鼠尾藻次生代謝產物及活性物質的研究進展

劉桂英+葛坤+宋永剛+王年斌

doi:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.01.016

摘要：鼠尾藻是我國沿海常見的一種經濟褐藻，含有豐富的褐藻多酚、多糖類等活性物質，具有一定的開發(fā)應用價值。近幾年來，國內外學者從化學角度對鼠尾藻進行了深入系統(tǒng)的研究。本文綜述了國內外學者對鼠尾藻次生代謝產物和活性物質方面的研究進展，期望對鼠尾藻的進一步研究提供理論依據。

關鍵詞：鼠尾藻；次生代謝產物；活性物質；多糖；多酚

鼠尾藻(sargassum thunbergii)屬于褐藻門(Phaephyta)，馬尾藻科(Sargassaceae)，馬尾藻屬（Sargassum）植物，生長在中潮帶和低潮帶的巖石、水洼或石沼中，是我國沿海常見的一種經濟褐藻，北起遼東半島，南至雷州半島的硇州島，在我國沿海地區(qū)廣泛分布，國外主要分布于俄羅斯遠東地區(qū)的千葉群島、薩哈格島(庫頁島)南部、日本(北海道至琉球)和朝鮮[1]等，鼠尾藻繁殖能力強、分布范圍廣，對維持海岸帶生態(tài)系統(tǒng)平衡起著重要的調節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)鼠尾藻含有豐富的褐藻多酚、多糖類等活性物質，在醫(yī)藥、保健、水產養(yǎng)殖及化學工業(yè)等行業(yè)中具有許多可開發(fā)的潛力[2]，已被收載于《中國海洋藥物辭典》[3]。鼠尾藻藻體長，生長快，是與增殖型魚礁結合進行海洋修復的良好品種[4]；具有較強的吸收營養(yǎng)鹽和富集重金屬的能力，是潛在的降低海區(qū)富營養(yǎng)化、凈化重金屬污染海區(qū)的優(yōu)勢海藻[5]。近年來，國內外研究者從鼠尾藻中分離得到了一系列的次生代謝產物，主要有二萜、甾體、脂肪酸、甘油酯糖苷、多酚類等，其中以二萜和甾體居多，具有多種生理活性。

1次生代謝產物的研究

國內外學者通過對鼠尾藻次生代謝產物進行的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)鼠尾藻含有多種類型的化合物。早在1985年，Masaru K等[6]從鼠尾藻中分離出24-乙烯氧基膽甾-5，23-二烯-3β-醇，隨后，1988年，Shibata Y等[7]從日本沿海鼠尾藻分離得到三甲基化的砷糖。近幾年，國內外學者開始對不同沿海地區(qū)的鼠尾藻進行深入系統(tǒng)的研究。王斌貴[8]等從山東青島海域采集的鼠尾藻中分離得到8個化合物，通過MS、1D和2D NMR等波譜技術鑒定結構為：黑麥草內酯；Hexahydro-3a，6-dihydroxy-4，4，7a-trimethyl-2(3H)- benzofuranone；5-甲酯基-5-羥基-3-甲氧基-2-環(huán)戊烯-1-酮；順-1，6，9，12，15，18-二十一碳六烯酸；順-5，8，11，l4-二十碳四烯酸；順-5，8，11，14，17-二十碳五烯酸甲酯；植醇和巖藻甾醇，這些化合物均為首次從該藻中得到的。王長云等[9]在鹵蟲致死活性的指導下，綜合運用正、反相硅膠柱層析，Sephadex LH-20凝膠柱層析，制備型高效液相色譜等分離技術，對南海鼠尾藻進行了克生活性次級代謝產物研究，從乙醇提取物的乙酸乙酯相中分離獲得11個單體化合物，包括1個苯醌二萜，5個甾體，2個甘油醚，2個直鏈二萜，1個甘油酯糖苷，其結構分別為2- [(3S，7S，11S)-3-hydroxy-3，7，11，15- tetramethylhexadecy]-3,5,6-trimethylcyclohexa-2,5-diene-1,4-dione; 5-脫氫豆甾醇；鹽藻甾醇；馬尾藻甾醇；鹽藻甾酮；過氧化麥角甾醇；1-(hexadecyloxy)-propane-2,3-diol;1-(15–methylheptad ecyloxy)-propane-2,3-diol; 3,7,11,15-tetramethyl-hexadecane-l-ol；植醇；3-[(l-oxohexadecyl)oxy]-2-[[(9Z,12Z)-l-oxo-9,12-oc-tadecadien-l-yl]oxy]propyl.黃可新[10]等從中國南麂列島的鼠尾藻乙醇提取物中分離鑒定出15個化合物，其中9個為異戊二烯類化合物，分別為(+)-isololiolide；(-)-loliolide; loliolideacetate；grasshopper ketone； apo-9'-fucoxanthinone;3a-hydroxy-5,6-epoxy-7-megastigmen-9-one；deacetylate-apo-13'-fucoxanthinone;apo-13'- fucoxanthinone; (R)-(-)-3-hydroxy-β-ionone; 6個其它類型的化合物分別為sargassum ketone；2-hePtenoic acid-4,4- dihydroxy-2，3- dimethyl-y-lactone；(R)-2-hydroxy-3-phenyProPanamide,thymidine,fucosterol,hexadecanoic acid-2'，3'-dihydroxypropyl este。從中發(fā)現(xiàn)一個新化合物deacetylate-apo-13'-fucoxanthinone，6個化合物為首次從馬尾藻屬中分離得到。Youngwan等[11]從韓國南部海域的鼠尾藻中分離得到了一系列酚酸類化合物。Kim等[12]從韓國西部海域的鼠尾藻中得到2個新脂肪酸。

