微藻的有效成分及生物活性

微藻的有效成分及生物活性

查榮博,張輝*,孫佳明*

(長春中醫藥大學中醫藥與生物工程研發中心，長春 130117)

摘要：目的歸納總結目前文獻報道的微藻的有效成分及生物活性研究概況，為進一步研究微藻做一些基礎研究。方法關于微藻的有效成分和生物活性研究的報道有很多，但主要集中于幾種常見微藻，通過查閱搜集已發表的各類文獻中對于微藻有效成分及生物活性研究的內容，總結出微藻的有效成分及生物活性。結果微藻具有很強的光合作用能力，其細胞內含有豐富的多糖、蛋白質、色素、多不飽和脂肪酸、萜類化合物、維生素及礦物質等，且均為有利于人體健康的生物活性物質，營養價值極高，是天然的營養保健食品。結論微藻具有抗癌、抗病毒、抗氧化、機體免疫活性調節、抗輻射及抗凝血等多種活性作用。

關鍵詞：微藻；多糖；蛋白質；色素；脂類

DOI:10.13463/j.cnki.jlzyy.2015.01.019

中圖分類號：R284文獻標志碼： A

文章編號：1003-5699(2015)01-0064-04

基金項目:吉林省教育廳“十二五”科學技術研究“雙十”培育項目(吉教科合字[2014]第71號)；吉林省衛生廳科研課題(2012Z044)。

作者簡介:查榮博(1988-)，男，碩士研究生，主要從事中藥學方向研究。

收稿日期:(責任編輯：張瑞彬2014-06-13)

*通信作者:張輝，電話-(0431)86172080，電子信箱-zhanghui_8080@163.com

孫佳明，電話-(0431)86172280，電子信箱-sun_jiaming2000@163.com

The effective constituents and biological activities of microalgae

ZHA Rongbo,ZHANG Hui*,SUN Jiaming*

(Development Center of Traditional Chinese Medicine and Bioengineering,Changchun University of Chinese Medicine,

Changchun 130117,China)

Abstract：ObjectiveTo summarize the research progress of the effective constituents and biological activities of microalgae in recent literatures and do some basic research for further study on microalgae.MethodsThere are a lot of researches on the effective constituents and biological activities of microalgae.However,they mainly focused on several common microalgae.The effective constituents and biological activity of microalgae were summarized by collecting relevant published articles.ResultsMicroalgae has strong photosynthetic ability.The cells contain abundant polysaccharide,protein,pigment,polyunsaturated fatty acids,terpenes,vitamins and minerals.These bioactive substances are good to human health with high nutritional value.They are natural nutritional health food products.ConclusionMicroalgae has many biological activities such as anti-cancer,anti-virus,anti-oxidation,the activity of the immune regulation,anti-radiation and anti- clotting.

Keywords:Microalgae;polysaccharide;protein;pigment;lipid

微藻，是一類單細胞光合藻類生物的總稱。大多數藻類生活在水中，它們結構簡單，個體微小，只有在顯微鏡下才能觀察到。微藻是生態系統的初級生產者，由于其物種種類繁多、種群數量龐大、生長繁殖迅速的基本特點，在解決人類的糧食、健康、環境和能源的問題上都有重要的開發意義。近幾十年來，研究人員逐漸將目光轉向研究和開發微藻中具有的大量結構獨特的生物活性物質上面，其中有許多生物活性物質具有特殊的藥理活性，在藥用開發應用方面具有巨大的潛力[1]。

1微藻的有效成分

微藻具有很強的光合作用能力，其細胞內含有豐富的多糖、蛋白質、色素、多不飽和脂肪酸、萜類化合物、維生素及礦物質等，且均為有利于人體健康的生物活性物質，營養價值極高，是天然的營養保健食品。

1.1多糖微藻有很多種類，生存環境差異很大，其含有的多糖也不盡相同。當前微藻多糖的研究集中在細胞中可溶性多糖上面。據文獻報道，SUI Zhongquan等[2]設計出一種對經過弱酸性溶液處理過的小球藻細胞進行水提細胞壁多糖的方法，并分離得到6種水溶性多糖。加拿大學者從蛋白核小球藻凍干細胞的具有免疫調節作用的熱水提取物中首次分離得到一種新的阿拉伯半乳聚糖[3]。日本人SOGAWAK等[4]從微藻裸甲藻中分離得到一種多糖，可體外抑制白血病細胞的端粒酶活性，為白血病的治療開拓了思路。

