スピルリナ
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 Spirulina sp. | |||||||||||||||
| 分類 | |||||||||||||||
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| 和名 | |||||||||||||||
| スピルリナ | |||||||||||||||
| 英名 | |||||||||||||||
| Spirulina |
スピルリナ(Spirulina)は、淡水・汽水域に生息する藍藻綱ユレモ目アルトロスピラ属の藻類である。光合成能を持ち、主要アンテナ色素として、疎水性のクロロフィルやカロテノイドとは異なり、膜結合型のフィコビリソームを持つ[1][2]。ゲノム解析からヘテロシスト形成に関連する遺伝子が見つかっているものの、窒素固定能は持たない[3]。
スピルリナという名前は、ラテン語のspirula ”小さなコイル”に由来する[4]。従来スピルリナ属Spirulinaとされていた種のうち、産業用に培養されている種はアルトロスピラ属 Arthrospiraに変更された[5]。スピルリナという商品名が付いているものはアルトロスピラ属 Arthrospiraである。トリコームは規則正しくらせん状にねじれており、横幅より縦の長さが長く、細胞間の隔壁がはっきりしている、表面に粘膜層を持たない特徴がある。
また、製品評価技術基盤機構バイオテクノロジーセンターのゲノム全解析では、配列全体の約1割(618kb)ほどを、グループIIイントロン、IS配列、ファージ様の領域、その他の繰り返し配列で占めていることが解明され、さらに数多くの偽遺伝子が見つかったことから、ゲノム構造の変化を頻繁に起こすことで過酷な環境に適応していること、また外来DNAを分解する働きを持つ制限修飾系の遺伝子が多く見つかり、他の植物からの遺伝子移入を困難にしていることが判明した[1]。
生息環境
幅 5-8μm、長さ 300-500μm ほどのらせん形であり、富栄養で無機塩濃度の高いアルカリ性の湖沼に発生し、酸素発生型光合成を行い増殖する[6]。種としての固定栄養素はなく、その成分は生育条件で非常に大きく変わる。過栄養水塊でアオコの主要な要素となることがある。
食用及び人への害
| 100 gあたりの栄養価 | |
|---|---|
| エネルギー | 1,213 kJ (290 kcal) |
| 23.9 g | |
| 糖類 | 3.1 g |
| 食物繊維 | 3.6 g |
| 7.72 g | |
| 飽和脂肪酸 | 2.65 g |
| 一価不飽和 | 0.675 g |
| 多価不飽和 | 2.08 g |
| 57.47 g | |
| トリプトファン | 0.929 g |
| トレオニン | 2.97 g |
| イソロイシン | 3.209 g |
| ロイシン | 4.947 g |
| リシン | 3.025 g |
| メチオニン | 1.149 g |
| シスチン | 0.662 g |
| フェニルアラニン | 2.777 g |
| チロシン | 2.584 g |
| バリン | 3.512 g |
| アルギニン | 4.147 g |
| ヒスチジン | 1.085 g |
| アラニン | 4.515 g |
| アスパラギン酸 | 5.793 g |
| グルタミン酸 | 8.386 g |
| グリシン | 3.099 g |
| プロリン | 2.382 g |
| セリン | 2.998 g |
| ビタミン | |
| ビタミンA相当量 | (0%) 0 µg0 µg |
| チアミン (B1) | (207%) 2.38 mg |
| ナイアシン (B3) | (85%) 12.82 mg |
| パントテン酸 (B5) | (70%) 3.48 mg |
| 葉酸 (B9) | (24%) 94 µg |
| ビタミンB12 | (0%) 0 µg |
| コリン | (13%) 66 mg |
| ビタミンC | (12%) 10.1 mg |
| ビタミンD | (0%) 0 IU |
| ビタミンE | (33%) 5 mg |
| ビタミンK | (24%) 25.5 µg |
| ミネラル | |
| ナトリウム | (70%) 1048 mg |
| カリウム | (29%) 1363 mg |
| カルシウム | (12%) 120 mg |
| マグネシウム | (55%) 195 mg |
| リン | (17%) 118 mg |
| 鉄分 | (196%) 25.5 mg |
| 亜鉛 | (126%) 12 mg |
| 銅 | (305%) 6.1 mg |
| マンガン | (90%) 1.9 mg |
| セレン | (10%) 7.2 µg |
| 他の成分 | |
| 水分 | 4.68 g |
| %はアメリカ合衆国における 成人栄養摂取目標 (RDI) の割合。 | |
| 項目 | 分量(g) |
|---|---|
| 脂肪 | 7.72 |
| 飽和脂肪酸 | 2.65 |
| 14:0（ミリスチン酸） | 0.075 |
| 16:0（パルミチン酸） | 2.496 |
| 18:0（ステアリン酸） | 0.077 |
| 一価不飽和脂肪酸 | 0.675 |
| 16:1（パルミトレイン酸） | 0.328 |
| 18:1（オレイン酸） | 0.347 |
| 多価不飽和脂肪酸 | 2.08 |
| 18:2（リノール酸） | 1.254 |
| 18:3（α-リノレン酸） | 0.823 |
窒素固定能を持たないため主食糧とはならないが
[独自研究?]
