red tide dinoflagellate Prychodiscus brevis. Tet Lett, 24: 855-858 Gerwick W H, Jiang Z D, Agarwal S K, et al. 1992. Total structure of hormothamain A apeptide from the tropical marine cyanobacterium Hormothamnion entercmorphoides. Tetrahedron, 48:2 313 2324 Gerwick WH ormot harm novel cytotoxic styrylchromo from the marine cyanophyte Hormothamnion enteromorphoides Grunow. Tetrahedron Lett, 27:1 979--1982 Gerwick WH, Reyes S, Alvarado B. 1987. Two malyngamides from the Caribbean cyanobacterium lyngbya majuscula. Phytochemistry, 26:1 701--1704 Gustafson K R, Cardellina J H, Fuller R W, et al. 1989. AIDS-antiviral sulfolipids from cyanobacteria(blue- green algae ) j Nat Cancer Ins, 81: 1 2541 258 Ishibashi M, Moore R E, Patterson G M L, et al. 1986. Scytophycins, cytotoxic and antimycotic agents from he cyanophyte Scytonema pseudohofmanni. J Org Chem, 51:5 300-5 306 Knubel G, Larsen L K, Moore R E, et al. 1990. Cytotoxic, antiviral indolocarbazoles from a blur-green alga Kobayashi A, Ishibashi M. Nakamura H, et aL. 1986. Amphidinolide-A, a novel antineoplastic macrolide from the marine dinoflagellate Amphidinium sp. Tet Let(, 27: 5 758 Lau a F, Siedlecki J, Anleitner J, et al. 1993. Inhibition of reverse transcriptase activity by extracts of cu tured blue-green algae(Cyanophyta). Planta Med, 59: 148-151 Luu H A, Chen DZX Wagon J, et al. 1993. Quantification of diarrhetic shellfish toxins and identification of novel protein phosphatase inhibitors in marine phytoplankton and mussels. Toxicon, 31: 75-83 Mokady S, Avron M. Ben-Amotz A. 1990. Accumulation in chick livers of 9-cis versus all-trans (-carotene. J Moore R E, Patterson G M L, Mynderse J S, et al. 1986. Toxins from cyanophytes belonging to the Scytone mataceae. Pure Appl Chem, 58: 253-271 Patterson G M L, Baldwin C L, Bolis C M, et al. 1991. Antineoplastic activity of cultured blue-green algae J Phycol, 27: 530- Patterson G M L, Baker KK, Baldwin C L, et al. 1993a. Antiviral activity of cultured blue-green algae Patterson G M I, Smith C D. Kimura L H, et al. 1993b. Action of tolytoxin on cell morphology, cytoskeletal organization, and actin polymerization. Cell Motil Cytoskel, 24: 39-48 Rinehart K I, Shaw P D, Shield L S, et al. 1981. Marine natural products as sor d antineoplastic agents. Pure Appl Chem,53:795-817
海藻中的功能活性物质研究现状 及其开发利用前景 范晓韩丽君 (中国科学院海洋研究所,青岛266071) 摘要 较全面地综述海藻中所含生物活性物质的种类及其功能,并就其在医药、保 健、化妆品、食品等方面的应用前景进行评介。较系统地介绍海藻功能成分的研究意义 和现状、研究内容、提取方法、开发利用前景等热点问题 关键词 海藻活性物质开发前景 1研究意义和现状 海洋生物是活性物质的宝库,由于生态环境的特异性,所以它含有众多陆生动植物无 法比拟的天然代谢产物。近年来,国际上海洋生物活性物质作为药物保健品生化制品的 研究所取得的成果,引起人们越来越大的瞩目。海藻植物的生化和药学研究取得了许多令 人鼓舞的成果。由于对特色药物和保健品、化妆品、食品的日益增长的需要,人们把目光投 向海洋的意识越来越强烈 众所周知,当今威胁人类的四大难以扼制的病症——肿瘤、心脑血管病、艾滋病、糖尿 病,是全人类面临的科学攻关难题。然而,从现今世界各国涉足于海洋生物资源的生化研 究所取得的进展看,海洋中的动植物有可能为攻克这些危及人类生命的病症提供可能。随 着海洋生化药学研究的不断深入,发现许多海洋生物,包括许多藻类,其体内含有各种特 有药物功能的抗菌害、抗病毒、抗肿瘤、抗艾滋病以及对心脑血管系统有保健的生物活性 成分。这些生物活性成分大部分是生物的次级代谢产物,往往是某种生物所特有的标志性 EXS.(Abety et al, 1983; Mooney et al, 1968 Pelligrini, 1980; Yan Xiaojun et al, 1996) 地球上的生物资源绝大部分来自海洋,而藻类是其重要的组成部分,大量生物学及生 态学研究结果表明,海洋生物活性物质其初始来源是海洋藻类等生物,海藻是无机质的天 然富集器和有机活性物质的制造者,是天然活性物质的反应器。国内外已从海藻中分离出 抗癌活性物质,大多是海藻特性多糖的衍生物,用电子顺次共振波谱仪分析证明,海藻的 这些活性提取物能明显地消除自由基,极性溶剂提取物比有机溶剂提取物消除自由基效 果更好,试验证明,通过添加有某些提取物的饲料喂养动物,其内脏中的丙二醛(MDA)浓 度都明显地较低。这表明,藻类活性提取物有抗氧化、抗衰老的功能( Halstead et al 人们发现,单细胞杜氏盐藻( Dunaliella salina)生产-胡萝卜素,微藻生产二十碳五 烯酸(EPA),水华束丝藻( Aphanigomenon flosaquae)制取石房蛤毒素。巨大鞘丝藻的脂 国家“九五“攻关项目,96-916-04-02