1.2蛋白質蛋白質是生命體進行各種形式的生命活動的物質基礎。大多數微藻都具有高蛋白質含量，其氨基酸類型一般優于其他食物蛋白，能夠提供人體各種必需的氨基酸。王大志等[5]對7種微藻的蛋白質含量和氨基酸組成進行了研究，結果發現不同微藻的氨基酸組成和比例存在一定的種間差異，但很相似。陳曉清[6]從紫球藻和海水小球藻中分別提取分離得到一種抗菌蛋白，并對其部分性質進行了研究。李連平等[7]通過鋅誘導小球藻，分離得到其細胞內的類金屬硫蛋白，并對其進行了結構表征和生物活性研究。古巴科學家MORRIS H J等[8]從小球藻中分離出一種的蛋白質水解產物，其具有激發淋巴細胞的抗體反應和促進遲發性過敏反應后的恢復功能，從而有著增強免疫作用的功效。

1.3色素微藻色素主要包括葉綠素、類胡蘿卜素和藻膽蛋白3類。其中具有基本光合作用的葉綠素含量高，廣泛用作天然食用色素。微藻中類胡蘿卜素包括胡蘿卜素、葉黃素和類胡蘿卜酸3種，其功能性質獨特，具有很好的開發前景。其中葉黃素能夠預防慢性疾病的發生，增強人體免疫力。對于富含葉黃素的藻株篩選，史賢明等[9]在異養培養條件下比較7株藻株的葉黃素合成能力，并優選出其中葉黃素含量最高的小球藻CS-41。藻膽蛋白是藍藻、紅藻、隱藻和少數甲藻特有的捕光色素蛋白，它含有人體必需的氨基酸，其用途極為廣泛，既是一種天然色素添加劑，又可制成熒光試劑，應用于臨床醫學診斷和免疫化學等研究領域中，并且還具有很強的生物活性，可制成保健品及藥品[10]。

1.4脂類微藻具有總脂含量高、脂肪酸組成穩定的優點，大部分微藻的脂肪酸含量都超過其干重的10%[11]。許多微藻含有大量多不飽和脂肪酸(PUFA),如二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，對人體的生長發育具有重要的影響。鄭宇等[12]檢測5種海洋微藻的脂類組成，并對其脂肪酸在不同生長期的成分組成進行比較，研究結果表明脂肪酸不僅是構成微藻的細胞膜成分，也是一種能量儲存物質。肖艷等[13]利用采用氣質聯用技術從海水小球藻脂類成分中鑒定出9種脂肪酸甲酯，并發現其具有良好的抗菌活性。近幾年來,英國研究人員[14]在微藻油脂中還發現諸如長鏈(C35-C40)烯酮、半乳糖脂和醚脂等一系列新化合物。

1.5其他萜類是微藻產生的次生代謝產物，多數為鹵代或芳香族萜類化合物，擁有較強的生物活性[15]。英國人FISCH K M等[16]從一種海藻的甲醇提取液中分離得到10種未知和4種已知混源萜類化合物，其中7種具有抗氧化活性。微藻中還含有種類繁多的甾醇類植物激素，波蘭科學家[17]從野生小球藻中分離并利用氣質聯用技術鑒定出了7種甾醇類化合物。

2微藻的生物活性

微藻種類結構的多樣性決定了其具有多種生物活性。目前，微藻的生物活性研究主要集中于抗癌、抗病毒、抗氧化、機體免疫活性調節、抗輻射及抗凝血等生物活性。

2.1抗癌活性癌癥是醫學界至今未徹底解決的世界性難題，微藻多糖抗癌活性研究在近年來取得了一定的進展。盛建春等[18]從小球藻中提取分離得到2種多糖，經檢測分析出二者均含有不同含量的鼠李糖、葡萄糖、半乳糖以及甘露糖等單糖，并且二者分別以半乳糖和鼠李糖為最高含量單糖，這2種多糖均具有較為卓著的抗癌活性。孫立芹等[19]分別在微波和超聲波過氧化氫輔助降解法的條件下從紫球藻中提取出6種不同分子量級的胞外多糖，經過研究發現其對小鼠體內S180荷瘤生長和體外活化巨噬細胞具有顯著地抑制作用。日本學者研究發現給小鼠口服含有螺旋藻多糖的鈍頂螺旋藻水提物，可以增強小鼠體內自然殺傷細胞活性從而間接起到抗癌作用[20]。