、栄養補助食材としての応用研究は70年代に中国で幼児のビタミンA補給補助を目的として盛んに行われ、各地に大規模な栽培田が作られた。研究が進むに連れフィコシアニンはフィコビリゾームの光合成のリンカータンパク質でありそのものが光合成を行う訳では無くまたフィコビリゾーム自体が水溶性であるため疎水性のクロロフィルやカロテノイドとは異なり脂質膜に組み込むことができずビタミンAどころか可食性タンパク質として動物体内で代謝されることが疑問視され[独自研究?][要出典]、更に河川水や都市下水を利用した粗放解放培養であったため中国政府の河川水汚染による鉛・水銀などの、亜ヒ酸など重金属汚染の警告があり、多くは廃田となった。
アメリカ食品医薬品局及び国立医薬品食品衛生研究所は、「ヒトへの安全性について十分なデータが見当たらない」としている。下痢や鼓腸、胃のむかつき、浮腫、神経細胞への炎症が起こることがある。妊娠中・授乳中の安全性については十分な情報がないため、期間中の摂取は避けたほうがよい。スピルリナ類は細菌や有害重金属 (鉛、水銀、カドミウム、ヒ素)、および放射性の2価または3価のイオンを他の藻類より多く含むことがある[7]。また他の藍藻類のコンタミネーションに起因すると考えられる、強烈な肝毒性があるマイクロシスチンを含む例が報告されており、信頼できない生産元から入手したものの食用は危険である[8][9]。 スピルリナ含有製品の健康被害として、光過敏症や細胞壁炎症を起こしたという報告が存在する[10]。アメリカ国立衛生研究所による金属含有量の調査では、亜鉛とニッケルが多く含まれるとしている[11]。
河川水など栽培環境の問題
スピルリナの大規模栽培においては、栽培に用いている水に含まれる金属塩成分なども大きく影響する。生産に用いる大量の河川水に対してイオン交換樹脂などで塩類や重金属除去を行うことは難しい。日本における大規模な有機水銀中毒（公害）の一つとして知られつ水俣病も、食物連鎖による重金属の生物濃縮が原因であったことから、長期での観察が必要と考えられる。特に鉱山や鉱床下流の河川水を用いている場合においては、例えば金、銀、銅や、亜鉛鉱山では鉛、ゲルマニウム、セレンなどがともに産出されるため、下流域水系の水を栽培に用いる際は注意が必要である[12]。下記の中国における栽培スピルリナの高い鉛・水銀・亜ヒ酸濃度の原因も、栽培に用いている河川水に由来するものと見られている。鉛、水銀、亜鉛、亜ヒ酸は鉱業処理水に含まれることが多く、成分分析表で亜鉛だけが成分表記されているが、これは不自然である。
中国政府による大規模衛生検査と重金属汚染
中国政府は大規模な国内産スピルリナ製品の衛生検査を行い、一部の製品では鉛、水銀、セレン、ヒ素などが安全基準値の100倍含まれるものもあったと発表した[13]。鉛については5.9mg/kg(安全基準は幼児で0.05mg/kg以下）であった。
偽ビタミンB12問題
フランス食品環境労働衛生安全庁から神経性障害例が報告され、厚生労働省が注意文書として警告を出した[14]。手足抹消に針をさすようなしびれや赤血球数減少などのビタミンB12欠乏症の症状が報告されたことから、従来ビタミンB12を豊富に含む健康サプリメントとして販売されていたスピルリナをｍ－HPLC法で精密分析した結果、実際は疑似ビタミンB12であり、体内で生産される葉酸を消費し、結果としてビタミンB12欠乏症の症状を起こす事が判明した[要出典]。末梢神経障害、神経細胞の新陳代謝の障害、神経炎症による運動機能の低下、交感神経系発育不全、認知症、赤血球造血能力の低下などが懸念されている。またアメリカ国立衛生研究所医師により肺細胞の発育障害・乳がんリスクの報告がある。
神経性障害は国内でも臨床例が報告されており、日本神経学会機関誌において「スピルリナ（サプリメント含有成分）の摂取後に発症した広範な皮膚症状をともなった神経炎症性筋疾患」など複数例が報告されている[15]。
葉酸値
強光条件下での培養など生産プロセスによっては、分解され含有されていない可能性が指摘されている[9]。
リコピン、ビタミンD、レチノール値
表皮生成に重要なリコピン、ビタミンD（骨格と歯及び表皮の発育促進などに作用）、レチノール（真皮、表皮の新陳代謝に作用）なども含まれない。
生産
現在は中国、モンゴル[16]、インドなど世界各地で生産されており、中でも中国が世界の総生産量の 60 ～ 70% を占めている[17]。日光暴露だけでも生育するが、クロロフィル及びアントシアニン植物と比べ収穫量は比較して少ない[独自研究?][要出典]。そのため大量の収穫には飼料としてバイオマスを用いる。
インドでは牛糞、インドネシアなどでは魚の生あらなども用いられているが、多くは都市から出るバイオマスを用いて生産されている。そのため与えた肥料や季節により製品の成分が大きく変化するという性質を持つ。メキシコシティで生産されたスピルリナはもともと沼地に建設されたメキシコシティで、下水設備の不備によりできた溜池でスピルリナが大量に発生したものである。
