蜈蚣藻的營養成分及其應用研究進展

李靜蕊 ，馬海霞*，楊賢慶，陳勝軍，陳素文，戚勃

1. 中國水產科學研究院南海水產研究所，國家水產品加工技術研發中心，農業部水產品加工重點實驗室（廣州 510300）；2. 上海海洋大學食品學院（上海 201306）

海藻在海洋中作為低等植物存在，一般生長繁殖在近海。世界上現存的藻類約有3萬種，現已被開發利用的藻類主要分為紅藻、褐藻、綠藻和藍藻4類[1]。海藻雖然成分復雜，但因其所含有的蛋白質、維生素、多糖和脂質等營養成分而成為當今社會海洋食品的熱門話題，擁有巨大潛力[2]。研究發現，海藻中除了含有一般生物具有的蛋白質、碳水化合物、脂肪外，還含有比一般陸地植物更豐富的維生素、微量元素、礦物質等營養物質[3-4]。紅藻門海藻約有558屬，3 740余種，其中約有200種生長于淡水中。紅藻是海洋藻類的主要組成部分。蜈蚣藻屬（Grateloupia）附庸于紅藻門（Rhodophyta）、隱絲藻科（Cryptonemiaceae），生長在我國沿海地區。蜈蚣藻（Grateloupia filicina）又名為膏菜、海赤菜，屬于世界性暖溫性種，是一種食用經濟海藻。在古代，蜈蚣藻可以藥用，有清熱解毒和驅蟲之功效，也可與其他中藥配伍，用于治療風熱腸炎和喉炎等[5]。自20世紀50年代起，人們開始對蜈蚣藻進行了化學成分和活性物質的研究，并分析出其化合物，發現其除了主要的脂肪酸、氨基酸、蛋白質、多糖等基本營養物質外[6-8]，還含有牛磺酸、硫酸鹽甾化物、磷酸鹽及其他微量元素，從而使得蜈蚣藻具有抗病毒，抗氧化等作用[9]。同時蜈蚣藻在食品、醫藥等領域應用研究廣泛起來。蜈蚣藻除具有食用和醫用價值外，因其海藻多糖含量高，也使它成為待研究的食品包裝原料之一；蜈蚣藻中含有豐富的瓊脂，也可作為瓊膠工業原料[10-11]。所以蜈蚣藻在食品、藥用和工業方面有著不可小看的前景。

1 蜈蚣藻主要形態特征

全世界有蜈蚣藻40余種，其中我國南北沿海地區有蜈蚣藻20余種。蜈蚣藻藻體高度普遍為5～30 cm，顏色為紫紅色，蜈蚣藻手感黏滑，主枝為圓柱形，有些為扁壓，分枝是1～2回對生、偏生或互生的羽狀分枝，有的蜈蚣藻末端則為叉狀。蜈蚣藻的髓部由絲狀細胞和星狀細胞組成，其表皮細胞緊密排列。蜈蚣藻的囊果為球形，突出于其體表。帶形蜈蚣藻多生長在中國的黃海、渤海沿岸及浙江沿海，其藻體明顯分為皮層和髓部，皮層部分有4～6層，髓部則由疏松交織的髓絲聯結而成[12]。舌狀蜈蚣藻則多生長于海南、廣東沿海、遼寧及浙江沿海，其藻體呈直立狀，葉片為窄帶狀，單條或叉狀，全緣可有小育枝，藻體下部為細柄狀。藻體不中空[13]。

北方蜈蚣藻主要分布在山東省和遼寧省，如聚果蜈蚣藻、賽氏蜈蚣藻、青島蜈蚣藻等。南方蜈蚣藻主要分布在廣東省、福建省以及浙江省，如陽江蜈蚣藻、變色蜈蚣藻、稀疏蜈蚣藻等。通過南北方蜈蚣藻成長環境以及成熟時間，可了解到蜈蚣藻普遍生長在中低潮帶巖石或砂礫上，但由于環境、溫度、生長條件的不同，北方生長的蜈蚣藻藻體大約在每年6—8月間開始成熟，而南方生長的藻體可在2—3月間開始成熟。

