云南省永胜县的地图，程海位于中部的财富――螺旋藻
螺旋藻的应用生产商业性螺旋藻，目前已遍及全球，干燥后的螺旋藻可添加于食品中（Cifelli,1983;Belayetal.,1993）。螺旋藻的成分：蛋白质（占干重60~70％）、维生素（B12和β-胡萝卜素含量高）、矿物质、必须胺基酸和脂肪酸，特别是γ-次亚麻油酸（GLA）含量丰富（Belayetal,1993）。螺旋藻使用在人类食品添加物已经有二十年的历史，对于医疗也有许多临床报告（如Table1.）。其中主要的功能有：降低血液中胆固醇含量、βC胡萝卜素可预防癌症及减缓病情、营造肠胃中健康的乳酸杆菌群、减轻汞及药物对于肾的毒性、γC亚麻油酸（GLA）可刺激前列腺素作用、藻蓝蛋白（Phyeoeyanin）可提高免疫系统、辐射的保护、提高铁的吸收及调理贫血症及减肥。特别是螺旋藻的液态萃取物能抑制HIV-1病毒来自人体T-细胞及外围血管单核细胞的复制（Ayehunieetal.,1998），对于艾滋病人而言，无啻是一个新的希望。将螺旋藻添加在动物饲料中是近年来才发展的新技术，其中以各样水产品（吴郭鱼、虱目鱼、鲤鱼、、鲑鱼、嘉v鱼、明虾、鲍鱼等等）及陆上动物（鸡、牛、猪）为主要研究对象。在早期的研究中，螺旋藻添加在饲料中都是针对成长率、活存率、饲料转换率及组织特性作为探讨。在成长率、活存率及饲料转换率方面，添加适当的螺旋藻来取代饲料中蛋白质，结果发现都有显著的效果（Table2.）。在组织特性方面，运用在鱼类上，有明显增加体色的效果，同时可降低鱼肉中胆固醇含量和增加肌肉纹理，提高食用的口感；在家禽方面，可增加蛋黄色泽及孵化率（Table3.）。直到最近才有针对免疫、抗病毒、抗癌症作为研究。Table1.螺旋藻对于医疗上的研究应用对象结果参考数据HyperlipidemiaRat可降低血液中总胆固醇含量。使HDL-胆固醇含量增加，LDL-胆固醇含量受到抑制。Katoetal.,1984Rat藉由补充脂肪分解酵素，增加三酸甘油脂含量在血液和肝中的比例。Iwataetal.,1987,1990Human测量30个病人的血液中总胆固醇含量，LDL-胆固醇和AI（Athero-genicIndex）会降低，同时HDL-胆固醇会增加。Nakayaetal.,1988AdipohepatosisRat病情受到抑制，促进痊愈。Katoetal.,1984AntitumorHamster研究指出β-胡萝卜素、类胡萝卜素有抑制癌细胞的物质，服用适当的螺旋藻可抑制细胞毒素。Schwartz＆Sklar,1987Hamster螺旋藻的萃取物可防止肿瘤细胞增殖。Schwartzetal.,1988ImmunesystemMouse螺旋藻可抑制diisocyanate所引起慢性过敏症。Nagaoetal.,1991Mouse初级免疫反应中可预防胸腺和单独病原的增值。Hayashietal.,1992RadioprotectiveeffectMouse以乙醇萃取螺旋藻所得的物质，可减缓γ-射线诱导micronucleus发生的频率。Oishenetal.,1989RenaltoxicityRat螺旋藻食品可以防止无机物－汞及三种药物（para-aminophenol,gentamicin和cisplatin）引起肾衰竭。Yamaneetal.,1988Rat藻蓝蛋白可防止汞及cisplatin所引起肾衰竭。Fukinoetal.,1990IntestinalfloraRat肠道中大肠杆菌和比菲德氏菌明显增加。Tschihashietal.,1987DiabetesRat在葡萄糖含量较低血液中，螺旋藻亲水性部分可快速的作用；而疏水性部分可抑制葡萄糖含量。Takaietal.,1991ObesityHuman在连续四星期，每天三次，每次服用2.8克的螺旋藻，病人明显降低体重。Beckeretal.,1986HypertensionRat减缓高血压。