日本ではDIC社がメキシコから商社経由で飼肥料用スピルリナ粉を仕入れ国内で錠剤化して健康食品として販売していた。その後、広告宣伝会社から宣伝出版業務引受と引き換えにタイのバンコク郊外の野外プールでの栽培と製薬系販売会社を紹介され[18]、海南島で廃田となっていた培養池を買収し再整備して生産を開始した[19]。中国政府による国内スピルリナ製品の一斉安全検査で複数の市販品から高濃度の重金属が報告されていたため[20]、生産全量を米国子会社のEarthrise社に輸出している（現在は日本商社にも輸出）[21]。米国カリフォルニア州の砂漠地帯カリパトリアにある郡刑務所から出るバイオマスを当て込み、隣接地で栽培を行っていた新事業ベンチャーのEarthrise社は、栽培に使用していた水をコロラド川水系から用いていたため、廃鉱山からの重金属汚染問題で休業化し、売りに出されていたものを全株式を取得して子会社とした。ホームページによるとここでも生産をしている[22]。同社ホームページによると、全敷地の33エーカー（東京ドーム3個分）の循環式培養池を稼働させている。同社ホームページによると収穫量は、カリフォルニア産が年約50トン、また中国貿易統計によると海南島から輸出した中国産約500トンとあわせて、生産量年600トンと記載している[23]。どちらの生産池も屋外循環式による開放培養法で、培養液をスクリーンフイルターを用いて、スラッジとして脱水濃縮後、穴から押し出すなどして成形し、乾燥機にかけ、機械で砕いて粉末にする。粉末状で瓶詰め、また打錠機により錠剤とし健康食品として販売する[24]。また粉末を温水で再溶解し、凍結乾燥処理した粗製青色色素粉末を販売している。
国内生産を行っている企業は、AGCの関連会社である静岡県掛川市のビューテックがある。自動車や新幹線の先頭車曲面フロントガラス製造やタンクローリー運輸請負が主力事業の企業だが[25]、日本屈指の日照時間と天竜川水系からの水を活かし、同市内西大渕の掛川営業所に併設したガラス温室と簡易ビニールハウス内に循環型栽培プールを設け、小規模な生産を行っている[26]。タベルモ社独自開発の急速冷凍技術を用いた生食健康食品”タベルモ”として販売されている[27][28]。
応用
スピルリナは富栄養水域で強い紫外線領域光があればさかんに光合成を行う。太陽光エネルギーの大部分である緑色光を使うクロロフィルに比べ、より波長が短い青色光を代謝に使うフィコシアニンでは、太陽光エネルギーが低いため、収穫量はクロロフィル植物と比較して半分程度となる[独自研究?]。DIC社ホームページの記載例では、10アールの面積からの年間生産量は約350キロ程度であり、この値は日本の稲作収量の平均値530キロと比べるとかなり低い。
何を肥料とするか、また培養条件によりその栄養組成は大きく異なり、おおむね乾燥重量のほぼ半分が窒素成分であるが、この分析値は80年前の簡易な全窒素法の値であり、最近のDNA法ではないため可食性タンパクの値は不明である。最近の報告ではアミノ酸組成に都度の栽培条件により大きなばらつきがあり、同一業者の製品でも生産ロットにより成分が大きく変動するため、製品基準のコントロールの必要性が訴えられている。アメリカ合衆国農務省（USDA)の栄養成分表は水溶性ビタミンAなどありえない成分も含めて一時期に非常に細かく成分報告された過去の出典に信憑性が乏しいことを理由に、一時全データが削除された。現在では最近の報告値のみを取り上げている。農務省の表示する値は自身が分析したものでなくマーケットの動向を把握するために実際の製品表示や文献から収集し整理したものであると記載されているようにあくまで参考値とすべきものである。
乾燥粉末を再溶解し凍結乾燥して得た粉末はフィコシアニンを多く含み、炭酸水などpH2~5程度の強菓[29][30]・乳製品[31]・粉末ジュース・飲料・グミ[32]など強酸性食品の青色着色剤として利用される[33]。また、フィコシアニンの経口摂取による肌の保湿改善を謳った健康食品も市販されている[34]。青色色素抽出後の滓を魚用飼料に混ぜ、キンギョのえさに使われている例もある[35]。クロレラと比較して消化吸収性が良いとする事業者が、スーパーフードという触れ込みで販売を行っている[36][37]。
またインド国立アカデミーの発表では、広範囲のグラム陽性菌とグラム陰性菌の両方に対する S. platensis の抗バイオフィルムの可能性が指摘された[38]、ただしスピルリナ特有の性質ではなく、藻類は一般にその性質を持ち、褐藻類（ヒジキ）が最も顕著であると報告している。
