スピルリナと重金属の研究

スピルリナ(spirulina)は、原核生物のarthrospiraの一般名であるアルカリ性の水(ph約9.5)で自然に発生する、青緑色のプランクトンの一種であり、いくつかの種は底生である[1]。スピルリナは単細胞で構成され、枝分かれしていない。藻奈美フィラメントの長さが200 ~ 500μm、横は5 ~ 10μm。それらは緩くまたは堅く規則的な螺旋状に巻かれている。一定の長さ(螺旋の数)に成長した後、分裂によって再生します。スピルリナは、1519年にスペインの科学者エルナンド・コルテスがメキシコのテスココ湖で初めて発見した[2]。南アフリカのチャド共和国では、乾燥させたスピルリナ藻のスラッジケーキの粉末をケチャップとコショウで混ぜ、食品(米、豆、魚、肉)の上に注ぐ習慣があります[3]。スピルリナは、食品(機能性食品、添加物)、医薬(天然カロチン)、飼料産業のみならず、環境(検出、修復)、バイオ、再生可能エネルギーなどの分野での応用が期待されています。

現時点では、合計スピルリナの全世界生産量は約12,000 t/年である。最大収率91.0 t/(hm2・年)[2]。スピルリナの栽培企業は中国に60社余りあり、年間生産量は全世界生産量の80%を占め、約9600トン[4];農業面積は約750 hm2[5]であり、単位生産量は約13 t/(hm2・年)である。スピルリナの栽培と管理のレベルを早急に改善する必要があります。本稿では,スピルリナの栽培,収獲,乾燥過程における影響要因を中心に,スピルリナの栄養特性と安全性に関する研究の進捗状況を整理し,スピルリナ業界と食品業界に総合的な情報を提供することを目的とする。

1スピルリナ栽培と影響要因

には約スピルリナの38種そして、人工的に栽培されている2つの主要な種は、s . platensisとs . maxima[6-7]です。成長と発達の間、スピルリナの形態は、生理学、栄養学、遺伝学、プロテオミクスなどの変化を伴う環境ストレスによって容易に変化します[8]。

1.1スピルリナ培地の組成

大規模に培養できる微細藻類としてスピルリナの栄養組成培地の組成と密接に関係しています実際の生産では、zarrouk培地[1 - 2]、改質zarrouk培地[1]、rao培地、oferr培地[2]が一般的に使用され、他の単純培地も栽培に使用できます[9]。スピルリナは、伝統的に栽培過程で大量のnahco3を必要とします。これは、十分な炭素源を供給し、スピルリナの成長を促進する用土のphをアルカリ性に保つためです。藻の増殖期には、培地中のnahco3の濃度は8 ~ 10 g/ lが一般的ですが、通常の栽培では2.5 ~ 4.0 g/ lに低減できます。オルギンらは、スピルリナを培養するための培地として、1998 ~ 2001年に豚糞を嫌気発酵させた上清を2%(体積分率)添加し、容積比1:4で海水と淡水を混合した。同時に培養日0、3、5日目に2 g/ lのnahco3を添加し、ph 9.5を維持した。スピルリナの夏の平均生産量は14.4 g/(m2・d)(プール水の深さは0.15 m)と15.1 g/(m2・d)(プール水の深さは0. 20 m);培養水中のアンモニア態窒素の利用率は84% ~ 96%、リンの利用率は72% ~ 87%である[10]。

構成要素スピルリナ文化培地は培養水の水質に基づいて使用してください。他の藻類の増殖や汚染、スピルリナの品質を防ぐために、培養水は基準を満たしていなければなりません。都市の水道網からの水は便利な選択肢です。栽培後の水は、再利用する前に適切に処理する必要があります。これらの治療法の中で、逆浸透はスピルリナの成長に最も影響を与えず、スピルリナの品質を安定させることができます。

バッチ間の培地への主な補助剤は、硝酸ナトリウムまたは尿素です。尿素イオンと硝酸塩イオンはスピルリナを供給することができる十分な窒素と、しかし、高濃度は有毒であることができます。スピルリナは、硝酸塩または尿素のみを含む培地で生育することができますが、2つの窒素源の併用はスピルリナの成長に有益です。リン酸塩、mg2 +、ca2 +の添加量を制御する必要があります。k +を適切に増加させることができ、濃度はnの+の5倍以下が望ましい[2]。培地の組成は、実際の生育状況に基づいて決定することができます。