Iwataetal.,1990Table2.螺旋藻对于动物及水产生物的活存率及生存率种类摘要参考数据Bigmouthbuffalo（Ictiobuscyprinellus）改善成长率为29gdwt/kg-1bodywt。Stanley＆Jones,1976Bluetilapia（Tilapiaaurea）如上Stanley＆Jones,1976Niletilapia（Tilapianilotica）螺旋藻补充蛋氨酸可成功取代鱼饲料。Chow＆Woo（1990）Milkfishfry（Chanoschanos）添加50％的螺旋藻取代饲料，完全无负面影响。Santiagoetal.,1989Silvercarp（Hypothalamichthysmolitrix）添加10％的螺旋藻在饲料中可改善成长率及增加体重。Ayyappan,1992利用30％的螺旋藻取代饲料中的蛋白质来改善成长。Daniel＆Kumuthakala-vally,1992Grasscarp（Ctenopharyngodonidella）如上Ayyappan,1992Commoncarp（Cyprinuscarpio）如上Ayyappan,1992Culturedstripedjack（Pseudocaranxdentex）添加5％螺旋藻在饲料中，结果显示有好的成长率和饲料转换率：10％的螺旋藻会轻微抑制成长。Watanabeetal.,1990Yellowtail（Seriolaquinqueradiata）补充1~10％的螺旋藻可改善成长率（控制组的1.5倍）、活存率及饲料转换率。Kato＆Miyakawa,1992Masousalmon（Oncorhynchusmasou）可改善成长率、活存率、饲料换转效率，抵抗预防细菌的传染。Kato＆Miyakawa,1992Sweetsmeltorayu（Plecoglossusaltivelis）如上Kato＆Miyakawa,1992Seaeels（Anguillajaponica）改善成长率、活存率、饲料转换效率。Kato＆Miyakawa,1992Redseabream（Pagrusmajor）喂食5％的螺旋藻可增加成长率、活存率、饲料转换效率。Mustafaetal.,1994aSilverseabream（Rhabdosargussarba）比较取代到50％螺旋藻的饲料之成长率，结果无负面效果。El-Sayed,1994
Giantfreashwaterprawn（Macrobrachiumrosenbergii）添加5~10％的螺旋藻明显改善成长率、活存率、饲料转换效率。Nakagawa＆Gomez-Diaz,1995Chicken在幼公鸡饲料中添加1.5~12％螺旋藻取代其它蛋白质来源，有好的成长率及饲料的转换率。Ross＆Dominy,1990喂食成长的鸡5~10％螺旋藻，明显可改善成长及产卵。Blum＆Calet,1976；Yoshida＆Hoshii,1980；Becker＆Venkataraman1982；Brune.1982;Nazarenoetal.,1975NaQuail喂食1.2~10％的螺旋藻会有较高的产蛋量及孵化率。Ross＆Dominy,1990添加0.2％螺旋藻可降低比控制组20倍的死亡率。Sakakibara＆Hamada,1994Turkeypoults添加1000~10000mg/kg-1的螺旋藻会有较高的存活率及较低的死亡率。MAQureshi,personalcommunicationYorkshirepigs在饲料饲料中添加螺旋藻或绿球藻，重量较控制组增加。Yapetal.,1982
