紫菜生物活性成分研究進(jìn)展

王治

（天津市食品安全檢測技術(shù)研究院，天津300000）

紫菜生物活性成分研究進(jìn)展

王治

（天津市食品安全檢測技術(shù)研究院，天津300000）

對紫菜多糖、紫菜藻膽蛋白、紫菜蛋白多肽、紫菜多酚的抗氧化、抗腫瘤、降血壓、降血脂、提高免疫力等生物活性進(jìn)行綜述，為紫菜資源的合理開發(fā)利用提供參考。

紫菜；多糖；藻膽蛋白；蛋白多肽；多酚；生物活性

紫菜是紅藻門（Rhodophyta）原紅藻綱（Protoflorideophy-ceae）紅毛菜目（Bangiales）紅毛菜科（Bangiaceae）紫菜屬（Porphyra）的統(tǒng)稱[1]，是一種較常見的食用海藻。紫菜是一種高蛋白、高纖維、低熱值、低脂肪的高營養(yǎng)海藻[2]，干紫菜中蛋白質(zhì)含量為25%～50%、多糖含量為20%～40%、脂肪含量為1%～3%、灰分含量為7.8%～26.9%[3]，含有豐富的氨基酸（包括8種必需氨基酸）[4]、礦物質(zhì)元素、維生素（主要為B族維生素、維生素C、維生素E、胡蘿卜素等）及不飽和脂肪酸，具有很高的營養(yǎng)價值，是理想的保健食品及重要的工業(yè)原料。早在《齊民要術(shù)》中提到紫菜的產(chǎn)地及食用的方法等，有“吳都海邊諸山，悉生紫菜”的說法。紫菜有一定的藥用價值，在《本草綱目》一書中描述了紫菜的形態(tài)和采集方法，還指出紫菜主治“熱氣煩塞咽喉”、“凡癭結(jié)積塊之疾，宜常食紫菜”。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為，紫菜味甘、咸，性寒，具有清涼瀉熱、利水消腫、軟堅、補(bǔ)腎的功能。本文對紫菜的生物活性成分及各活性成分的提取方法進(jìn)行歸納，為進(jìn)一步研究紫菜中各成分的生物活性以及開發(fā)新型保健食品提供依據(jù)，為紫菜的深加工利用提供參考。

1 紫菜多糖

多糖是廣泛存在于動植物和微生物中由單糖組成的天然高分子化合物[5]。一般而言，根據(jù)來源不同，多糖可分為動物多糖、植物多糖以及微生物多糖等。紫菜多糖一般主要分為紫菜膠和瓊膠兩大類，而二者的主要區(qū)別在于硫酸基含量的高低[5]。紫菜多糖是一種多組分的水溶性多糖[6]，有研究指出，紫菜多糖主要由巖藻糖、半乳糖、甘露糖、葡萄糖和木糖等組成，是一種糖醛酸含量較高的酸性雜多糖，糖鏈殘基上不同程度地連接著硫酸根、甲氧基等基團(tuán)。紫菜多糖屬半乳聚糖硫酸酯，主要由半乳糖、3，6-內(nèi)醚半乳糖和硫酸基等組成，其基本結(jié)構(gòu)單位為3-β-D-半乳糖苷-1，4-α-L-3，6-內(nèi)醚半乳糖組成的二糖。紫菜多糖具有多種生物活性，包括抗氧化及免疫調(diào)節(jié)功能。

1.1 抗氧化

近年來，有關(guān)紫菜多糖抗氧化的研究取得了很大進(jìn)展。周小偉等[5]對紫菜多糖的抗氧化活性進(jìn)行了體外抗氧化實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其具有較強(qiáng)的抗氧化活性，紫菜多糖對·OH和DPPH·均有良好的清除效果，并呈現(xiàn)出明顯的線性關(guān)系。謝飛等[7]以末水壇紫菜為原料提取多糖并進(jìn)行除蛋白工藝優(yōu)化，研究多糖在細(xì)胞內(nèi)的抗氧化作用，建立H2O2誘導(dǎo)HeLa細(xì)胞氧化損傷模型，發(fā)現(xiàn)與模型組相比，經(jīng)紫菜多糖處理的損傷細(xì)胞存活率顯著提高，且細(xì)胞內(nèi)活性氧含量顯著下降，說明紫菜多糖有較強(qiáng)的抗氧化能力，能清除細(xì)胞內(nèi)過剩的活性氧，修復(fù)H2O2對HeLa細(xì)胞的氧化損傷。陳義勇等[8]以南通洋口港壇紫菜為原料，從紫菜中提取純化紫菜多糖，測定純化后的紫菜多糖的抗氧化活性，結(jié)果表明紫菜多糖對羥基自由基、超氧陰離子自由基以及DPPH自由基都具有一定的清除作用，且隨著多糖濃度的增加而增大，當(dāng)紫菜多糖溶液濃度為5 mg/mL時，對·、·OH、DPPH·的清除率分別為78.9%、53.4%和43.1%，紫菜多糖的抗氧化作用與VC相比相對較弱。

