纵观螺旋藻营养成分可知，蛋白质的高含量和特殊组成是其重要的特征。这是由于螺旋藻自身具有两个显著的代谢特性。
（1）藻蓝蛋白（PC）高效捕获太阳能光量子，并传递至叶绿素a，导致极高的光合作用速率。连续培养过程，螺旋藻的光能转化率（即储存能与吸收能之比率）约为6-12%，有的可高达18%，比大田粮食作物高出2-3倍，甚或是3-4倍。
（2）高速率的蛋白质合成和转化，即：
螺旋藻具有高效光能转化率和高速率的蛋白质合成与转化的两个特征,这是迄今所有光合生物无法比拟的。它有三个内涵:一是螺旋藻蛋白质总含量丰富,堪称为各种天然食物之冠;其二,藻体光合效率高,增倍繁殖速率快,单位面积产量高,且便于实现持续高产; 其三是蛋白质的组成复杂,含有多种功能蛋白。由此可以认为,螺旋藻是个蛋白质宝库,而且是可持续高产的蛋白质宝库,对社会和经济的发展价值非凡。
从宏观看,世界人口至今已逾60亿,其中约有 1 /3人口尚处于饥饿和营养不良状态。特别是一些发展 中国家蛋白质食物不足,营养状况的根本改善受到严重制约。据预测,全球陆地总资源若能全面开发出来,可能养活100亿人口。随着全球人口增加,工业污染加剧,生态环境遭破坏,耕地减少,人类面临越来越严重 的粮食危机。因此,开辟新的蛋白质食物来源就成为全未关注的一个焦点。经过20多年来的研究,螺旋藻已 经成为人类很有希望的未来蛋白质食物新资源。
我们不妨先匡算全球人口的食物蛋白质需求总量, 必及生产相等总量的螺旋藻蛋白质(SP. )所需的螺旋主养殖面积。
仅从营养看,一个人每天倘若食用50克螺旋藻干 ,就可以基本满足蛋白质的正常需要。若以螺旋藻含 50% ~70%蛋白质计算,每人每天仅需SP .25~35克,即每人每年需9～13千克的SP.全球60亿人口,每年共需SP.的总量为540亿～780亿千克。
现阶段依据福建养殖螺旋藻的单产水平,露天跑道式淡水(或海水)螺旋藻养殖池,每平方米一昼夜可产出干藻粉8～10克,全年有效养殖时间约200天,每年每公顷可产藻粉15 ～19.5吨,折合每年每公顷可产 SP. 8 700 ～ 9 750千克。
基于上述数字,若要提供全球人口所需的SP. ,则需螺旋藻的生产面积为720万 ～ 800万公顷,折合7.2 万～ 8.0万千米2。连同养殖螺旋藻配套建设附加用地, 共约需占地9.6万～10.6万千米2,相当于我国国土总面积的0.75% ～ 0.83%o换言之,如果能够利用我们国家国土总面积的1%养殖螺旋藻,就可能解决全球人 口的蛋白质食物消耗总供给量的难题。
再比较SP.与常规粮食作物蛋白质的生产用地的 数据,不难发现,以SP.替代粮食作物蛋白质的巨大潜在优势和诱人前景。螺旋藻与传统农作物的产量、蛋 白质收获和价值换算比较见表2-7。
现阶段,多数人口主要仰赖稻米、小麦等农作物的生产供给正常的日食能量与营养。水稻和小麦的蛋白质平均含量约为8.3% ,若每人每天从稻麦中摄取25克蛋白质,则每天人均需消耗粮食300克,60亿人口每年共需消耗稻麦6570亿千克。每公顷耕地年均生产稻麦7500千克,则需占用耕地面积8760万公顷,相当于螺旋藻生产用地的12.2 ～ 10.9倍。换句话说,只需用相当于稻麦耕地面积的1/12-1/11的陆地,兼备海水或淡水的水源条件,养殖螺旋藻,即可能替代稻麦蛋白质的生产去满足全球人口消耗的需要。况且,稻麦粮食生产必须占用可耕陆地,而螺旋藻的生产不一定要占用耕地, 两者面积的比差竟是一个数量级。更重要的还有,螺旋藻生长繁衍所需的三大要素是氮、二氧化碳和阳光,调配营养基的无机盐等原料便于再生,循环利用,可取之不竭,无须耗费人类食物或石油O而且,螺旋藻的生产技术容易普及。因此,可以认为,利用螺旋藻这个可持续高产的蛋白质宝库,开辟人类食物蛋白质新来源,是一场空前巨大的突破性的农业革命。
从微观看,螺旋藻蛋白是个量的概念,实际上它是几百种功能各异的蛋白质所组成。螺旋藻功能蛋白质的绝大多数产品具有两个特点:一是对蛋白质的纯度和活性要求很高,其制备程序和方法、所需层析柱的性 质、类型、条件及祸合模式各异,而且严密、精确、复杂,均为高科技产品;另一个特点则是产品制备的剂量甚微,为毫克级或克级,价格高昂。下列三种功能蛋白产品的价格,也许足以领悟价值连城的螺旋藻蛋白质宝 库的端倪。
①拟生长因子,分子量接近于膜岛素,能强烈剌激人体细胞增长的多肤(GFL) ,售价高于黄金。
②超氧化物歧化酶(SOD) ,可猝灭氧自由基,维护细胞的正常结构与功能O它可遏制细胞突变或癌变, 延缓衰老过程。据美国售价,活力单位来300国际单位 的SOD每毫克为34美元。若取其半价,即每毫克为 140元人民币O我国已经从螺旋藻提取制备电泳纯, 5577国际单位/毫克( = 5 577 x 16. 67nKat)的仪)的SODo。SOD已广泛应用于化妆品、生物试剂和临床治疗,市场潜力较大。倘若投产一个年制备100克SOD的小车间,产值可达1400万元。（国际生化学会酶委员会曾于1964年推荐以酶的国际单位(IV)为 指标。在规定的条件下,每分钟使1微摩尔底物转变的酶量为1国际单 位。1979年,该国际生化学会为了使酶的活性单位与国际单位制中的反 应速度摩尔/称表达方式相一致,正式推荐酶活性的指标用催量(Katal, 简称Kat)表示。1催量定义为:在特定的测定系统中,每秒钟催化1摩 尔底物转变的酶量。国际单位(IV)与催量的换算为: 1国际单位=1纳 摩尔/秒土0.01667微摩尔/分士16.67纳摩尔/秒,即1国际单位= 16.67nKat。）
③荧光分子探针(FMP) ,它是存在于螺旋藻中的 一种自然界罕有的荧光色素蛋白。已经可以从螺旋藻中提取制备电泳纯、纯度系数达14的FMPo FMP与配 体分子结合后,可以标记各种生物大分子,可应用于临 床诊断、肿瘤细胞检测和生物分子试剂O工业上还可用 于超大规模集成电路的探测检查。我国需求量正迅速增 大。国际价格为每毫克110美元,每克11万美元,折合每克90万元人民币O若取其半价,制备100克FMP 的产值可达9000万人民币,相当于4万多吨稻米的价值。
总之,可持续高产的螺旋藻蛋白质内涵庞大的高科技产品体系,构成了一个宝库,期待着人们去开发,期待我们在科教兴国实践中制订高科技战略,以开发那些 具有重要功能飞市场急需、得率较高,基础研究和制备 技术深入的功能蛋白产品为目标,发展蛋白质高科技产 业,借以推进螺旋藻产业向纵深发展,开拓广阔的国内 外市场,造福于人类子孙后代。
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