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小球藻属

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小球藻属
普通小球藻(Chlorella vulgaris)
科学分类 编辑
界： 植物界 Plantae
门： 绿藻门 Chlorophyta
纲： 共球藻纲 Trebouxiophyceae
目： 小球藻目 Chlorellales
科： 小球藻科 Chlorellaceae
属： 小球藻属 Chlorella
M.Beijerinck, 1890
物种

部分物种，见内文

异名
  • Palmellococcus R.Chodat, 1894
  • Zoochlorella K.Brandt, 1881

小球藻属（学名：Chlorella）是共球藻纲小球藻科之下的一个单细胞绿藻的属[1][2]，是一种于水面浮生的植物。绿球藻属物种能够在简单环境里通过光合作用迅速繁殖，只需要提供足够的二氧化碳、水、阳光和少量矿物质[3]。

本属物种为常见营养补充品“绿藻”常用的物种。现时全球规模最大的绿球藻养殖基地位于琉球八重山群岛。 另外，本属物种过往及现在亦同时用于治理污水、以及试图利用人类的小便来培养本属物种（包括Chlorella sorokiniana[4]及Chlorella vulgaris[5][6]）。

本属某些物种可能导致人畜共患疾病，即绿球藻病（Chlorellosis），主要感染绵羊与牛，个案报告也见于人、羚羊、狗、河狸、骆驼和鱼 [7] [8]。

语源

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绿球藻的学名Chlorella来自于希腊语字根 χλώρος（chloros，绿色）和拉丁语的后缀ella（小）。

发现与研究历史

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绿球藻是由荷兰微生物学者马丁努斯·威廉·拜耶林克于1890年间在河流湖泊中发现[1]；而1931年获诺贝尔生理学或医学奖的癌症研究权威的德国生物化学家及细胞生理学家奥托·海因里希·瓦尔堡是第一个以绿藻进行生物学研究的学者[1]。 1961年，美国加州大学的梅尔文·卡尔文以绿球藻研究植物中二氧化碳同化的途径而荣获诺贝尔化学奖。

型态与特征

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绿球藻顾名思义有着球形的外型，直径约2到10微米，没有鞭毛，但有细胞壁，由多层纤维素框架组成。绿球藻属物种细胞有叶绿体和和散落在细胞质的线粒体。叶绿体含有绿色光合色素叶绿素-a和-b，其比例与一般高等植物相同[9]。

分类学

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绿球藻属物种的单系性仍然存疑：尽管其父系分类单元已不断将关系较远的物种分出去，现时的绿球藻仍然被认为是一个并系群，包含不少因为趋同效应而有着相似型态的物种。

下属物种

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本属包括以下物种：[10]

用途

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食用

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许多人认为绿球藻可以作为食物和能源的潜在来源，因为它的光合效率（英语：photosynthetic efficiency）理论上可以达到8%[11]，超过其他诸如甘蔗之类的高效作物。

早在1960年代，《人民日报》引述中国科学院水生所的研究，发现绿球藻属物种的蛋白质含量高达30%以上，可治疗当时中国国民因为长期营养不良而导致的浮肿病[12]。1960年10月，秘书胡乔木呈书毛泽东称，推广绿球藻，既可治浮肿，又能“保证不饿死人”。1960年10月27日毛将胡乔木的信批转全国，开始大力推广，大规模用人尿来培植绿球藻。 事实上，干燥的绿球藻属物种的蛋白质含量可高达45%，还有20%脂肪酸，20%碳水化合物，5%食用纤维，10%矿物质及维生素。因此现时已有健康食品生产商在大型的人造圆塘大量生产绿球藻以供食用。

当科学家首次大规模的收获养殖的绿球藻时，认为这些绿球藻将会是人类饮食中廉价的蛋白质补充剂的来源。一些倡导者有时专注于藻类的其他假定的健康益处，例如体重控制、癌症预防和免疫系统支持（英语：immune system enhancer）等[13]。据美国癌症协会声称：“可用的科学研究不支持其预防或治疗癌症或任何其他人类疾病的有效性。”[14]

在某些生长条件下， 小球藻能够产生多元不饱和脂肪含量高的油—小绿球藻（Chlorella minutissima）可生产二十碳五烯酸，而且比例还占总脂质的39.9%[15]。

历史

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在全球担心在1940年代末到1950年代初期的“婴儿潮”人口爆炸期，由于担心人口不受控的增长会引发粮食危机，绿球藻被视为新的和有前途的主要食物来源，并且是当前世界饥饿危机的可能解决方案。在此期间许多人认为饥饿将是一个压倒性的问题，并认为小球藻通过以相对较低的成本提供大量优质食物来结束这场危机[13]。

