紫菜生物活性成分研究进展

王治

（天津市食品安全检测技术研究院，天津300000）

紫菜生物活性成分研究进展

王治

（天津市食品安全检测技术研究院，天津300000）

对紫菜多糖、紫菜藻胆蛋白、紫菜蛋白多肽、紫菜多酚的抗氧化、抗肿瘤、降血压、降血脂、提高免疫力等生物活性进行综述，为紫菜资源的合理开发利用提供参考。

紫菜；多糖；藻胆蛋白；蛋白多肽；多酚；生物活性

紫菜是红藻门（Rhodophyta）原红藻纲（Protoflorideophy-ceae）红毛菜目（Bangiales）红毛菜科（Bangiaceae）紫菜属（Porphyra）的统称[1]，是一种较常见的食用海藻。紫菜是一种高蛋白、高纤维、低热值、低脂肪的高营养海藻[2]，干紫菜中蛋白质含量为25%～50%、多糖含量为20%～40%、脂肪含量为1%～3%、灰分含量为7.8%～26.9%[3]，含有丰富的氨基酸（包括8种必需氨基酸）[4]、矿物质元素、维生素（主要为B族维生素、维生素C、维生素E、胡萝卜素等）及不饱和脂肪酸，具有很高的营养价值，是理想的保健食品及重要的工业原料。早在《齐民要术》中提到紫菜的产地及食用的方法等，有“吴都海边诸山，悉生紫菜”的说法。紫菜有一定的药用价值，在《本草纲目》一书中描述了紫菜的形态和采集方法，还指出紫菜主治“热气烦塞咽喉”、“凡瘿结积块之疾，宜常食紫菜”。中医学认为，紫菜味甘、咸，性寒，具有清凉泻热、利水消肿、软坚、补肾的功能。本文对紫菜的生物活性成分及各活性成分的提取方法进行归纳，为进一步研究紫菜中各成分的生物活性以及开发新型保健食品提供依据，为紫菜的深加工利用提供参考。

1 紫菜多糖

多糖是广泛存在于动植物和微生物中由单糖组成的天然高分子化合物[5]。一般而言，根据来源不同，多糖可分为动物多糖、植物多糖以及微生物多糖等。紫菜多糖一般主要分为紫菜胶和琼胶两大类，而二者的主要区别在于硫酸基含量的高低[5]。紫菜多糖是一种多组分的水溶性多糖[6]，有研究指出，紫菜多糖主要由岩藻糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖和木糖等组成，是一种糖醛酸含量较高的酸性杂多糖，糖链残基上不同程度地连接着硫酸根、甲氧基等基团。紫菜多糖属半乳聚糖硫酸酯，主要由半乳糖、3，6-内醚半乳糖和硫酸基等组成，其基本结构单位为3-β-D-半乳糖苷-1，4-α-L-3，6-内醚半乳糖组成的二糖。紫菜多糖具有多种生物活性，包括抗氧化及免疫调节功能。

1.1 抗氧化

近年来，有关紫菜多糖抗氧化的研究取得了很大进展。周小伟等[5]对紫菜多糖的抗氧化活性进行了体外抗氧化实验，发现其具有较强的抗氧化活性，紫菜多糖对·OH和DPPH·均有良好的清除效果，并呈现出明显的线性关系。谢飞等[7]以末水坛紫菜为原料提取多糖并进行除蛋白工艺优化，研究多糖在细胞内的抗氧化作用，建立H2O2诱导HeLa细胞氧化损伤模型，发现与模型组相比，经紫菜多糖处理的损伤细胞存活率显著提高，且细胞内活性氧含量显著下降，说明紫菜多糖有较强的抗氧化能力，能清除细胞内过剩的活性氧，修复H2O2对HeLa细胞的氧化损伤。陈义勇等[8]以南通洋口港坛紫菜为原料，从紫菜中提取纯化紫菜多糖，测定纯化后的紫菜多糖的抗氧化活性，结果表明紫菜多糖对羟基自由基、超氧阴离子自由基以及DPPH自由基都具有一定的清除作用，且随着多糖浓度的增加而增大，当紫菜多糖溶液浓度为5 mg/mL时，对·、·OH、DPPH·的清除率分别为78.9%、53.4%和43.1%，紫菜多糖的抗氧化作用与VC相比相对较弱。