2.2抗病毒活性抗病毒活性是近年來對微藻生物活性研究的一個熱點方向，微藻抗病毒活性成分主要是多糖，表現為對病毒的直接抑制作用。埃及科學家對5種土壤中分離出的陸生藍綠微藻提取多糖并進行抗病毒實驗，發現這些微藻中含有的多糖對狂犬病病毒和皰疹病毒有一定程度的抑制作用，而且在一定安全劑量范圍內不會對寄主細胞的產生毒害作用[21]。美國人DAVID研究發現從藍藻中提取分離得到的多糖擁有一定的抗HIV病毒活性，而且其硫酸化多糖可產生更強的抗病毒活性[22]。據文獻[23]報道，以色列科學家發現紫球藻多糖在體內和體外都有較好的抵抗單純皰疹病毒1型和2型的活性，且在多糖濃度為250 μg/mL時也沒有對寄主細胞產生任何毒害作用。

2.3抗氧化活性抗氧化劑對人們健康有著積極的影響，它們可以保護活性氧對人體的傷害。微藻作為一類具有極大研究價值的天然抗氧化劑來源之一，其抗氧化性活性一直是研究的熱點。泰國科學家確定了從螺旋藻多糖提取物中分離得到鼠李糖的最佳提取工藝，并檢測出其具有良好的抗氧化活性[24]。陳碧蓮等[25]從薔薇藻中分離純化得到胞外多糖，并進行清除自由基和抗氧化活性實驗，研究結果表明薔薇藻胞外多糖是一種強效的天然抗氧化劑。

2.4免疫調節活性通過增強機體免疫力來治療和預防人類疾病的治療手段，已經越來越受到人們的廣泛重視[26]。據報道適量的微藻多糖具有刺激、調節免疫的作用，使機體產生相應的免疫反應。加拿大學者從蛋白核小球藻的熱水提取物中分離純化得到的多糖進行磷酸化反應并開展活性試驗，發現其磷酸化處理前后均具有顯著的機體免疫刺激作用[27]。通過對紫球藻、鹽藻、等鞭金藻、塔胞藻、綠色巴甫藻等5種微藻多糖進行體外免疫調節活性比較，發現上述5種微藻多糖的活性指標不盡相同，其中紫球藻多糖的綜合指標最好，而鹽藻多糖和等鞭金藻多糖在對巨噬細胞活性的增強上具有顯著表達[28]。

2.5其他生物活性微藻多糖的抗輻射活性研究起步較晚，研究成果也相對較少，但研究方向卻很有特色?？婂\來等[29]對5種南極微藻進行紫外照射后，檢測到微藻中產生了大量多糖、色素等物質來吸收、抵御紫外輻射，從而保護細胞生長，反映了其對南極強輻射的極端生活環境的適應性，研究結果對生態保護具有深遠的意義。微藻多糖的降血糖作用是近年研究的一個重要研究方向，具有很大的應用價值[30]。誠鐘毓等研究利用小球藻對鏈脲佐菌素誘導造模的糖尿病小鼠進行活性試驗，結果表明小球藻輔助胰島素治療糖尿病有著良好的功效，具有潛在降血糖作用[31]。除上述生物活性之外，微藻還具有抗凝血活性，增強造血功能，抗菌抗炎作用等[32-33]。

3結語

關于微藻的有效成分和生物活性研究的報道有很多，具有了較深厚的研究文獻基礎，但是微藻的種類研究范圍很狹窄，主要集中在小球藻、螺旋藻、紫球藻等幾種常見微藻，對于其他種類微藻則相對報道較少。此外，目前主要研究大多集中于微藻的多糖和蛋白質上面，對其他有效成分研究較少，不夠深入，且缺少配套的生物活性研究。隨著世界各國對生物資源的需求量不斷加大，擁有豐富來源的微藻資源將越來越受到人們的重視。隨著相關研究技術和手段的飛速發展，將會有力地促進微藻有效成分的結構和活性的研究，拓展微藻的應用領域，從而加快微藻開發利用的進程[34]。

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