米国シアトルのルーメンバイオサイエンス社から、細菌との共培養を介したベクター送達と相同組換えによって世界で初めてスピルリナの遺伝子組換えに成功したことが2022年にNature Biotechnology誌に報告された[39]。該社はスピルリナ細胞内でモノクローナル抗体カクテルを生産し、それをそのまま経口薬として使用することでクロストリディウム・ディフィシル腸炎を治療することができる薬剤を開発し、現在第2相の臨床試験中である[40][41]。本薬剤は米国FDAによって優先審査(ファストトラック)指定を受けている[42]。過去には、コロナウイルスワクチン製剤の基材となるRNA鎖を大量供給できるとしており、キョーリン製薬が株主向け資料においてルーメンバイオサイエンス社との共同研究提携を結んだことを発表している[43]。[1]
また日本では谷岡らにより、スピルリナの疑似ビタミンB12を化学的に改変し、ビタミンB12合成の原料に使用できないかという研究が行われた[44]。
脚注
- ^ a b “スピルリナ属光合成細菌 (Arthrospira (Spirulina) plantensis NIES-39)”. 製品評価技術基盤機構. 2024年1月28日閲覧。
- ^ Graham, Linda E.; Wilcox, Lee W. (2000). Algae. Upper Saddle River: Prentice-Hall. ISBN 978-0-13-660333-7
- ^ “産業的に重要なシアノバクテリアArthrospira platensis NIES-39 (通称スピルリナ)のゲノムの多様な特徴: 基礎から応用まで、個々の遺伝子から比較ゲノムまで”. 2024年5月26日閲覧。
- ^ “Merriam-Webster Dictionary”. Merriam Webster Incorporated.. 2020年4月22日閲覧。
- ^ “Code: 106-1-0 Arthrospira属”. 国立科学博物館. 2011年4月25日閲覧。
- ^ “標本・資料統合データベース 草木分類 Code:105 -3-0 Spirulina属”. 国立科学博物館. 2011年10月1日閲覧。
- ^ “中華人民共和国国家標準 食品安全国家標準 食品中の汚染物質の最大許容量”. 農林水産省. 2024年1月28日閲覧。
- ^ “食品安全情報（化学物質）No. 25/ 2017”. 2017. 12. 06閲覧。
- ^ a b Grosshagauer, Silke; Kraemer, Klaus; Somoza, Veronika (2020-04-08). “The True Value of Spirulina” (英語). Journal of Agricultural and Food Chemistry 68 (14): 4109–4115. doi:10.1021/acs.jafc.9b08251. ISSN 0021-8561. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.9b08251.
- ^ “肝毒性があるミクロシスチン (藍藻毒の一種) を含むものは避けること。”. 国立健康栄養研究所. 1995 10 21閲覧。
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- ^ “Biofilm Inhibitory Effect of Spirulina platensis Extracts on Bacteria of Clinical Significance”. US DEPARTMENT OF AGRICULTURE. 2017年4月1日閲覧。
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、スピルリナに関連するカテゴリがあります。
ウィキスピーシーズにアルスロスピラ属に関する情報があります。
- “スピルリナ青色素”. 食品衛生情報. 横浜市衛生研究所 (2005年11月10日). 2006年6月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年7月9日閲覧。
- 石見佳子、江崎潤子. “スピルリナの安全性と機能性”. 食品成分有効性評価及び健康影響評価プロジェクト解説集. 国立健康・栄養研究所. 2017年2月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年12月31日閲覧。
- “フランス食品環境労働衛生安全庁(ANSES)、スピルリナを含むサプリメントへアレルギーを示した患者に関する報告書を発表”. 食品安全関係情報データベース. 食品安全委員会 (2014年12月4日). 2019年8月22日閲覧。
- スピルリナ（サプリメント含有成分）の摂取後に発症した広範な皮膚症状をともなった炎症性筋疾患 (PDF) 日本臨床神経学雑誌(2011).2011年閲覧。
- スピルリナとは. DICライフテック株式会社
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