2 蜈蚣藻人工養殖進展

隨著人們對蜈蚣藻的認識越來越多，蜈蚣藻的研究也隨之增長，蜈蚣藻的人工養殖將會成為海藻養殖中的重中之重。目前，我國在蜈蚣藻人工養殖方面還處在初級階段。早在20世紀80年代初，右司石川[14]開始使用紫菜網進行蜈蚣藻果孢子和四分孢子采集以及室內育苗海區栽培試驗，試驗過程中遇到一些困難。在考慮到孢子育苗的缺點后，人們又開始在無性繁殖方法上進行了探究。房歷生等[15]用切段離體再生方式對蜈蚣藻進行無性繁殖，該方式也成為目前人工養殖的主要方法。馬凌波等[16]通過室內試驗證明在室內進行蜈蚣藻人工育苗的可行性。上述研究已經證實人工育苗對培養蜈蚣藻的可行性，并為未來大規模培養蜈蚣藻提高了基礎試驗數據。蜈蚣藻人工養殖還未規模化，仍需要科研人員進一步研究。人們對蜈蚣藻沒有了解透徹，并且人們也沒有對蜈蚣藻的研究完全重視起來，可能會導致蜈蚣藻研究進程過慢，科研效果達不到預期。

3 蜈蚣藻的營養成分

3.1 蜈蚣藻的脂肪及脂肪酸

脂肪酸作為細胞組成之一，與人類生活息息相關。人體內可合成某些飽和與單不飽和脂肪酸，但不能合成維持機體正常生長所需的一些脂肪酸（稱為必需脂肪酸），如亞油酸和亞麻酸等。它們只能從食物中獲得[16-17]。其中不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFAs）具有抗炎[18]、抗血栓[19]和協調人體自身免疫系統，預防和減少動脈粥樣硬化[20]等生理生化作用。據報道，海藻脂肪含量較低，但是不飽和脂肪酸的含量卻高于陸地植物[21]。如何將海藻合成的不飽和脂肪酸通過食物鏈轉移到海洋動物中，是海藻的脂肪酸研究的重中之重。

海藻中富含二十碳PUFAs，其中二十碳五烯酸（EPA）和二十碳四烯酸（AA）含量最為顯著。大部分紅藻中的EPA含量可達到30%以上，比同試驗中褐藻和綠藻高[22]；蜈蚣藻的EPA和AA含量也極為顯著，EPA含量更是達到46%，在檢測的所有海藻中排名第二。在蜈蚣藻和帶形蜈蚣藻脂肪酸成分分析中，兩種海藻中的脂肪酸成分基本相同，主要以棕櫚酸為主[23]。但兩種海藻的不飽和脂肪酸成分卻有較大差異，蜈蚣藻以單不飽和脂肪酸油酸和棕櫚油酸為主，而帶形蜈蚣藻則以多不飽和脂肪酸二十碳二烯酸為主。因此蜈蚣藻被視為現階段具有廣闊前景的新型原料，為人體提供大量不飽和脂肪酸。以蜈蚣藻為原料開發新功能保健品及補品具有較廣闊的應用前景。

3.2 蜈蚣藻多糖

海藻多糖是一類大分子生物物質，是難以被消化吸收的細胞間黏性多糖[24]。海藻多糖主要分為褐藻多糖、紅藻多糖、藍藻多糖和綠藻多糖四大類。蜈蚣藻多糖屬于紅藻多糖。紅藻多糖主要由瓊膠、卡拉膠和瓊膠-卡拉膠中間多糖組成，具有抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、免疫調節等多方面的生物活性[25]。提取多糖有多種方法，過去提取多糖主要以稀酸、稀堿和熱水方法為主，雖然該方法成本低、工藝簡單，但提取率低[26-28]。目前提取多糖的方法主要有微波輔助提取、超聲波輔助提取與酶解輔助提取，大大提高了多糖的提取率。在對海藻多糖進行分離純化時，分級沉淀法和柱層析法最為常用[24]。根據試驗研究發現，浸提溫度100 ℃、浸提時間2 h、料液比1∶50（g/mL）、醇沉體積分數90%是提取蜈蚣藻多糖的最佳方案，所測得蜈蚣藻的多糖提取率達到71.05%[29]。