1.2 免疫调节

国内外学者对紫菜多糖作了大量研究，表明紫菜多糖具有很强的调节免疫功能作用。张伟云等[9-11]以条斑紫菜为原料用热水提取紫菜多糖并进行分离纯化，得到多糖PY2（分离得到的分子量较小的多糖）、PY3、PY4，进行细胞实验，实验结果表明多糖PY2对小鼠脾脏淋巴细胞、胸腺淋巴细胞以及混合淋巴细胞的增殖有一定的抑制作用，而对骨髓细胞的增殖没有明显的影响；多糖PY3对小鼠骨髓细胞和脾脏淋巴细胞的增殖以及对混合淋巴细胞反应均有一定的促进作用，对血细胞K562的生长有一定的抑制作用，表明PY3不仅能够提高小鼠细胞的功能还有一定的抗肿瘤作用；多糖对小鼠骨髓细胞、脾脏淋巴细胞和胸腺淋巴细胞增殖有一定的抑制作用，而对混合淋巴细胞没有明显的影响。张全斌等[12]对紫菜多糖的免疫调节作用进行研究，结果表明紫菜多糖对免疫细胞增殖、对细胞和腹腔巨噬细胞杀伤活性有不同程度的抑制作用。Oumi等[13]将条斑紫菜多糖进行酶解，得到硫酸化寡糖组分，此寡糖组分对Ehrlich腹水瘤和Meth-A纤维瘤具有很大的活性，且腹腔注射此寡糖能显著增强巨噬细胞的吞噬作用。邱伟芬等[14]对提取的紫菜多糖进行分离纯化，得到PYP-1、PYP-2、PYP-3和PYP-4多糖组分，运用小鼠单核巨噬细胞RAW264.7模型研究各组分的体外免疫调节活性，发现PYP-2、PYP-3和PYP-4在25 μg/mL～250 μg/mL浓度范围内能够显著促进小鼠腹腔巨噬细胞RAW264.7的增殖，增强其吞噬中性红能力，表现出显著的免疫调节活性。

2 紫菜藻胆蛋白

藻胆蛋白是紫菜等某些藻类特有的重要捕光色蛋白，分为藻红蛋白（PE）、藻蓝蛋白（PC）、藻红蓝蛋白（PEC）和别藻蓝蛋白（APC）4大类，通常蛋白质质量分数占紫菜藻体干重的25%～50%[3]。多年来，张唐伟、王超等[15-16]对紫菜中藻胆蛋白的提取、纯化与生物活性进行研究。姚翔、Wenjuan等[17-18]对海藻蛋白质的酶解技术与酶解物的生物活性等方面做了大量研究。姚兴存等[19]对紫菜藻胆蛋白在人体中模拟消化情况进行了研究报道，结果表明在紫菜藻胆蛋白的模拟人体胃肠消化过程中，紫菜藻胆蛋白的消化主要集中在胃肠液开始消化的30 min，随后消化速度趋缓，紫菜藻胆蛋白是容易被消化的优质蛋白质。藻红蛋白的用途非常广泛，既可以作为天然色素广泛应用于化妆品、食品、药品、染料等工业。藻红蛋白具有很高的医疗价值，它经适宜波长的光激发后，可以产生单线态氧及其他的氧自由基，杀伤生物大分子，可为癌症等疾病的辅助治疗提供新的技术手段[20]，具有十分重要的研究价值和应用意义。

