螺旋藻屬（Spirulina）又稱藍菌門（Cyanobacteria），顫藻科（Osciallatoriaceae）原核生物。現(xiàn)代分類學已將螺旋藻屬修訂為節(jié)旋藻屬（Arthrospira），但由于“螺旋藻”作為經濟微藻和商品的名稱使用已久，為了應用的方便暫時保留為螺旋藻屬。分布于美國、墨西哥、亞洲和中非的亞熱帶、熱帶地區(qū)，在自然環(huán)境中主要分布于中非乍得湖、墨西哥特西科科湖和中國程海湖，適于高溫堿性環(huán)境。截止2022年，全世界共發(fā)現(xiàn)39種螺旋藻屬類，中國發(fā)現(xiàn)9種。模式種為大螺旋藻（Spirulina major）。
螺旋藻屬由單列細胞組成不分枝的絲狀體，絲體圓柱形，呈有規(guī)則的螺旋形彎曲，如小彈簧，故名螺旋藻。藻體藍綠色，微有類似海帶的藻腥味。藻體含有液泡，在生長旺盛時能夠成片上浮。
螺旋藻屬營養(yǎng)豐富，被聯(lián)合國糧農組織(FAO) 和世界食品協(xié)會譽為“21世紀最佳營養(yǎng)源”。藥物 Spirin（施普瑞）由螺旋藻屬提取加工，具有促進骨髓造血、增加機體抗病能力等功效。此外，螺旋藻屬吸收水體中的氮磷等元素，還具有富集重金屬的作用，可應用于污水處理、環(huán)境保護等。
螺旋藻屬本身不產生毒素，但如果被其他產生毒素的藍綠藻類污染，就可能產生有毒化合物—微囊藻素(mycrocystins，簡稱MC) ，人食用后會引起胃腸道不適，頭痛，肌肉疼痛等。如長期食用，可能會出現(xiàn)肝臟損傷。
歷史
螺旋藻屬是地球上最早出現(xiàn)的光合生物之一，在地球上已經存在了大約35億年，但被人類發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)的歷史只有100多年。1827年，德國人 Deurben 在中非乍得湖首先發(fā)現(xiàn)這一藻類，因其形似螺旋將其命名為螺旋藻。1940年，法國藥學家 Creach 在墨西哥特西科科湖沿岸，發(fā)現(xiàn)當地人在湖中撈取并食用一種綠色藻類，而后由藻類學家 Dangeard 鑒定為螺旋藻。1974年，墨西哥建立了世界上第一家的螺旋藻生產廠，隨后美國、緬甸等國家和地區(qū)也開始大規(guī)模養(yǎng)殖螺旋藻屬。到2022年，全世界共發(fā)現(xiàn)30多種螺旋藻屬類。
19世紀后期，中國開始對螺旋藻屬進行養(yǎng)殖馴化。2011年，中國內蒙古自治區(qū)建成了世界上最大的螺旋藻粉生產基地，年生產量約為3500噸，占世界產量的50%左右。到了2021年，中國已是螺旋藻屬產量最高的國家。
分類
分類爭議
根據現(xiàn)代分類學修訂的結果，鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis）和極大螺旋藻（Spirulina maxima）已從螺旋藻屬中分離出來，歸屬于席藻科（Phormidiaceae）節(jié)旋藻屬（Arthrospira），被重新命名為鈍頂節(jié)旋藻（Arthrospira platensis）和極大節(jié)旋藻（Arthrospira maxima）。由于“螺旋藻”作為經濟微藻和商品的名稱使用已久，考慮到應用的方便，中國學者主張暫時保留螺旋藻屬，而在其后加上新的名稱，作為一種臨時性的過渡方法。目前，國際發(fā)表的學術論文中，對此問題有兩種解決辦法，一是先給出正確的屬名，然后在括號中標出舊屬名；二是直接使用正確的屬種名。
下級分類
特征
螺旋藻屬是由單列細胞組成的不分枝的絲狀體，絲狀體圓柱形，呈有規(guī)則的螺旋形彎曲，如小彈簧。藻體藍綠色，微有類似海帶的藻腥味。藻絲體長200-500微米，寬5-10微米；螺距長70-180微米，寬30-45微米。在顯微鏡下觀察，螺旋藻屬無真正的細胞核，細胞質為分化狀態(tài)，細胞壁薄、軟，無線粒體、色素體等細胞器。藻絲體可運動，沿螺旋方向前進或后退，端部可做緩慢或突發(fā)式的擺動。螺旋藻屬細胞無色素體，色素分布在原生質外部，稱色素區(qū)。藻體含有液泡，在生長旺盛時能夠成片上浮，便于撈取獲收。
分布
