חלבון, פוליסכריד ושמן הם שלושת הבסיסים החומריים העיקריים לחיים וחומרי הזנה חיוניים לקיום החיים. סיבים תזונתיים הכרחיים לתזונה בריאה. סיבים ממלאים תפקיד חשוב בשמירה על בריאות מערכת העיכול. יחד עם זאת, צריכת סיבים מספקת יכולה גם למנוע מחלות לב וכלי דם, סרטן, סוכרת ומחלות אחרות. על פי התקנים הלאומיים של הרפובליקה העממית של סין והספרות הרלוונטית, נקבעו כמות החלבון הגולמי, הפחמימות, השמנים, הפיגמנטים, האפר, הסיבים הגולמיים ורכיבים אחרים בכלורלה וולגריס.

תוצאות המדידה הראו שתכולת הפוליסכרידים בכלורלה וולגריס הייתה הגבוהה ביותר (34.28%), ואחריה שמן, המהווה כ-22%. מחקרים דיווחו כי לכלורלה וולגריס תכולת שמן של עד 50%, דבר המצביע על הפוטנציאל שלה כמיקרו-אצות לייצור שמן. תכולת החלבון הגולמי והסיבים הגולמיים דומה, כ-20%. תכולת החלבון נמוכה יחסית בכלורלה וולגריס, דבר שעשוי להיות קשור לתנאי הגידול; תכולת האפר מהווה כ-12% ממשקל היבש של המיקרו-אצות, ותכולת האפר וההרכב במיקרו-אצות קשורים לגורמים כמו תנאים טבעיים ובגרות. תכולת הפיגמנטים בכלורלה וולגריס היא כ-4.5%. כלורופיל וקרוטנואידים הם פיגמנטים חשובים בתאים, ביניהם כלורופיל-a הוא חומר גלם ישיר להמוגלובין אנושי ובעלי חיים, המכונה "דם ירוק". קרוטנואידים הם תרכובות בלתי רוויות ביותר בעלות השפעות נוגדות חמצון ומשפרות את מערכת החיסון.

ניתוח כמותי ואיכותני של הרכב חומצות השומן ב-Chlorella vulgaris באמצעות כרומטוגרפיית גז וכרומטוגרפיית גז-ספקטרומטריית מסות. כתוצאה מכך, נקבעו 13 סוגים של חומצות שומן, שביניהן חומצות שומן בלתי רוויות היוו 72% מכלל חומצות השומן, ואורכי השרשרת התרכזו ב-C16~C18. ביניהן, תכולת חומצה cis-9,12-דקאדינואית (חומצה לינולאית) וחומצה cis-9,12,15-אוקטדקאדינואית (חומצה לינולנית) הייתה 22.73% ו-14.87%, בהתאמה. חומצה לינולאית וחומצה לינולנית הן חומצות שומן חיוניות לחילוף החומרים של החיים והן מרכיבים מקדים לסינתזה של חומצות שומן בלתי רוויות מאוד (EPA, DHA וכו') בגוף האדם.

נתונים מראים שחומצות שומן חיוניות יכולות לא רק למשוך לחות ולהעניק לחות לתאי העור, אלא גם למנוע אובדן נוזלים, לשפר יתר לחץ דם, למנוע אוטם שריר הלב ולמנוע אבני מרה וטרשת עורקים הנגרמות על ידי כולסטרול. במחקר זה, כלורלה וולגריס עשירה בחומצה לינולאית ובחומצה לינולנית, אשר יכולות לשמש כמקור לחומצות שומן רב בלתי רוויות עבור גוף האדם.

מחקרים הראו כי מחסור בחומצות אמינו יכול להוביל לתת תזונה בגוף האדם ולגרום לתופעות לוואי שונות. במיוחד עבור קשישים, מחסור בחלבון יכול להוביל בקלות לירידה בגלובולינים ובחלבון בפלזמה, וכתוצאה מכך לאנמיה אצל קשישים.

סך של 17 חומצות אמינו זוהו בדגימות חומצות האמינו באמצעות כרומטוגרפיית נוזלים בעלת ביצועים גבוהים, כולל 7 חומצות אמינו חיוניות לגוף האדם. בנוסף, נמדד טריפטופן באמצעות ספקטרופוטומטריה.

תוצאות קביעת חומצות האמינו הראו שתכולת חומצות האמינו של הכלורלה וולגריס הייתה 17.50%, מתוכן חומצות אמינו חיוניות היו 6.17%, המהוות 35.26% מכלל חומצות האמינו.

