* الطحالب الدقيقه في تغذية الانسان والحيوان

المقدمه
منذ اوائل الخمسينات, بذلت جهود مكثفه لاكتشاف مصادر جديده وغير تقليديه للبروتين و/أو الامدادات الغذائيه, تحسباً لزياده عدد سكان العالم وتوقع عدم كفاية امددات البروتين. هذه المصادر الجديده, غالباً الحزازيات والفطريات والبكتيريا والطحالب المعروفه بالبروتين الوحيد الخلوي وصيغت لوصف البروتين المنتج من الكتله الحيويه والآتي من مصادر ميكروبية مختلفة. بعض الجوانب المذكورة هنا تعطي انطباع عام حول المتطلبات اللازمة لاستخدام الكتلة الحيوية للطحالب بالنسبة للبشر والحيوانات.
- المركبات الكيميائيه (البروتين, الكربوهيدرات, الدهون,الالياف, الفيتامينات, المعادن)
- المواد السامه من اصل حيوي (الفايكوتوكسينات, الاحماض النوويه, السموم الاخرى)
- المركبات السامه الغير حيويه (المعادن الثقيله, السموم, المبيدات الحشريه)
- دراسة نوعية البروتين (نسبة كفاءة البروتين, صافي استخدام البروتين, القيمه الحيويه, معامل قابلية هضم البروتين)
- الدراسه الكيموحيويه للمغذيات
- القيمه الاضافيه للطحالب الى مصادر الغذاء التقليديه
- التحليلات الصحيه (التحليلات الميكروبيه للتلوث)
- تقييمات الامان (تجارب اطعام حيوانات التجارب قصيرة وطويلة المدى)
- الدراسات الطبيه (اختبار للامان وملائمة المنتج لاستهلاك الانسان)
- الدراسات المقبوله (هذه التقييمات اختياريه حيث في النهايه المستهلك سيقرر اذا كان المنتج مقبول او لا)
الاحتمال ان الطحالب الدقيقه تعزز المحتوى الغذائي للتحضيرات الغذائيه التقليديه وتعمل كمحتوى مدعم حيوياً يؤثر بشكل ايجابي على صحة البشر والحيوانات بشكل واسع.
حالياً الطحالب الدقيقه تسوق كغذاء صحي او مكمل غذائي, وعادةً تباع على شكل أقراص او كبسولات او سوائل. كما تستخدم في المكرونه (الباستا), الوجبات الخفيفه, قطع الحلوى او العلك, تمزج في العصائر والمشروبات, إما كمكمل غذائي او مصدر تلوين طبيعي.

2- التركيب الكيميائي للطحالب
كما هو الحال في النباتات, التركيب الكيميائي للطحالب ليس عامل جوهري ثابت ولكن يختلف من سلاله الى سلاله, وهذا غالباً يعتمد على العوامل البيئيه مثل درجة الحراره, الإضاءه, قيمة الرقم الهيدروجيني, المحتوى المعدني للوسط, كمية CO2 المزود بها, سرعة الخلط وغيرها. للحصول على الكتله الحيويه للطحالب مع التركيب المطلوب, يمكن تعديل نسبة الطحالب المختلفه المكونه الى حد ما عن طريق ظروف الزراعه المختلفه او تغيير العوامل الفيزيائيه مثل الكثافه الاشعاعيه, الكثافه الطحلبيه, الضوء, او النمو بالظلام.

2-1- البروتين
المحتوى البروتيني العالي في انواع الطحالب المختلفه هو واحد من اهم اسباب اخذ هذه الكائنات بالاعتبار كمصدر غير تقليدي للبروتين. معظم الارقام الخاصه بتركيزات بروتينات الطحالب والتي نشرت في الابحاث بنيت على تقدير البروتين الخام, والذي يشيع استخدامه في تقييم الاغذيه والاعلاف. يتم الحصول على هذه الارقام عن طريق تحلل الكتله الحيويه للطحالب, تقدير النيتروجين الكلي, ومضاعفة القيمه بواسطة العامل 6.25. يجب الاخذ بالاعتبار ان هذه الحسابات تتضمن بعض الاخطاء. بالإضافة إلى البروتين توجد مكونات نيتروجينية أخرى، على سبيل المثال الأحماض النووية، والأمينات، glucosamides ، ومواد جدار الخلية التي تتكون من النيتروجين وكميات محتوى النتروجين غير البروتيني تصل إلى 11،5 ٪ في (Spirulina) و 6 ٪ في (Dunaliella). نحو 10 ٪ من النتروجين الموجود في الطحالب تتكون من النيتروجين غير البروتيني. محتوى البروتين في الطحالب وحدها لا يعتبر حتى الآن بوصفه حجة رئيسية لنشر استخدامها كغذاء او كمكمل غذائي، ينبغي إعطاء بعض المعلومات الأساسية على القيمة الغذائية لبروتين الطحالب. وكانت معظم هذه التجارب الغذائية أجريت قبل عدة سنوات ولم يضف شيئ جديد منذ ذلك الحين، مشيره إلى أن جميع المعلومات عمل بها بدقة وبصورة شاملة، وتشكيل الأساس الذي يقوم عليه كافة التطبيقات الحديثة الأخرى من بقية الكتل الحيوية للطحالب. حالياً، ينظر إلى هذه التجارب السابقة الغذائية من وجهة نظر تاريخية، وأيضا إثبت أن الطحالب تم اختبارها في جميع الجوانب الممكنة بعناية أكثر بكثير من معظم السلع الغذائية التقليدية. وتقدر جودة البروتين عادة بواسطة التجارب في تغذية الحيوانات والتي تقيس الكمية والخساره في ظل ظروف موحدة.
في ما يلي، وصف موجز للأساليب المستخدمة لتحديد جودة بروتين معين. أبسط طريقة لتقييم البروتينات عن طريق اختبارات تغذية الحيوان (PER)، التي تستند على مدى قصير (3-4 أسابيع) بتغذية جرذان التجارب المفطومة حديثا. الاستجابة الى الحميه الغذائية يعبر عنها من حيث زيادة الوزن لكل وحدة من البروتين الذي يستهلكه الحيوان (أي ان PER= زيادة الوزن/كمية البروتين).
ومع ذلك ، فإن الاختبارات بحاجة الى التقيد الصارم لشروط معينة: كمية السعرات الحرارية يجب أن تكون كافية، ويجب أن يكون البروتين مغذي بشكل كافي ولكن ليس مفرط مبلغ (عادة 10 ٪ من مجموع الحمية) لأنه في مستويات عالية من البروتين الغذائي، زيادة الوزن لا تزيد بشكل متناسب مع كمية البروتين. عادة تتم مقارنة قيمة كل بروتين تم الحصول عليها مع قيم سابقه مثل الكازين. بسبب الاختلافات في الاستجابة لنفس البروتين القياسي، حتى في بيت الحيوان نفسه، عادة يتم تعديل قيم (PER) للكازين إلى 2،50، الأمر الذي يتطلب التصحيح المطابق للبيانات التجريبية.
للتغلب على أوجه القصور في تقدير قيم (PER)، يمكن تطبيق أساليب محددة لتوازن النيتروجين لتقييم الجودة الغذائية للبروتين والتمييز بين قابلية هضم البروتينيات وكمية النيتروجين المحتفظ بها لأغراض التخزين و/أو التمثيل الغذائي.
واحد من هذه المبادئ هو تقدير (BV),الذي يعبر عن كمية البروتين المحتفظ بها لأغراض النمو وهو الفرق بين النيتروجين المحتفظ بها والنيتروجين الممتص, يعرف النيتروجين الممتص بأنه الفرق بين المهضوم منه وما تخلص منه على شكل بول.
مقياس آخر (DC)، وهو يعكس جودة البروتين، وأحيانا يسمى الهضم الصحيح. ويعبر عن نسبة النيتروجين الغذائي الذي يتم امتصاصه من قبل الحيوانات.