螺旋藻屬分布于美國、墨西哥、亞洲和中非的亞熱帶、熱帶地區(qū)，在自然環(huán)境中主要分布于中非乍得湖、墨西哥特西科科湖和中國程海湖。適于高溫堿性環(huán)境，能在沼澤、土壤、淡水、鹽水中生長，在含堿量很高的湖泊中也能生長。
習性
螺旋藻屬可異氧呼吸，依靠光作為主要的能量來源，通過光合作用獲得能量。螺旋藻的光合能力極強，高等植物的光能利用率通常是5%-6%，而螺旋藻的光能利用率高達18%，光合效率達43%，是一般農作物的3倍以上。主要光合色素是藻藍蛋白，也含有葉綠素a 和類胡蘿卜素，一些螺旋藻含藻紅素，呈紅色或粉紅色。螺旋藻屬喜高溫，耐鹽堿，可在溫度15℃-40℃（適宜生長溫度為28℃-35℃，喜溫和耐熱品系可在35℃-40℃下培養(yǎng)），pH值為7.2-9.0，鹽度為20克/升-70克/升的環(huán)境中生長，不喜陰暗、潮冷和酸性環(huán)境。
繁殖
螺旋藻屬依靠簡單的細胞分裂進行增殖，沒有有性生殖。藻絲體生長到一定時期，斷開形成藻殖段；藻殖段再生長形成大藻絲體，經馴化后可適應海水養(yǎng)殖。
養(yǎng)殖加工
培養(yǎng)方式
螺旋藻屬適合于不同地區(qū)或季節(jié)的室內外大量養(yǎng)殖，培養(yǎng)方式主要為開放式培養(yǎng)和封閉式培養(yǎng)。開放式主要有天然池式、跑道池式和傾斜式等，一般使用漿輪進行攪動，適于大規(guī)模的粗放式培養(yǎng)。封閉式培養(yǎng)主要為有管式、平板式和柱式等形式，便于控制培養(yǎng)條件，不受自然條件的限制。但造價高，難于在生產上進行放大。
采收
螺旋藻屬采收一般分為藻絲體(藻細胞) 采集分離、螺旋藻聚集物 (藻泥) 清洗、干燥三個步驟。采集分離技術包括過濾法、絮凝沉淀法、離心沉淀法等，清洗工序包括漂洗、離子交換、電滲析、超聲波清洗等，干燥包括自然曬干、冷凍干燥、噴霧干燥、滾筒干燥和炒干等。
蟲害及防治
在螺旋藻的養(yǎng)殖過程中常見的蟲害為輪蟲（Brachionus Plicatilis），嚴重時輪蟲大量吞食螺旋藻屬而導致其絕收。輪蟲的防治措施主要有物理過濾去除輪蟲成蟲，和利用漂白粉、硫酸銅、高錳酸鉀等強氧化劑或毒物將螺旋藻和輪蟲一起殺死，然后清洗培養(yǎng)池重新擴種培養(yǎng)。
用途
食用營養(yǎng)
螺旋藻屬營養(yǎng)豐富，被聯(lián)合國糧農組織(FAO) 和世界食品協(xié)會譽為“21世紀最佳營養(yǎng)源”，富含蛋白質（含量高達60%-70%，是大豆的2倍，牛肉的3.5倍，雞蛋的4倍）、不飽和脂肪酸（脂肪含量一般為干重的5%-6%，其中70%-80%為不飽和脂肪酸，尤其是亞麻酸的含量高達人乳的500倍）、纖維素、維生素和礦物質等營養(yǎng)物質，所含人體必需氨基酸的種類齊全。螺旋藻屬被用于國際空間站為航天員提供食物和氧氣；在南非乍得，有將螺旋藻屬干燥的藻泥餅粉末與番茄醬、胡椒攪拌后澆淋在食物上食用的習慣。
醫(yī)學藥用
藥物Spirin（施普瑞）由螺旋藻屬提取加工，含多種生物活性物質，如γ-亞麻酸、 β?胡蘿卜素、藻多糖等。螺旋藻多糖能提高受輻射小鼠的存活率，有效增加造血干細胞的相對數量，具有促進骨髓造血，升高白細胞、紅細胞、血色素、血小板；增加機體抗輻射、抗病能力等功效。適用于免疫功能低下、病后體弱、貧血及輻射工作人員的預防性服藥。
生態(tài)作用
螺旋藻屬在生長繁殖過程中需要吸收和消耗水體環(huán)境中的氮、磷等營養(yǎng)元素，還可以吸附培養(yǎng)液中的農藥殘留(滴滴涕) ，重金屬(鉻、銅、汞等) ，石油烷烴和雌激素等。利用廢水養(yǎng)殖螺旋藻屬，可以凈化水體，減輕水體的富營養(yǎng)化程度。此外，螺旋藻屬在進行光合作用的過程中，吸收空氣中的二氧化碳，合成有機化合物并放出氧氣，促進空氣中“溫室氣體”的轉化，維持大氣中的碳氧平衡，具有一定的生態(tài)保護作用。
飼料添加劑
研究表明，在養(yǎng)殖凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei ）時添加螺旋藻—咖啡黃葵精粉，可以提高其生長性能；在1日齡的肉仔雞日糧中添加螺旋藻干粉，可增強其機體免疫力；此外，螺旋藻屬還可以提高仔豬的生產性能。
科學研究
