藻类与人类的关系

导读提示

最初地球上没有氧气,没有生命,一片死寂的景象,直到太古代,地球上才出现了蓝藻,蓝藻通过光合作用产生了氧气。随着地球上氧气的增多,绿藻、褐藻及一些大型藻类相继出现,慢慢出现了动物和人。同时大量的氧气在大气层上部形成臭氧层,吸收太阳光中的紫外线,从而避免了其对人和动物的伤害。因此,藻类为各种生物的产生奠定了基础。那么,藻类和人类具有怎样的关系? 藻类有哪些应用价值呢?

研学内容

1.藻类的简介

藻类一般被认为是简单的植物,主要生活在水里。目前,已经被人类知道的藻类有3万种左右,大体上分为8个门:蓝藻门、裸藻门、甲藻门、金藻门、绿藻门、轮藻门、红藻门和褐藻门。藻类植物均无根、茎、叶等器官的分化,是自养的原植体植物(低等植物)。藻类植物体大小悬殊,最小的直径只有1~2微米,肉眼见不到,而最大的长达60多米;形态相差很大,有单细胞、群体和多细胞。

2.藻类的营养价值

藻类与人类的日常生活密切相关,把藻类作为食物对我们来说并不陌生。仅以我国沿海地区来说,人们比较熟悉的可食用藻类就有:红藻门的紫菜和龙须菜,褐藻门的海带、裙带菜和羊栖菜等。海藻作为一种高能量食品,在日本人的日常饮食中更是占据着重要地位。有资料表明,日本人每天的饮食中有10%是藻类食品。食用龙须菜是冲绳岛人均寿命居世界之最的主要原因,所以龙须菜在日本有“长寿菜”之美誉。

藻类中含有丰富的优质蛋白。以螺旋藻为例,含有约70%的高质量蛋白质,在天然食物中夺冠。而组成蛋白质的氨基酸又是人体所必需的营养物质,根据联合国粮农组织人体摄入必需氨基酸标准,人体摄入必需氨基酸与非必需氨基酸的比值要接近60%。而马尾藻能够达到上述标准,可以作为人体必需氨基酸的主要来源。

藻类食物中含有较多的矿物质,其中钙、铁、钠、镁、磷和碘等较为丰富。以裙带菜为例,其钙的含量是牛奶的10倍,碘的含量也仅次于海带。而钙和碘对儿童的骨骼和智力发育极为重要。

藻类食物还可有效地调节人体血液的酸碱度。作为碱性食物,常食海藻对因剧烈运动而引起的血液偏酸性可起到改善作用,能够缓解身体疲劳。

3.藻类在医药保健上的应用

藻类中含有多种生物活性物质:海藻多糖、多酚、褐藻酸、甘露醇、藻蓝蛋白和藻红蛋白等。研究表明这些活性物质在抗肿瘤、增强免疫力、抗衰老以及增强心脑血管系统和肠胃系统功能等方面具有重要的作用。

(1)抗肿瘤

藻红蛋白和藻蓝蛋白对肿瘤细胞都有显著的杀伤作用,在探讨R-藻红蛋白介导的光敏反应诱导的肿瘤细胞凋亡中,对培养的小鼠S180瘤细胞进行光动力治疗,处理一段时间之后,S180瘤细胞出现凋亡;海藻多糖作为生物免疫调节剂,通过增强机体的免疫功能间接杀死或抑制肿瘤细胞,能促进杀伤细胞(LAK)、自然杀伤细胞(NK)活性,并诱导巨噬细胞产生肿瘤坏死因子(TNF);条斑紫菜多糖作用于乳腺癌MCF-7细胞,结果显示条斑紫菜多糖对乳腺癌细胞的生长有明显的抑制作用。在培养的肿瘤细胞株和各种人类恶性肿瘤中都观察到具有高表达活性的端粒酶,可能的原因是当细胞发生肿瘤时,细胞中的端粒酶被大大激活,即端粒酶的活性和稳定性与恶性肿瘤的发生相关,而条斑紫菜中硫代异鼠李糖基甘油二酯能很好地抑制端粒酶活性。

(2)增强免疫力

在一些海藻中多糖含量达到50%以上,研究表明海藻多糖能够显著促进小鼠骨髓细胞和脾脏淋巴细胞的增殖,并且增殖率随多糖浓度的提高而升高。紫菜多糖也可增强免疫低下小鼠的NK活性,促进其IFN-r和NO的分泌。紫菜多糖的降解产品同样对淋巴细胞的增殖有显著影响。