许多机构开始研究藻类，包括卡内基研究所（英语：Carnegie Institution of Washington）、洛克菲勒基金会、美国国立卫生研究院、加州大学伯克利分校、原子能委员会和斯坦福大学。第二次世界大战之后 ，许多欧洲人正在挨饿，而不少马尔萨斯主义者认为战争不是发生饥荒的主因。他们认为：全球粮食生产无法追上人口的增加，才是饥荒的主要成因。根据1946年一份FAO的报告，预期在1960年将要生产出比1939年的粮食产量多25到35%，才能赶上人口上的增长；而若要确所有人的健康，这个比例更要上调至90到100%[13]。

用于二氧化碳还原和氧气生产

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参见：碳截存

1965年，前苏联俄罗斯的CELSS（英语：Controlled Ecological Life Support System）实验场所BIOS-3以大桶在人造光下养殖绿球藻，以去除实验场所内的二氧化碳，并为内里的人提供氧气。实验确定，只要有8平方米的暴露绿球藻面积，就可以为一个在密封环境内的成人去除其排出的二氧化碳，并替代以其所需的氧气[16]。

替代医学

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一颗被压成药丸状的绿球藻锭

绿球藻在美国和加拿大主要被作为健康补充剂销售，而在日本则作为食品补充剂[17] 绿球藻有一些声称的健康影响[18]，包括：治疗癌症的能力[19]。 然而，根据美国癌症协会的报告，“现有的科学研究不支持其预防或治疗癌症或任何其他人类疾病的有效性”[19]。

健康问题与绿球藻病

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2002年曾有一项研究发现认为：绿球藻的细胞壁含有脂多糖，是一种在革兰氏阴性菌中发现的内毒素，会影响免疫系统、并可能导致炎症[20][21][22] 。然而，较近期的研究认为：在革兰氏阴性菌以外的生物体发现的脂多糖 ，例如在蓝绿菌中的脂多糖与革兰氏阴性菌中的脂多糖明显不同[23]。

本属某些物种可能导致人畜共患疾病，即绿球藻病（Chlorellosis），主要感染绵羊与牛，个案报告也见于人、羚羊、狗、河狸、骆驼和鱼 [7] [8]。

水族箱

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当水族箱内有绿球藻，可令水的颜色变绿、降低水的透光度。这是由于在水族箱内其他生物排出的高浓度硝酸盐和磷酸盐，在阳光直接照射下有助绿球藻生长。通过不断补充新水，逐步替换水族箱内的水，有助减低水族箱内硝酸盐和磷酸盐的浓度；为水族箱遮光，亦能帮助缓解问题。

