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小球藻屬

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小球藻屬
普通小球藻(Chlorella vulgaris)
科學分類 編輯
界： 植物界 Plantae
門： 綠藻門 Chlorophyta
綱： 共球藻綱 Trebouxiophyceae
目： 小球藻目 Chlorellales
科： 小球藻科 Chlorellaceae
屬： 小球藻屬 Chlorella
M.Beijerinck, 1890
物種

部分物種，見內文

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

小球藻屬（學名：Chlorella）是共球藻綱小球藻科之下的一個單細胞綠藻的屬[1][2]，是一種於水面浮生的植物。綠球藻屬物種能夠在簡單環境裡通過光合作用迅速繁殖，只需要提供足夠的二氧化碳、水、陽光和少量礦物質[3]。

本屬物種為常見營養補充品「綠藻」常用的物種。現時全球規模最大的綠球藻養殖基地位於琉球八重山群島。 另外，本屬物種過往及現在亦同時用於治理污水、以及試圖利用人類的小便來培養本屬物種（包括Chlorella sorokiniana[4]及Chlorella vulgaris[5][6]）。

本屬某些物種可能導致人畜共患疾病，即綠球藻病（Chlorellosis），主要感染綿羊與牛，個案報告也見於人、羚羊、狗、河狸、駱駝和魚 [7] [8]。

語源

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綠球藻的學名Chlorella來自於希臘語字根 χλώρος（chloros，綠色）和拉丁語的後綴ella（小）。

發現與研究歷史

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綠球藻是由荷蘭微生物學者馬丁努斯·威廉·拜耶林克於1890年間在河流湖泊中發現[1]；而1931年獲諾貝爾生理學或醫學獎的癌症研究權威的德國生物化學家及細胞生理學家奧托·海因里希·瓦爾堡是第一個以綠藻進行生物學研究的學者[1]。 1961年，美國加州大學的梅爾文·卡爾文以綠球藻研究植物中二氧化碳同化的途徑而榮獲諾貝爾化學獎。

型態與特徵

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綠球藻顧名思義有着球形的外型，直徑約2到10微米，沒有鞭毛，但有細胞壁，由多層纖維素框架組成。綠球藻屬物種細胞有葉綠體和和散落在細胞質的線粒體。葉綠體含有綠色光合色素葉綠素-a和-b，其比例與一般高等植物相同[9]。

分類學

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綠球藻屬物種的單系性仍然存疑：儘管其父系分類單元已不斷將關係較遠的物種分出去，現時的綠球藻仍然被認為是一個並系群，包含不少因為趨同效應而有着相似型態的物種。

下屬物種

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本屬包括以下物種：[10]

用途

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食用

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許多人認為綠球藻可以作為食物和能源的潛在來源，因為它的光合效率（英語：photosynthetic efficiency）理論上可以達到8%[11]，超過其他諸如甘蔗之類的高效作物。

早在1960年代，《人民日報》引述中國科學院水生所的研究，發現綠球藻屬物種的蛋白質含量高達30%以上，可治療當時中國國民因為長期營養不良而導致的浮腫病[12]。1960年10月，秘書胡喬木呈書毛澤東稱，推廣綠球藻，既可治浮腫，又能「保證不餓死人」。1960年10月27日毛將胡喬木的信批轉全國，開始大力推廣，大規模用人尿來培植綠球藻。 事實上，乾燥的綠球藻屬物種的蛋白質含量可高達45%，還有20%脂肪酸，20%碳水化合物，5%食用纖維，10%礦物質及維生素。因此現時已有健康食品生產商在大型的人造圓塘大量生產綠球藻以供食用。

當科學家首次大規模的收穫養殖的綠球藻時，認為這些綠球藻將會是人類飲食中廉價的蛋白質補充劑的來源。一些倡導者有時專注於藻類的其他假定的健康益處，例如體重控制、癌症預防和免疫系統支持（英語：immune system enhancer）等[13]。據美國癌症協會聲稱：「可用的科學研究不支持其預防或治療癌症或任何其他人類疾病的有效性。」[14]

在某些生長條件下， 小球藻能夠產生多元不飽和脂肪含量高的油—小綠球藻（Chlorella minutissima）可生產二十碳五烯酸，而且比例還佔總脂質的39.9%[15]。

歷史

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在全球擔心在1940年代末到1950年代初期的「嬰兒潮」人口爆炸期，由於擔心人口不受控的增長會引發糧食危機，綠球藻被視為新的和有前途的主要食物來源，並且是當前世界飢餓危機的可能解決方案。在此期間許多人認為飢餓將是一個壓倒性的問題，並認為小球藻通過以相對較低的成本提供大量優質食物來結束這場危機[13]。

許多機構開始研究藻類，包括卡內基研究所（英語：Carnegie Institution of Washington）、洛克菲勒基金會、美國國立衛生研究院、加州大學伯克利分校、原子能委員會和斯坦福大學。第二次世界大戰之後 ，許多歐洲人正在挨餓，而不少馬爾薩斯主義者認為戰爭不是發生饑荒的主因。他們認為：全球糧食生產無法追上人口的增加，才是饑荒的主要成因。根據1946年一份FAO的報告，預期在1960年將要生產出比1939年的糧食產量多25到35%，才能趕上人口上的增長；而若要確所有人的健康，這個比例更要上調至90到100%[13]。