海藻中的功能活性物质研究现状 及其开发利用前景 范 晓 韩 丽 君 研究意义和现状 （中国科学院海洋研究所，青岛 摘要 较全面地综述海藻中所含生物活性物质的种类及其功能，并就其在医药、保 健、化妆品、食品等方面的应用前景进行评介。较系统地介绍海藻功能成分的研究意义 和现状、研究内容、提取方法、开发利用前景等热点问题。 关键词 海藻 活性物质 开发前景 海洋生物是活性物质的宝库，由于生态环境的特异性，所以它含有众多陆生动植物无 法比拟的天然代谢产物。近年来，国际上海洋生物活性物质作为药物、保健品、生化制品的 研究所取得的成果，引起人们越来越大的瞩目。海藻植物的生化和药学研究取得了许多令 人鼓舞的成果。由于对特色药物和保健品、化妆品、食品的日益增长的需要，人们把目光投 向海洋的意识越来越强烈。 众所周知，当今威胁人类的四大难以扼制的病症 肿瘤、心脑血管病、艾滋病、糖尿 病，是全人类面临的科学攻关难题。然而，从现今世界各国涉足于海洋生物资源的生化研 究所取得的进展看，海洋中的动植物有可能为攻克这些危及人类生命的病症提供可能。随 着海洋生化药学研究的不断深入，发现许多海洋生物，包括许多藻类，其体内含有各种特 有药物功能的抗菌害、抗病毒、抗肿瘤、抗艾滋病以及对心脑血管系统有保健的生物活性 成分。这些生物活性成分大部分是生物的次级代谢产物，往往是某种生物所特有的标志性 成分。 ）浓 地球上的生物资源绝大部分来自海洋，而藻类是其重要的组成部分，大量生物学及生 态学研究结果表明，海洋生物活性物质其初始来源是海洋藻类等生物，海藻是无机质的天 然富集器和有机活性物质的制造者，是天然活性物质的反应器。国内外已从海藻中分离出 抗癌活性物质，大多是海藻特性多糖的衍生物，用电子顺次共振波谱仪分析证明，海藻的 这些活性提取物能明显地消除自由基，极性溶剂提取物比有机溶剂提取物消除自由基效 果更好，试验证明，通过添加有某些提取物的饲料喂养动物，其内脏中的丙二醛 度都明显地较低。这表明，藻类活性提取物有抗氧化、抗衰老的功能（ 。 国家“九五 攻关项目， 烯 酸（ ，水华束丝藻 ）制取石房蛤毒素。巨大鞘丝藻的脂 人们发现，单细胞杜氏盐藻 ）生 产 胡萝卜素，微藻生产二十碳五
溶性提取物有抗白血病活性。海藻中的类胡萝卜素能増强免疫功能,并能通过提高细胞毒 T细胞、巨噬细胞、NK活性来发现抗肿瘤和抗菌作用。可捕获消除氧和氢自由基,从而抗 氧化来保护细胞免遭自由基破坏,达到抗衰老效果(严小军等,1996:韩丽君等,1995)。 海藻活性物质的开发应用对人类生活有着很重要的意义。已有的研究证明,海藻活性物质 的研究及开发利用将为人类提供有效的药物,在克制癌症、心脑血管疾病、艾滋病以及治 疗预防糖尿病、老年痴杲等方面,海藻药学研究,海藻活性物质开发有着潜在的优势和巨 大的前景。在70年代,广东汕头制药厂(1978)从马尾藻中的铜藻( Sargassum horneri)用 盐水水解,加乙醇分离,得到海带淀粉,产率达4.5%(纪明侯,1997)。再加入氯磺酸进 行磺酸化,向乙醇沉淀物加NaOH,得到的海带淀粉硫酸钠,用小白鼠作试验,证明海带淀 粉硫酸钠明显地延长凝血时间,对于冠心病人的凝血和血栓形成具有一定的改善作用,而 且还有血脂澄清作用。中国科学院海洋研究所(1996)利用海带浸泡液经碱凝沉后得到的 粗提取物,制备硫酸褐藻多糖脂即 Fucoidan脂,用以抗凝血、抑制肿瘤及治疗尿毒症等均 取得明显效果(纪明侯,1997)。