藻類は、陸上植物と同様、光合成によって二酸化炭素(co2)を固定することができます。理論によると、1 hm2の微細藻類が太陽エネルギーの12.6%を利用して280 t/年の乾物を生成することができ、これはco2 513 tの生物変換に相当する[11-12]。sydneyらは、spirulinのplatensisleb-52のco2バイオ変換能力が318.61 mg/(l・d)であることを発見した[13]。有機アミンは、高い炭素隔離効率を持つ二酸化炭素回収ソーベントの一種である。da rosaらは、炭素源としてzarrouk培地にnahco3の代わりにco2を使用したが、co2の供給は培養培地1 ml当たり1日あたり0.36 ml co2で、その後、日照時間中に1時間あたり2分間曝気した。の得られたスピルリナ粉末の最終的なタンパク質含有量(spirulina sp. leb 18)は60.8%、炭水化物は14.4%、脂肪は10.0%だった[14]。培地中のco2の滞留時間を延ばすため、0.2 mmol/ lのエタノールアミン(mea)を培地に添加した。

の得られたスピルリナ粉末のタンパク質含有量は44.4%でした炭水化物は28.2%、脂肪は8.3%;スピルリナの生産は31.4%増加しました。しかし、エタノールアミンの添加は、スピルリナによる窒素の生物学的変換に影響を与え、より炭水化物を含むスピルリナ粉末になった。

wang zhaoyinらは、成長に対するエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、n-メチルジエタノールアミンの効果を比較したスピルリナの炭素固定そして、トリエタノールアミンがスピルリナの生物学的なco2への変換を著しく促進し、スピルリナの収率を増加させ、炭素固定の速度を増加させることを発見した[15];しかし、da rosaら[14]の結果と同様に、スピルリナの多糖含有量は増加し、タンパク質含有量は減少しました。有機アミンは毒性があり、食用スピルリナの栽培に使用すると安全上のリスクがある。

1.2スピルリナ栽培に影響を与える要因

の成長スピルリナは培地の組成に依存するだけではありませんco2の供給だけでなく、藻類の種、培養池、培養場所の地理的位置、培養シーズン(温度、光)、その他の要因(ph、害虫)などと密接に関連しています。

1.2.1藻種

また、アルトロスピラの成長速度は、アルトロスピラマキシマと同じではない。同じ培養条件の下でアルマジロアルマジロよりも速く成長する。光合成速度と呼吸速度は系統によって異なる。アフリカのチャド湖やメキシコのテスココ湖のアルスロスピラ・マキシマの光合成速度は、内モンゴルのオルドス砂湖(チャハン・ナエル湖)のアルカリ湖のアルスロスピラ・プラタシスの光合成速度よりもはるかに高い[16]。図1 .スピルリナの光合成速度の1日変化は、毎日13:00にスピルリナの光合成速度が最大になり、その前後に光合成速度が低下することを示しています。スピルリナの呼吸速度は成長速度と負の相関があり、温度の上昇とともに増加する。

1.2.2栽培池

スピルリナの栽培は、従属栄養栽培と独立栄養栽培に分けられる。大規模栽培は、オープン栽培(オープン池、レーeway池、円形池)、クローズド栽培(光バイオリアクター)、複雑系を含むすべての独立栄養栽培である。曽爾らスピルリナ栽培システム評価異なり以下に指標に基づいた:宇宙要求/容積率水分が奪われ、CO2損失温度、気候依存プロセス制御、cleanability、バイオマス品質バイオマス密度収穫効率収穫費、光率大変費用最もかかるプロセスです汚染制御、投資量,生産量および流体力学スピルリナへの負荷

野外培養システムには、自然湖、海岸湖、池、人工池、容器などがある。最も一般的なものは人工的に発掘された細長いプール、円形のプール、競馬場のプールです。オープン培養システムの構築と運用は比較的簡単であるが、比較的低い収率、低い光利用率、蒸発損失、co2という欠点がある 逃亡損失、大きな足跡、汚染(動物や他の従属栄養生物を含む)への感受性。