Table3.螺旋藻对于一些动物在组织的影响种类摘要参考文献Fancyredcarp（Cyprinuscarpio）将来自螺旋藻Zeaxanthin和myxoxanthophyll作显色比较，结果发现前者有明显增色，后者没有。Matsunoetal.,1970Redtilapia（Tilapianilotica,）（T.mossambica）控制组、喂食lutein、rhodoxanthin和螺旋藻的组别，结果分别显色为淡粉红色、黄色、粉红色及橘红色。在螺旋藻的组别中，rhodoxanthin的累积为10倍。Matsunoetal.,1980Sweetsmelt（Plecoglossusaltivelis）添加3~6％的螺旋藻可使表皮及皮下组织增色。Morietal.,1987StipedJack（Caranxdelicatissimus）添加5~10％的螺旋藻于饲料中，会增加在表皮类胡萝卜素的累积。Okadaetal.,1991Blacktigerprawn（Penaeusmonodon）喂食3％的螺旋藻饲料（包含β-cartene、Phaffia或krilloil）会有明显的增色。Lianetal.,1993Poultry螺旋藻中的类胡萝卜素可增加蛋黄颜色及孵化率。Blumetal.,1976;Colasetal.,1979;Venkataram＆Becker,1982;Andersonetal.,1991; Ross＆Dominy,1990Stripedjack（Pseudocaranxdentex）鱼饲料中添加10％的螺旋藻可降低在内脏及肝脏中脂肪的含量，也能降低在背部肌肉及肝脏中三甘油脂的含量。Watanabeetal.,1990Redseabream（Pagrusmajor）添加2％的螺旋藻与控制组相比，脂肪含量较低；野生鱼种有较低的脂肪含量。Mustafaetal.,1994b,1994c添加2％螺旋藻与控制组相比，鱼体中有较高含量stromal蛋白质和肌理。Mustafaetal.,1994cStrupedjeck（Caranxdelicatissimus）藉由panelofjudges的感觉测定，显示添加螺旋藻可改善颜色、肌理及腹部肌肉的口感。Liaoetal.,1990
螺旋藻的养殖环境正因为螺旋藻有如此多的应用价值，因此要如何增加它的产量来供应如此庞大的商业性需求，是一个重大的课题。首先在1953年，开始有螺旋藻研究（Burlew），已陆续发展一些生物技术来达到高效率且大规模的养殖（Richmond,1986,1987；Benemannetal.,1987；Chaumont,1993）。目前有三种微藻：绿球藻（Chlorellasp.）、螺旋藻（Spirulinasp.）和杜氏藻（Dunaliellasp.）较普遍地受到重视，且利用一些生物技术作为大量生物应用。其中螺旋藻是最广泛使用大规模户外式养殖的藻种，至目前为止已有四十多年的研究历史，主要在研究螺旋藻的生态学、生理学及发展高单位密度养殖系统。一般在商业性螺旋藻养殖中较局限于室外沟渠式养殖（Tredicietal.,1993），仅有少数公司使用封闭式生物反应器培养（Specktorovaetal.,1997）。主要原因是因为螺旋藻为一种热带性的藻种，喜强光及高温，所以在室外式养殖颇受环境限制，而仅限于热带及亚热带地区。然而，封闭式生物反应器，虽然能一年四季提供非常固定的产量，但因建造价格昂贵而无法大规模生产，所以使用的普遍性较低。利于室外池塘式的养殖有最主要的优点两个：成本较低及可使用太阳能，也因此螺旋藻目前大部分以室外养殖方式居多。