(3)抗氧化、抗衰老

海藻的抗氧化和抗衰老作用主要通过藻胆蛋白和海藻多糖清除自由基实现。藻胆蛋白既能产生自由基也能清除自由基,在光照下,增加p H,对藻胆蛋白进行变形处理后其产生自由基能力消失,而清除自由基能力明显增强。藻类多糖对羟基自由基、氧自由基以及DPPH自由基都有一定的清除能力,其中对氧自由基清除能力相对较强。紫菜多糖能提高小鼠脑和肝脏中的超氧化物歧化酶(SOD)活力,显著抑制B型单胺氧化酶(MAO-B)的活性,对多种老年性疾病都有防治作用。

(4)对心血管系统的影响

紫菜多糖对心血管的作用主要体现在降血压、降血糖、降血脂、抗血栓、抗凝血及增强心肌收缩能力等方面,用紫菜多糖连续饲喂高脂血症大鼠8天,血清总胆固醇和甘油三酯含量比对照组下降30%以上,并且预防了小鼠实验性高胆固醇血症的形成。紫菜提取液对防止动脉粥样硬化和延缓其发展具有一定的作用,且无不良反应。

(5)对胃肠功能的影响

海藻中含有大量的膳食纤维,能够促进胃肠蠕动。在饲料中添加海藻后发现,大鼠盲肠中双歧杆菌、消化球菌和拟杆菌等共生有益菌比例大大增加,这些肠道菌群的变化对于维持大鼠肠道微生态平衡和改善微环境具有重要作用。

4.藻类在净化污水上的应用

污水自净有物理沉降、化学沉降和微生物降解等方法,微型藻类在光合作用过程中释放氧气,促进细菌的活动,加速污水中有机物的分解。藻类的细胞壁上还存在多聚糖、蛋白质、脂类等物质,其中阴离子功能团(如羟基、羧基等)是重金属的结合位点,它吸收、积累重金属,或者通过藻类体内的解毒作用逐步降解这些有害元素。藻类以光能作为能源,利用N、P等合成复杂有机物的过程中可以降低水体中N、P含量,避免水体富营养化。利用藻类处理污水可以克服传统污水处理方法引起的二次污染。

内容赏析

本文从藻类的简介、营养价值、医药保健价值和藻类在净化污水上的应用介绍了藻类与人类的关系:藻类是自养型生物,光合作用产生氧气,为其他生物的发生奠定基础;藻类含有丰富的矿物质和必需氨基酸等,可满足人体对于这些营养物质的需求;因含有多聚糖、多酚、藻蓝蛋白和藻红蛋白等成分,使得藻类在抗肿瘤、抗衰老、抗氧化、降血糖、降血脂、降血压等方面有一定的作用;藻类通过对有害元素的吸收、积累或者代谢净化污水,避免因化学降解等方法造成的二次污染,为人类保证了健康的饮用水。随着对藻类认识的逐渐深入,从目前的研究成果可以预测,藻类在解决人类目前普遍存在的粮食缺乏、能源危机、人体健康及环境污染等问题中,将发挥重要作用。

鉴赏升华

随着世界人口的急剧增加,人均耕地逐渐减少,粮食短缺已成为全球性问题。为解决这一难题,人们开始将目光转向浩瀚的海洋,海洋提供给我们的不是传统的粮食——大米、小麦等,而是其他能满足我们人类营养需要的食物,如海藻。近海海域海藻每年的生产量是世界小麦年产量的15倍。如果把这些海藻加工成食品或保健药品,就可以为人类提供优质的蛋白质、必需氨基酸、多种矿物质元素等。

微型藻类,例如螺旋藻,是一种绿色碱性保健食品,在各国备受重视。美国将螺旋藻作为高级营养食品,德国将其作为特殊食品供给老人及妇幼食用,墨西哥政府规定儿童食品中必须含有5%的螺旋藻,我国台湾地区也将螺旋藻制作成各种各样的保健食品。螺旋藻经过烘干、研磨后也可制成一种粉末状的食品添加剂。红藻味道鲜美且营养丰富,其维生素C的含量远远高过柑橘。由于烘干后保留大量盐分,使得海藻成为滋味鲜美的调味品。寿司爱好者们对藻类一定不会陌生,夹着生鱼片的糯米团外包裹的正是红藻的一种——紫菜。在日本任何一家餐馆里的沙拉或者豆面酱汤中,紫菜都是必不可少的佐料。我们熟知的琼脂则是从大型海藻棕藻中提取而来的,常被当作配料加入冰激凌或糖果中,来维持其晶体状态。虎耳菜是一种形态类似马尾的藻类植物,将其切碎后与虾和蒜茸调制成卤汁浇在热气腾腾的面条上,就做成了意大利面。

随着社会的进步和人们生活水平的不断提高,人们的食品营养意识不断加强,在不久的将来藻类必将在营养食品、功能食品及添加剂等方面具有广阔的发展前景。

学后思考

查阅资料,了解一下目前藻类在我们生活中的应用吧!