2-2- الاحماض الأمينية
وتتكون البروتينات من الأحماض الأمينية وبالتالي الجودة الغذائية للبروتينيتم تحديدها بواسطة محتوى, ونسبة، وتوفرالأحماض الأمينية. النباتات قادرة على تجميع جميع الأحماض الأمينية ، اما البشر والحيوانات محدودة التمثيل الحيوي لأحماض أمينية معينة فقط (غير أساسية).
عند المقارنة بين الاحماض الامينية للطحالب وبين بعض المواد الغذائية المختلفة الأساسية التقليدية كانت المقارنة ايجابية مع فروقات طفيفة كوجود المثيونين والسستين في الكبريت (خاصيه لكثير من البروتينات النباتية).
الأحماض الأمينية والتي يتم تحليلها من قبل (protein hydrolysates)، تسمح باستخلاص بعض الاستنتاجات حول القيمة الغذائية، لكنها تفشل في التمييز بين الكميه الإجماليه ودرجة توافر بعض الأحماض الأمينية التي تتسم بأهمية خاصة مثل الميثيونين والليسين (methionine and lysine). أثناء التخزين لفترات طويلة أو الإفراط في المعالجة الحرارية لـ (lysine) تميل إلى تكوين مركبات مع تقليل الكربوهيدرات، مما يؤدى إلى عدم توافر الليسين (lysine). هذا التفاعل يسمى بتفاعل ميلارد, ويتعين النظر فيها في اتصال مع تطبيق خطوات التجفيف المختلفه أثناء معالجة الكتلة الحيوية للطحالب. في حالة سبيرولينا ، انخفاض كبير للهضم حدث بسبب التفاعل بين الحرارة ودرجة الحموضة و(lysine).
هناك طريقتين لتحديد جودة بروتين معين بواسطة محتواه من الاحماض الامينية (المحتوى الكيميائي (Chemical score (CS) محتواه من الاحماض الامينية الاساسية ((Essential amino acid index (EAA). تقدير (CS) يتضمن قدرة الاحماض الامينية على تكوين البروتينات وجودة هدا البروتين كالحليب والبيض ووفقا للمعادلة التالية:
CS = 1 ملغم من الحمض الاميني في 1 غم من البروتين المراد اختباره ×100/ 1 ملغم من الحمض الاميني في 1غم من البروتين الاساسي.
أدنى درجة لأي من الأحماض الأمينية الأساسية يعين الحمض الأميني المحدد ويعطي تقدير تقريبي لنوعية البروتين التي تم اختبارها. عمليا يفضل استخدام الليسين والمثيونين والتربتوفان لان اي من هذه الاحماض الامينية موجود عادةً في مصادر البروتينات التقليدية والغير تقليدية.
ويستند مؤشر ((EAA على افتراض أن (BV) للبروتين وظيفة من مستويات لعشرة من الأحماض الأمينية الأساسية، هي (lysine, tryptophan, valine, isoleucine, leucine, threonine, phenylalanine, methionine, and cystine (as one), arginine, and histidine) في مقارنة محتواها في البروتين القياسي (البيض).
نتائج مؤشر ((EAA كانت بارقام قريبة من القيم المحددة في اختبارات التغذية. 2-3- الكربوهيدرات
في معظم الحالات تستخدم الكتلة الحيوية للطحالب كغذاء او مكمل غذائي. وهذا يعني أنه بالإضافة إلى البروتين عناصر اخرى من الكتلة الحيوية الطحالب مثل الكربوهيدرات والألياف، سوف تؤثر على القيمة الإجمالية وهضم الطحالب للمنتج. الكربوهيدرات في الطحالب توجد في شكل نشاء، سليلوز، سكر، سكريات متعدده أخرى. هضم الكربوهيدرات بشكل عام جيد وسهل. الكربوهيدرات من المحتمل أن تسبب مشاكل مثل أمراض المعدة والأمعاء, وانتفاخ البطن, احتباس السوائل في الجسم الحي.

