アルスロスピラ

アルスロスピラ
単一のArthrospira platensisコロニー
科学的分類
ドメイン：	細菌
門:	シアノバクテリア
クラス：	藍藻類
注文：	オシラトリアル
家族：	ミクロコレア科
属:	アルスロスピラ・ シッツェンベルガー、元ゴモント、1892
種
約35。 アルスロスピラ・アルディソネイ アルスロスピラ・エルドセンシス アルスロスピラ・フシフォルミス アルスロスピラ・インディカ アルスロスピラ・インナーモンゴリエンシス アルスロスピラ・ジェンネリ アルスロスピラ・マサルティ アルスロスピラ・マキシマ アルスロスピラ・プラテンシス

アルスロスピラ属は、左巻きの開いたらせん状の円筒形の多細胞毛を特徴とする浮遊性の糸状シアノバクテリアの属である。栄養補助食品は、スピルリナとして知られるA. platensisとA. maximaから作られる。 ^[1] A. maximaとA. platensis の種は、かつてはスピルリナ属に分類されていた。現在では、アルスロスピラ属とスピルリナ属という2 つの別々の属の導入は一般的に受け入れられているが、過去には多くの論争があり、その結果、分類上の混乱が甚大となっている。 ^[2]

一般名のスピルリナは、酸素発生型光合成細菌であるシアノバクテリアの一種であるアルスロスピラ・プラテンシス[3]の乾燥バイオマスを指します。これらの光合成生物は、1962年に原核生物として再分類され、シアノバクテリアと命名されるまで、真核生物の非常に大規模で多様なグループである藻類であると考えられ^ていました。[ ^{4]この名称は、1974年に}バーギーの決定的細菌学マニュアルで承認され、出版されました。^{[5]科学的には、}スピルリナ属とアルスロスピラ属の間には大きな違いがあります。スティゼンバーガーは1852年に、隔壁の存在、らせん形状、多細胞構造に基づいてアルスロスピラという名称を付け、ゴモンは1892年にスピルリナ属の無隔膜形状を確認しました。 1932年にガイトラーは両属を統合し、隔壁を考慮せずにスピルリナと命名した。 ^[6]微細藻類の研究はスピルリナの名称で行われたが、栄養補助食品スピルリナの生産に使用された元の種はアルスロスピラ属に属する。この誤称を正すことは困難であった。^[5]

現在、分類学では、食品サプリメントとして使用される菌株にスピルリナという名称は不適切であるとされており、ArthrospiraはA. platensisやA. maximaを含む30種を超える異なる種からなる独自の属であるという点で合意が得られている。^[7] 16S rRNA遺伝子配列を使用した2019年のArthrospira種の分析では、この属の特定の種（A. jenneri）は、これまで考えられていたよりもPlanktothrixクレードに非常に近いことが示唆されている。また、大量生産種の特徴（アルカリ性生息地の好みなど）も欠いている。その結果、研究者らは、LimnoraphisやNeolyngbyaに近い、 L. fusiformis、L. maxima、L. indicaを含むLimnospiraと呼ばれる新しい属を提案した。^[8]

アルスロスピラ属は、様々な大きさと巻き具合のらせん状の毛で構成されており、しっかりと巻きついた形態から直線状のものまで様々です。^[1]

アルスロスピラの形状のらせんパラメータは、同じ種間だけでなく、同じ種内でも区別するために使用されます。^{[9] [10]}これらの違いは、温度などの環境条件の変化によって引き起こされる可能性があります。^[11]毛状突起のらせん形状は、液体環境でのみ維持されます。^[12]糸状体は孤立しており、二分裂によって再生します。毛状突起の細胞の長さは2〜12μmで、時には16μmに達することもあります。

アルスロスピラはタンパク質が非常に豊富で[ ^{1] [12]}、細胞の内容物の乾燥重量の53～68％を占めています。^[13] そのタンパク質には必須アミノ酸がすべて含まれています。^[12] アルスロスピラには多価不飽和脂肪酸（PUFA）も大量に含まれており、その割合は約1.5～2％、総脂質含有量は5～6％です。^[12]これらのPUFAにはオメガ6脂肪酸であるγ-リノレン酸（GLA）が含まれています。^[14]アルスロスピラには、ビタミン、ミネラル、光合成色素も含まれています。^[12]

Arthrospira属の種は、熱帯および亜熱帯地域のアルカリ性の汽水および塩水から分離されている。この属に含まれるさまざまな種のうち、A. platensisが最も広く分布しており、主にアフリカで見られるが、アジアにも生息している。A . maximaはカリフォルニアとメキシコで見られると考えられている。^[6] A. platensisとA. maximaは、アルカリ性のpHと高濃度の炭酸塩と重炭酸塩を含む熱帯および亜熱帯の湖に自然に生息する。^[12] A. platensisはアフリカ、アジア、南アメリカに生息するが、A. maximaは中央アメリカに限定されている。A . pacificaはハワイ諸島固有種である。^[15]養殖スピルリナのほとんどは、水を撹拌するために外輪を使用する 開水路式競水池で生産されている。 ^[12]スピルリナの最大の商業生産者は、米国、タイ、インド、台湾、中国、パキスタン、ミャンマー、ギリシャ、チリにある。^[15]

