اسپیرولینا به شاخه سیانوباکتریها تعلق دارد. اگرچه نام Spirulina در بازار مکملها رواج بیشتری دارد، اما برای محققان، تمایز تاکسونومیک بین سویههای مختلف اهمیت حیاتی دارد. نامهای Arthrospira یا Limnospira غالباً در متون تخصصی برای توصیف سویههایی که به عنوان مکمل غذایی مصرف میشوند، ترجیح داده میشوند. این ارگانیسم تکسلولی قابلیت رشد و تکثیر سریع در محیطهای قلیایی و حاوی مقادیر بالایی از بیکربنات سدیم را دارد.
اسپیرولینا دارای یک پیشینه تاریخی درخشان به عنوان یک منبع غذایی حیاتی است. این جلبک توسط تمدنهای مزوآمریکایی، از جمله آزتکها، تا قرن شانزدهم میلادی مورد استفاده قرار میگرفت. برداشت از دریاچه تکسکو در مکزیک و فروش آن به صورت کیکهای خشک، توسط سربازان کورتس گزارش شده است.
با این حال، پس از قرن شانزدهم، مصرف آن در این مناطق متوقف شد. این توقف استفاده به دلیل زهکشی گسترده دریاچههای پیرامون برای توسعه کشاورزی و شهرسازی رخ داد. این الگو یک نکته مهم را یادآور میشود: حتی منابع غذایی فوقالعاده کارآمد بیولوژیکی مانند اسپیرولینا، در صورت وابستگی به محیطهای طبیعی باز و کنترلنشده، در برابر تغییرات محیطی و مداخلات انسانی آسیبپذیر خواهند بود. معرفی مجدد مدرن اسپیرولینا به جامعه علمی، پس از مشاهده مصرف آن در سال ۱۹۴۰ در نزدیکی دریاچه چاد در آفریقا، به صورت کیکهای "dihé"، صورت گرفت.
اسپیرولینا (S. platensis) از نظر قانونی و علمی مشروعیت بالایی دارد. سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) آن را به عنوان یک ماده "عموماً ایمن شناخته شده" (GRAS) طبقهبندی کرده است. فراتر از مصرف به عنوان مکمل غذایی، عصاره اسپیرولینا به عنوان یک افزودنی رنگی دائمی و معاف از گواهینامه در بسیاری از محصولات غذایی ایالات متحده مورد تأیید قرار گرفته است، از جمله شیرینیجات، نوشیدنیها، ماستها و پوششهای قرصهای مکمل. این تأییدیههای نظارتی، یک مزیت حیاتی در بازار جهانی فراهم میآورد و پایداری جایگاه آن را به عنوان یک منبع غذایی تأییدشده تقویت میکند.
انتخاب اسپیرولینا برای استفاده در سیستمهای پشتیبانی حیات زیستتجدیدپذیر بسته (CELSS) توسط ناسا، نه صرفاً به دلیل ارزش غذایی، بلکه بر اساس معیارهای سختگیرانه مهندسی و بیولوژیکی برای مأموریتهای فضایی طولانیمدت صورت پذیرفته است. هدف CELSS، ایجاد یک اکوسیستم خودکفا و بسته برای بازیافت منابع (آب، هوا) و تولید غذا در فضا است.
اسپیرولینا به عنوان اولین ریزجلبکی شناخته میشود که توسط ناسا برای آزمایش به عنوان منبع غذایی فضانوردان به فضا برده شد. این انتخاب بر پایه دو مزیت کلیدی استوار است:
۱. منبع غذایی متراکم و کامل: اسپیرولینا دارای محتوای پروتئین بالا، شامل تمام اسیدهای آمینه ضروری، و سرشار از ویتامینهای مهم نظیر ویتامین B کمپلکس، ویتامین C، و ویتامین E است که خواص آنتیاکسیدانی قوی به آن میدهد. این تراکم غذایی، نیاز به حمل و نگهداری حجم زیادی از غذاهای سنتی را در محیط محدود سفینههای فضایی کاهش میدهد.
۲. تولید اکسیژن و تثبیت دیاکسید کربن (CO۲): میکروجلبکها در مقایسه با گیاهان زمینی، نرخ تثبیت \text{CO}_2 بالاتری دارند. برآوردها حاکی از آن است که ۱ کیلوگرم زیستتوده جلبک قادر است تقریباً ۱.۸۳ کیلوگرم \text{CO}_2 را تثبیت کند. این کارایی در بازیافت کربن و تصفیه هوای کابین فضایی حیاتی است. آزمایشهای انجامشده نشان داد که کشت اسپیرولینا میتواند گاز اکسیژن (با غلظتی بالاتر از ۴۶ درصد) را با نرخ ۱۰۰ تا ۱۵۰ میلیلیتر در دقیقه تولید کند.
انتخاب اسپیرولینا یک تصمیم مهندسی بیولوژیکی محسوب میشود که بر مزیت حداکثر کارایی (Efficiency) در فضای محدود تأکید دارد. زیستتوده اسپیرولینا از طریق تقسیم سلولی ساده، هر سه تا چهار روز یک بار میتواند دو برابر شود، که نشاندهنده نرخ رشد سریع آن در مقایسه با گیاهان دانهدار زمینی است. کشت اسپیرولینا در فتوبیوراکتورهای بسته، نیاز فضایی بسیار کمتری نسبت به کشت محصولات کشاورزی سنتی در فضا دارد.
با وجود پتانسیل فضایی، کشت انبوه و پایدار اسپیرولینا نیازمند مدیریت دقیق محیطی است. بهرهوری زیستتوده در سیستمهای باز میتواند کمتر از ۱۵ گرم بر متر مربع در روز باشد و با مشکلاتی مانند نرخ تبخیر بالا و آلودگی مواجه است. برای دستیابی به حداکثر رشد، شرایط کشت باید دقیقاً کنترل شود. به عنوان مثال، محیط کشت زرّوق (Zarrouk's medium) بیشترین بهرهوری زیستتوده (۹۱.۵ میلیگرم بر لیتر در روز) را فراهم میکند، در حالی که شوری و غلظت مواد مغذی نیز بر نرخ رشد تأثیر میگذارند. لزوم بهینهسازی محیط کشت با موادی مانند بیکربنات سدیم برای حفظ \text{pH} و افزایش غلظت سلولی تأکید شده است.
این تمرکز ناسا بر کنترل دقیق سیستمهای بسته (CELSS) نشان میدهد که اگرچه اسپیرولینا پتانسیل بالایی دارد، اما پایداری و ایمنی محصول نهایی به شدت به محیط کشت کنترلشده وابسته است، که این امر پیامدهای مستقیمی برای کنترل کیفیت مکملهای تجاری روی زمین دارد.
