红毛藻研究进展

纪乃茹，李月，姜泽东，王力

集美大学食品与生物工程学院（厦门 361021）

红毛藻（Bangia fusco-purpurea）为一类原始红藻，又名牛毛藻、红毛菜等，属红藻门，原红藻纲，红毛菜目，红毛菜科，红毛菜属[1]。红毛藻结构简单，藻体呈线形、不分支，体长3～15 cm，最长20 cm以上，藻体颜色会根据时令、海区及生育阶段等而略有不同，正常情况下呈现红色、紫红色、紫褐色或橄榄色。其按生殖方式可分为有性生殖种群和无性生殖种群，前者的生活史具有2个形态不同的世代：配子体世代和孢子体世代，后者通过形成无性孢子不断重复原叶体阶段，其生活史中没有丝状体阶段[2]。红毛藻是泛暖温带海藻，一般生长在坛紫菜周边，能忍受风吹暴晒、干燥失水的环境，主要生长于北太平洋的西部和北大西洋的亚热带和温带海区，在中国广泛分布于东海和南海沿岸，福建省莆田是主要产地之一[3]，由于生态环境日益恶化，以及人为的过度开采，红毛菜自然资源量下降极快，因此，各地也开始人工种植，以保证红毛藻的资源总量。

红毛藻为一种经济红藻，味道鲜美，含有丰富的营养成分。红毛藻是海藻中营养价值最高的天然水产品之一，在生产上具有很高的经济价值和发展潜力。据农业百科全书记载红毛藻有降血压、滋阴祛火和防治疾病等作用[4]，是一种畅销市场的高档“海洋绿色蔬菜”。但由于其腥味大、纤维硬，不能为广大群众接受，销售范围较窄，现在市面上一般将红毛藻制成干品销售。

1 红毛藻生物性质

红毛藻是一种结构简单的原始红藻，藻胆蛋白是其重要的提取组分，可分为藻红蛋白、藻蓝蛋白、藻红蓝蛋白等。郑江等[5]采用DEAE-52离子交换柱等分离纯化技术分离红毛藻中的藻胆蛋白组分，发现藻胆蛋白在光合作用能量传递中具有一定功能，但各组分藻胆蛋白在该功能上存在差异。据郑江等[6]发现蛋白质色素应用范围十分广阔，不仅可以应用于食品、化妆品、染料等工业，还可参与合成荧光探针应用于临床医学诊断、免疫化学和生物工程等领域中，并且它还是一种生物活性物质，可用来研发医疗保健方面的食品和药物[7]。

红毛藻含有丰富的多糖组分，具有降血脂、抗凝血、抗病毒等作用，尤其是抗艾滋病毒的作用，受到医学界高度重视，显示其广阔药用价值。研究表明从不同红藻中提取而得的硫酸多糖具有抗病毒作用，如抗烟草花叶病毒（TMV）、抗HSV、抗人类偏肺病毒（HMPV）、抗人鼻病毒（HRVs）、抗牛疱疹病毒（BoHV-1）及猪疱疹病毒（SuHV-1）活性[8]，因而红毛藻中的硫酸多糖也有其特定的抗病毒活性——抗艾滋病（HIV）。

2 红毛藻组成成分及功能特性

2.1 组成成分

红毛菜的主要成分见表1。红毛藻中营养成分丰富，含有很多人体所需的营养素，如钙、镁和钾等人体必需元素（如表2所示），以及各种氨基酸、脂肪酸（如表3和表4所示），由于这些物质能被人体充分吸收，故被认为是理想的食补物质。此外，红毛藻中的活性物质可以检测并治疗人体多种疾病，如抗凝血、降血脂、降血糖、降血压、抗血栓，特别是能够辅助治疗癌症。红毛藻功能的开发成为研究热点之一。

表1 100 g红毛菜的主要成分[3, 9]

表2 红毛藻中矿物质含量[9]

表3 红毛藻中氨基酸含量[9]

2.2 功能

2.2.1 美白、抗氧化

红毛藻在美白方面有着一定功效，受到诸多化妆品企业青睐。剪秋丽等[10]以B16-F0黑素瘤细胞为基础，研究红藻糖苷对B16-F0合成黑色素的抑制作用，结果证明，随着红藻糖苷浓度增大，酪氨酸酶和酪氨酸二酚酶的活力呈下降趋势，从而减少黑色素产生，达到美白效果。