1.2 免疫調(diào)節(jié)

國內(nèi)外學(xué)者對紫菜多糖作了大量研究，表明紫菜多糖具有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)免疫功能作用。張偉云等[9-11]以條斑紫菜為原料用熱水提取紫菜多糖并進(jìn)行分離純化，得到多糖PY2（分離得到的分子量較小的多糖）、PY3、PY4，進(jìn)行細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明多糖PY2對小鼠脾臟淋巴細(xì)胞、胸腺淋巴細(xì)胞以及混合淋巴細(xì)胞的增殖有一定的抑制作用，而對骨髓細(xì)胞的增殖沒有明顯的影響；多糖PY3對小鼠骨髓細(xì)胞和脾臟淋巴細(xì)胞的增殖以及對混合淋巴細(xì)胞反應(yīng)均有一定的促進(jìn)作用，對血細(xì)胞K562的生長有一定的抑制作用，表明PY3不僅能夠提高小鼠細(xì)胞的功能還有一定的抗腫瘤作用；多糖對小鼠骨髓細(xì)胞、脾臟淋巴細(xì)胞和胸腺淋巴細(xì)胞增殖有一定的抑制作用，而對混合淋巴細(xì)胞沒有明顯的影響。張全斌等[12]對紫菜多糖的免疫調(diào)節(jié)作用進(jìn)行研究，結(jié)果表明紫菜多糖對免疫細(xì)胞增殖、對細(xì)胞和腹腔巨噬細(xì)胞殺傷活性有不同程度的抑制作用。Oumi等[13]將條斑紫菜多糖進(jìn)行酶解，得到硫酸化寡糖組分，此寡糖組分對Ehrlich腹水瘤和Meth-A纖維瘤具有很大的活性，且腹腔注射此寡糖能顯著增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用。邱偉芬等[14]對提取的紫菜多糖進(jìn)行分離純化，得到PYP-1、PYP-2、PYP-3和PYP-4多糖組分，運(yùn)用小鼠單核巨噬細(xì)胞RAW264.7模型研究各組分的體外免疫調(diào)節(jié)活性，發(fā)現(xiàn)PYP-2、PYP-3和PYP-4在25 μg/mL～250 μg/mL濃度范圍內(nèi)能夠顯著促進(jìn)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞RAW264.7的增殖，增強(qiáng)其吞噬中性紅能力，表現(xiàn)出顯著的免疫調(diào)節(jié)活性。

2 紫菜藻膽蛋白

藻膽蛋白是紫菜等某些藻類特有的重要捕光色蛋白，分為藻紅蛋白（PE）、藻藍(lán)蛋白（PC）、藻紅藍(lán)蛋白（PEC）和別藻藍(lán)蛋白（APC）4大類，通常蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)占紫菜藻體干重的25%～50%[3]。多年來，張?zhí)苽ァ⑼醭萚15-16]對紫菜中藻膽蛋白的提取、純化與生物活性進(jìn)行研究。姚翔、Wenjuan等[17-18]對海藻蛋白質(zhì)的酶解技術(shù)與酶解物的生物活性等方面做了大量研究。姚興存等[19]對紫菜藻膽蛋白在人體中模擬消化情況進(jìn)行了研究報道，結(jié)果表明在紫菜藻膽蛋白的模擬人體胃腸消化過程中，紫菜藻膽蛋白的消化主要集中在胃腸液開始消化的30 min，隨后消化速度趨緩，紫菜藻膽蛋白是容易被消化的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。藻紅蛋白的用途非常廣泛，既可以作為天然色素廣泛應(yīng)用于化妝品、食品、藥品、染料等工業(yè)。藻紅蛋白具有很高的醫(yī)療價值，它經(jīng)適宜波長的光激發(fā)后，可以產(chǎn)生單線態(tài)氧及其他的氧自由基，殺傷生物大分子，可為癌癥等疾病的輔助治療提供新的技術(shù)手段[20]，具有十分重要的研究價值和應(yīng)用意義。