用於二氧化碳還原和氧氣生產

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參見：碳截存

1965年，前蘇聯俄羅斯的CELSS（英語：Controlled Ecological Life Support System）實驗場所BIOS-3以大桶在人造光下養殖綠球藻，以去除實驗場所內的二氧化碳，並為內裡的人提供氧氣。實驗確定，只要有8平方米的暴露綠球藻面積，就可以為一個在密封環境內的成人去除其排出的二氧化碳，並替代以其所需的氧氣[16]。

替代醫學

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一顆被壓成藥丸狀的綠球藻錠

綠球藻在美國和加拿大主要被作為健康補充劑銷售，而在日本則作為食品補充劑[17] 綠球藻有一些聲稱的健康影響[18]，包括：治療癌症的能力[19]。 然而，根據美國癌症協會的報告，「現有的科學研究不支持其預防或治療癌症或任何其他人類疾病的有效性」[19]。

健康問題與綠球藻病

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2002年曾有一項研究發現認為：綠球藻的細胞壁含有脂多醣，是一種在革蘭氏陰性菌中發現的內毒素，會影響免疫系統、並可能導致炎症[20][21][22] 。然而，較近期的研究認為：在革蘭氏陰性菌以外的生物體發現的脂多醣 ，例如在藍綠菌中的脂多醣與革蘭氏陰性菌中的脂多醣明顯不同[23]。

本屬某些物種可能導致人畜共患疾病，即綠球藻病（Chlorellosis），主要感染綿羊與牛，個案報告也見於人、羚羊、狗、河狸、駱駝和魚 [7] [8]。

水族箱

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當水族箱內有綠球藻，可令水的顏色變綠、降低水的透光度。這是由於在水族箱內其他生物排出的高濃度硝酸鹽和磷酸鹽，在陽光直接照射下有助綠球藻生長。通過不斷補充新水，逐步替換水族箱內的水，有助減低水族箱內硝酸鹽和磷酸鹽的濃度；為水族箱遮光，亦能幫助緩解問題。

參看

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參考文獻

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 沈曉瑄. 綠球藻(Chlorella)的發現. [2018-03-20]. （原始內容存檔於2011-12-31） （中文（繁體））. 
  2. ^ Chlorella M.Beijerinck, 1890. WoRMS. [2018-03-22]. 
  3. ^ Scheffler, John. Underwater Habitats. Illumin. 2007-09-03, 9 (4) [2018-03-23]. （原始內容存檔於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 （英語）. 
  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]. （原始內容存檔於2017-06-16） （英語）. 
  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. （原始內容存檔於2019-08-16） （英語）. 
  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]. （原始內容存檔於2021-11-24）. 
  9. ^ 存档副本. [2018-03-26]. （原始內容存檔於2018-01-19）. 
  10. ^ Chlorella M.Beijerinck, 1890. GBIF. [2023-03-15]. （原始內容存檔於2023-04-01）. 
  11. ^ Zelitch, I. Photosynthesis, Photorespiration and Plant Productivity. Academic Press. 1971: 275. 
  12. ^ 1960年7月6日《人民日報》刊出〈大量生產小球藻〉一文：「小球藻是單細胞水生植物。體積很小，一萬個單體連起來，也只有三寸左右長。過去，它自然生長在池沼河渠中．在水面上泛起綠色泡沫，人們認為這是污水，是廢物。現在，經過培養化驗，證明它不是廢物，而是寶物；一百斤小球藻乾粉巾，含有四十五斤蛋白質，比大米的蛋白質含量高五倍半，比小麥高三倍多；含有脂肪約十五斤，比大米多十幾倍，比小麥多六倍以上；此外，它還含有大量碳水化公物和各種維生素。根據對比試驗證明，經常吃小球藻的豬，體重增加的速度約比不吃小球藻的豬快一倍左右。小球藻含有重要的藥料和抗生素，有催生和防治疫病的作用，能幫助母豬受孕並多生豬仔，幫助乳牛增加產奶量，幫助病畜恢復健康。在小球藻培育成功並開始大量利用以後，各地陸續發現了和利用了大球藻、蓮孢黴菌和金黴素菌等作飼料，也都具有很高的營養價值。」
  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 （英語）. 
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  17. ^ Chlorella
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  19. ^ 19.0 19.1 Chlorella. American Cancer Society. 2011-04-29 [2013-09-13]. （原始內容存檔於2013-09-05）. 
  20. ^ Sasik, Roman. Trojan horses of Chlorella 'superfood'. Robb Wolf. 2012-01-19 [2018-03-23]. （原始內容存檔於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 可免費查閱. 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 可免費查閱. PMID 16563160. doi:10.1186/1476-069X-5-7. 
  • 高華. 大饑荒中的「糧食食用增量法」與代食品 （中文）. 
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