2.1 抗氧化性

紫菜藻胆蛋白具有很好的抗氧化作用，作为抗氧化剂是一种具有良好的应用前景。钱晓婕等[21]对紫菜中的藻胆蛋白抗氧化能力进行了研究，发现藻胆蛋白具有体外清除·OH和O2-·的能力，并能显著地提高小鼠全血过氧化氢酶、谷胱甘肽氧化物酶、血清总SOD活力，降低红细胞丙二醛含量。姚兴存等[19]以条斑紫菜为原料，提取并纯化紫菜藻胆蛋白并测定其抗氧化活性。结果表明：紫菜蛋白由3类分子质量分别为55、22、17 ku的蛋白质（亚基）组成，这3类分子质量蛋白质都有明显的抗氧化活性，抗氧化活性随分子质量的降低而增大；实验测得紫菜蛋白清除·OH的IC50为1.481 mg/mL，清除DPPH·的IC50为0.452 mg/mL。

2.2 抗肿瘤

紫菜蛋白具有抗肿瘤的作用，能抑制肿瘤细胞生长，破坏、杀伤肿瘤细胞。李冠武等[22]将不同浓度的藻红蛋白加入到细胞培养基中进而进行激光辐照，用MTT法测定细胞存活率，实验结果表明，激光能量恒定时，S180细胞生存率随着藻红蛋白浓度的增加而降低，说明紫菜藻红蛋白的激光光敏反应对S180瘤细胞有很强的抑制作用。2002年他还对R-藻红蛋白介导的光敏反应诱导的肿瘤细胞凋亡进行了研究，对培养的小鼠S180瘤细胞进行光动力治疗处理，一段时间后，发现S180瘤细胞出现凋亡并伴有特征性的DNA Ladders[23]。刘宇峰等[24]通过半固体琼脂培养法及MTT法研究了坛紫菜红藻藻蓝蛋白（R-PC）对HL-60细胞生长的影响，结果表明，R-PC能够显著抑制HL-60细胞的生长，且存在浓度和时间效应关系。

2.3 增强免疫功能

曾繁杰等[25]从坛紫菜中分离纯化得到分子量为120 000的R－藻蓝蛋白，通过常规细胞培养方法得出结论：紫菜R－藻蓝蛋白（R－PC）可刺激人B淋巴细胞的增殖反应，对葡萄球菌Cowen I（SAC）、抗人IgM的μ链血清及植物血凝素（PHA）诱导人B细胞增殖的辅助功能很高，紫菜R－藻蓝蛋白还可用于免疫力缺陷的治疗。时旭等[26]通过对小鼠灌胃条斑紫菜藻蛋白提取液研究其对小鼠免疫功能的影响，结果发现藻胆蛋白提取液可以提高小鼠免疫器官脏器指数，进而增强小鼠的免疫功能。

3 紫菜蛋白多肽

生物活性肽是天然氨基酸以不同排列组合方式构成的从二肽到复杂的线性或环形结构的不同肽类的总称。当前从动植物中开发活性肽，特别是利用蛋白酶酶解蛋白进而制备生物活性肽正成为研究的热点。紫菜多肽是通过生物酶解技术从紫菜蛋白中提取获得的多肽活性物质，由于生存环境的差异，使海洋生物活性物质的化学组成和分子结构有一定的特殊性，使紫菜多肽可能具备一些特有的生物活性[27]。

3.1 抗氧化

紫菜多肽具有一定的抗氧化能力。姚兴存等[28]以条斑紫菜为原料，使用蛋白酶水解紫菜蛋白制得紫菜活性肽，通过测定紫菜活性肽对·OH、DPPH·的清除能力及还原能力来评价其抗氧化性，发现经过3种蛋白酶酶解所得到的紫菜蛋白活性肽均具有一定的抗氧化能力。

3.2 降血压活性

紫菜多肽具有降血压的功能。姚兴存等[29]采用木瓜蛋白酶酶解条斑紫菜，得到紫菜蛋白活性寡肽，研究不同水解条件下酶解液的ACE抑制率以评价其降血压活性，结果表明酶解产物ACE抑制率平均可达34%以上，ACE抑制肽的半抑制浓度IC50值为4.48 mg/mL。

3.3 降血脂作用

王茵等[27]探讨紫菜多肽的血脂调节作用，通过动物实验，建立了高血脂大鼠模型，比较分析了紫菜多肽对高血脂大鼠体质量、肝脏系数、血脂指标及过氧化指标的影响情况。结果表明，紫菜多肽能有效控制高血脂模型大鼠体质量的增加，改善血脂水平，提高抗氧化酶活力，抑制脂质过氧化反应，降低患动脉硬化疾病的风险。

