微藻的有效成分及生物活性

微藻的有效成分及生物活性

查荣博,张辉*,孙佳明*

(长春中医药大学中医药与生物工程研发中心，长春 130117)

摘要：目的归纳总结目前文献报道的微藻的有效成分及生物活性研究概况，为进一步研究微藻做一些基础研究。方法关于微藻的有效成分和生物活性研究的报道有很多，但主要集中于几种常见微藻，通过查阅搜集已发表的各类文献中对于微藻有效成分及生物活性研究的内容，总结出微藻的有效成分及生物活性。结果微藻具有很强的光合作用能力，其细胞内含有丰富的多糖、蛋白质、色素、多不饱和脂肪酸、萜类化合物、维生素及矿物质等，且均为有利于人体健康的生物活性物质，营养价值极高，是天然的营养保健食品。结论微藻具有抗癌、抗病毒、抗氧化、机体免疫活性调节、抗辐射及抗凝血等多种活性作用。

关键词：微藻；多糖；蛋白质；色素；脂类

DOI:10.13463/j.cnki.jlzyy.2015.01.019

中图分类号：R284文献标志码： A

文章编号：1003-5699(2015)01-0064-04

基金项目:吉林省教育厅“十二五”科学技术研究“双十”培育项目(吉教科合字[2014]第71号)；吉林省卫生厅科研课题(2012Z044)。

作者简介:查荣博(1988-)，男，硕士研究生，主要从事中药学方向研究。

收稿日期:(责任编辑：张瑞彬2014-06-13)

*通信作者:张辉，电话-(0431)86172080，电子信箱-zhanghui_8080@163.com

孙佳明，电话-(0431)86172280，电子信箱-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，是一类单细胞光合藻类生物的总称。大多数藻类生活在水中，它们结构简单，个体微小，只有在显微镜下才能观察到。微藻是生态系统的初级生产者，由于其物种种类繁多、种群数量庞大、生长繁殖迅速的基本特点，在解决人类的粮食、健康、环境和能源的问题上都有重要的开发意义。近几十年来，研究人员逐渐将目光转向研究和开发微藻中具有的大量结构独特的生物活性物质上面，其中有许多生物活性物质具有特殊的药理活性，在药用开发应用方面具有巨大的潜力[1]。

1微藻的有效成分

微藻具有很强的光合作用能力，其细胞内含有丰富的多糖、蛋白质、色素、多不饱和脂肪酸、萜类化合物、维生素及矿物质等，且均为有利于人体健康的生物活性物质，营养价值极高，是天然的营养保健食品。

1.1多糖微藻有很多种类，生存环境差异很大，其含有的多糖也不尽相同。当前微藻多糖的研究集中在细胞中可溶性多糖上面。据文献报道，SUI Zhongquan等[2]设计出一种对经过弱酸性溶液处理过的小球藻细胞进行水提细胞壁多糖的方法，并分离得到6种水溶性多糖。加拿大学者从蛋白核小球藻冻干细胞的具有免疫调节作用的热水提取物中首次分离得到一种新的阿拉伯半乳聚糖[3]。日本人SOGAWAK等[4]从微藻裸甲藻中分离得到一种多糖，可体外抑制白血病细胞的端粒酶活性，为白血病的治疗开拓了思路。

1.2蛋白质蛋白质是生命体进行各种形式的生命活动的物质基础。大多数微藻都具有高蛋白质含量，其氨基酸类型一般优于其他食物蛋白，能够提供人体各种必需的氨基酸。王大志等[5]对7种微藻的蛋白质含量和氨基酸组成进行了研究，结果发现不同微藻的氨基酸组成和比例存在一定的种间差异，但很相似。陈晓清[6]从紫球藻和海水小球藻中分别提取分离得到一种抗菌蛋白，并对其部分性质进行了研究。李连平等[7]通过锌诱导小球藻，分离得到其细胞内的类金属硫蛋白，并对其进行了结构表征和生物活性研究。古巴科学家MORRIS H J等[8]从小球藻中分离出一种的蛋白质水解产物，其具有激发淋巴细胞的抗体反应和促进迟发性过敏反应后的恢复功能，从而有着增强免疫作用的功效。

1.3色素微藻色素主要包括叶绿素、类胡萝卜素和藻胆蛋白3类。其中具有基本光合作用的叶绿素含量高，广泛用作天然食用色素。微藻中类胡萝卜素包括胡萝卜素、叶黄素和类胡萝卜酸3种，其功能性质独特，具有很好的开发前景。其中叶黄素能够预防慢性疾病的发生，增强人体免疫力。对于富含叶黄素的藻株筛选，史贤明等[9]在异养培养条件下比较7株藻株的叶黄素合成能力，并优选出其中叶黄素含量最高的小球藻CS-41。藻胆蛋白是蓝藻、红藻、隐藻和少数甲藻特有的捕光色素蛋白，它含有人体必需的氨基酸，其用途极为广泛，既是一种天然色素添加剂，又可制成荧光试剂，应用于临床医学诊断和免疫化学等研究领域中，并且还具有很强的生物活性，可制成保健品及药品[10]。

1.4脂类微藻具有总脂含量高、脂肪酸组成稳定的优点，大部分微藻的脂肪酸含量都超过其干重的10%[11]。许多微藻含有大量多不饱和脂肪酸(PUFA),如二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)，对人体的生长发育具有重要的影响。郑宇等[12]检测5种海洋微藻的脂类组成，并对其脂肪酸在不同生长期的成分组成进行比较，研究结果表明脂肪酸不仅是构成微藻的细胞膜成分，也是一种能量储存物质。肖艳等[13]利用采用气质联用技术从海水小球藻脂类成分中鉴定出9种脂肪酸甲酯，并发现其具有良好的抗菌活性。近几年来,英国研究人员[14]在微藻油脂中还发现诸如长链(C35-C40)烯酮、半乳糖脂和醚脂等一系列新化合物。