另外，红毛藻含有可溶于水的藻红蛋白，张素萍等[11]发现在藻胆蛋白中，藻红蛋白清除羟基自由基的能力最佳，它的速率常数大概是藻蓝蛋白的2倍，因而具有良好的抗氧化作用。

2.2.2 提高免疫力、抗肿瘤

蔡薇[12]利用小鼠单核巨噬细胞RAW 264.7，通过体外免疫调节活性分析细胞模型，发现纯化后的多糖组分通过激活细胞的多个信号通路，诱导RAW 264.7细胞释放NO并分泌TNF-α，促进细胞杀伤活性，从而提高免疫力来对抗疾病。

作为一种大分子色素蛋白复合物，藻红蛋白具有免疫能力。有研究解释了藻红蛋白的免疫原理，红毛藻用胃蛋白酶来降解可获得6种色基多肽，通过研究各自对HL60人白血细胞的光动力作用发现，相较于红毛藻多聚体，色基多肽比的激光增敏作用更强[13]。此外，在藻红蛋白的光敏作用下，体外培养的肿瘤细胞会受损[14]，达到治疗癌症效果。

2.2.3 调节血压、血脂

试验证明红毛藻也是一种血压、血脂调节剂。有研究用褐藻多糖硫酸酯喂养肾血管性高血压大鼠能够提高大鼠血液中血管内皮舒张因子即氧化氮浓度，并降低血液中具有血管紧张素转换酶活性的内皮素和Ang-II浓度调节血压[15-16]。宋田源等[17]通过提取红毛藻多糖，研究对血管紧张素转换酶（ACE）的抑制作用，分离出的红毛藻多糖有3个不同的多糖组分P1、P2和P3，其中P1对ACE的活性具有显著的可逆非竞争性抑制作用。

2.2.4 降血糖作用

红毛藻还具有降血糖的作用。宋田源[18]研究红毛藻多糖组分对α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制作用。试验数据显示，红毛藻对这2种酶均有抑制作用，且存在剂量-效应关系，通过酶动力学得出红毛藻对α-淀粉酶的抑制类型为可逆竞争性抑制，对α-葡萄糖苷酶为可逆非竞争性抑制。表明红毛藻在降血糖方面有着良好效果，具有治疗糖尿病潜力。

2.2.5 抑菌作用

蔡薇等[12]对红毛藻中多糖进行分离提取纯化，得到3个组分多糖，并检验红毛藻多糖的抑菌活性。结果表示，红毛藻多糖在一定浓度范围内对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌等食品中常见的食源性致病菌都存在着显著抑制作用，并且抑菌效果随着多糖浓度的增大而增强。这为开发红毛藻天然食品抗菌素或防腐剂方面提供科学依据。

3 红毛藻应用及前景

3.1 添加剂

3.1.1 色素添加剂

红毛藻富含的藻胆蛋白色彩鲜艳，其中藻红蛋白本身的红色，能够与藻蓝蛋白以不同比例混合调色来实现其它色素所不能达到的染色能力，所以藻红蛋白可以看作是一种安全无毒害的纯天然色素添加剂[19]。

3.1.2 饮料添加剂

田玉红等[20]对红毛藻饮料生产工艺进行探索和研究，结果表明，红毛藻酵素0.5 g/100 g、酒花茶5 g/100 g、糖2 g/100 g时，红毛藻饮品口感最佳。这种配方不仅解决海藻腥味问题，使红毛藻饮品具有良好的可饮性，还使红毛藻抗氧化等功能得以保留。

3.1.3 化妆品添加剂

随着美容行业发展，相关研究机构及学者还有生产企业开始从海藻中提取活性成分作为化妆品添加剂来满足消费者的需求，市面上存在销售含有海藻活性物质的护肤品，如海蓝之谜面霜、DHC美容液等，有较强的抗氧化作用，能清除人体自由基。此外红毛藻中丰富的超氧化物歧化酶也可作为自由基清除剂，帮助延缓皮肤老化和修复肌肤损伤[21]。

红毛藻的多糖组分具有吸湿能力和保湿能力，可吸收多余油脂，保湿效果比甘油、山梨醇及天然多糖添加剂壳聚糖等添加剂好。这是由于红毛藻中存在的硫酸基团可以吸湿和保湿，研究推测由于小分子糖要吸收更多水分达到饱和状态，所以与高分子量多糖相比，一些低分子量多糖保湿能力更佳。