以上研究表明，不同海域的鼠尾藻的次生代謝產物有所不同，可能因為鼠尾藻的生長受環(huán)境條件的影響，不同溫度、鹽度、光照、滲透壓等多種影響因子的共同作用[13]，促使鼠尾藻自身產生獨特的克生活性代謝產物，保護種群的繁衍生長。

2生物活性的研究

國內外學者在研究鼠尾藻次生代謝產物的同時，對鼠尾藻的生物活性進行了系統(tǒng)的研究，鼠尾藻的生物活性研究主要集中在鼠尾藻多酚和鼠尾藻多糖上。

2.1抗腫瘤活性

鼠尾藻的抗腫瘤活性研究多以鼠尾藻多酚和多糖成分或粗提物為研究對象，如鼠尾藻多糖對艾氏腹水瘤有顯著抑制效果[14]，明顯抑制Lewis肺癌轉移[15]；早在90年代，國內學者[16]研究了福建沿海鼠尾藻醇提取物體外抑制人食道癌細胞(EC109)的生理活性，結果表明，不同濃度的提取物作用48 h后均出現(xiàn)明顯抑制作用；而且低濃度的提取物對小鼠S180肉瘤也有抑制作用。近幾年來，魏玉西等[17]研究了山東沿海鼠尾藻多酚對人肺腺癌A-549細胞和人肝癌BEL-7402細胞體外增殖的抑制。他們采用有機溶劑提取、透析法獲得鼠尾藻多酚STK1 (相對分子質量>1×104)和STK2 (相對分子質量<1×104),利用磺酰羅丹明B (SRB)蛋白染色法檢測體外細胞增殖抑制率。結果表明STK1在質量濃度為87.5 μg/mL時，對A-549和BEL-7402細胞增殖的抑制率分別為90.7%和89.3%；STK2在質量濃度為340 μg/mL時，對A-549和BEL-7402細胞增殖的抑制率分別為89.9%和90.1%。在相同質量濃度下STK1比STK2活性強。因此，鼠尾藻多酚化合物(STK1和STK2)對人肺腺癌A549細胞、人肝癌BEL-7402細胞均有較強的抑制作用，相對分子質量高的STK1具有更強的抑制活性。

2.2抗氧化活性

鼠尾藻多酚不但具有抗腫瘤活性，還有較強的抗氧化活性，是一類潛在的海洋天然抗氧化劑，魏玉西等[18]從青島海域的鼠尾藻中提取高分子量的鼠尾藻多酚，通過對羥自由基(?OH)、超氧陰離子(O-2)和1,1-二苯基-2-苦味肼基自由基(DPPH?)清除效率來評價其抗氧化活性，結果發(fā)現(xiàn)，鼠尾藻多酚對DPPH?的清除率遠高于茶多酚和人工合成抗氧化劑BHT,TBHQ。歐陽小琨等[19]研究了微波輔助提取鼠尾藻多酚的工藝條件，提出了微波提取的最佳條件為：微波提取功率700 W，乙醇濃度15%，液固比25 mL/g，微波處理時間為40 s。實驗表明鼠尾藻多酚對DPPH自由基具有良好的清除能力，并且清除能力與其濃度成量效關系。

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鼠尾藻多糖是從鼠尾藻中提取得到的一種白色海綿狀水溶性多糖；具有較強的生理活性，能促進人粒細胞超氧陰離子自由基的釋放；提高超氧化物歧化酶活性[15]。楊方美等[20]采用正交試驗設計，得到了鼠尾藻多糖的最佳提取條件：pH=4，破壁功率600 W，破壁時間200 s，提取溫度100 ℃，提取時間6 h，三氯乙酸濃度3%(W/V)，乙醇濃度70%(V/V)；在此條件下，多糖提取率可達到6.24%(W/W)。通過Sepharose 4B柱對該多糖進行了層析純化，并用自由基清方法測定了其體外抗氧化活性，結果表明：鼠尾藻多糖有較高的抗氧化活性，對DPPH?的清除率在50%以上，對?OH和O-2?直接清除能力也超過了30%。