在利用GC-MS法分析海藻多糖的單糖組成試驗中，得出7種海藻的多糖都含有半乳糖和木糖，其中蜈蚣藻還含有巖藻糖[30]。根據紅外光譜分析，海藻多糖均為硫酸酯多糖。我們可根據蜈蚣藻多糖的化學成分以及生物活性探索更多蜈蚣藻多糖的應用。近年來，海藻多糖用于食品涂膜保鮮技術的研究成為食品保鮮的熱點，海藻多糖膜因其成本低、易降解、無污染、可有效延長食品貨架期等優點在食品工業中應用廣闊。郭守軍等[31]在對蜈蚣藻的流變性研究中發現，蜈蚣藻多糖在冷水或熱水浸提部分均具有效果明顯的流變性能。因此他[32]進一步研究了以蜈蚣藻多糖與卡拉膠復合而成的涂膜保鮮劑對楊梅進行了保鮮測試，發現在常溫中這種涂膜保鮮劑可有效延長楊梅的保鮮期，這使得蜈蚣藻多糖在食品的保鮮技術及應用中具有優勢。

3.3 蜈蚣藻的萜類化合物

萜類化合物是指在自然界廣泛存在的、分子式為異戊二烯類及其含氧衍生物的一類化合物。萜類物質在生物學中有著重要的功能和作用，近幾年的醫學研究發現，萜類化合物有抗癌[33]、消炎[34]、抗氧化、增強免疫力[35]等功效。同時，部分萜類化合物為芳香性揮發物質，可以用于調味劑、香水及化妝品等不同行業[36]。Yang等[37]使用高體積分數的乙醇從蜈蚣藻中提取出一些粗提物，在除掉乙醇后，又用乙酸乙酯進行洗脫分離，將溶于乙酸乙酯的部分進行結構分析，結果表明此部分為多萜類化合物。李娜等[38]采用超臨界CO2流體萃取技術，利用GC-MS分析出蜈蚣藻中萜類化合物的主要化學成分，并從中判定是11種萜類化合物。

4 蜈蚣藻的活性成分及其應用

蜈蚣藻多糖多由硫酸多糖組成，自20世紀70年代，隨著人們對多糖生物學功能不斷深入研究，發現多糖在細胞生命活動中起到重要調劑作用[39]。因此對蜈蚣藻的研究也獲得越來越多的人重視。

4.1 蜈蚣藻的抗氧化作用

人體因為持續與外界接觸，體內不斷產生自由基，衰老、癌癥等重大疾病均與過量自由基的產生有關系。因此研究抗氧化活性可以有效克服或緩解其帶來的危害。朱良等[40]對繁枝蜈蚣藻在體外的抗氧化能力進行了探討，在測定還原力和自由基清除率時發現，繁枝蜈蚣藻多糖具有較強的還原能力和自由基清除活性，且對卵黃脂蛋白LPO體系也有抑制作用，因此具有較明顯的體外抗氧化能力。Athukorala等[41]提取蜈蚣藻多糖后，對蜈蚣藻的清除活性氧能力和抑制脂質過氧化的效果進行了研究，結果表明，蜈蚣藻對自由基的抑制效果優于其他抑制劑。Jung等[42]從蜈蚣藻提取的藻紅蛋白（GfPE）對大鼠星形膠質細胞進行了抗氧化實驗，結果發現GfPE含量的增加可減輕H2O2對星形膠質細胞的影響，因此認為蜈蚣藻藻紅蛋白提取物具有抗氧化作用。