2-4- الدهون
الدهون والأحماض الدهنية مكون رئيسي في جميع الخلايا النباتية، حيث أنها تعمل مكون للغشاء الخلوي, مخزن للغذاء، وكمصدر للطاقة. استخراج الدهون يتم من مذيبات عضوية محبة للدهون (الأثير، والأثير البترولي، والكلوروفورم، الخ).ويمكن تصنيف الدهون وفقا للقطبية، والتي تعتمد على غير القطبية (محبة للدهون), سلاسل الكربون (الأحماض الدهنية), والقطبية (ماء), النصف قطبيه (المجموعات الكربوكسيلية، الكحول، السكريات، الخ). الجزء الأكبر من الدهون غير القطبية (الدهون المحايدة) من الطحالب هي الدهون الثلاثية والأحماض الدهنية الحرة، في حين أن الدهون القطبية هي أساسا (glycerides) التي تم استبدال واحد أو أكثر من الأحماض الدهنية مع مجموعة قطبية على سبيل المثال (phospholipids and glycolipids). متوسط محتوى الدهون يتراوح بين 1 و 40 ٪ ، وتحت ظروف معينة قد يكون مرتفعا يصل الى 85 ٪ من الوزن الجاف. وتتألف الدهون في الطحالب عادة من الجلسرين, السكريات، أو قواعد تجمعت على الأحماض الدهنية تحتوي على أعداد من الكربون تتراوح من C22 - C12 . قد تكون مشبعة أو غير مشبعة ، وبعض البكتيريا الزرقاء، وخصوصا الأنواع الخيطية، تميل إلى أن تكون كميات أكبر من الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة (25-60 ٪ من المجموع).
الطحالب حقيقية النواة تحتوي في الغالب الأحماض الدهنية المشبعة الأحادية والشحوم الثلاثية هي الدهون المخزنه الأكثر شيوعا التي تشكل ما يصل إلى 80 ٪ من نسبة الدهون الكلية.
التغذية والعوامل البيئية تؤثر على الحصص النسبية للأحماض الدهنية وكذلك على الكميه الإجماليه. ولوحظ أن انخفاض النتروجين هو الأكثر تأثيرا على الدهون المخزنه مع ارتفاع 70-85 ٪ من الوزن الجاف. بعض أنواع الطحالب مثل (Dunaliella sp. or Tetraselmis suecica) تتأثر في الزيادة في محتوى الدهون والكربوهيدرات تحت ظروف معينة. وبالاضافة الى النيتروجين, نقص المواد الغذائية قد يؤدي أيضا إلى زيادة في المحتوى الدهني. في الدياتومات، على سبيل المثال يمكن زيادة كمية الدهون أثناء نقصان السيليكون.
ولا تظهر البكتيريا الزرقاء اي تغييرات كبيره لمعدل وجود الدهون والأحماض الدهنية وفقا لنسبة النيتروجين فيها . وتظهر الاهمية التجارية للأحماض الدهنية الغير مشبعة والمسمية بحمض اللينوليك.
على سبيل المثال، يعتبر حمض اللينوليك ب (b-linolenic acid) فعالة في خفض مستوى الكوليسترول واستخدمت لعلاج أمراض مختلفه. وبما أن هذا الحمض الدهني نادر جدا في المواد الغذائية الشائعة، يتم استخراج كميات منه من زهرة الربيع المسائية، كما أن الفطر (S. platensis) تكون بمثابة مصدرا قيما للحمض اللينوليك ز (g-linolenic acid). واذا كانت كمية الدهون التي قام بتجميعها طحلب ما في نسبة معينة فان هذه الكمية تتغير في انواع معينه من السبيرولينا وتحت نفس الظروف, ويعد الطحلب (Porphyridium) من الطحالب الحمراء مصدر غني لحمض اراسيدونيك الذي يشكل 36% من الاحماض الدهنية ومع انخفاض درجة الحرارة فان هذه النسبة تزيد.
ويمكن استخدام الدهون المستخرجة من الطحالب في الصناعة والسبب وراء ذلك هي انها مواد قابلة للتحلل.
معظم الاحماض الدهنية المستخلصة من دهون الطحالب يمكن الاستفادة منها في صناعة المستحضرات الصيدلانية, وقد تم استخدامها فعلا في خفض الضغط وعلاج الكوليسترول, وكغذاء صحي. لا يمكن لدهون الطحالب التنافس مع المصادر التقليدية من الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة، وحتى من خلال النظر في سعر أفضل لهذه الدهون التي تأتي من مصدر نباتي.

