藻类由于种类多,分布广,必然会同人们的生活、生产活动产生密切的关系,在国民经济中起到重要的作用。关于海藻的医用价值,早在《神农本草经》《名医别录》《本草纲目》里就都有记载。传统的食用、药用的藻类有紫菜、海带、江蓠、麒麟菜、石花菜、浒苔和发菜等。海藻除含有许多特殊的保健和营养物质可用于医疗和食品外,还可从中提取很多工业和农业产品。如果说浮游藻类与渔业的关系很密切的话,那么大型海藻既是有些鱼类、贝类、蟹类、棘皮类的饵料,又是它们极好的产卵、避敌场所。藻类死亡后沉积水底,年复一年,在水底形成有机淤泥,是很好的肥源。海藻还是造纸、纤维板以及许多建筑工业的原料。硅藻土疏松多孔,容易吸附液体,是生产炸药时作绿甘油的吸附剂,又是糖果甘油最好的滤过剂,金属、木材的磨光剂等。微藻工业在国内外迅速发展,目前对富含高度不饱和脂肪、天然色素等昂贵物质的海洋微藻进行大规模的培养和开发,正在引起有关海洋科学家的高度兴趣,有的正在试验,有的已形成产业。在墨西哥具有世界最大的生产螺旋藻的工厂,每天可生产1~2吨,每年生产的藻类蛋白质300吨左右。我国螺旋藻生产基地已建成。大型海藻的加工利用即海藻工业也在发展中。海洋藻类药物工业,正成为朝阳产业。藻类的利用和开发的前景将越来越广阔。但是,有些藻类的大量繁殖,特别是有害藻类的异常发生,给渔业带来很大危害,甚至影响到人们的身体健康和生命安全。近年来,工业废水和生活污水大量排入海洋,导致海洋中甲藻、硅藻等异常发生,形成赤潮,使水质恶化,生态平衡被破坏,同时也给海洋渔业生产造成了严重的损失。
我国的经济藻类
具有开发利用价值的海藻称为经济海藻。我国经济海藻的近代科学分类始于1809年,英国藻类学家Tume在他的著作《Fuci》第二卷中发表了一种我国东海和南海产的经济海藻,命名为“鹿角藻”。此外,1959年,我国海洋学家曾呈奎等报道了54种经济海藻。近年来经过整理研究,已知我国的经济海藻有100余种,目前用于食品生产的主要为褐藻、绿藻与红藻。近年来兴起的螺旋藻热又为微型海藻的开发掀开了新的一页。在众多的海藻中,最多而且被人类广泛采用的有如下种类。
1.褐藻
褐藻呈黄褐色,个体较大,寒温带地区生长较多,是海藻中最值得注意的一种工业原料。我国沿海常见的褐藻种类有铁钉菜、网胰藻、萱藻、鹅肠菜、绳藻、海带、昆布、裙带菜、鹿角菜,马尾藻属中的铜藻、鼠尾藻、海黍子、海蒿子、羊栖菜以及半叶马尾藻、草叶马尾藻、裂叶马尾藻、匍枝马尾藻、莫氏马尾藻、瓦氏马尾藻和亨氏马尾藻。
2.红藻
红藻一般生长在海洋深处或潮间带,都含有红藻红素和红藻蓝素,藻体不是很大。近几年来,红藻的养殖及化学性质受到各国海藻学家的重视。我国常见的红藻有红毛藻属、紫菜属(包括7种紫菜)、石花菜属(包括9种石花菜)、鸡毛菜属、海萝属、江蓠属、麒麟菜属、沙菜属、角叉菜属、叉枝藻属、仙菜属、鹧鸽菜属、松节藻属。
3.绿藻
海洋绿藻是一类生活于海洋潮间带中的绿色植物,它们含有丰富的海洋叶绿素和多种微量元素,常见种类有石莼属、浒苔属和礁膜属等。
4.螺旋藻
螺旋藻是蓝藻门螺旋藻属的一种海藻,是微型、不分支、无异型胞的螺旋状丝体,广泛分布于世界各地的海水、半咸水和淡水中。通常所说的螺旋藻是指形体较大的钝顶螺旋藻和极大螺旋藻。