閉鎖型養殖システムの光バイオリアクターには、垂直カラム型、トレー型、チューブ型、プレート型など様々なタイプがある。光源には自然光と人工光があり、バイオマスの蓄積に便利で、汚染を最小限に抑えることができます。反応系の材料には、ガラス、ポリエステルプラスチックなどがある。しかし、システムのクリーニングや大規模農業は、さらなる技術的な改善が必要です。

複合システムでは、運用コストを削減するために、主に光バイオリアクターをオープン池のようにする。外からの汚染を防ぐために開放池を覆うタイプと、光バイオリアクターパイプの直径を可能な限り広げて開放池に似せたタイプ[18]がある。この複合システムは、オープン池と光バイオリアクターの両方の利点を兼ね備えているため、汚染を最小限に抑えながら収量を最大化し、co2損失を最小限に抑えます。しかし、依然として広大な土地と技術的なブレークスルーを必要とします。

増やすためにスピルリナの生物学的収穫研究開発の焦点は、バイオフィルム付着培養法にあった[19]。中国科学院青島バイオエネルギー・バイオプロセス技術研究所のliu tianzongのチームが確立したバイオフィルム付着培養技術は、二酸化炭素を炭素源として使用し、スピルリナ収率は38 g/(m2・d)に達し、co2利用率は75.1%である。スピルリナ粉末のタンパク質含有量は60%を超えていますが、パイロットシステム全体の建設コストは200米ドル/m2であり、従来のオープンプールに比べてはるかに高くなっています。co2を炭素源とするスピルリナ栽培は、スピルリナ栽培の環境負荷を改善し、栽培コストを削減する重要な方法です。微細藻類の培養技術開発の流れとなっている。しかし、二酸化炭素の利用率を高め、炭素補充のコストを削減するためには、さらなる科学的・技術的研究が必要である[20]。

2・3位を温度

温度はその一つですスピルリナの成長に影響を与える重要な要因。スピルリナは45℃以下で発育する。17℃以下、38℃以上はスピルリナの発育を阻害するが、死ぬことはない。スピルリナの発育に最適な温度は29 ~ 35℃である。の効果温度変化を見ているの成長スピルリナで重要な点は、たんぱく质と炭水化物は组みあがり、しかし振りかざす脂肪やγ-linolenic酸[21]。 

1.2.4光

光源の品質、光の強度、光の持続時間は藻の成長に影響する重要な要素である[10]。スピルリナの実際の栽培では、栽培タンクの水温を素早く上げる必要がある午前中を除き、30%の光束を推奨します。スピルリナ成長は光の存在下でのみ発生します,しかし、スピルリナはタンパク質と色素を合成する必要がある光のない間隔の間に、24 h/dのための長期的な光は推奨されません。

bezerraらは栽培中に光強度(光合成光束密度)を増加させたスピルリナμ36社からmol / (m2・s) 72μmol / (m2・s)また、細胞の最大濃度は5200 mg/ lから5800 mg/ lに増加した。照明がに伸びて108μmol / (m2・s)、ワグナーは最大セルの濃度減少8人から6日。[22]人に減った。これは、光の強さが低い方が新しい藻類のフィラメントの成長に適しており、光の強さが高い方がスピルリナの成長サイクルを短縮できることを示しています[23]。2004年には、danesiらも同様の結論に達している[24]。スピルリナの窒素源として尿素を用いると、光強度2,000 ~ 5,000 lxの高速光合成によって生成されるatpとnadphは細胞増殖を加速するが、5,800 mg/ lに達すると光束密度が飽和して細胞増殖が停止する。

1.2.5 pH

のスピルリナの栽培に最適なphは9.0 - 11.0です。アルカリ性phは、他の藻類株による汚染を防ぎ、スピルリナの色素やタンパク質の濃縮にも影響を与える。phが11より高くなると、スピルリナ繊維は凝集して短くなり、細胞溶解を受け、細胞内の内容物が漏れます。培養液の色が徐々に黄緑色に変わり、最終的には藻類が死ぬ[2]。のカラーと成長率スピルリナplatensis博士とともに変化が目立つのpH 8.5で9.5、増加率スピルリナ増えているpH出来て、増すこと多きがしかし、pH 11.0% 950たことに続きで、成長率から徐々にスピルリナに対する意識が博士を増すと降下する8日间の修行を积の乾燥させたセル大量スピルリナpH。[25]を増すと降下する。