参看

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参考文献

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 沈晓瑄. 綠球藻(Chlorella)的發現. [2018-03-20]. （原始内容存档于2011-12-31） （中文（繁体））. 
  2. ^ Chlorella M.Beijerinck, 1890. WoRMS. [2018-03-22]. 
  3. ^ Scheffler, John. Underwater Habitats. Illumin. 2007-09-03, 9 (4) [2018-03-23]. （原始内容存档于2018-02-26）. 
  4. ^ Zhang, Shanshan; Lim, Chun Yong; Chen, Chia-Lung; Liu, He; Wang, Jing-Yuan. Urban nutrient recovery from fresh human urine through cultivation of Chlorella sorokiniana. Journal of Environmental Management. 2014-12-01, 145: 129–136 [2018-03-22]. doi:10.1016/j.jenvman.2014.06.013 （英语）. 
  5. ^ Li, Ming; Liu, Hong; Tong, Ling; Fu, Yuming; He, Wenting; Hu, Enzhu; Hu, Dawei. The culture of Chlorella vulgaris with human urine in multibiological life support system experiments. COSPAR Scientific Assembly (Bremen, Germany). 15 July 2010, 38th: 8 [2018-03-22]. （原始内容存档于2017-06-16） （英语）. 
  6. ^ Jaatinen, S; Lakaniemi, AM; Rintala, J. Use of diluted urine for cultivation of Chlorella vulgaris. Environ Technol.. 2015-11-07, 37 (9): 1159–1170 [2018-03-22]. doi:10.1080/09593330.2015.1105300. （原始内容存档于2019-08-16） （英语）. 
  7. ^ 7.0 7.1 Hart J, Mooney L, Arthur I, Inglis TJ, Murray R. First case of Chlorella wound infection in a human in Australia. New Microbes New Infect. 2014 Jul;2(4):132-3. doi: 10.1002/nmi2.50. Epub 2014 May 27. PMID 25356359; PMCID: PMC4184583.. 
  8. ^ 8.0 8.1 Tomasz Jagielski, Zofia Bakuła, Jan Gawor, Kacper Maciszewski, Wolf-Henning Kusber, Mariusz Dyląg, Julita Nowakowska, Robert Gromadka, Anna Karnkowska, The genus Prototheca (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) revisited: Implications from molecular taxonomic studies, Algal Research, Volume 43, 2019, 101639.. [2021-02-24]. （原始内容存档于2021-11-24）. 
  9. ^ 存档副本. [2018-03-26]. （原始内容存档于2018-01-19）. 
  10. ^ Chlorella M.Beijerinck, 1890. GBIF. [2023-03-15]. （原始内容存档于2023-04-01）. 
  11. ^ Zelitch, I. Photosynthesis, Photorespiration and Plant Productivity. Academic Press. 1971: 275. 
  12. ^ 1960年7月6日《人民日报》刊出〈大量生产小球藻〉一文：“小球藻是单细胞水生植物。体积很小，一万个单体连起来，也只有三寸左右长。过去，它自然生长在池沼河渠中．在水面上泛起绿色泡沫，人们认为这是污水，是废物。现在，经过培养化验，证明它不是废物，而是宝物；一百斤小球藻干粉巾，含有四十五斤蛋白质，比大米的蛋白质含量高五倍半，比小麦高三倍多；含有脂肪约十五斤，比大米多十几倍，比小麦多六倍以上；此外，它还含有大量碳水化公物和各种维生素。根据对比试验证明，经常吃小球藻的猪，体重增加的速度约比不吃小球藻的猪快一倍左右。小球藻含有重要的药料和抗生素，有催生和防治疫病的作用，能帮助母猪受孕并多生猪仔，帮助乳牛增加产奶量，帮助病畜恢复健康。在小球藻培育成功并开始大量利用以后，各地陆续发现了和利用了大球藻、莲孢霉菌和金霉素菌等作饲料，也都具有很高的营养价值。”
  13. ^ 13.0 13.1 13.2 Belasco, Warren. Algae Burgers for a Hungry World? The Rise and Fall of Chlorella Cuisine. Technology and Culture. 1997-07, 38 (3): 608–34. JSTOR 3106856. doi:10.2307/3106856 （英语）. 
  14. ^ Chlorella. American Cancer Society. 2011-04-29 [2013-08]. （原始内容存档于2013-09-05） （英语）. 
  15. ^ Yongmanitchai, W; Ward, OP. Growth of and omega-3 fatty acid production by Phaeodactylum tricornutum under different culture conditions. Applied and Environmental Microbiology. 1991, 57 (2): 419–25. PMC 182726 可免费查阅. PMID 2014989. 
  16. ^ Russian CELSS Studies. Space Colonies. Permanent. [2012-11-03]. （原始内容存档于2018-02-22）. 
  17. ^ Chlorella
  18. ^ Sun Chlorella, Going Green from the Inside Out – LA Sentinel. [2018-03-23]. （原始内容存档于2015-05-08）. 
  19. ^ 19.0 19.1 Chlorella. American Cancer Society. 2011-04-29 [2013-09-13]. （原始内容存档于2013-09-05）. 
  20. ^ Sasik, Roman. Trojan horses of Chlorella 'superfood'. Robb Wolf. 2012-01-19 [2018-03-23]. （原始内容存档于2017-08-22）. 
  21. ^ Armstrong, PB; Armstrong, MT; Pardy, RL; Child, A; Wainwright, N. Immunohistochemical demonstration of a lipopolysaccharide in the cell wall of a eukaryote, the green alga, Chlorella. The Biological Bulletin. 2002, 203 (2): 203–4. PMID 12414578. doi:10.2307/1543397. 
  22. ^ Qin, Liya; Wu, Xuefei; Block, Michelle L.; Liu, Yuxin; Breese, George R.; Hong, Jau-Shyong; Knapp, Darin J.; Crews, Fulton T. Systemic LPS causes chronic neuroinflammation and progressive neurodegeneration. Glia. 2007, 55 (5): 453–62. PMC 2871685 可免费查阅. PMID 17203472. doi:10.1002/glia.20467. 
  23. ^ Stewart, Ian; Schluter, Philip J; Shaw, Glen R. Cyanobacterial lipopolysaccharides and human health - a review. Environmental Health: A Global Access Science Source. 2006, 5: 7. PMC 1489932 可免费查阅. PMID 16563160. doi:10.1186/1476-069X-5-7. 
  • 高华. 大饑荒中的「糧食食用增量法」與代食品 （中文）. 
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