2-5- الفيتامينات
تشكل الطحالب مصدرا قيما لجميع الفيتامينات الهامة, والتي من شأنها تحسين القيمة الغذائية للكتله الحيويه للطحالب, العوامل البيئية، ومعاملة postharvesting, وطرق تجفيف الكتلة الحيوية للطحالب لها تأثير كبير على المحتوى الفيتاميني للطحالب, فاذا كانت درجة الحرارة غير ثابتة فان ذلك يؤثر وخصوصا على فيتامين B1,B2,C, وحمض النيكوتين والذي يقل بكمية كبيرة خلال عملية التجفيف. وفيتامين E,K يتواجدان في كل الطحالب تقريبا. وهناك بعض الملاحظات التوضيحية الضروريه: لاتعتبر الأغذية النباتية مصدر لفيتامينB12 ومن المستغرب ان الطحالب الخضراء والطحالب الحمراء غير قادرة على تجميع هذا الفيتامين على عكس ماكان معتقد. وبما انه تم العثور على هذا الفيتامين في تلك الطحالب حيث وجد ان هذه الطحالب امتصت هذا الفيتامين من بكتيريا نمت على تلك الطحالب. وعمليا تعد السبيرولينا مصدر لفيتامين B12، كما هو مبين في تجارب تغذية الحيوانات بانقاص فيتامين B12، تليها فترة امتلاء مع الوجبات الغذائية التي تحتوي على فيتامين B12 النقي في شكل سيانوكوبالامين(cyanocobalamin).

2-6- الصبغات
واحدة من الخصائص الأكثر وضوحا في الطحالب لونها، كل قسم من الطحالب له مجموعة خاصة به من الصبغات والألوان الفردية. ومن الواضح أنها طورت الصبغات التي تنفرد بها. مع وجود استثناءات قليلة ، الصبغات في النباتات العليا مشابهه للموجوده في الطحالب الخضراء.

2-6-1- الكلوروفيل
صبغة الكلوروفيل أ (Chlorophyll-a) هي صبغة البناء الضوئي الابتدائيه وتوجد في الطحالب الخضراء المزرقه والحمراء. ويوجد كلوروفيل ب (chlorophyll-b) في الطحالب الخضراء واليوغلينوفيتا (Euglenophyta), وتحتوي الديتومات التي تعيش في المياه البحرية والمياه العذبةعلى كلوروفيل C,D,E. القيمة الاجمالية للكلوروفيل في الطحالب ما يعادل 0,5-1,5% من الوزن الجاف. القيمة الحقيقية الغذائية للكلوروفيل في الطحالب مثيره للجدل الى حد بعيد. حيث وجد ان الكلوروفيل يسبب تهيج في الجلد.

2-6-2- الكاروتينات
المجموعه الثانيه من الصبغات في الطحالب هي الكاروتينات, وهي تلعب دورا هاما في الطحالب وتكون اما صفراء او حمراء او برتقالية ووجود الليكوبين هو النذير لوجود الكاروتين. ويمكن تمييز مجموعتين رئيسيتين من الكاروتينات: (1) أصباغ تتكون من الهيدروكربونات الخالية من الاوكسجين (الكاروتين), (2) من مشتقات الاوكسجين. وتحتوي جميع الطحالب على الكاروتين وبتنوع أكبر من التي في النباتات العليا, وتقتصر بعضها على انواع معينة.
القيمة الاجمالية للكاروتين 0.1-0.2% من الوزن الجاف. وتزداد كمية الكاروتين في الجنس (Dunaliella) في سلالات عده مثل (D. bardawil, D. salina, D. kona) من الطحالب الخضراء الأحادية الخلية.
ويمكن اضافة الكاروتينات الى المواد الغذائية في حال مطابقتها للمواصفات الاصطناعية. ويتواجد الكاروتين في الأسواق على شكل رذاذ او بودرة او على شكل زيت.
وحيث ان الكاروتين يعتبر مضاد للأكسدة اصبح يستعمل في عدة مجالات كملون لبعض الأغذية, وكمواد معززة للون الأسماك واللحوم وصفار البيض, ولتحسين الصحة والخصوبة للماشية عن طريق اضافته لحبوب الماشية. وبالإضافة إلى ذلك ، كما تستخدم كمواد غذائية تكميلية مع وعد لمنع أشكال معينة السرطان من بسبب خصائصه المضادة للأكسدة. حتى أوائل الثمانينات، كان جميع الانتاج التجاري للكاروتين صناعي. خلال السبيعنات، أدرك الباحثون أنه في ظل ظروف معينة لزراعة (Dunaliella) سوف تتراكم كميات كبيرة من الوزن الجاف ككاروتين. هذا الاكتشاف أدى إلى اشتقاق الكاروتين الطبيعي من هذا الكائن بشكل تجاري، الذي يعتبر حاليا صناعة كبيرة ومتنامية.

2-6-3- Phycobiliproteins
هي بروتينات ذائبة في الماء توجد في بعض أنواع الطحالب. بالاضافة الى وجود الاصباغ الذائبة في الدهون, توجد بروتينات محبة للماء في البكتيريا الزرقاء وفي الرودوفايتا. وتقسم الى قسمين, فايكوايريثروبيللين, وتوجد في بلاستيدات الطحالب الحمراء. فايكوسيانوبيللين, وهي فايكوبللينات زرقاء, ايضا توجد في بلاستيدات الطحالب الحمراء. وعموما تعتبر الفايكوبيلليبروتين نواقل للضوء. ويمكن تمييز ثلاثة أنواع مختلفة استنادا على أطياف الامتصاص: (R-phycoerythrin and B-phycoerythrin) وتوجد في الطحالب الحمراء, و(C-phycoerythrin) وتوجد في البكتيريا الزرقاء.

3- جوانب السميه
وباعتبار الطحالب كغيرها من المواد الغذائية فانها تخضع لاختبارات السمية للتأكد من عدم سميتها سواء للانسان أو الحيوان. وكجزء من هذه الاختبارات يجب تحليل المركبات السامة سواء من الطحالب نفسها (مواد حيوية) او من البيئة المحيطة (مواد غير حيوية) ويمكن تجنب الأضرار السمية الناتجة من البيئة بعدة أساليب.