以微藻—一盐藻( Dunaliella禔提取β-胡萝卜素(张士璀等 1996)制备口服液对治疗心脑血管病显示出很好的应用前景 2研究的内容 2.1海藻活性成分的分布 低含量的大分子成分,不象糖类等大量化合物呈现规律性分布,很难将其作为植物分 类的标示物,它的分布不因海区而异,而完全以海藻种类而变化,其种类和含量呈现较大 差异。已有的研究例证说明,随着海藻种类的不同,其某种活性成分的含量差别极大,如表 1某一种化学组分在特定海藻种类中含量极高的现象,吸引人们涉足该成分富集和形成 机理的探讨。如海带中含碘量高达0.5%~1%,是海水的近10万倍,是其他海藻和绿藻 的几百倍,这自然引起人们对这一生化现象的关注(范晓等,1995)。已有的分析测试结 果,可总结海藻活性物质分布有如下特点s(1)与海藻多糖等大量成分不同,多糖是以海藻 门类有规律性区分。如琼胶海藻、卡拉胶海藻、褐藻胶海藻等。而活性成分在海藻门类之 间没有呈现规律性变化。(2)不同种类之间,活性物质含量差异甚大,相差数十倍、百倍以 上,一种活性成分往往是某一种海藻的特有成分。(3)这些活性成分并非海藻独特的成分 些陆地植物也有。但多糖类碳水化合物是海藻植物特有的,陆生植物没有( Booth, 1996)。 2.2有利用价值的海藻活性成分及其功能 在已发现的100余种海藻生化活性成分中,迄今真正被有效开发利用的仅有几十种 (见表2)。海藻活性物质的功效基本集中在两个方面:(1)抑制胆固醇、清除自由基、抗肿 瘤、减肥、抗衰老。(2)促进植物细胞分裂、调节渗透压、抗寒、抗病变、促进生长 2.3海藻活性物质提取方法 用传统化学手段无法对其提取和纯化,更不能保持其生物活性,给这些物质的研究带 来新的课题和难度。日前,海藻中的这些代谢产物的提取还处于从传统化工手段向生物技 术转变的阶段。基本的提取手段是:(1)酶解法——一生物提取:(2)超声波——物理提取 3)高压破碎分离——机械提取:(4)化学提取法。这些方法都以不破坏海藻中的活性成分
研究的内容 从马尾藻中的铜藻 ）用 。再加入氯磺酸进 取得明显效果（纪明侯， 。以微藻 盐藻 ）。 有利用价值的海藻活性成分及其功能 化学提取法。这些方法都以不破坏海藻中的活性成分 溶性提取物有抗白血病活性。海藻中的类胡萝卜素能增强免疫功能，并能通过提高细胞毒 细胞、巨噬细胞 氧化来保护细胞免遭自由基破坏，达到抗衰老效果（严小军等， 活性来发现抗肿瘤和抗菌作用。可捕获消除氧和氢自由基，从而抗 ；韩丽君等， 年代，广东汕头制药厂（ 海藻活性物质的开发应用对人类生活有着很重要的意义。已有的研究证明，海藻活性物质 的研究及开发利用将为人类提供有效的药物，在克制癌症、心脑血管疾病、艾滋病以及治 疗预防糖尿病、老年痴呆等方面，海藻药学研究，海藻活性物质开发有着潜在的优势和巨 大的前景。在 盐水水解，加乙醇分离，得到海带淀粉，产率达 （纪明侯， 行磺酸化，向乙醇沉淀物加 ，得到的海带淀粉硫酸钠，用小白鼠作试验，证明海带淀 粉硫酸钠明显地延长凝血时间，对于冠心病人的凝血和血栓形成具有一定的改善作用，而 且还有血脂澄清作用。中国科学院海洋研究所（ 粗提取物，制备硫酸褐藻多糖脂即 利用海带浸泡液经碱凝沉后得到的 脂，用以抗凝血、抑制肿瘤及治疗尿毒症等均 ）提取 胡萝卜素（张士璀等， 制备口服液对治疗心脑血管病显示出很好的应用前景。 海藻活性成分的分布 ，是海水的近 低含量的大分子成分，不象糖类等大量化合物呈现规律性分布，很难将其作为植物分 类的标示物，它的分布不因海区而异，而完全以海藻种类而变化，其种类和含量呈现较大 差异。已有的研究例证说明，随着海藻种类的不同，其某种活性成分的含量差别极大，如表 。某一种化学组分在特定海藻种类中含量极高的现象，吸引人们涉足该成分富集和形成 机理的探讨。