3.1.4 冻藏保护剂

红藻糖苷可以在超低温冻存微藻细胞时还充当保护剂[22]。作为红毛藻中重要的渗透压调节物质，在细胞冷冻保存时，冻结胞外水使胞内水分流出胞外，导致水分流失，破坏细胞结构，红藻糖苷可以吸附在细胞表面形成黏液层避免这种现象的发生[23]。

此外，高玉丽等[24]研究发现，红藻糖苷还可作为鱼类蛋白的抗冷冻保护剂。正常情况下，冷冻鱼类盐溶蛋白及冷冻鱼糜巯基含量的下降速度较快，蛋白质结构遭到破坏，通过添加红藻糖苷可减缓这种现象，防止蛋白质的变性，降低Ca2+-ATP酶活，并保持鱼糜在解冻时的保水能力，增加冷冻鱼类的品质。

3.2 功能性食品

红毛藻丰富的营养素及生物活性物质为红毛藻功能性食品的开发提供物质基础。以红毛藻为原料制成的保健品对于糖尿病、高血压、血栓及肥胖等病情均有作用。利用红毛藻开发功能性食品成为一个热点，极具市场前景。

3.3 疾病治疗

红毛藻在治疗癌症及糖尿病等疾病有一定功效，其中据文献[13, 25-27]记载，随着藻红蛋白的浓度增加，藻红蛋白通过与肿瘤细胞的细胞核结合量增加，在两者结合后，藻红蛋白的光敏作用能够改变或影响DNA构象来有效抑制肿瘤细胞DNA合成并使肿瘤细胞死亡。因而，红毛藻的藻红蛋白也极有可能作为光敏剂进行肿瘤光动力学诊治，提高肿瘤治疗的效果。

另外，研究还发现R-藻红蛋白一些部位可能与胰岛素相似，胰岛素抗体也能与R-藻红蛋白的一些聚集态发生特异性免疫反应。试验证明，红毛藻中多糖可起到降血糖作用，表明它对糖尿病有一定治疗效果[28]。

3.4 荧光探针

藻红蛋白因其高量子产率被认为是当今灵敏度高丰度检测低的最佳荧光探针之一。由于藻红蛋白在激发状态下会发射强烈荧光，因而能与抗体等结合作为荧光标记物来制备荧光探针，在临床医学诊断和生物工程研究中进行双色和多色免疫荧光分析[29]。藻红蛋白荧光探针被广泛应用于荧光激活细胞分选、流式细胞荧光测定和荧光免疫检测等中[10]。

3.5 环境监测

红毛藻中的藻胆蛋白可用于环境监测，由于可通过其不同的光谱学特征来区分藻体内藻红蛋白和其他色素的不同种类及含量，所以藻胆蛋白可在水体中直接检测水华、赤潮等环境问题[30]。

4 结语

作为21世纪的“海洋绿色蔬菜”，红毛藻至今仍以干制品销售为主，主要原因是其纤维硬、腥味大，让人难以接受。但由于红毛藻富含多种人体所需的营养成分，因此其应用价值十分高。红毛藻的活性物质可诊断并医治多种疾病，也可以应用于功能食品配方中及美容环保等方面，但由于成分提取工艺繁琐，去腥困难，生产成本高，且提取产率低，使红毛藻产品的发展状况不佳，不能充分适应市场需求。改善去腥工艺、减少成本、提高红毛藻各组分提取率、完善毒理学检验等，是今后红毛藻研究和解决的首要问题。在基因工程技术的发展成熟后，采取基因工程技术研究红毛藻将会为人类创造更多益处，这也是今后研究的重要方向。

各研究机构及学者都专注于研究红毛藻理化性质及在美容、医疗等领域的应用，但红毛藻的强抗氧化作用的应用较为狭隘，它不仅可应用于功能性食品，还能应用于生鲜产品保鲜，其市场占有率不可估计。但在红毛藻及其产品上市前，需要充分了解其作为添加剂的人体每日容许摄入量（ADI）及致死剂量（LD50）等要求，是否存在过敏原，是否会和其他物质结合抑制人体对红毛藻营养物质的吸收等。因此，在开发红毛藻产品时应当对红毛藻及其产品进行毒理学试验和风险评估。红毛藻及其活性物质在美妆美容和保鲜剂等方面，未来有无限生机活力，将会成为美妆美容行业和保鲜剂行业的一个研究方向，创造更丰富价值。