2.1 抗氧化性

紫菜藻膽蛋白具有很好的抗氧化作用，作為抗氧化劑是一種具有良好的應(yīng)用前景。錢曉婕等[21]對紫菜中的藻膽蛋白抗氧化能力進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)藻膽蛋白具有體外清除·OH和O2-·的能力，并能顯著地提高小鼠全血過氧化氫酶、谷胱甘肽氧化物酶、血清總SOD活力，降低紅細(xì)胞丙二醛含量。姚興存等[19]以條斑紫菜為原料，提取并純化紫菜藻膽蛋白并測定其抗氧化活性。結(jié)果表明：紫菜蛋白由3類分子質(zhì)量分別為55、22、17 ku的蛋白質(zhì)（亞基）組成，這3類分子質(zhì)量蛋白質(zhì)都有明顯的抗氧化活性，抗氧化活性隨分子質(zhì)量的降低而增大；實(shí)驗(yàn)測得紫菜蛋白清除·OH的IC50為1.481 mg/mL，清除DPPH·的IC50為0.452 mg/mL。

2.2 抗腫瘤

紫菜蛋白具有抗腫瘤的作用，能抑制腫瘤細(xì)胞生長，破壞、殺傷腫瘤細(xì)胞。李冠武等[22]將不同濃度的藻紅蛋白加入到細(xì)胞培養(yǎng)基中進(jìn)而進(jìn)行激光輻照，用MTT法測定細(xì)胞存活率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，激光能量恒定時，S180細(xì)胞生存率隨著藻紅蛋白濃度的增加而降低，說明紫菜藻紅蛋白的激光光敏反應(yīng)對S180瘤細(xì)胞有很強(qiáng)的抑制作用。2002年他還對R-藻紅蛋白介導(dǎo)的光敏反應(yīng)誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞凋亡進(jìn)行了研究，對培養(yǎng)的小鼠S180瘤細(xì)胞進(jìn)行光動力治療處理，一段時間后，發(fā)現(xiàn)S180瘤細(xì)胞出現(xiàn)凋亡并伴有特征性的DNA Ladders[23]。劉宇峰等[24]通過半固體瓊脂培養(yǎng)法及MTT法研究了壇紫菜紅藻藻藍(lán)蛋白（R-PC）對HL-60細(xì)胞生長的影響，結(jié)果表明，R-PC能夠顯著抑制HL-60細(xì)胞的生長，且存在濃度和時間效應(yīng)關(guān)系。

2.3 增強(qiáng)免疫功能

曾繁杰等[25]從壇紫菜中分離純化得到分子量為120 000的R－藻藍(lán)蛋白，通過常規(guī)細(xì)胞培養(yǎng)方法得出結(jié)論：紫菜R－藻藍(lán)蛋白（R－PC）可刺激人B淋巴細(xì)胞的增殖反應(yīng)，對葡萄球菌Cowen I（SAC）、抗人IgM的μ鏈血清及植物血凝素（PHA）誘導(dǎo)人B細(xì)胞增殖的輔助功能很高，紫菜R－藻藍(lán)蛋白還可用于免疫力缺陷的治療。時旭等[26]通過對小鼠灌胃條斑紫菜藻蛋白提取液研究其對小鼠免疫功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)藻膽蛋白提取液可以提高小鼠免疫器官臟器指數(shù)，進(jìn)而增強(qiáng)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組合方式構(gòu)成的從二肽到復(fù)雜的線性或環(huán)形結(jié)構(gòu)的不同肽類的總稱。當(dāng)前從動植物中開發(fā)活性肽，特別是利用蛋白酶酶解蛋白進(jìn)而制備生物活性肽正成為研究的熱點(diǎn)。紫菜多肽是通過生物酶解技術(shù)從紫菜蛋白中提取獲得的多肽活性物質(zhì)，由于生存環(huán)境的差異，使海洋生物活性物質(zhì)的化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)有一定的特殊性，使紫菜多肽可能具備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。姚興存等[28]以條斑紫菜為原料，使用蛋白酶水解紫菜蛋白制得紫菜活性肽，通過測定紫菜活性肽對·OH、DPPH·的清除能力及還原能力來評價其抗氧化性，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過3種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 降血壓活性

紫菜多肽具有降血壓的功能。姚興存等[29]采用木瓜蛋白酶酶解條斑紫菜，得到紫菜蛋白活性寡肽，研究不同水解條件下酶解液的ACE抑制率以評價其降血壓活性，結(jié)果表明酶解產(chǎn)物ACE抑制率平均可達(dá)34%以上，ACE抑制肽的半抑制濃度IC50值為4.48 mg/mL。