物理因素对于螺旋藻生长浓度及产量的影响如前所述，螺旋藻因需要较长时间的自然光照射及高温来达到理想生长，因此一般的养殖是局限于热带及亚热带地区。在部分温带地区，虽然夏天的高温可达到螺旋藻生长的理想温度，但到晚上会有明显的温差，甚至凌晨的温度却只有10~15℃（Richmond,1987）。如此一来，每天都会有几个小时为生长缓慢或生长停滞时期。然而另有其它报告亦有指出，Spirulinasubsalsa为一种生长在河口的种类，可以在一些较高纬度的地区进行商业化养殖（HargravesandViquez.,1982;Shimadaetal.,1989）。螺旋藻最适当的成长温度为35~37℃。在室外最低的成长温度为18℃，当低于12℃时会停止生长（Richmond,1986）。但某些种类的螺旋藻的生长温度范围是大于一般螺旋藻的生长温度范围（24~42℃）（VonshakeandTomaselli,2000）。Jiménez（2003）指出Spirulinaplatensis可以在低温12℃时达到2g干重/每平方公尺/每天的生产量；15℃有6g干重/每平方公尺/每天的生产量；18℃为8g干重/每平方公尺/每天的生产量。令人惊讶的是，在9℃下，螺旋藻也有少许生长。光度对植物而言是相当重要的。绿色植物能吸收的光波的范围为可见光（400~700nm）。针对于不同的色素有特定的吸收光波（谱），叶绿素a、b吸收蓝光和红光，类胡螺卜素则以吸收蓝光为主，藻蓝素以红光为主要吸收的光谱（吸光值以565nm侦测），藻红素以蓝光为主；且螺旋藻在波长较短的光波下（蓝光），易产生较高的生产量。Qiandetal.（1998）指出螺旋藻的生长密度及光度是呈线性关系，在8000μmolm-2s-1（为夏天正中午的2~3倍），螺旋藻有最大的产率为16.8g干重/每小时，但似乎尚未呈现最大的产率。在生物反应器中，不同直径管子会有不同的生产量：当管径减少27倍时（200mm变成7.5mm），生产量增加50倍。细胞密度与光度有密切相关：当细胞密度太高时，光度相对降低，会使生产率下降。但光度太强时，会导致叶绿素的褪色（Singhetal.,1995）。至于培养过程中的pH值以10.2~10.4为最理想，当低于9.5或高于10.5生长率会下降（Jiménezetal.,2003）。溶氧量最好维持在20~22ppm，当大于25ppm时，反而生物浓度会降低（Jiménezetal.,2003）。至于导电度（22~28mScm-1）对于生长浓度及产量无明显影响。综合以上所言，夏季光度为最主要的影响；而冬天最主要受到温度的影响（Vonshak,1997），然而过量的溶氧及太低或太高的pH值对于生长率反而会使产率降低。
结论螺旋藻的发展已有三十几年的历史，因其营养成分丰富，人类医学上功效显著，常被利用作为健康食品。其成份中以其含钙胶质的功效为最多，医疗指数为200~6000（Ayehunieetal.,1998）。因此，如何提高螺旋藻的胶质分泌，来提升其经济价值，成为相当重要的课题。藻胶对于藻类而言是一种保护的物质，在生长状况较差时，会影响胶质分泌（Shepherdetal.,1999）。因此可运用这个特性，改变一些生长因子（如：温度、光度及营养盐）来刺激藻胶的大量分泌。而且养殖螺旋藻在世界会掀起一股风潮，除了有较丰富的营养所带来较高的商业契机之外，在养殖的过程所需要的成本非常低。扣除掉进口螺旋藻藻种的成本之外，除了需要有土地及收成时消耗较多物力及人力之外，剩下就是加工的成本。一般螺旋藻培养液的pH值可以高达11，所以较少有其它生物会在当中存活而影响其生产率，也因此收成相当方便。微藻养殖有一特别之处就是能够利用太阳能转换成生物能，不像鱼虾贝类的养殖需要消耗大量的饲料成本。相对的，投资报酬率一定相当可观。台湾的螺旋藻产品大多是仰赖进口，本身并未有像外国如此大规模的养殖。其实螺旋藻的发展最主要还是要与政府的配合有关，像中国大陆在近几年中，政府投入大规模的人力、物力与资金。如今，中国生产螺旋藻的产量号称已占全世界的二分之一。台湾就地理位置而言（特别指高屏地区），发展螺旋藻的市场是相当被看好，加上国人的消费能力水平相当的高，而且在近几年来我国掀起一股健康食品的热潮，只要看好这一股市场趋势，前景是不可限量的。而且我国微藻养殖技术相当进步，只要相关产业之间的配合，一定能创造台湾的养殖绿色奇迹。