3-1- السموم الاحيائيه
3-1-1- الأحماض النووية
واحدة من المكونات القليلة في جميع الكائنات الحية بما فيها الطحالب والتي تحت ظروف معينة يمكن اعتبارها مواد سامة (DNA,RNA ) وحيث ان الطحالب غنية بهذه الأحماض فانه يمكن اعتباره كغذاء, وتختلف نسبة الأحماض النووية من طحلب لآخر. وبتناول هذه الأحماض ومع زيادة تركيزها يؤدي ذلك الى افراز البول وزيادة افراز حمض اليوريك يؤدي الى مايعرف بداء النقرس, وزيادة تركيزالبول يؤدي ايضا الى وجود حصى في الكلية مما يؤدي الى اعتلالها, فقد اوصي بعدم استهلاك اكثر من 2.0% في اليوم الواحد من الأحماض النووية.


3-1-2- سموم الطحالب
من الممكن التنبؤ بسمية الطحالب بحيث وجد ان الطحالب الزرقاء أكثرها سمية ولكن من الصعب التنبؤ من خلال الشكل الخارجي لتلك الطحالب فهناك السام وهناك الغير سام من نفس النوع, لذلك كان لابد من وجود تحقيقات عن وجود تلك المواد, بالتحليل الكيميائي لاثرها السمي على الجلد ولحسن الحظ كانت النتائج سلبية فلم تكشف اي حالة مرضية بسبب وجود مواد سمية في الطحالب.

3-2- السموم الغير حيوية
3-2-1- المعادن الثقيله
ان ما يقارب جميع الكائنات الحية قادرة على تراكم المعادن الثقيلة, فالطحالب مثلا وفي 24 ساعة قادرة على تجميع تلك المواد وبنسبة كبيرة وتعد مشكلة كبيرة في انتاج الطحالب, وللشخص البالغ وزنه 60 كغم يجب الا تتعدى نسبة الرصاص 3ملغم, الكادميوم 0,5ملغم, الزرنيخ20 ملغم, 0,3زئبق في الاسبوع من المواد الغذائية. ولا يوجد معيار ثابت لنسبة تلك المواد فكل حسب البيئة الذي يعيش بها.

4- تأثير عمليات المعالجة على هضم الطحالب
يمثل جدار الخلية 10%من الكتلة الجافة من الطحالب, وهناك نوعين اللييفي والـ (mucilaginous) ويشكل السيليلوز الجزء الأكبر من الجدار, ويشكل السيليلوز مشكلة حيث ان الانسان غير قادر على هضمه.
ويجب هضم هذا الجدار وتدميره بطرق مختلفة باستثناء السبيرولينا, وذلك بعدة طرق فيزيائية كالغليان ودرجة الحرارة العالية او كيميائية بكسر الروابط الكيميائية باضافة حمض الفينول أوالفورميك أو اليوريا. ويجب التأكد من عدم وجود مواد سامة على المنتج, وكشفت الدراسات غياب وجود مادة السيليلوز في البكتيريا المزرقة وبذلك لا يشكل جدار خلية السبيرولينا عائقا امام الانزيمات وبالتالي يمكن هضمها من قبل البشر.

5- دراسات الايض
تعتبر عملية تجفيف الطحالب خطوة مهمة, ولا تعتبر عملية تجفيف السبيرولينا عملية صعبة لانها تحتوي على جدار هش ورقيق, ولاكمال الدراسات الغذائية لا بد من فحص نوعية البروتين(ببسين, تربسين)وقد استخدموا منها المجفف بالحرارة والمجفف بالتبريد (التفريز).
وفي الختام قدمت لنا العديد من الاختبارات ان الكتلة الحيوية للطحالب هي مصدر غني للبروتينات بجودة تفوق المواد الغذائية التقليدية, وبرهنته لنا الدراسات التي طبقت على الحيوانات.



6- علم السموم
6-1- الدراسات السمية على الحيوانات
6-1-1- جميع الطحالب
مازال القلق قائما بخصوص سمية الطحالب على الانسان والحيوان ومازالت الدراسات قائمة للتأكد من سلامة هذا المنتج الجديد.
وقد تم تغذية فئران تجارب لمدة 12 أسبوع ولم يتم ملاحظة اي سمية كبيرة تذكر, وقد اجريت دراسات أكثر تفصيلا على السبايرولينا وتتضمن هذه الدراسات السمية الحادة وشبه المزمنة واثرها على التكاثر والرضاعة وحدوث طفرات وتشوهات وذلك باعطاءها نسب معينة ومن ثم تخفيضها.فقد اجريت دراسة على مدى تأثيرها على التكاثر والرضاعة على مدى ثلاث أجيال ولا آثار سلبية لوحظت.
سمية (S. maxima), بعد 13أسبوع من التغذية, مجموعة مكونة من 10 فئران قدم لهم هذا النوع من الطحلب بالتراكيز 0-10-20-30% ولا تأثير في النمو والسلوك.
سمية السبيرولينا (Spirulina), مجموعة اخرى تم تغذيتها بالسبيرولينا ولمدة 50 يوم ومجموعة اخرى بالكازيين (مجموعه ضابطه), كل الحيوانات كانت بصحة جيدة ولم يكن هناك اي اثر سلبي ولا تهيج في الجلد ولا نمو غير طبيعي للشعر.

6-1-2- β-carotene
فطم مجموعة من الفئران لمدة 60 يوم, نسبة الريتينول في الكبد اصبحت4-5 ملغم, 9 مجموعات كل مجموعة 6فئران واعطوها كاروتين بيتا والمجفف من الدونالليلا حسب طرق معينة وبعد اسبوع حلل الكبد الريتينول, وبذلك يمكن ان نستنتج ان الدونالليلا او الزيت المستخرج منها هو مصدر غني لبيتا كاروتين.
وفي دراسة أخرى تلقت مجموعة من الدجاج نظام غذائي مكون من الذرة استكمل فيما بعد بمجفف الدونالليلا واظهر الدجاج صفار البيض الذي يسببه الليوتين لكن لا وجود لبيتا كالروتين. وقد اظهرت دراسات ان التوافر الحيوي للدونالليلا كمصدر لبيتا كاروتين اعلى منه من المصنع.