如海带中含碘量高达 万倍，是其他海藻和绿藻 的几百倍，这自然引起人们对这一生化现象的关注（范晓等， 。已有的分析测试结 果，可总结海藻活性物质分布有如下特点。 不同种类之间，活性物质含量差异甚大，相差数十倍、百倍以 与海藻多糖等大量成分不同，多糖是以海藻 门类有规律性区分。如琼胶海藻、卡拉胶海藻、褐藻胶海藻等。而活性成分在海藻门类之 间没有呈现规律性变化。 上，一种活性成分往往是某一种海藻的特有成分。 这些活性成分并非海藻独特的成分， 一些陆地植物也有。但多糖类碳水化合物是海藻植物特有的，陆生植物没有（ 在已发现的 余种海藻生化活性成分中，迄今真正被有效开发利用的仅有几十种 （见表 。海藻活性物质的功效基本集中在两个方面： 抑制胆固醇、清除自由基、抗肿 瘤、减肥、抗衰老。 促进植物细胞分裂、调节渗透压、抗寒、抗病变、促进生长。 海藻活性物质提取方法 酶解法 用传统化学手段无法对其提取和纯化，更不能保持其生物活性，给这些物质的研究带 来新的课题和难度。目前，海藻中的这些代谢产物的提取还处于从传统化工手段向生物技 术转变的阶段。基本的提取手段是： 生物提取； 超声波 物理提取； 高压破碎分离 机械提取；
的基本结构和活性为前提而设计的,当然还要结合化学手段进行操作(张士璀等,1996)。 根据目标物质官能团的极性、溶解度、酸碱性等特点选定具体分离手段(见图1)。 (鲜海藻) 原料 酶解 高速离心 提取 膜过滤 助剂过滤 半诱膜 树脂法 反滲透 电透析 蒸馏X分馏 层析 透析 吸附 萃取 低温蒸发 脱水 冷冻干燥 保存 (适温 图1海藻活性成分的提取和纯化程序 4海藻活性物质富集和形成机理的研究 海藻是海水无机质的富集器和有机成分的合成器,海藻活性成分有如此大的差异和 富集度,不能不引起研究者的注目。其基因的形成和转移理论、海水和藻体介面化学反应 理论、分子的传递、无机元素与有机体的螯合聚集过程、与活性物质的基因克隆生物技术 理论等,都是现代人们的研究趋势 这一领域的研究,目前还处初于级探索阶段。形成机理属最高阶段的生化研究,或称 仿生学研究。某些成分的富集机理已有了假说性的模式。如海藻碘的富集已引起有关科
图 海藻活性成分的提取和纯化程序 海藻活性物质富集和形成机理的研究 海藻是海水无机质的富集器和有机成分的合成器，海藻活性成分有如此大的差异和 富集度，不能不引起研究者的注目。其基因的形成和转移理论、海水和藻体介面化学反应 理论、分子的传递、无机元素与有机体的螯合聚集过程、与活性物质的基因克隆生物技术 理论等，都是现代人们的研究趋势。 这一领域的研究，目前还处初于级探索阶段。形成机理属最高阶段的生化研究，或称 仿生学研究。某些成分的富集机理已有了假说性的模式。如海藻碘的富集已引起有关科 根据目标物质官能团的极性、溶解度、酸碱性等特点选定具体分离手段（见图 的基本结构和活性为前提而设计的，当然还要结合化学手段进行操作（张士璀等
学家相当广泛的关注和研究兴趣,也有了一些模式。如海藻碘富集模式 表1中国几种海藻的生物活性物质含量比较 海藻种类 舌性成分含量%)与其他海藻含量比较 海黍子( Sargassum kjellmanianum) 有机碘 羊栖菜(S. fusiforme) 游离氨基酸 10~60倍 鼠尾藻(S. hunbergil) 多酚 巨藻( Macroalgae) 细胞激动素 6~150倍 紫菜( Porphyra) 不饱和脂肪酸 10~100倍 浒苔( Enteromorpha sp.) 