1.2.6混合と曝気

現在、スピルリナの大規模栽培が液体懸濁法で行われています。培養中に培地を定期的に撹拌し、養液の均一性とスピルリナ繊維が受ける光強度の一貫性を確保します。高密度の藻類フィラメントと高品質のスピルリナ製品を製造するためには、混合と曝気が不可欠です。混合と曝気(空気)は、培養槽内のスピルリナ藻のフィラメントに均一な光照射を与え、二酸化炭素ガスを分配し、スピルリナの成長を阻害する溶存酸素を除去するのに役立ちます。レース池では、混合速度は5 ~ 60 cm/sが一般的に使用されます。混合速度が低すぎると、レース池のコーナーにデッドゾーンが発生します(これは、レース池のコーナーを湾曲させることによって回避できます)。混合速度が高すぎると、より高いエネルギー消費が必要となり、その結果生じるせん断力は藻類フィラメントの破損を増加させる。NaHCO3なしでZarrouk媒体では、スピルリナは光量用の最適なパラメータを200μ下mol / (m2・s)の通気性率0.0056 m / s炭酸[26]0.5%ととを有する。異なる実験室スケールでのスピルリナタンパク質含有量の培養パラメータの変化を表2に示す[27]。

1.2.7害虫

現在、スピルリナの栽培はしばしばワムシbrachionus plicatilisによって被害を受けている。深刻な場合には、ワムシはスピルリナを大量に食べることができ、完全な損失につながり、悲惨な損失を引き起こす。スピルリナ培養液中のワムシの予防と制御には、主に2つの方法があります。物理ろ過(250メッシュスクリーンまたはそれ以上のスクリーンを使用)でワムシの成虫を除去する方法と化学的制御です。化学的制御には、強力な酸化剤または漂白パウダー、硫酸銅、過マンガン酸カリウムなどの毒物を使用してスピルリナとワムシの両方を殺し、次に培養タンクを清掃して種を蒔き、栽培することが含まれる。物理的な管理方法は完全に濾過されておらず、一部の成虫、幼虫、およびほぼすべての卵は濾液を用いて培養槽に戻るため、追加の濾過が必要となります。さらに、ろ過回数が増加すると、ハザード間の日数も減少します。化学的制御は長期間害を抑制することができますが、スピルリナを一度に殺すため、一定の経済的損失を引き起こします。同時に、再栽培は時間とコストを浪費し、生産コストを増加させます。さらに、アバメクチンと尿素を交互に使用すると、ワムシの薬剤耐性を低下させることができる[28-29]。

スピルリナの農業で遭遇する他の害虫には、ミジンコ、半茶色の昆虫、原生動物、ハエが含まれます。40メッシュのスクリーンを使用して、藻類汚泥やその他の不純物に含まれるミバエ(幼虫や蛹)を除去/減少させ、藻類粉中の昆虫片を減少させることができる[30]。

2. スピルリナの収穫と乾燥

2.1. 収穫のスピルリナ

理論的には、フィラメント中のタンパク質濃度が最も高いときに収穫を行う必要があります。しかし、実際には栽培水の吸光度を測定し、560 nmの吸光度が>1.0[31]のときに収穫するのが一般的である。680 nmの吸光度が>0.8[32]で収穫したという報告もある。

スピルリナの収穫は、一般的に3つの主要なステップがあります:スピルリナ繊維(藻類細胞)の回収と分離、スピルリナ凝集体(すなわち藻類汚泥)の洗浄、およびスピルリナの乾燥。スピルリナ藻のフィラメント(藻類細胞)を収穫するために使用される技術には、ろ過、凝集および沈殿、および遠心分離および沈殿が含まれる。洗浄工程には洗浄、イオン交換、電気透析、超音波洗浄などがあり、乾燥工程には自然乾燥、凍結乾燥、スプレー乾燥、ドラム乾燥、フライなどがあります。スピルリナ繊維の収穫方法を改善し、収穫の効率を高め、生産コストを削減することは、業界の努力の焦点である。