6-2- الدراسات السمية على الانسان
لا يوجد حتى الآن برنامج منهجي يتعلق باستخدام الطحالب كغذاء بشري فالنتائج متناقضة فهناك تقارير تفيد بأن الناس ومنذ زمن بعيد تغذوا على الطحالب ودراسات اخرى تبدي عدم الراحة والتقيؤ والغثيان لهذا المنتج.
أولى الدراسات كانت عندما استخدم خليط Chlorella sp. and Scenedesmus sp بعد تجفيفه واستهلاكه من قبل متطوعين فقد شكوا من انتفاخ في البطن وغثيان وتقيؤ, تشنجات واضطرابات هضمية.
ونظرا لامكانية استخدام الطحالب كمصدر للبروتين, فان الحد الاقصى للاستهلاك اليومي من الطحالب 100 غرام.
وفي محاولة للكشف عما اذا اصبح بالامكان استخدام الطحالب كغذاء, قامت مجموعة من الشباب والاطفال بأخذ drum-dried S. obliquus, وتم مراقبة بيانات الدم والبول والبروتين في الدم لوحظ زيادة طفيفة على الوزن. وفي محاولة اخرى أعطوا اطفال يعانون من سوء تغذية النوع نفسه من الطحالب واطفال اصحاء الكمية نفسها فقد لوحظ زيادة واضحة في وزن المجموعة الاولى وعالج الاسهال عندهم. ولايزال استخدام السبايرولينا شائع في بعض المناطق حيث يتم تقطيعها الى قطع صغيرة ومن ثم تجفيفها وتستخدم جنبا الى جنب مع اللحوم والاسماك والخضار.

7- الطحالب كغذاء للحيوانات
على الرغم من استخدام السبايرولينا وغيرها من الطحالب كغذاء منذ زمن بعيد الا ان استخدامه في الأعلاف كغذاء للماشية هو الأكثر حداثة.

7-1- الدواجن
للمرة الاولى ومنذ حوالي 20عام تم الاستفادة منChlorella strains بحيث انها تحتوي على جدار رقيق يمكن هضمه فمن السهل ان تتغذى عليها الدواجن ذلك بعد تجفيفها طبعا واجمالي البروتين في هذا النوع من الطحالب71% ولا اثر سمي لهذا النوع على الطيور,ولايتأثر الدجاج او البيض او لحم هذا الدجاج بكميات السبايرولينا المستهلكة الا ان تصبغ اللحوم غير مقبول كذلك النكهة المصطنعة للبيض!باستثناء الطيور فقط تغير اللون واصبح اكثر كثافة وزاد معدل النمو وقلت عدد الوفيات الا ان الاعتماد على الطحالب كمصدر للبروتينات ولفترات طويلة تسبب آثار سلبية.

7-2- الخنازير
هناك دراستين تشير الى استبدال البروتين المستخلص من فول الصويا في نظام غذائي ببروتينات مستخلصة من الطحالب المزرقة حيث وجد بالاولى زيادة في وزن الخنازيرلا تختلف كثيرا عن تلك اتي اكتسبتها من الطحالب المزرقة,وليس هناك مايشير الى سمية او فقدان شهية او جروح في القناة الهضمية.وبذلك يمكن للطحالب ان تحل محل البروتينات التقليدية الموجودة في النظام الغذائي كفول الصويا والسمك (الى حد معين طبعا).

7-3- المجترات
اعطيت مجموعة من الابقار حصص من البرسيم ومن القش ومن الطحالب وحيث ان الطحالب لم تقلل من هضم البروتين الا انها قللت من هضم الكربوهيدرات.

8- التطبيقات العلاجية للطحالب
8-1- في البشر
تم عزل المكونات الاساسية للطحالب بما تحويه من اصباغ وكاروتين وانزيمات ومركبات مشعة,وهناك العديد من التقارير تفيد بصحة استهلاك الطحالب,فمنها مايزال يستخدم في العلاج الشعبي نظرا لاحتوائه على مكونات نشطة وفي العديد من المستحضرات الصيدلانية تدخل السبيرولينا وتكون بعض المراهم والكريمات التي تستعمل للحروق والاكزيما والدوالي وقد ابدت مفعولها في شفاء تلك الأمراض لاحتوائها على اكاروتين وفيتامين B.
وكما ذكر سابقا تعد السبايرولينا مصدر غني لحمض اللينولينك, وهناك محفزات لجهاز المناعة تؤثر في اطالة امد البقاء لمرضى السرطان كالتأثيرات الناتجة من المنتجات الصناعية,اومن البكتيريا, او من المنتجات البكتيرية. تنتج مركبات البكتيريا , حمض الاكريليك ، والتي يمنع نمو موجبة الجرام ، وإلى حد أقل، الكائنات الحية الدقيقة سلبية الغرام مشتقات الفينول ، متكررة في الطحالب وعلى سبيل المثال aplysiatoxins، وهي معروفة لنشاطها كمضاد للميكروبات ، وقد نسبت بعض الأحماض الدهنية على انها مضاد حيوي معزول عن كلوريلا كلوريلين, أيضا حمض ايكوسابنتانويك ، الذي يتم تصنيعه من قبل بعض الطحالب ، والذي يظهر كمضاد حيوي, وللسبايرولينا تأثير على السرطان عن طريق الفم فاستخدامها لمرضى مضغ التبغ لن يجعل هناك زيادة في تركيز الريتينول وبيتا كاروتين ولا يوجد اي آثار سمية.