スピルリナは栄養補助食品として広く知られていますが、このシアノバクテリアには他の用途もあります。例えば、食べ物を噛んだり飲み込んだりすることが難しい患者への医療用途や、天然で安価な薬物送達システムとして使用することが提案されています。^[16]さらに、特定の癌、アレルギー、貧血、肝毒性、血管疾患の治療において有望な結果が得られました。^[17]スピルリナは、生産価格をさらに引き下げることができれば、動物飼料への健康的な添加物としても使用できます。 ^[18]スピルリナは、環境に優しい方法で金属銀を形成できる銀ナノ粒子の生合成などの技術的用途にも使用できます。 ^{[19]繊維の製造では、抗菌繊維[20]}や紙、ポリマー材料 の製造に使用できるため、いくつかの利点があります。 ^[20]また、抗酸化作用^[21]があり、水生生物の生態学的バランスを維持し、水生環境におけるさまざまなストレスを軽減する可能性がある。^[22]

A. platensisの成長はいくつかの要因に依存します。最大の生産量を達成するには、温度、光と光阻害、栄養素、二酸化炭素レベルなどの要因を調整する必要があります。夏には、スピルリナの成長の主な制限要因は光です。水深 12～15 cm で成長する場合、自己遮光が個々の細胞の成長を支配します。ただし、研究によると、成長は光阻害も受け、遮光によって増加させることができます。^[23]光阻害のレベルと光不足は、常に培地中の細胞濃度の問題です。A . platensisの最適成長温度は 35～38 °C です。これは熱帯地方以外では大きな制限要因となり、成長を夏季に限定します。^[24] A. platensis は淡水だけでなく、汽水や海水でも栽培されています。^[25]ミネラル肥料以外にも、廃液、肥料工場、デンプン工場、麺工場からの廃液など、さまざまな源が栄養源として利用されてきた。^[15] 廃液は田舎の方が入手しやすいため、小規模生産が可能になる。^[26] 大規模生産の大きな障害の1つは、複雑な収穫プロセスであり、これは総生産コストの20～30％を占める。細胞サイズが小さく、密度が水生微細藻類に近い希釈培養（質量濃度1g/L未満）のため、成長培地から分離することが困難である。^[27]

オープンポンドシステムは、比較的低コストであるため、A. platensis を栽培する最も一般的な方法です。通常、水路はコンクリートまたは PVC でコーティングされた土壁からレースウェイの形で構築され、水はパドルホイールによって移動されます。ただし、オープン設計では、外来の藻類や微生物による汚染が発生する可能性があります。 ^{[15]蒸発による水の損失も問題です。これらの問題は両方とも、水路を透明な}ポリエチレンフィルム で覆うことで解決できます。 ^[5]

閉鎖系システムの利点は、物理的、化学的、生物学的環境を制御できることです。これにより、収穫量の増加と栄養レベルの制御が可能になります。チューブやポリエチレンバッグなどの一般的な形態は、オープンポンドシステムよりも表面積と容積の比率が大きいため、^[28]光合成に利用できる太陽光の量が増えます。これらの閉鎖系システムは、冬季まで生育期間を延長するのに役立ちますが、夏季には過熱につながることがよくあります。^[29]

アルスロスピラの栽培は^長い間行われてきましたが、^特にメキシコとアフリカ大陸のチャド湖周辺で行われています。しかし21世紀になってその有益な特性が再発見され、アルスロスピラとその生産についての研究が^増加しました。^[12]過去数十年で、シアノバクテリアの大規模生産が開発されました。^[30]日本は1960年に始まり、その後数年間でメキシコや中国、インド、タイ、ミャンマー、米国など全大陸のいくつかの国で大規模生産が始まりました。^[12]短期間で、中国は世界最大の生産国になりました。^[30]スピルリナの生産と使用の特別な利点は、家庭での培養から大規模な商業生産まで、さまざまな規模で生産できることです。

特に小規模作物として、アルスロスピラは、例えば栄養改善など、開発の余地がまだかなりあります。^[31]これが起こり得る新しい国では、高地のアルカリ性に富んだ池、塩分とアルカリ性に富んだ地下水、または気温の高い沿岸地域を処分する必要があります。^[12]そうでなければ、新しいスピルリナ農場に必要な技術的入力は非常に基本的なものです。^[31]

スピルリナの国際市場は、2つのターゲットグループに分かれています。1つは栄養失調に重点を置くNGOや機関、もう1つは健康志向の人々です。特にアフリカでは、地元で生産している国がまだあります。これらの国は、生産量を増やして規模の経済性を高めることで、国際的な需要に応えることができます。アフリカで製品を栽培すると、人件費が低いため、価格面で有利になる可能性があります。一方、アフリカ諸国は輸入国の品質基準を上回る必要があり、これもコスト上昇につながる可能性があります。^[31]

• Guiry, MD; Guiry, GM「Arthrospira」。AlgaeBase 。世界規模の電子出版物、アイルランド国立大学、ゴールウェイ。