我国辽阔的海岸线和较广阔的海岸为海藻生长提供了适应的环境,浅海湾和其他被保护区域,较慢的中强度水流、沙地和珊瑚藻底部,较好营养品载体是许多有重要经济价值的海藻的聚集地。目前我国在褐藻和红藻的人工养殖方面已达到了世界先进水平,特别是在海带、紫菜、江蓠等海藻养殖方面取得了显著的成就。褐藻产量已跃居世界首位,江蓠产量居世界第四位,直接或间接地为人类创造超过100亿美元的财富。但我国在海藻资源的开发及利用方面还远落后于一些发达国家,资源有效利用率仅有1/4左右,是我国海洋资源开发利用的一个薄弱环节。因此加快我国海藻资源的深度加工和综合利用具有极其重要的意义。
海藻的保健作用
海藻的保健作用主要有以下几方面。
1.抗癌作用
海藻中的多糖起着重要作用。多糖作为海藻的最主要成分,含量达60%左右。例如,由多糖构成的海藻细胞壁要比陆地植物的细胞壁厚,且柔软而富有弹性。同时,由于呈酸性的细胞间多糖具有羧基和硫酸根,所以具有选择吸收或交换海水中的离子,保持水分的作用。在陆地植物中尚未发现有这类黏多糖。构成海藻多糖的糖类中,有存在于高等植物中的D-葡萄糖、D-半乳糖、D-木糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、D-葡萄糖醛酸和D-半乳糖醛酸等,同时也有L-岩藻糖、L-3,6-半乳糖、6-O-甲乳糖等海藻特有的糖类,以及D-甘露糖醛酸、L-葡萄糖醛酸等特异的糖醛酸等。研究表明,岩藻聚糖、硫酸多糖等这些存在于海藻类而不存在于陆地植物的特殊多糖对癌症有明显的抑制作用。日本科学家从海带中提取出一种能诱导癌细胞“自杀”的物质——U岩藻多糖,它能使癌细胞内的染色体以其自身内拥有的酸将自己分解,两三日后癌细胞便自我消灭,而正常细胞不受损害。另外,藻类中含有的硫酸多糖能提高生物防御能力,在肠道内把有害的物质转化为无害的物质。因此,能抑制癌症的发生。
海藻中食物纤维除粗纤维外,还包括琼脂质和甘露聚糖层。海藻食品中的纤维含量较多。海带为28.6%,紫菜为29.7%,裙带菜为17.9%。纤维素的摄入,可促进肠道蠕动,增进消化腺分泌,使消化残渣膨松,在肠道中运行加快,减少有害物质的滞留和吸收,降低消化道中毒和肠癌发生率。
最近,从海藻中发现的环丙基氨基酸具有抑制癌及激活免疫作用,其特异的构造引起了人们的注意。
2.降血压、降胆固醇的作用
中医认为,海带味咸性寒,可软坚散结、清热利水、镇咳平喘、去脂降压。“软坚散结”的效果来自海带中的碘,润喉片中往往含碘,就是利用了这个效果。民间偏方中,有用糖渍海带丝治咽喉炎的例子。海带利水的效果来自其中所含的甘露醇,因为甘露醇有利尿和消肿的作用。祛脂降压的效果则来自海带中的褐藻胶和长链多不饱和脂肪酸。褐藻胶是良好的可溶性膳食纤维,能够与食物中的胆固醇结合,将它排出体外,也有一定降压作用;长链多不饱和脂肪酸能够促进血管中胆固醇的清除,降低血液的黏度。两者都可起到降低血脂和血胆固醇、预防血栓形成的作用,对于心血管病患者来说是极好的保健食品。根据民间验方,海带和绿豆同煮,可以降低血压。