有研究發(fā)現(xiàn)，螺旋藻屬相對于其他生物產氫材料，光合作用效率更高，具有生長繁殖快，氫酶活性高，持續(xù)放氫的時間長的特點，是研究生物放氫的理想材料之一。
危害
毒性
螺旋藻屬本身不產生毒素，但如果被其他產生毒素的藍綠藻類污染，就可能產生有毒化合物—微囊藻素（mycrocystins，簡稱MC）。MC作為藍藻毒素的一種，截止到2021年，是暴露頻率最高、污染范圍最廣、危害最為嚴重的肝毒性藻毒素。
主要危害
人食用含有微囊藻毒素的螺旋藻屬后會引起胃腸道不適，頭痛，肌肉疼痛，面部潮紅和出汗等。如果長期食用，可能會出現(xiàn)肝臟損傷。此外，螺旋藻屬富含苯丙氨酸，苯丙酮尿癥患者應避免食用，因為這類人群無法代謝苯丙氨酸，苯丙氨酸在大腦中堆積，會造成損害。
防治措施
為了避免螺旋藻屬被其他藻類污染，螺旋藻屬養(yǎng)殖用水可選擇城市管網用水。同時，養(yǎng)殖螺旋藻屬后的水體在重復利用前需進行適當處理，其中逆滲透處理的水對其生長影響最小，也能夠保證螺旋藻屬品質的穩(wěn)定性。
相關研究
藻藍蛋白穩(wěn)態(tài)化研究
藻藍蛋白（phycocyanin, PC）是螺旋藻屬中含量最豐富的水溶性天然蛋白質，提高藻藍蛋白理化穩(wěn)定性的方法有調節(jié)pH、添加穩(wěn)定劑或防腐劑等。有研究表明，純度0.78的藻藍蛋白溶液在低溫條件下儲存較穩(wěn)定，超過40℃后穩(wěn)定性迅速下降，在pH4-7時穩(wěn)定性較好。
螺旋藻多糖
螺旋藻多糖（Spirulina polysaccharides，PSPs）是一種生理活性多糖，廣泛存在于螺旋藻屬，具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒、抗便秘以及提高機體免疫等多重功效。研究表明，螺旋藻多糖對阿爾茲海默癥小鼠腦線粒體氧化有保護作用。還有研究發(fā)現(xiàn)，螺旋藻多糖可緩解急性酒精中毒引起的小鼠內臟氧化損傷。
代表物種
鈍頂螺旋藻
鈍頂螺旋藻（Spirulina platensis）藻體為螺旋狀扭轉的絲狀體，絲狀體末端鈍形，螺旋圈數2-7個，單生或集生。生長在中、低潮帶海水中或附生于其他藻體和附著物上形成綠色被附物。富含礦物質、蛋白質、脂肪酸、多糖和甾體化合物。其中蛋白質含量達58.5%-71%，包括藻膽蛋白、藻藍蛋白和異藻藍蛋白，氨基酸組成比例理想，8種必需氨基酸的含量接近或超過聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織（FAO）推薦的標準。細胞壁中纖維素含量較低，無需復雜加工即可被人體直接消化吸收，已實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模培養(yǎng)。
極大螺旋藻
極大螺旋藻（Spirulina maxima）灰綠色，細胞寬7-9微米，頂端微尖。橫壁不收縊，兩邊有顆粒，藻絲螺旋狀，寬40-60微米，長70-80微米。具有生長周期短，易于大規(guī)模養(yǎng)殖等特點。極大螺旋藻除了含有豐富的蛋白質外，還含有不飽和脂肪酸、多種維生素、微量元素，少量糖類及豐富的β-胡蘿卜素等營養(yǎng)成分，具有增強機體免疫功能，降低血脂、減肥等多種功效。
參考資料 >
Spirulina.物種2000中國節(jié)點.2023-05-22
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Spirulina major.eol.2023-06-19
Arthrospira platensis Gomont 1892.algaebase.2023-06-17
鈍頂螺旋藻.中國大百科全書.2023-06-13
Arthrospira maxima Setchell & N.L.Gardner 1917.algaebase.2023-06-17
極大螺旋藻.中國大百科全書.2023-06-17
Spirulina subsalsa Oersted ex Gomont 1892.algaebase.2023-06-17
Spirulina subsalsa.eol.2023-06-19
Spirulina tenerrima Kützing ex Gomont 1892.algaebase.2023-06-17