4.2 蜈蚣藻的抗腫瘤作用

現階段，癌癥是人類殺手之一，對于癌癥治療也越來越重視，除去手術、放療、化療等醫療技術，如何提高自身免疫功能、減少癌癥的發生，是目前醫學上一個重大突破難點。Zhang等[43]在蜈蚣藻中得到多糖GLP，并對小鼠進行了試驗，結果發現，GLP可有效減少小鼠體內血管生成實體瘤的概率，并可以抑制其腫瘤生長。李雅琪等[44]研究了蜈蚣藻體外抗腫瘤活性，研究顯示，將與無機溶劑混合并萃取后的蜈蚣藻，利用MTT比色法方法，對部分癌細胞，如MDA-MB-468乳腺癌細胞、HepG2肝癌細胞、A549肺癌細胞均有明顯的抑制效果。嚴君等[45]從蜈蚣藻中提取出多糖GFP15，并利用雞胚尿囊膜法（CAM）對GFP15進行抗新生血管生成試驗，結果發現GFP15能抑制CAM新生血管的形成。Yu等[46]則從蜈蚣藻分離出新多糖GFP08，對接種S180肉瘤細胞的小鼠進行注射并觀察，結果表明，GFP08可抑制肉瘤的生長，腫瘤抑制率最高可達47.6%。以上研究表明，海藻多糖具有較高的腫瘤抑制率，因此具有良好的抗腫瘤作用，蜈蚣藻多糖領域還有很大的發展空間，并且其可以在醫藥學方面提供更多的幫助。

4.3 蜈蚣藻的抗病毒作用

病毒是在活細胞內寄生并以復制方式增殖的非細胞型生物。人們每天接觸的東西都有病毒的存在，因此，近年來如何利用生物的抗病毒活性成為生物學研究重點。蜈蚣藻多糖為硫酸多糖，隨著對硫酸多糖的深入研究，其優異的抗病毒特性引起了廣泛關注。張穎等[47]利用體外細胞培養技術，對多種南海海藻的海藻多糖體外抗單純皰疹Ⅰ型病毒（HSV-1）和柯薩奇B組3型病毒（CoxB3）的活性進行了研究，結果表明，蜈蚣藻多糖可明顯抑制HSV-1。芮雯等[48]提取了帶形蜈蚣藻的多糖樣品，利用MTT法測定蜈蚣藻多糖對柯薩奇病毒（CoxB3）和HSV-1感染的細胞的毒性，結果表明蜈蚣藻多糖可抑制細胞發生病變。蜈蚣藻在抗病毒方面具有很大的潛力，但其抗病毒機制還有待進一步的研究。

5 開發利用蜈蚣藻存在的問題

現階段，蜈蚣藻作為新研究的藻類，人們對它的了解甚少，雖然在蜈蚣藻多糖研究方面獲得了很大的進展，但是距離完全了解還有很長的道路，在研究過程中也存在著不足和缺陷。與其他褐藻、綠藻以及其他紅藻類相比，人們對蜈蚣藻的了解微乎其微。南方蜈蚣藻大多只在每年二三月份成熟，因此采摘期與同屬紅藻的紫菜相比少近三月；新鮮蜈蚣藻保鮮期短，應盡快進行加工處理，以免變質；此外，蜈蚣藻的成分復雜，前后處理程序復雜，除了在處理程序上的成本外，其開發利用中也面臨著一些難題。并且蜈蚣藻易受海洋環境、生態環境的影響，組織有效的調查采集非常不容易[49]。蜈蚣藻屬分類還未系統化，仍需要科研人員進一步研究。人們對蜈蚣藻尚未了解透徹，對蜈蚣藻的研究沒有完全重視，這都將可能導致蜈蚣藻研究進程過慢，科研效果達不到預期。

6 結語與展望

蜈蚣藻是我國從古代起就使用的中藥材之一，在藥學史書中也多有記載。蜈蚣藻含有大量的活性物質，可以被廣泛應用到食品、藥品等方面。蜈蚣藻通過自主光合作用進行生長，以蜈蚣藻為原料開發動物豐富的低成本飼料資源可以為畜產品提供更好的選擇。蜈蚣藻作為新研究的藻類，含有大量的蛋白質、海藻多糖、維生素和礦物質，此外其含有的萜烯類化合物，具有抗生素的特性。根據蜈蚣藻的營養特點和生物學功能，在飼料行業可以有更好的發展，蜈蚣藻在飼料中綜合開發利用前景廣闊。據報道，蜈蚣藻在西太平洋中為卡拉膠的來源，而卡拉膠作為一種紅藻多糖，具有顯著的抗病毒活性，得到了醫學界廣泛關注。我國對蜈蚣藻的化學成分和藥理活性研究已走在世界前列，國內有關蜈蚣藻的營養成分及活性研究也越來越完善，只要將其研究成果與食品、藥品結合起來，應用到市場當中去，則對其資源的使用及蜈蚣藻工業的發展有著重要意義。