8-2- الدراسات العلاجية مع الطحالب او مقتطفات الطحالب في الحيوانات اوالمزارع الخلويه
تم اجراء مجموعة من الدراسات المتنوعة المختلفة في السنوات الأخيرة لإثباتالامكانيات العلاجية بالمعنى الواسع لطحالب مختلفة , في الجسم الحي و في المختبر
والدهون المعقدة والمنظفات ومشتقات حمض السلفونيك بسيطةلم تظهر أي احتمالية وقاية ضد بعض الالتهابات او ضد فيروس نقص المناعة المكتسبة البشري, والسيانوبكتيريا كذلك, فبعضها يحتوي على بروتين يسمى cyanovirin والتراكيز القليلة منه تمنع تكرار انواع معينة من الفيروسات كالـ HIV,SIV أصبح المصل وسيلة فعالة في علم الأحياء, لإنتاج الأجسام المضادة وزراعة هذه الخلايا يتطلب ميديا معقدة، تحتوي على الهرمونات ذات أصل حيواني. وأشارت دراسات سابقة ان ما لا يقل عن ثلاثة عوامل، تعزز نمو الخلايا مثل الخلايا اللمفاوية، ورم هجين، ويمكن عزل الخلايا السرطانية في الميديا في المصل، عن طريق كميات من الطحالب والبكتيريا الزرقاء elongatus Synechococcus subsalsa وسبيرولينا كشفت الدراسات الأخيرة عن أن بعض هذه المواد تعزز النمو في dialyzate من Synechococcus هي phycobiliproteins : فيكوسيانين وallophycocyanin. وعثر على نشاط allophycocyanin أنه أعلى منه من فيكوسيانين (متاح تجاريا).
تأثير المستويات المختلفة من السبيرولينا في مجموعة من الدواجن حيث بارتفاع تلك المستويات اظهرت هذه الدواجنمستويات اعلى من الـphytohemagglutinin مايجعل هذه السلالة مقاومة للأمراض في الدجاج.
حتى في خلايا البلعمة لوحظ ازدياد عدد تلك الخلايا بازدياد كمية السبيرولينا وقد أظهرت دراسات أجريت على البشر أن افانيزومينون قادر وفي غضون ساعتين هجرة ما يقرب من 40 ٪ من الخلايا الطبيعية القاتلة، وقد تبين أيضا ان الطحلب نفسه يحفز وبشكل كبير حركة lymphocyteswere T,B قد وجدت الدراسات باستخدام خلاصة البكتيريا الزرقاء الذائبة في الماء(Ca-SP) انها يمكن ان تكون مضادة للفيروسات. ويتألف هذا المركب من رامنوز ، الريبوز ، المانوز وسكر الفواكه ، الجالاكتوز ، الزيلوز والجلوكوز ، وحامض glucoronic ، galactoronic، سلفات ، وكالسيوم ، ولا غنى عن تلك الملركبات لتأثيرها كمضادات للفيروسات وبالتالي منع تكرارها. ووصف لكثير من الفيروسات مثل الهربس البسيط من النوع 1 ، وفيروس cytomegalo ، فيروس الحصبة وفيروس النكاف، وفيروس الانفلونزا ، وفيروس نقص المناعة البشرية ويبدي الغلايكوبروتين وقاية ضد الاورام الخبيثة وبالاضافة الى ذلك فان الحيوانات التي تعرضت للاجهاد زادت نسبة الـ CD4þ and CD8þ populations of
Thymocytes لديها وبتطبيق كميات من تلك البروتينات عن طريق الفم يمنع موت خلايا الـ thymocytes وزيادة مستوى الكورتيزون بالمصل مما يدل على ان الكلوريللا تحافظ على التوازن وان تغيرت الظروف البيئية.

8-3- β-carotene
وكما ذكرنا سابقا فان الكاروتين يمكن ان يستخدم كملونات طبيعية للأغذية,وتضاف للعلف الحيواني لإثراء لون منتجاتها (البيض وصفار البيض والدواجن واللحوم والأسماك) ، أو لتحسين صحتهم أو الخصوبة. وهناك أكثر من 400 كاروتين معروف ، ويستخدم عدد قليل جدا لأغراض تجارية، وعلى سبيل المثال تظهر البيتا كاروتين ، لوتين ، زياكسانثين ، أستازانتين ، الليكوبين ، وبيكسين أهمية غذائية وعلاجية. Listenوبيتا كاروتين هو كاروتين فقط، والذي لديه القدرة على تشكيل جزيئين من فيتامين (أ) (الريتينول). في البشر، وتحويل الكاروتين و فيتامين (أ) يحدث في الأمعاء الدقيقة ، ويتم امتصاص الكاروتين وفيتامين( أ) في الأنسجة ، والبلازما ، وأجهزة الجسم. والمتوسط اليومي من الكاروتين يعادل1.5ملغم. halotolerant هي واحدة من الطحالب يتواجد فيها الكاروتين بكميات كبيرة, وتعتبر الكاروتينات مضادة للالتهابات.