בהשוואה בין חומצות האמינו החיוניות של הכלורלה וולגריס לבין מספר חומצות אמינו חיוניות נפוצות במזון, ניתן לראות כי חומצות האמינו החיוניות של הכלורלה וולגריס גבוהות יותר מאלה של תירס וחיטה, ונמוכות יותר מאלה של עוגת סויה, עוגת זרעי פשתן, עוגת שומשום, קמח דגים, בשר חזיר ושרימפס. בהשוואה למזונות נפוצים, ערך ה-EAAI של הכלורלה וולגריס עולה על 1. כאשר n=6>12, EAAI>0.95 הוא מקור חלבון איכותי, דבר המצביע על כך שכלורלה וולגריס היא מקור חלבון צמחי מצוין.

תוצאות קביעת הוויטמינים ב-Chorella vulgaris הראו שאבקת הכלורלה מכילה מספר ויטמינים, ביניהם ויטמין B1 מסיס במים, ויטמין B3, ויטמין C וויטמין E מסיס בשומן, בעלי תכולה גבוהה יותר, שהם 33.81, 15.29, 27.50 ו-8.84 מ"ג/100 גרם, בהתאמה. השוואת תכולת הוויטמינים בין Chorella vulgaris למזונות אחרים מראה שתכולת ויטמין B1 וויטמין B3 ב-Chorella vulgaris גבוהה בהרבה מזו שבמזונות קונבנציונליים. תכולת ויטמין B1 וויטמין B3 היא פי 3.75 ופי 2.43 מזו של עמילן ובשר בקר רזה, בהתאמה; תכולת ויטמין C שופעת, דומה לעירית ותפוזים; תכולת ויטמין A וויטמין E באבקת אצות גבוהה יחסית, פי 1.35 ופי 1.75 מזו של חלמון ביצה, בהתאמה; תכולת ויטמין B6 באבקת הכלורלה היא 2.52 מ"ג/100 גרם, גבוהה מזו שבמזונות נפוצים; תכולת ויטמין B12 נמוכה מזו שבמזונות מן החי ופולי סויה, אך גבוהה יותר מזו של מזונות מן הצומח אחרים, משום שמזונות מן הצומח לרוב אינם מכילים ויטמין B12. מחקרו של ווטאנאבה מצא שאצות אכילות עשירות בוויטמין B12, כגון אצות המכילות ויטמין B12 פעיל ביולוגית בתכולה הנעה בין 32 מיקרוגרם/100 גרם ל-78 מיקרוגרם/100 גרם משקל יבש.

לכלורלה וולגריס, כמקור טבעי ואיכותי לוויטמינים, יש חשיבות רבה בשיפור הבריאות הגופנית של אנשים עם מחסור בוויטמינים כאשר היא מעובדת למזון או לתוספי בריאות.

הכלורלה מכילה שפע של יסודות מינרליים, ביניהם אשלגן, מגנזיום, סידן, ברזל ואבץ בעלי התכולה הגבוהה ביותר, בהתאמה, ברמות של 12305.67, 2064.28, 879.0, 280.92 מ"ג/ק"ג ו-78.36 מ"ג/ק"ג. תכולת המתכות הכבדות עופרת, כספית, ארסן וקדמיום נמוכה יחסית ונמוכה בהרבה מתקני היגיינת המזון הלאומיים (GB2762-2012 "תקן בטיחות מזון לאומי - מגבלות של מזהמים במזון"), מה שמוכיח שאבקת אצות זו בטוחה ואינה רעילה.

הכלורלה מכילה מגוון יסודות קורט חיוניים לגוף האדם, כגון נחושת, ברזל, אבץ, סלניום, מוליבדן, כרום, קובלט וניקל. למרות שרמות יסודות קורט אלה נמוכות ביותר בגוף האדם, הם חיוניים לשמירה על חלק מהמטבוליזם המכריע בגוף. ברזל הוא אחד המרכיבים העיקריים המרכיבים את המוגלובין, וחסר ברזל עלול לגרום לאנמיה מחוסר ברזל; מחסור בסלניום עלול לגרום להופעת מחלת קאשין בק, בעיקר בקרב מתבגרים, ולשפיע קשות על התפתחות העצמות ועל יכולות העבודה והחיים העתידיות. דווח בחו"ל כי ירידה בכמות הכוללת של ברזל, נחושת ואבץ בגוף עלולה להפחית את תפקוד המערכת החיסונית ולקדם זיהומים חיידקיים. הכלורלה עשירה במינרלים שונים, דבר המצביע על הפוטנציאל שלה כמקור חשוב ליסודות קורט חיוניים לגוף האדם.