最近研究发现,海带能降血压,因为海带中含有褐藻酸的钾盐在起作用。褐藻酸是D-甘露糖醛酸和L-古罗糖醛酸按不同比例组成的聚糖醛酸苷,有排除多余钠离子和调节钠、钾的平衡作用。对由容量因素引起的高血压,食用海藻食物可收到良好的降压效果。
海藻中存在大量氨基酸,氨基酸和它的诱导物也具有降压作用。从海带浸出液中分离出的海带氨基酸就有降压作用,其生理活性和藻体内代谢已受到重视。
日本科学家研究发现,食用海藻食品对降低血浆中的胆固醇有明显的效应。多不饱和脂肪酸的结构较为松散,占有较大的空间,排挤脂蛋白的蛋白质部分,使胆固醇降低。海藻中的维生素B6和亚油酸也能降低血脂。维生素B6能促进亚油酸转变为花生四烯酸,后者可促进胆固醇氧化为胆酸,导致胆固醇的降低。
海藻中的硫酸多糖还能增强血液中的脂肪酶的活性,降低血脂。
3.补充矿物元素作用
藻类吸收海水中的矿物元素离子,不仅是浓度差引起的扩散渗透作用,而且对特定的离子具有高度
海带选择性,通过细胞膜主动转运,是一种不可逆的吸收。以钙为例,海带中的钙含量是海水的32倍,所有的食物中仅次于虾皮的钙含量(1177毫克/100克干海带,2000毫克/100克虾皮)。1992年,国家卫生部门进行了调查,结果是:由于我国习惯的饮食结构中含钙量丰富的食物不多,人们身体所需的矿物质中钙缺乏严重。当年的全民钙摄入量仅为年需要标准的50%左右,缺钙引起的骨质疏松比较严重,我国骨质疏松患者达8000万人。最简单的补钙方法是改变膳食结构。注意海藻这一丰富的天然食品钙源,坚持长期食用,一定会收到满意的效果。
海藻中含有丰富的碘,可为人体提供足够的碘。如果缺碘,将导致甲状腺功能低下,进而阻滞机体的生长发育,影响神经系统及智力的正常发育,造成不同程度的智力损害甚至残疾。其原因是人体内的甲状腺必须在有碘存在下才能分泌可促进生长发育和加强基因代谢等重要生理功能的甲状腺素。人体的甲状腺素和肾上腺皮质激素、性激素共同维持人体生理功能的平衡,如果人体含碘量不足,甲状腺素缺乏,还会使糖类与脂肪氧化不充分,在体内积累胆固醇和脂肪,导致人体发胖和动脉硬化。成年人每天只需100~200微克碘就足够了。据统计,我国现有的1000多万智力残疾人中,有80%是缺碘所致。碘缺乏使儿童智力低下、呆傻、白痴、身体矮小、聋哑、瘫痪及特殊丑陋面容。碘缺乏儿童的平均智商比正常儿童低10%~15%。现在常用的补碘方法是食用碘盐,碘盐中含有的碘为无机碘,在贮存、烹饪过程中很容易造成碘破坏,失去效用。而海藻食品含有机碘量很高,海带含碘量为340毫克/100克,易被人体吸收利用。
另外,海藻中还含有钾、钠、镁、铁、锌等,都是人体必需的矿物元素。
4.清除体内重金属离子作用
城市环境污染每天通过食物、饮水和空气进入人体组织,有毒性作用,海藻中含有大量的褐藻酸,其中的古罗糖醛酸能很容易地与铅结合,并可以由消化道将铅排出体外。
综上所述,海藻是集营养、保健、治疗于一体的食品,其食用价值非蔬菜所能匹敌。海藻来源丰富、易于贮存、价格不高,亟待食品科技人员开发利用。
藻类植物与人类生活