3.3 降血脂作用

王茵等[27]探討紫菜多肽的血脂調(diào)節(jié)作用，通過動物實(shí)驗(yàn)，建立了高血脂大鼠模型，比較分析了紫菜多肽對高血脂大鼠體質(zhì)量、肝臟系數(shù)、血脂指標(biāo)及過氧化指標(biāo)的影響情況。結(jié)果表明，紫菜多肽能有效控制高血脂模型大鼠體質(zhì)量的增加，改善血脂水平，提高抗氧化酶活力，抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，降低患動脈硬化疾病的風(fēng)險。

3.4 血管舒張作用

紫菜生物活性多肽有舒張血管的作用。任姍姍等[30]研究紫菜活性多肽的血管舒張作用及機(jī)制，發(fā)現(xiàn)紫菜活性多肽可抑制受體操作性鈣通道激活劑去氧腎上腺素對血管環(huán)的收縮作用，又能阻斷電壓依賴性鈣通道激活劑KCl對血管環(huán)的收縮作用，對于去內(nèi)皮的血管環(huán)，也可以顯著抑制由去氧腎上腺素引起的收縮，并呈劑量－效應(yīng)正相關(guān)。說明紫菜活性肽具有血管舒張作用。

4 紫菜多酚

多酚又稱單寧，廣泛存在與蔬菜、水果、谷物、豆類等植物中，是一大類結(jié)構(gòu)不同、含有多個酚羥基化合物的總稱[31]。紫菜多酚也是一種植物多酚，具有多種生物活性，因此今年來也備受關(guān)注。

4.1 抗氧化活性

鐘明杰等[32]研究微波輔助提取紫菜多酚的工藝條件及其抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)紫菜多酚的DPPH·的清除率為20.5%，還原力為0.193。蔡建秀等[31]研究紫菜多酚的抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)紫菜多酚在0.005 mg/mL～0.5 mg/mL范圍內(nèi)，隨多酚濃度的增加對DPPH·的清除率不斷升高，并且能夠顯著抑制小鼠肝肝組織勻漿MDA的生成和抑制H2O2誘導(dǎo)的小鼠紅細(xì)胞溶血，表明紫菜多酚對紅細(xì)胞和組織細(xì)胞有保護(hù)作用，表現(xiàn)出很好的抗氧化作用。MACHU和Ahn等[33－34]也通過實(shí)驗(yàn)證明，紫菜多酚可有效降低實(shí)驗(yàn)動物血清和肝臟中丙二醛含量，提高超氧化物岐化酶等抗氧化酶活性，在體外具有較強(qiáng)的抑制自由基活性。

4.2 抗腫瘤活性

Karadeniz等[35]通過實(shí)驗(yàn)證明紫菜多酚對多種腫瘤細(xì)胞株具有較強(qiáng)的抑制作用。

4.3 調(diào)血脂降血糖活性

CHOI E－K和LEE H－A等[36－37]通過實(shí)驗(yàn)證明紫菜多酚可有效降低模型動物的空腹甘油三酯、膽固醇等血脂水平，有效降低糖尿病小鼠的空腹血糖值，提高實(shí)驗(yàn)動物的葡萄糖耐受能力和對胰島素的敏感性。

5 結(jié)語

紫菜一種具有很大實(shí)用和經(jīng)濟(jì)價值的海藻，具有很大的開發(fā)利用空間。紫菜含有多種營養(yǎng)成分，其在食用、保健、藥用等方面的應(yīng)用已有很長的歷史。隨著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開發(fā)方面的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。到目前為止，多數(shù)學(xué)者主要針對紫菜多糖、藻膽蛋白、蛋白多肽、多酚的生物活性進(jìn)行了深入研究，通過體外實(shí)驗(yàn)證明紫菜多糖、藻膽蛋白、蛋白多肽、多酚具有抗氧化、抗腫瘤、降血壓、降血脂、提高免疫力、血管舒張等多種重要的功能。隨著人們保健意識的增強(qiáng)，研發(fā)能力的提高，今后會加強(qiáng)紫菜的相關(guān)研究，紫菜中所含有的活性成分將更多地為人們所發(fā)現(xiàn)，能擴(kuò)大其在功能性保健食品及新型藥物等領(lǐng)域的應(yīng)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（漢），助理工程師，本科，研究方向：食品及空氣潔凈度檢驗(yàn)檢測。