产PUFAs具有重要的应用前景。为获得EPA和DHA等PUFAs，可借助细胞融合技术将含大量EPA和DHA但生长缓慢的海洋小球藻与生长快的淡水小球藻进行细胞融合获得杂合新型小球藻，能有效提高EPA和DHA的产量。
世界上没有任何一种动植物能够像小球藻那样以每天增加5～lO倍的速度生长，这主要归结为小球藻细胞中小球藻生长因子(CGF)作用的结果。CGF是一种混合物，主要成分是蛋白与核酸，被称为“类荷尔蒙”。韩士群等初步确定了CGF的组成为蚩白质56．6％、氨基酸42．5％、
核苷酸6．8％、多糖4．8％和维生素1．7％，同时发现CGF不仅对造血功能受损的小鼠有恢复作用，而且可增强小鼠单核巨噬细胞吞噬的功能。Hidaka[231发现CGF可以提高营养不良小鼠的免疫能力，建议把小球藻作为功能食品。Yamagishi等发现小球藻可以治疗糖代谢失凋的疾病，具有治疗糖尿病等人类疾病的潜在价值。但在CGF的众多成分中究竟哪些成分具有促进动物生长和提高免疫力功能的研究方面至今仍然是一个空白，因此进一步研究确定CGF中的有效成分组成、结构和作用机理不仪具有基础研究意义，而且具有广泛的应用价值。此外，在配合饲料中添加10％的小球藻粉，可以提高鸡的产蛋率，营养价值得到提高。
2．2小球藻在环境保护和生物能源领域的应用
随着地球主要不可再生资源石油的日益枯竭，对人类的生存和可持续发展构成了严重威胁。因此利用微细藻类固定C02产生的脂类转化生物柴油，就达到高效减排产能的目的。缪晓玲发现通过异养培养小球藻的脂类含量达细胞干重的55％，是自养培养藻脂类含量14％的4倍，异养藻细胞转化的生物油热值高达41MJ／kg，分别是木材生物油和自养藻生物油的2倍和1．4倍。由于异养培养小球藻所需的碳源是与人类粮食资源发生竞争的葡萄糖，因此首先采用异养培养获得超高细胞浓度小球藻，然后转变为白养培养方式固定C02，一方面可以缓解COz减排的压力，另一方面可以获得大量小球藻细胞用于提取其中脂类转化生物柴油。除此之外，微藻可以直接降解有机污染物、高效吸附重金属和吸收氮磷，为废水的资源化处理提供一种新的思路。
3展 望
作为最好的太阳能转换器之一，小球藻是当今人类最感兴趣的能源生物转换系统。通过现代分子生物学和基因工程构建基因工程小球藻，大幅度提高小球藻固定和转化c02的能力，提高其有效成分的含量，使小球藻这一人类最早分离培养的藻种焕发青春，为人们的健康、环境的保护盒人类的可持续发展做出新的更大贡献。
文／闫海1张可毅 王子敬 高郁晨 贾璇 何欢聚
(北京科技大学应用科学学院生物科学与技术系，北京1 00083)
中国科技成果2010.1
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