使用されるフィルタースクリーンまたはフィルタークロスのメッシュ密度収穫スピルリナは50 mμm未満一般これにより、スピルリナ繊維を培地から効果的に分離することができます。一般的に使用されるフィルタスクリーンは、傾斜スクリーンと振動スクリーンです。傾斜スクリーンは2 ~ 4 m2のスクリーン面積と380 ~ 500メッシュのスクリーン開口を有し、スピルリナ培養液10 ~ 18 m3 /hをろ過することができる[33]。振動スクリーンに必要なスクリーン面積は、同じ収穫効率を前提とすると、固定傾斜スクリーンのスクリーン面積の約1/3であるが、振動スクリーンは大規模収穫には適していない。振動によるスピルリナ菌糸体の変形や破壊は、スピルリナ収量を減少させます。新鮮なスピルリナは直接消費することができるが、長期保存には適していない。食用の新鮮なスピルリナの保存寿命はわずか6時間です[2]。乾燥したスピルリナ粉は1年以上保存することができます。

ca2 +の凝集効果を利用してスピルリナの凝集を迅速に行うことができます。しかし、凝集剤の使用量が多く、凝集藻の塩分含有量が高いため、その後の処理が困難です。従来の濾過には、非効率で損失が大きいという欠点もあり、改善が必要です。laiらはキトサンと卵殻を使っている生物学的凝集剤を収穫スピルリナ。その結果、325メッシュの卵殻粉末を塩酸溶液に溶解させ、4 g/ l、ph4で8分間凝集させたところ、最大97.2%の効率が得られた。また、キトサンを塩酸に溶解させ、50 mg/ lおよびph8で50分間凝集させ、最大効率80%[34]とした。卵殻の収量は高いが、養分溶液の再利用という点でキトサン凝集剤は実用的な生産に近い。

2.2スピルリナの乾燥

nouriらは、スピルリナの物理的および化学的組成および抗酸化特性に対する自然乾燥、空気乾燥、マイクロ波乾燥、凍結乾燥、真空乾燥および従来の熱風乾燥の影響を比較した[35]。真空乾燥は、抗酸化活性を保持するのに役立ちますとスピルリナ粉末中の総フェノール物質一方、スプレー乾燥と凍結乾燥はスピルリナの不飽和脂肪酸を保持するのに役立ちます。凍結乾燥はナトリウム、カリウム、マグネシウム、マンガン、カルシウム、リンの著しい損失を引き起こしますが、他の乾燥方法は金属元素に大きな影響を与えません。

毛穴のサイズの支援の使途φ= 80μmを容易にするスピルリナの急速乾燥(熱風対流乾燥)。80 mm×80 mm×3 mmのスピルリナ藻泥ケーキの乾燥時間を30%短縮することができます。●の封を切って、なかから泥が押し付けスピルリナ藻乾燥时间(φ= 3 mm×120 mm) 10年、20 mmの間隔で35%乾燥时间を削減することができる(36)。

企業はいつもスピルリナの栄養素の損失を減らし、最大の純度で製品を取得します乾燥プロセスのコストを管理しながら。スピルリナの細胞壁は特に薄く壊れやすいため、最も原始的で伝統的な乾燥方法として、自然乾燥が広く用いられてきました。しかし、自然な太陽の乾燥は非常に速くなければなりません。そうしないとクロロフィルが破壊され、乾燥した製品は青色になります。凍結乾燥はスピルリナの乾燥に最も適した方法と考えられていますが、コストが高く複雑なプロセスであるため、比較的利用されていません。スプレー乾燥は、実際の生産でスピルリナ乾燥の最も一般的な方法です。スピルリナの乾燥過程での栄養素損失の程度を表3に示す。

3スピルリナの栄養と安全性

3.1スピルリナの栄養

スピルリナは非常に栄養価が高く、タンパク質含有量は乾燥質量の60%から70%を占める。植物にはあまり含まれていないビタミンb12と鉄分も豊富だ。ビタミンb12の含有量は肝臓の2 ~ 4倍、鉄分は一般的な植物性鉄分の8 ~ 12倍だ。スピルリナには、抗腫瘍効果を持つフィコシアニンも含まれており、未来の最高の食べ物と謳われています[45]。2003年、国連は開発途上国の飢餓と栄養失調と戦うためにスピルリナの開発と使用を促進するために、栄養不良に対する微細藻類スピルリナの使用のための政府間機関(iimsam)を設立した[2]。