甜菜碱 盐藻( Duanliella) -胡萝卜素 0.8 10~200倍 螺旋藻( Spirulina) Y亚麻酸 微藻( Microalgae) 硒多糖 0.2 10~1006 海人草( Digenea simple a红藻氨酸 0.8 200倍 海带( Laminaria japonica) 褐藻糖胶 2.0 30倍 表2海藻中生物活性物质的种类及其功能(据 Craigie et al,1964) 活性物质种类 作用功能 y亚麻酸 Y-Linolenic acid) 抑制血管凝聚物形成。 3-胡萝卜素( Carotene) 消除毒物自由基,防肿瘤,清血。 3-类胡萝卜素( Carotenoid) 调节皮肤色素沉着,防皮肤癌变 硒多糖 Selenipolyglycan) 抑制癌细胞繁殖,防癌变。 碘多糖 Idopolyglycan) 足进神经末梢细胞生长,增智 锌多糖 Zincopolyglycan) 调节血液物分平衡,防皮肤癌变 游离氨基酸 Free amino acic) 调节体液pH,物质平衡 高度不饱和脂肪酸(PUFD) 调节胆固醇增殖,抗动脉硬化 藻蛋白(PC,PE) 刺激复活免疫系统,抗治动脉粥样硬化。 褐藻糖胶( Fucoidan) 抑制乙肝抗原和转氨酶活性,抗血凝 类毒素 Anatoxin) 降低动脉血压,减慢心律,兴奋神经 超氧化物歧化酶( Superoxide dismutase)消除化学物自由基,维持人体物质平衡。长寿剂。 羊栖菜多糖(SFPS 抑制致癌物,增强免疫力 甾醇( Sterol) 清除肝脂肪和沉淀,降低胆固醇。 海藻萜类 Terpene) 氯代萜类有抗菌和抗肿瘤活性 凝集素( Agglutinin) 凝集肿瘤细胞,免疫抗菌 海带氨酸( Laminine) 降低血压,治疗心脑血管疾病。 海带淀粉( Laminaran) 抑制肿瘤增长和冠状动脉粥样硬化。 螺旋藻多糖( Spirulina) 增强免疫力,抗癌变 褐藻多酚 Polyphenol) 抗氧化活性,稳定易氧化药效 磷脂 Phospholipid 抑制血糖细胞增殖,抑制癌细胞生长。 红藻硫酸多糖SEA 抑制病毒逆转录酶和艾滋病毒Hiv 甜菜碱类似物( Betaine analogue) 消解胆固醇,降血压。植物生长调节剂
学家相当广泛的关注和研究兴趣，也有了一些模式。如海藻碘富集模式。 中国几种海藻的生物活性物质含量比较 ）与其他海藻含量比较 物 亚 麻 酸（ 胡萝卜素 类胡萝卜素（ 硒多糖（ 碘多糖（ 锌多糖（ 游离氨基酸（ 高度不饱和脂肪酸 藻蛋白 褐藻糖胶 类毒素（ 超氧化物歧化酶 羊栖菜多糖（ 甾醇 海藻萜类（ 凝集素 海带氨酸 海带淀粉 螺旋藻多糖 褐藻多酚（ 磷脂（ 红藻硫酸多糖（ 甜菜碱类 ） ） 表 海藻种类 海黍 子（ 羊栖 菜（ 鼠尾藻 巨藻 紫菜 浒苔 盐藻 螺旋 藻（ 微藻 海人 草（ 海带 表 海藻中生物活性物质的种类及其功能（据 活 性 物 质 种 类 作 用 功 能 抑制血管凝聚物形成。 ） ） ） ） ） ） ，物质平衡。 ） ） ） ） ） 消除化学物自由基，维持人体物质平衡。长寿剂。 抑制致癌物，增强免疫力。 清除肝脂肪和沉淀，降低胆固醇。 氯代萜类有抗菌和抗肿瘤活性。 凝集肿瘤细胞，免疫抗菌。 ） 抑制肿瘤增长和冠状动脉粥样硬化。 增强免疫力，抗癌变。 抗氧化活性，稳定易氧化药效。 ） ） ） 活性成分 含量（ 有机碘 游离氨基酸 多酚 细胞激动素 不饱和脂肪酸 甜菜碱 胡萝卜素 亚麻酸 硒多糖 红藻氨酸 褐藻糖胶 倍 倍 倍 倍 倍 倍 倍 倍 倍 倍 倍 消除毒物自由基，防肿瘤，清血。 调节皮肤色素沉着，防皮肤癌变。 抑制癌细胞繁殖，防癌变。 促进神经末梢细胞生长，增智。 调节血液物分平衡，防皮肤癌变。 调节体液 调节胆固醇增殖，抗动脉硬化。 刺激复活免疫系统，抗治动脉粥样硬化。 抑制乙肝抗原和转氨酶活性，抗血凝。 降低动脉血压，减慢心律，兴奋神经。 降低血压，治疗心脑血管疾病。 抑制血糖细胞增殖，抑制癌细胞生长。 抑制病毒逆转录酶和艾滋病毒 消解胆固醇，降血压。植物生长调节剂