魏玉西等[21]對鼠尾藻的乙醇提取物進行了研究，發(fā)現(xiàn)提取物具有很強的抗氧化活性，在酚濃度為30 mg/L時對DPPH?清除率分別高達95.5%和92.3%。明顯高于茶多酚及人工合成抗氧化劑BHT和TBHQ對DPPH?清除效率（73.0%以下）。

2.3抗凝血活性

李敬等[22]探討了鼠尾藻多酚STP-1和STP-2的抗凝血活性，體內實驗采用毛細管法、剪尾法測定鼠尾藻多酚對小鼠凝血時間、出血時間的影響，體外實驗分別測定鼠尾藻多酚對新西蘭兔血漿活化部分凝血活酶時間、血漿凝血酶原時間、血漿凝血酶時間的影響，結果表明鼠尾藻多酚STP-1在體內、體外均有顯著的抗凝血作用，而且中劑量（1.0 mg/mL）抗凝血活性最佳。魏玉西等[3、23]采用膜分離方法對鼠尾藻多酚進行分級；利用毛細管法測定小鼠凝血時間；采用剪尾法測定小鼠出血時間；采用試管法測定新西蘭兔激活部分凝血活酶時間、血漿凝血酶原時間和血漿凝血酶時間。結果發(fā)現(xiàn)高相對分子質量(Mr)鼠尾藻多酚分級極顯著地延長小鼠凝血時間、出血時間、新西蘭兔激活部分凝血活酶時間，且其延長程度與多酚Mr成正相關關系，Mr大于1.0×105的組分體內體外抗凝血活性與阿司匹林相近。

2.4抗真菌活性

魏玉西等[24-25]不但發(fā)現(xiàn)鼠尾藻多酚具有抗腫瘤、抗氧化和抗凝血作用，而且鼠尾藻多酚化合物各分級組分還具有抑菌活性。研究發(fā)現(xiàn)，在一定濃度范圍內鼠尾藻多酚各分級組分對副溶血弧菌、哈維氏弧菌、沙蠶弧菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、鰻弧菌、溶藻弧菌和四聯(lián)微球菌等受試菌株均有抑菌活性，而且抑菌活性的大小與多酚濃度和分子質量密切相關。劉尊英等[26-27]還發(fā)現(xiàn)鼠尾藻乙醇提取物有很強的抗細菌、抗真菌活性和抗果蔬病原菌活性，表明對果實病害有一定的抑制作用；林雄平[28]采用索氏抽提法和層析法對鼠尾藻進行分離，得到的不同脂溶性洗脫組分，用食物腐敗菌檢測各洗脫組分的抑菌活性，結果表明，分離純化后的脂溶性成分抗菌效果好。

3展望

到目前為止，國內外學者對鼠尾藻活性的研究主要集中在鼠尾藻多糖、褐藻多酚等成分或粗提物上，對于小分子化合物的研究比較少見。由于海藻受環(huán)境條件的影響，能夠產生不同的次生代謝產物，不同海域的鼠尾藻的次生代謝產物有可能不同，在我國，主要研究南方海域的鼠尾藻，對于我國北方海域的鼠尾藻研究甚少，因此，北方海域鼠尾藻需要進一步詳細的研究?，F(xiàn)在，鼠尾藻的養(yǎng)殖技術已經應用到實際生產中[29-30]，解決了原材料的缺乏問題，我們相信，隨著科學技術的發(fā)展，隨著人類對鼠尾藻的深入認識和了解，鼠尾藻資源必將被廣泛應用和開發(fā)。

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Advance in Secondary Metabolities and bio-active

substances ofSargassum thunbergii

LIU Guiying1,2,GE Kun3 ,SONG Yonggang1,2,WANG Nianbin1,2

(1.Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute,Dalian 116023,China;2.Liaoning Marine Environment

Monitoring Station,Dalian 116023,China;3.Dalian Ocean School, Dalian 116023,China)

Abstract：Sargassum thunbergii is a common kind of economic brown algae along Chinese coastal. It is abundant in bioactive constituents,for example,phlorotannins and polysaccharides,which make it potential resources for advanced pharmaceutical utilization. In recent years,Sargassum thunbergii has been researched deeply and systematically from chemical point by domestic and foreign scholars. This paper summarized the study ofthe secondary metabolitiesonand bioactive constituents on Sargassum thunbergii,in order to provide scientific basis for the further studying of Sargassum thunbergii.

Key words：sargassum thunbergii;secondary metabolities;bioactive constituents;polysaccharides; phlorotannins

（收稿日期：2013-06-14；修回日期：2013-11-18）

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