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user: 2. 海藻生物活性物质介绍 海藻中生物活性物质主要有多糖类、蛋白类、萜类、甾醇类、多酚类、环状多硫化合物、大环内酯类等，近年来多糖类物质仍然是学者的研究重点，广泛应用于各领域 [ 6 ] 。 2.1. 多糖类 多糖是所有生命有机体的重要组分，并在控制细胞分裂、调节细胞生长以及维持生命有机体正常代谢等方面具有重要作用，因此有关多糖的研究越来越受到研究人员的关注和重视 [ 7 ] 。海藻多糖是重要的多糖类物质，种类繁多，来源丰富，不仅能提高机体免疫功能，而且在维持海藻生理生态方面也起着十分重要的作用 [ 8 ] ，许多海藻多糖具有抗肿瘤、抗病毒、抗心血管疾病等活性 [ 9 ] 。近年来，随着海藻的广泛应用以及对海藻多糖认识的深入 [ 10 ] [ 11 ] ，人们对海藻多糖生物活性的研究越来越重视，从而使其成为目前海洋生物提取物研究中最为活跃的领域之一。海藻多糖就来源可分为褐藻多糖、红藻多糖、绿藻多糖和蓝藻多糖4大类，其中前两者研究较多。 2.1.1. 褐藻多糖 褐藻多糖主要来自海带、巨藻、泡叶藻和墨角藻等，有褐藻胶(Alginate)、褐藻糖胶(Fucoidan)和褐藻淀粉(Laminaran)。褐藻细胞壁中的多糖包括25%的L-岩藻糖、26%的D-木糖、19%的D-己四醇醛酸、13%的硫酸盐和12%的蛋白质 [ 12 ] 。Bilan MI等 [ 13 ] 从褐藻中提取岩藻依聚糖，测定其部分片断结构组成，其中L-岩藻糖、硫酸盐、醋酸盐的摩尔比是1:2.22:0.08，糖链结构由典型的多个二糖单元聚合而成。 褐藻胶是广泛存在于各种褐藻中的一类多糖物质，是由α-(1-4)-L-古洛糖醛酸和β-(1-4)-D-甘露糖醛酸组合形成的线性高分子阴离子化合物，它是褐藻酸的亲水衍生物的统称，可以做食品的增稠剂、乳化剂、品质改良剂等；褐藻胶用在医药工业上，作代血浆、止血剂、烫伤纱布、牙科印模剂、药品赋形剂、新型钡餐造影剂、胶囊等；用在水处理上，作硬水软化剂和除垢剂；用在农业上，作杀虫剂、促生长剂、保水剂等；褐藻胶可以制成活性染料、分散性染料、酸性染料、碱性染料和醇溶性染料，用在印染工业上；用在日用化工上，可做美容美发剂、洗涤剂等。 褐藻糖胶是褐藻所特有的细胞间质多糖，其本质是含岩藻糖的硫酸化多糖，其具备高浓度的硫酸根或盐类，因而属高活性天然生物成分，具有抗凝血、降血脂、抗肿瘤、抗病毒、增强机体免疫机能等生理活性，被广泛应用于食品添加工业，在乳制品、饮料、保健品、糕点、冷饮、果冻、面包牛奶中均可添加。 2.1.2. 红藻多糖 红藻细胞间质多糖是由D-或L-型半乳糖及其衍生物聚合而成的线性高分子，又称为半乳聚糖或半乳糖胶。红藻中的多糖类物质主要有琼胶、卡拉胶、以及琼胶和卡拉胶中间多糖。 琼脂(Agar)又称琼胶，俗称洋菜、冻粉或冻胶，是由红海藻纲中提取的亲水性胶体。据中华人民共和国药典记载，琼脂“系自石花菜Gelidi-umamamii Lantx或其他数种红藻类植物中浸出并经脱水干燥的黏液质”；按美国药典定义，琼脂是一种从Rhodophyceae类的某些海藻萃取的亲水胶体；按化学结构上来说，琼脂是一类以半乳糖为主要成分的一种高分子多糖，其结构是β-D-半乳糖之间以1，3-糖苷键形成链，在链的末端是以1，4-糖苷键同α-D-葡萄糖硫酸酯连接。琼胶由于其独特的胶凝性和稳定性，长期以来广泛应用于食品工业中；在我国和日本等亚洲国家，琼胶作为一种食品已有很久的历史，现在仍然为人们所喜爱；琼胶早已被美国食品药品管理条例列为公认安全产品，获准作为食品添加剂加载在食品化学药典中。