の内容異なる会社のスピルリナ製品の機能性成分は同じではありません。この違いは、藻類の種類だけでなく、温度、ph値、培地、光などの栽培条件が一致していないことにもよる。例えば、スピルリナのタンパク質含有量は17%から73%(乾燥質量)の間で変化する[30]。いくつかの市販のスピルリナ製品のアミノ酸組成を表4に示す[33,46-48]。

アミノ酸スコア法は、タンパク質の品質を評価するために広く用いられている方法の1つです。成人の必須アミノ酸の要求に基づいて[50]、必須アミノ酸の点数異なるスピルリナのサンプルを表5に示します。表5に示すように、スピルリナタンパク質の制限アミノ酸は穀物タンパク質と同様にリシンである。しかし、異なる起源とブランドのスピルリナ製品のアミノ酸スコアはすべて100を超えています。したがって、スピルリナは、人体のすべての必須アミノ酸の要件を満たす高品質のタンパク質です。したがって、スピルリナの消化率は、スピルリナのアミノ酸スコアの第一制限因子になります[50]、したがって、スピルリナの補正アミノ酸スコアは、スピルリナの消化率と等しくなります。

Spirulina's細胞壁はグラム陰性菌のペプチドグリカン細胞壁に似ており、消化しやすい。スピルリナの体外での平均消化吸収率は61%(51)、タンパク質の消化吸収率は70 ~ 85%(52)と報告されていますスピルリナ細胞壁多糖の生物学的利用能は86%に達する[53]。しかし、研究者によって消化吸収試験の方法に一貫性がなく、データの比較可能性は比較的低い。この加工技術によってスピルリナの体外消化吸収率を変化させることができ[54]、ドラムで乾燥させたスピルリナと自然乾燥させたスピルリナの体外消化吸収率はそれぞれ84%と76%であることは無視できない。

3.2スピルリナの安全性

他の多くの微細藻類と同じようにスピルリナは残留農薬を吸着することができますdichlorodiphenyltrichloroethaneなど(DDT)[55]、重金属(Cr3 +, Cd2 + +、Cu2 +Zn2 +,、Hg、等)(56-59)石油炭化水素(60)estrogens(17α-ethinylestradiol、17β-estradiol)(61)などスピルリナ熱い材料ともいわれる[62]污水処理场です。螺旋の藻を食用の生産、危険要因は太い効果の重金属汚染(鉛、ヒ素、等)、病原体、など育成過程で、並びに熱汚染(例えば、多環芳香族炭化水素)干し硝酸による汚染にさらされ/亜硝酸塩(残留亜硫酸、放射线量の残留。

3.2.1重金属

現在、スピルリナ粉中国南部の企業が生産したスピルリナ粉は鉛含有量が多く、北部(主に内モンゴル自治区)の企業が生産したスピルリナ粉はヒ素含有量が高い。2012年には、中国メディアが大々的に報道した#39 sスピルリナの品質に疑問を投げかけるchenghai湖の汚染(過剰な鉛含有量)に起因するスピルリナの農業とスピルリナ製品。スピルリナ製品中の重金属の組成および含有量は、培養水および培養中の培地(原料の炭酸ナトリウム、重曹など)中の重金属残留物と密接に関係しています。gb 2762-2017「食品中の汚染物質に関する食品安全国家標準規制」では、スピルリナおよびその製品の鉛含有量の上限は2.0 mg/kg(乾燥重量)と定められています。欧州連合(eu)は、栄養補助食品中の鉛残基の上限を3.0 mg/kgと定めていますが、スピルリナの鉛残基は0.1 ~ 15.0 mg/kgの間で変動すると報告されています[63-64]。チョ容疑者は、国産スピルリナ粉の鉛残渣が0.03 ~ 1.71 mg/kgであることを突き止めた。しかし、author'sのチームは、いくつかの市販スピルリナ粉末試料の鉛含有量が2.0 mg/kgを超えていることを発見した。鉛残渣はスピルリナの栽培において解決すべき緊急の問題の一つである[65]。