3.4 血管舒张作用

紫菜生物活性多肽有舒张血管的作用。任姗姗等[30]研究紫菜活性多肽的血管舒张作用及机制，发现紫菜活性多肽可抑制受体操作性钙通道激活剂去氧肾上腺素对血管环的收缩作用，又能阻断电压依赖性钙通道激活剂KCl对血管环的收缩作用，对于去内皮的血管环，也可以显著抑制由去氧肾上腺素引起的收缩，并呈剂量－效应正相关。说明紫菜活性肽具有血管舒张作用。

4 紫菜多酚

多酚又称单宁，广泛存在与蔬菜、水果、谷物、豆类等植物中，是一大类结构不同、含有多个酚羟基化合物的总称[31]。紫菜多酚也是一种植物多酚，具有多种生物活性，因此今年来也备受关注。

4.1 抗氧化活性

钟明杰等[32]研究微波辅助提取紫菜多酚的工艺条件及其抗氧化活性，发现紫菜多酚的DPPH·的清除率为20.5%，还原力为0.193。蔡建秀等[31]研究紫菜多酚的抗氧化活性，发现紫菜多酚在0.005 mg/mL～0.5 mg/mL范围内，随多酚浓度的增加对DPPH·的清除率不断升高，并且能够显著抑制小鼠肝肝组织匀浆MDA的生成和抑制H2O2诱导的小鼠红细胞溶血，表明紫菜多酚对红细胞和组织细胞有保护作用，表现出很好的抗氧化作用。MACHU和Ahn等[33－34]也通过实验证明，紫菜多酚可有效降低实验动物血清和肝脏中丙二醛含量，提高超氧化物岐化酶等抗氧化酶活性，在体外具有较强的抑制自由基活性。

4.2 抗肿瘤活性

Karadeniz等[35]通过实验证明紫菜多酚对多种肿瘤细胞株具有较强的抑制作用。

4.3 调血脂降血糖活性

CHOI E－K和LEE H－A等[36－37]通过实验证明紫菜多酚可有效降低模型动物的空腹甘油三酯、胆固醇等血脂水平，有效降低糖尿病小鼠的空腹血糖值，提高实验动物的葡萄糖耐受能力和对胰岛素的敏感性。

5 结语

紫菜一种具有很大实用和经济价值的海藻，具有很大的开发利用空间。紫菜含有多种营养成分，其在食用、保健、药用等方面的应用已有很长的历史。随着紫菜中生物活性成分研究的逐步深入，紫菜在功能性保健食品开发方面的应用受到越来越多的关注。到目前为止，多数学者主要针对紫菜多糖、藻胆蛋白、蛋白多肽、多酚的生物活性进行了深入研究，通过体外实验证明紫菜多糖、藻胆蛋白、蛋白多肽、多酚具有抗氧化、抗肿瘤、降血压、降血脂、提高免疫力、血管舒张等多种重要的功能。随着人们保健意识的增强，研发能力的提高，今后会加强紫菜的相关研究，紫菜中所含有的活性成分将更多地为人们所发现，能扩大其在功能性保健食品及新型药物等领域的应用。

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Research Progress of Bioactives from Porphyra yezoensis

WANG Zhi
（Tianjin Food safety Insepection Technology Institute，Tianjin 300000，China）

Porphyra yezoensis possesses antioxidant，anti-tumor，hypotensive，hypolipidemic and immunity enhancement activities.Biological activities of main bioactive components（including polysaccharides，phycobiliprotein，polypeptide，polyphenols）in Porphyra yezoensis were summarized.The reference for reasonable application of Porphyra yezoensis resources was proposed.

Porphyra yezoensis；polysaccharides；phycobiliprotein；polypeptide；polyphenols；biologicalactivity

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.10.048

2017-03-22

王治（1977—），男（汉），助理工程师，本科，研究方向：食品及空气洁净度检验检测。