琼胶寡糖是琼胶多糖经水解后聚合度为2~20的新型的海洋功能性低聚糖，主要由琼二糖的重复单位连接而成，包括琼寡糖(agaroligo saccharides)和新琼寡糖(neoagarooligo saccharides)两个系列，琼寡糖以3，6-内醚-α-L-半乳糖残基为还原性末端，新琼寡糖以β-D-半乳糖残基为还原性末端。降解得到的琼胶寡糖，克服了琼胶粘度高、水溶性低、不易被吸收的缺陷，其水溶性好，有利于人体吸收，不仅具有功能性低聚糖的一般特性，还具有许多普通寡糖无法替代的生理功能特性，如较强的抗癌、抗氧化、抗炎、抗龋齿及抗淀粉老化等活性，是一种极具开发潜力的低聚糖。 卡拉胶(Carrageen， CAS 9000-07-1)，又称鹿角菜胶、角叉菜胶、爱尔兰苔菜胶，是一种从海洋红藻(包括角叉菜属、麒麟菜属、杉藻属及沙菜属等)中提取的多糖的统称，是多种物质的混合物，有κ (Kappa)，ι (Iota)，λ (Lamda)，μ (mu)等多种，目前商业化生产以及广泛应用的以前三种为主。卡拉胶由硫酸基化的或非硫酸基化的半乳糖和3，6-脱水半乳糖通过α-1，3糖苷键和β-1，4键交替连接而成，在1，3连接的D半乳糖单位C4上带有1个硫酸基；分子量为20万以上。 2.1.3. 绿藻多糖 绿藻是种类最多的一类海藻，是藻类植物中最大的一门，约有350个属，7500~8000种，研究表明，绿藻多糖是绿藻的主要化学成分，含量丰富，主要是构成其细胞壁填充物的木聚糖和(或)甘露聚糖，还有少量存在于细胞质内的葡聚糖以及一些杂多糖。目前，对绿藻多糖研究比较多的种属主要为石莼属(Ulva)、松藻属(Codium)、浒苔属(Enteromorpha)、礁膜属(Monostroma)、小球藻属(Chlorella)和刚毛藻属(Ctadophora)等。水溶性硫酸多糖是绿藻多糖的主要成分，其组分和结构随着绿藻种类的不同而不同，通常可分为两类，一类为木糖–阿拉伯糖–半乳糖聚合物，另一类为葡萄糖醛酸–木糖–鼠李糖聚合物 [ 14 ] 。绿藻多糖具有降血脂、降血糖、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、免疫调节、抗凝血、抗辐射、抗菌、抗炎等多种生物活性。 2.1.4. 蓝藻多糖 目前对蓝藻多糖的研究较少，主要以螺旋藻多糖为代表。螺旋藻多糖(PSP)是从螺旋藻藻体、螺旋藻培养液中提取分离出来的一类具有促进细胞生长、提高免疫力、抗肿瘤、抗辐射、抗氧化、抗衰老、对核酸内切酶活性和DNA修复合成有增强作用等功能的重要天然生物活性物质，也是国内外海洋药物研究开发的热点，其主要由D-葡萄糖、D-甘露糖、L-鼠李糖、D-半乳糖、D-阿拉伯糖和葡萄糖醛酸等组成。 2.2. 蛋白类 海藻的蛋白质含量由于品种不同而有所差异，棕海藻的蛋白质含量(干重3%~15%)比绿海藻或者红海藻(干重10%~47%)低 [ 15 ] [ 16 ] ；除了Undariapinnatifida (裙带菜)的蛋白质含量为11%~24%外，大部分被工业开发的棕海藻蛋白质含量均低于干物质的15%；许多绿海藻，例如隶属于石莼属的品种，其蛋白质含量为干物质的10%~26%；红海藻的蛋白质含量更高，Porphyratenera (甘紫菜)蛋白含量为干物质的47%；Palmaria palmate (带掌状红皮藻)达到35%。一般来说，多数海藻蛋白接近或超过大豆所含的蛋白，并且氨基酸组成合理，利于人体吸收，具有降压、调节血脂平衡及促进免疫系统的功能，由于其高蛋白质含量和特殊的氨基酸组成，红海藻作为一种潜在食物蛋白资源引起广泛关注。在欧洲，海藻已被开发成一种新型的功能性食品，尤其是高蛋白含量的品种；另外，也可以作为某些食品中的蛋白质添加剂，提高食品中蛋白质及特殊氨基酸的含量。近年来很多研究报道了海藻中蛋白质在食用、药用以及饲料行业中的应用 [ 17 ] 。 