ヒ素は半金属であり、土壌、岩石、河川など、環境中にさまざまな形で存在する。「アース&」を構成する92の要素の中で20番目にランクされています#39; s餤だ。天然ヒ素鉱石は、自然風化や雨水洗浄の際に水中に入り、しばしばヒ素やヒ酸塩の形で存在する。ヒ素は、有機ヒ素と無機ヒ素に分けられる。無機ヒ素には、ヒ素、ヒ素(iii)、ヒ素(v)の3種類があり、ヒ素(iii)が最も毒性が高く、有機ヒ素は人体への毒性が低い。アルセウムベタインやアルセウムコリンなどの有機ヒ素化合物は、一般的に水産物に含まれており、人体への毒性がなく、容易に排泄される。スピルリナはヒ素を豊かにする特性を持っています。スピルリナ培養水のヒ素濃度が0.04 mg/ lに達すると、チャド湖のヒ素含有量になりますスピルリナ粉末は1.0 mg/kgを超えます[66]。

ヒ素の残留物だスピルリナの中国原産の粉末0.01 ~ 0.41 mg/kgです[65]。しかし、author'sのチームは、多くのサンプルのヒ素含有量が固体栄養補助食品のヒ素残留限度(0.5 mg/kg、gb 2762-2017「食品中の汚染物質に関する国家食品安全基準基準」)を超えているが、無機ヒ素は0.02 mg/kg未満であることを発見した。それはすることをお勧めしますときchina 's gb / t 16919-1997「食用スピルリナ粉末」およびny / t 1709-2011「グリーン食品藻類および製品」がその後改訂され、ヒ素指数は無機ヒ素として明確に定義されるべきである。

鉛は神経毒性があり、鉛への曝露は、発達中の子供の学習と記憶を損なう可能性があります。鉛とカドミウムの併用暴露の神経毒性は、鉛とカドミウムの併用暴露単独の神経毒性よりも強い[67]。欧州連合(eu)は、栄養補助食品中のカドミウム残留物の上限を1.0 mg/kgと定めている。muysらは、スピルリナのカドミウム残基が0.01 ~ 0.17 mg/kg、カドミウム残基が0.01 ~ 0.17 mg/kgであることを発見した中国のスピルリナ粉末は0.003 ~ 0.123 mg/kgでした。報告されているすべてのデータは、カドミウム残基の点で比較的理想的である[27]。欧州連合(eu)は、栄養補助食品の水銀残留量を0.1 mg/kgと定めている。ニッケル残基については、制限は設けられていません。muysらは、スピルリナ試料中の水銀残基が0.02 ~ 0.11 mg/kg、ニッケル残基が1.1 ~ 3.4 mg/kgであることを発見した[27]。

3.2.2多環芳香族炭化水素

多環芳香族炭化水素(pah)は天然資源と人間活動に由来し、最も重要なものは有機物の不完全燃焼である。スピルリナは、熱源(石炭、有機物、天然ガス)、加熱方法(直接接触、間接接触)、加熱温度により、乾燥過程でpahに汚染されることがあります。2015年10月27日、2015年10月27日発行のeu (eu) 2015/1933年版で、pahs でfoods (eu) no 1881/2006が追加されました。pah残留物のeuの制限スピルリナを含む栄養補助食品製品は勉三は[a]芘芣≤10μg / kgである。の総和勉三[a] anthraceneた4 PAHs(亀カメラ)chrysene(人権)勉三は[br] [b] fluoranthene (BbF)と勉三は[a]芘芣(BaP)は≤50μg / kg(68)。中国では現在、スピルリナ及びその製品に含まれるpah残留物に対する規制はありません。zelinkovaらは、アイルランドで販売されているスピルリナ栄養補助食品のpah残基を試験し[69]、その結果を表6に示した。一般的に、ベンゾ[a]ピレンが基準値を超えると、4つのpahの合計も基準値を超えます。

3.2.3その他の安全要因

ミュイスらは硝酸塩濃度を検出したスピルリナ試料は8 ~ 368 mg/kg。これらのデータは、原料中の総窒素量は限られていますが、栽培中に硝酸塩を窒素源として使用すると、硝酸塩残渣が高くなる可能性があります[27]。その後の処理でスピルリナが十分に洗浄されていれば、亜硝酸塩のレベルは処理中の原材料の腐敗の程度を反映します。果物や野菜のジュースに含まれる亜硝酸塩の残留物の基準は4 mg/kgですが、硝酸塩の許容一日摂取量(adi)は体重3.7 mg/kgです。