1.5其他萜类是微藻产生的次生代谢产物，多数为卤代或芳香族萜类化合物，拥有较强的生物活性[15]。英国人FISCH K M等[16]从一种海藻的甲醇提取液中分离得到10种未知和4种已知混源萜类化合物，其中7种具有抗氧化活性。微藻中还含有种类繁多的甾醇类植物激素，波兰科学家[17]从野生小球藻中分离并利用气质联用技术鉴定出了7种甾醇类化合物。

2微藻的生物活性

微藻种类结构的多样性决定了其具有多种生物活性。目前，微藻的生物活性研究主要集中于抗癌、抗病毒、抗氧化、机体免疫活性调节、抗辐射及抗凝血等生物活性。

2.1抗癌活性癌症是医学界至今未彻底解决的世界性难题，微藻多糖抗癌活性研究在近年来取得了一定的进展。盛建春等[18]从小球藻中提取分离得到2种多糖，经检测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单糖，并且二者分别以半乳糖和鼠李糖为最高含量单糖，这2种多糖均具有较为卓著的抗癌活性。孙立芹等[19]分别在微波和超声波过氧化氢辅助降解法的条件下从紫球藻中提取出6种不同分子量级的胞外多糖，经过研究发现其对小鼠体内S180荷瘤生长和体外活化巨噬细胞具有显著地抑制作用。日本学者研究发现给小鼠口服含有螺旋藻多糖的钝顶螺旋藻水提物，可以增强小鼠体内自然杀伤细胞活性从而间接起到抗癌作用[20]。

2.2抗病毒活性抗病毒活性是近年来对微藻生物活性研究的一个热点方向，微藻抗病毒活性成分主要是多糖，表现为对病毒的直接抑制作用。埃及科学家对5种土壤中分离出的陆生蓝绿微藻提取多糖并进行抗病毒实验，发现这些微藻中含有的多糖对狂犬病病毒和疱疹病毒有一定程度的抑制作用，而且在一定安全剂量范围内不会对寄主细胞的产生毒害作用[21]。美国人DAVID研究发现从蓝藻中提取分离得到的多糖拥有一定的抗HIV病毒活性，而且其硫酸化多糖可产生更强的抗病毒活性[22]。据文献[23]报道，以色列科学家发现紫球藻多糖在体内和体外都有较好的抵抗单纯疱疹病毒1型和2型的活性，且在多糖浓度为250 μg/mL时也没有对寄主细胞产生任何毒害作用。

2.3抗氧化活性抗氧化剂对人们健康有着积极的影响，它们可以保护活性氧对人体的伤害。微藻作为一类具有极大研究价值的天然抗氧化剂来源之一，其抗氧化性活性一直是研究的热点。泰国科学家确定了从螺旋藻多糖提取物中分离得到鼠李糖的最佳提取工艺，并检测出其具有良好的抗氧化活性[24]。陈碧莲等[25]从蔷薇藻中分离纯化得到胞外多糖，并进行清除自由基和抗氧化活性实验，研究结果表明蔷薇藻胞外多糖是一种强效的天然抗氧化剂。

2.4免疫调节活性通过增强机体免疫力来治疗和预防人类疾病的治疗手段，已经越来越受到人们的广泛重视[26]。据报道适量的微藻多糖具有刺激、调节免疫的作用，使机体产生相应的免疫反应。加拿大学者从蛋白核小球藻的热水提取物中分离纯化得到的多糖进行磷酸化反应并开展活性试验，发现其磷酸化处理前后均具有显著的机体免疫刺激作用[27]。通过对紫球藻、盐藻、等鞭金藻、塔胞藻、绿色巴甫藻等5种微藻多糖进行体外免疫调节活性比较，发现上述5种微藻多糖的活性指标不尽相同，其中紫球藻多糖的综合指标最好，而盐藻多糖和等鞭金藻多糖在对巨噬细胞活性的增强上具有显著表达[28]。

2.5其他生物活性微藻多糖的抗辐射活性研究起步较晚，研究成果也相对较少，但研究方向却很有特色。缪锦来等[29]对5种南极微藻进行紫外照射后，检测到微藻中产生了大量多糖、色素等物质来吸收、抵御紫外辐射，从而保护细胞生长，反映了其对南极强辐射的极端生活环境的适应性，研究结果对生态保护具有深远的意义。微藻多糖的降血糖作用是近年研究的一个重要研究方向，具有很大的应用价值[30]。诚钟毓等研究利用小球藻对链脲佐菌素诱导造模的糖尿病小鼠进行活性试验，结果表明小球藻辅助胰岛素治疗糖尿病有着良好的功效，具有潜在降血糖作用[31]。除上述生物活性之外，微藻还具有抗凝血活性，增强造血功能，抗菌抗炎作用等[32-33]。

3结语

关于微藻的有效成分和生物活性研究的报道有很多，具有了较深厚的研究文献基础，但是微藻的种类研究范围很狭窄，主要集中在小球藻、螺旋藻、紫球藻等几种常见微藻，对于其他种类微藻则相对报道较少。此外，目前主要研究大多集中于微藻的多糖和蛋白质上面，对其他有效成分研究较少，不够深入，且缺少配套的生物活性研究。随着世界各国对生物资源的需求量不断加大，拥有丰富来源的微藻资源将越来越受到人们的重视。随着相关研究技术和手段的飞速发展，将会有力地促进微藻有效成分的结构和活性的研究，拓展微藻的应用领域，从而加快微藻开发利用的进程[34]。

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