8-3-1- في الكائن الحي وفي المختبر مع الحيوانات
منذ ان اصبحت الدونالليلا تحتوي على نسبة كبيرة من الكاروتين فان معظم الدراسات كانت لمعرغة القدرة العلاجية لتلك الطحالب (تحتوي على مواد مضادة للاكسدة) وبمجرد تعرض العينة المجففة للضوء والحرارة تصبح غير مستقرة. وقد درست سمية الكاروتينات من خلال دراسة خلايا ليمفية معينة من الانسان.
وأخيرا تم اختبار خليط من الكاروتينات الاصطناعية واخرى طبيعية ولم يلاحظ اي اثر سمي, ولكن يمكن ان يكون الشكل الصناعي لوحده مادة مسرطنة على عكس الطبيعية منه ذات القيمة الغذائية العالية والمانعة لحدوث السرطانات.
ولدراسة الفاعلية الغذائية للكاروتينات, اجريت تجارب على الحيوانات فقسمت الى قسمين واعطيت نسب معينة من الكاروتينات او ما يعادلها من خلاصة الدونالليلا وقد أشارت تحليلات الكبد الى انه يجب ان نولي الاهمية لمصدر هذه الكاروتينات حيث الاصطناعي يتراكم عشرة اضعاف الطبيعي.
وفي البحث عن المواد المضادة للأكسدة والمضادة للسرطانات,فان ابتلاع كمية مجففة من الدونالليلا وغذاء كافي من فيتامين(أ) والبعض من الكاروتينات المصنعة وجد انه لا آثار جانبية على نمو الغدة الثديية, وقد تسارعت وتيرة النمو والبلوغ باعطائها كاروتين طبيعي.
ويشار هنا ان الـ lineolate لديه اعلى نسبة من مضادات الأكسدة, ولمعرفة مدى تأثير الكاروتينات على تصلب الشرايين (ارتفاع نسبة الكوليسترول في الدم), هناك دراسة تم فيها تطبيق نظام غذائي يحتوي كمية عالية من الكوليسترول, فيتامين E, وكاروتين B والذي خفض الكوليسترول بكمية متواضعة ولكنه لم يمنع تصلب الشرايين.وفي دراسة اجريت وجد انه اذا تم اخذ كميات من كوليت الصوديوم مع كميات من كاروتينB فان كوليت الصوديوم سيعزز وبشكل ملحوظ تراكم الكاروتين.

8-3-2- في الكائن الحي وفي المختبر مع الانسان
للكاروتين كما اشرنا سابقا القدرة على اكسدة الدهون والكوليسترول الامر الذي يستفيد منه مرضى السكري.
وللكاروتين المستخلص من الدونالليلا فائدة كبيرة لمرضى الربو وذلك بعد اعطائهم جرعات يومية من الكاروتين.
ولمعرفة فيما اذا كانت الكاروتينات المستخلصة من الدونالليلا طويلة الامد, تم قياس نسبة الكاروتين في البلازما وخلايا الدم الحمراء والصفائح الدموية, وبوجود كمية منها في البلازما اصبحت الحاجة ضرورية لدراسة خطر الاصابة بالسرطان. وفي دراسة طبقت على عدد من المدخنين علقت آمال على هذا المركب في التقليل من الاصابة بسرطان الرئة لكن النتائج لم تكن على النحو المرجو.

8-4- Phycobiliproteins
المصدر الاساسي لـ phycocyanins هو السبيرولينا وتشكل 20% من الكتلة الجافة, ويمكن اعتبار الأول كأصباغ للأغذية, وهي بودرة زرقاء عديمة الرائحة, حيث تستخدم ايضا في مواد التجميل. وتعتبر من مضادات الاكسدة ولها اثر وقائي من امراض الكبد.

8-5- الكلوروفيل
تعتبر منتجات التحلل من الكلوروفيل منتجات خطرة, حيث انها تسبب تهيج في الجلد, الا انها تقضي وتقلل من خلايا المايلوما.



9- خصائص خفض الكوليسترول في الطحالب
احدى اهم الخصائص العلاجية حيث يرتبط ارتفاع الكوليسترول في البلازما بأمراض القلب وارتفاع ضغط الدم ,فبعض الطحالب البحرية تبين انخفاض ملحوظ للكوليسترول في البلازما فلربما يرجع السبب لوجود ال betaines في جميع الطحالب. وفي الحيوانات التي تسلك نظام غذائي عادي مخصب بالكوليسترول كانت كمية وجوده في البلازما مرتفعة,اما التي تتغذى على الطحالب فقط انخفضت نسبة الكوليسترول بمعدل مرتفع.وبذلك تقلل الطحالب كمية الكوليسترول المخزنة بالكبد.ولعل تركيز السيليلوز و ارتفاع الكربوهيدرات وتركيب الالياف احد الاسباب وراء قدرة السبيرولينا على خفض الكوليسترول,كذلك الكلوريللا,لكن هذه النتائج لا تزال أولية.

10- معيار الجودة الغذائية
تعاني الطحالب ومنتجاتها في البلدان النامية من مضاعفات مختلفة ، لأنها قد تؤثر على العوامل العرقية المحافظة ،بما في ذلك الدينية والاجتماعية والاقتصادية.
وقد يزداد التردد في استخدام هذه المنتجات بسبب عدم وجود أنظمة رسمية ومبادئ توجيهية بخصوص استخدام هذا المنتج. ومن المفيد الحصول على المواصفات التالية ليصبح هذا استخدام هذا المنتج متاح:
- تفاصيل تجهيز هذه الطحالب من تجفيف وتحضير.
- أنظمة السلامة العامة, وخلو هذه المواد من المخاطر الكيميائية والفيزيائية.
- الاستفسار عن القيمة الغذائية لتلك المواد وماتحويه من مركبات.
ولا يوجد سوى عدد قليل من البلدان النامية التي تملك تشريعات منظمة لاستخدام السبيرولينا وغيرها من الطحالب, وحيث ان السبيرولينا اثبت القيمة الغذائية الكبيرة في العديد من الامور. فيجب تسويق الطحالب كقانون لطالما اثبتت قيمتها الغذائية وصدها للميكروبات والسموم.