食品業界では亜硫酸塩を二酸化硫黄、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウムなどの物質群と呼ぶ。亜硫酸塩は食品原料の発酵によって産生されることがあり、生殖毒性があり[70]、喘息などのアレルギー反応を引き起こす[71]ことが報告されているため、一部の国ではスピルリナ中の亜硫酸塩を厳しく管理し、加工中のスピルリナ原料の腐敗を追跡しています。欧州連合(eu)と米国は、二酸化硫黄と亜硫酸塩(so2として計算)が10 mg/kg以上含まれている食品に表示を義務付けている。2019年8月6日、ドイツが通知しました食品サプリメントのバッチ宣言されていないアレルゲン亜硫酸塩の存在のために不適格として台湾、中国から(22 mg/kg)。

最も一般的に報告されている藻類毒素スピルリナは主にミクロシスチンである(MC)。シアノバクテリア毒素の一種であるmcは、現在、最も頻繁に曝露され、最も広く汚染され、最も有害な肝毒性藻類毒素である[72]。催奇形性、発癌性、変異原性を有し、これまでに発見された中で最も強い肝腫瘍プロモーターでもあります。mcには約100の構造バリアントがあり、その中で最も毒性が高いのは、グループ2 b発がん性物質に分類されるミクロシスチンlr (mc-lr)である[73]。2002年にxu haibinらが市販されているスピルリナ製品71種類19種類を検査したところ、マイクロシスチンの平均汚染レベルは317.2 ng/g、錠剤とカプセルのマイクロシスチンの平均汚染レベルはそれぞれ142.7 ng/gと222.6 ng/gであった[74]。01年、Draisciらの5ブランドは違えどスピルリナやタブレットpcカプセルに含まれるだけでなく納品業者ローマ社から3サンプルを採取をした人は1000 dihydrohomoanatoxin-aμg / g以下の神経毒のに、2隻のそのうちanatoxin-aのあるも採録されている異性体(18、19μg / g)[75]。

11月28日、厚生労働省は、2018年に発布された勤労福祉文書Shokuhin桥悠也秋波1128 3位:食べ物として命を試験方式が改正、放射线の被曝(ひばく)、付録II IIIだってIV-VI、畜産漁業の品目に関係する農産物など、付録「被曝量IV-VI」を追加した照射されたスピルリナの検査検査件数は10件であった[76]。

3.3スピルリナ基準

各国・地域のスピルリナ粉の品質基準を表7に示す[65,77]。

表7はそれを示していますスピルリナの品質基準は、品質と微生物学的安全性に重点を置いています製品自体、およびその可能性のある生物学的および化学的汚染はまだ管理基準として含まれていません。しかし、スピルリナの90%以上が栄養補助食品として消費されているため、スピルリナ製品の安全性に影響を与える可能性のある要因、特に栽培水の汚染の可能性のある指標を監視する必要があります。

4結論と討論

スピルリナは高品質の微生物タンパク質源ですその産業チェーンは、栽培、一次加工(algal flour)、更なる加工(algal tablets、spirulinaエキスなどの完成品)、最終製品の用途の4つのリンクで構成されています。本論文では,スピルリナ産業チェーンの上流での栽培,収穫,一次加工をまとめた。スピルリナの栽培と加工は非常に困難です。スピルリナの栽培は、外部の環境要因に大きく影響されます。栽培に適した水質は、高アルカリ性、高温、高照度でなければなりません。栽培プロセスは、他の藻類や微生物による汚染を防止する必要があります。収穫とスピルリナの大まかな処理は、ポンピングなどのプロセスを含む,すすぐ,フィルタリングと乾燥。乾燥の適時性はスピルリナ粉末の品質に深刻な影響を与えます。

栽培に使用される水の汚染は、上流部に課題を提起していますChina'のスピルリナ産業チェーン、また、製品の品質基準(重金属など)をさらに改善する必要があります。産業界は、水源、生産原料、藻の養殖、大規模養殖、収穫、乾燥、加工、包装、養殖排水の処理などの側面から、操業または加工の指針を策定する必要がある。スピルリナの生産コストは依然として市場の需要に応えられず、技術革新と大規模栽培で解決しなければなりません。生産と加工中の栄養素の損失を減らしたり、急速に発展しているモノのインターネット産業と統合して新鮮な食品を提供することは、スピルリナ産業チェーンの発展と拡張のためのもう一つの方向です。

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