另外，海藻中还含有色素蛋白，按照吸收波长的差异分为藻红蛋白(PE)和藻蓝蛋白(PC)。藻红蛋白可用于免疫荧光反应中染色。有研究报道 [ 18 ] ，在较温和条件下，酶液化红海藻可以改善蛋白的溶解性，尤其是PE；紫菜可以作为藻红蛋白的提取原藻，采用单细胞藻光生物反应器生产藻红蛋白具有广阔的商业前景。藻蓝蛋白(PC)是天然蓝色素的资源宝库，在体积较大海藻中含量较少，但在螺旋藻中含量异常丰富；藻蓝蛋白可以通过刺激免疫系统来实现抗肿瘤作用。藻蓝蛋白吸收光能，选择性地富集于病灶，可用于动脉粥样硬化及癌症如皮肤癌、乳腺癌的光动态治疗，这一治疗作用已经获得美国FDA的批准。 2.3. 萜类及脂类 萜类是海藻保护自己所产生的最具代表性的次生代谢物，海藻中萜类物质种类很多，大多为卤代或芳香族萜类化合物，具有杀菌、抑菌和抗肿瘤等生物活性。 已发现的含卤素萜类化合物大多是倍半萜。至1978年止，从海藻中已分离出60多种倍半萜，其中红藻的最普通代谢物是含卤倍半萜，红藻中又以凹顶藻中含卤倍半萜最为丰富，几乎大多数卤化倍半萜品种都可在不同品种的凹顶藻中找到。例如，奥甫斯特醇(见结构式a)来源于凹顶藻，有抗金黄葡萄球菌活性；依苏布斯醇(b)也来源于凹顶藻。此外，帕力斯圣辛A(c)和阿斯逊腈-2(d)来源于海绵。海洋二萜为由4个异戊二烯单元“首–尾”相联形成的化合物。通常，其分子碳架含有20个碳原子，是最常见的海洋萜类化合物。海洋二萜多数来自海藻、珊瑚，少数来自海绵。海洋二萜与陆地生物的二萜有显著不同的结构特点 [ 19 ] 。海洋中帖类化合物增长速度极快，近年来的研究中，许多独特新型碳骨架的帖类化合物不断被发现，显示出广阔的开发利用价值。萜类化合物是由异戊二烯头尾相连而成的，分子式为(C 5 H 8 )n，在海藻中与脂类共存。 脂类包括脂肪酸、胆固醇、类固醇等带有长链的碳氢化合物，海藻中的短链饱和脂肪酸或脂类提取物具有较强的抗菌活性，在制药、农业等方面也得到了大量的应用 [ 20 ] 。 2.4. 其它活性物质 海藻多酚(algaepolyphenols， AP)是从海藻中提取出来的多酚类化合物总称，是海藻对抗其它生物吞食及感染的重要化学防卫物质，包括褐藻多酚及红藻多酚等，这类化合物具有抗生性，能使蛋白质失活，抑制单细胞藻生长；同时卤代酚还具有类生长素活性和抗氧化活性；因其具有的独特生理功能而成为酚类领域的研究热点 [ 21 ] 。海藻酚类化合物根据其组成可以分成海藻简单酚类和多酚类化合物 [ 14 ] ，海藻简单酚类化合物又可以根据是否含有卤族元素分成卤代酚类、不含卤酚类。简单酚类化合物在红藻、褐藻、蓝藻、绿藻中均有分布，目前已知含有卤代酚类化合物的海藻主要有：红藻中的多管藻属(Polysiphonia)、松节藻属(Rhodomela)、鸭毛藻属(Symphyocladia)、齿海藻属(Odonthalia)；褐藻中的墨角藻属(Fucus)、囊载藻属(Cystophora)；蓝藻中的眉藻属(Calothrix)；绿藻中的扇藻属(Avra-invilla)等；而不含卤酚类化合物主要存在于红藻中的海松藻属(Halopitys)；褐藻中的扇藻属(Zonaria)、囊载藻属(Cystophora)和裙带菜属(Undaria)等；海藻多酚类化合物则在褐藻中含量较大、种类较多，从已有的研究来看，海藻多酚在马尾藻、墨角藻、水云属等海藻中含量较丰富。目前对褐藻多酚抗肿瘤活性、抗菌、抗病毒活性、抗氧化活性、化学防御活性、除臭活性研究较多。 海藻中还富含超氧化物歧化酶，是含铜、锌、铁、锰的一类蛋白质，能够将超氧阴离子自由基歧化为氧气和过氧化氢，是高效的自由基清除剂；海藻含有多种维他命，主要的有维他命B12、C及E、生物素及烟碱酸；除此之外，海藻还是酶抑制剂的一个新来源。这些活性物质在农业化工、食品卫生、生物防治等领域均有巨大的潜在价值。