人类利用藻类作为食品,不但有悠久的历史,而且食用的种类和方法之多,也是数不胜数。据初步统计,仅在我国所产的大型食用藻类至少有50~60种,经常作为商品出售的食用藻类主要是海产藻类,如礁膜、石莼、海带、裙带菜、紫菜、石花菜等。商品食用淡水藻类有地木耳和发菜。我国云南景洪地区傣族同胞食用和出口缅甸等国的“岛”和“解”就是用淡水藻类中的水绵和刚毛藻加工制成的。由于单细胞藻类中含有丰富的营养物质,又有繁殖快、产量高的特点,大面积培养单细胞藻类作为人类食用或家畜的精饲料,也早已引起人们的重视,而且有的(如小球藻、栅藻)已在国内外推广利用。
藻类对于医学和农业也有很密切的关系。有的直接作为药用,例如褐藻中的海带、裙带菜、羊栖菜等,都有防治甲状腺肿大的功效。红藻中的鹧鸪菜和海人草可作为驱除蛔虫的特效药。从褐藻中提取的藻胶酸、甘露醇和红藻中提取的琼胶也在医学中广泛应用,例如藻胶酸盐可作为制造牙模和止血药物的原料;甘露醇有消除脑水肿和利尿的效能,琼胶除作为轻泻药治疗便秘症外,还可用来作为制造药膏的药基、包药粉的药衣和细菌培养基的凝固剂。土壤藻类不但可以积累有机物质,刺激土壤微生物的活动,增加土壤中的含氧量,防止无机盐的流失,减少土壤的侵蚀,其中有些蓝藻还能固定空气中游离的氮素,在提高土壤肥力中起重要作用。此外,藻类是鱼类食物链的基础,鱼类的天然饵料一般都直接或间接地来自浮游藻类,所以在淡水鱼类养殖中,多通过施肥,繁殖藻类,为鱼类提供饵料。但是,当浮游藻类大量繁殖发生水华的时候,由于水中缺氧或产生有毒物质,也往往引起鱼类的大量死亡。
浒苔与绿潮
浒苔是一种可食用的海藻,也可以作为饲料和农业肥料。在绿潮发生过程中并不会对海洋生态环境、人体健康和食品安全产生危害,而且还有利于净化海洋生态环境。但是,在大批浒苔死亡后,由于有机质的集中分解,将对近岸海域的水质环境产生一定的影响,浒苔爆发还会干扰旅游观光和水上运动的顺利进行。
以藻类为原料所制成的产品,特别是藻胶酸盐,已广泛应用于工业生产中。例如,琼胶在食品工业中可作为凝固剂和糖一起制成软糖,和淀粉一起制成包糖用的糯米纸,制面包时加入琼胶可以使面包保持长期的松软,加入果子露中,可制成冷冻果汁;制鱼、肉罐头时加入琼胶,可以保持鱼、肉的原形,使鱼、肉不致在运输中散开;在日本和欧美各国,还用琼胶作为酿造酒、醋、酱油的澄清剂。在建筑业中,藻胶酸除用以粉刷墙壁、水泥加固、涂敷木材、金属品和工作母机外,还可以制成格子板和油毡的代用品。在纺织工业中,可用藻类植物约有3万种,主要分布于淡水或海水中。植物体型多样,有单细胞、群体(由许多单细胞聚集而成,细胞没有紧密的生理联系)、多细胞的丝状体及叶状体。高等的藻类已有简单的组织分化。植物体(简称藻体)大小差别很大,小的只有几微米,必须在显微镜下才能看到;较大的肉眼可见,最大的体长可达100米以上。
藻类植物一般都具有进行光合作用的色素,能利用光能把无机物合成有机物供自身需要,是能独立生活的一类自养原植体植物。藻体结构也比较复杂,分化为多种组织,如生长于太平洋中的巨藻。尽管藻体有大的、小的、简单的、复杂的区别,但是,它们基本上是没有根、茎、叶分化的原植体植物。生殖器官多数是单细胞,虽然有些高等藻类的生殖器官是多细胞的,但生殖器官中的每个细胞都直接参加生殖作用;形成孢子或配子,其外围也无不孕细胞层包围。藻类植物的合子不发育成多细胞的胚。有少数低等藻类是异养的或暂时是异养的,这可根据它们的细胞构造和贮藏的营养物质,与异养原植体植物——真菌分开。