藻類多酚的研究進(jìn)展

戴世城 徐晨 戈雨秋 胡雅婷 陳鈺雯 李楠

摘要 褐藻多酚是藻類多酚中的重要組成部分，具有抗氧化、抑菌、化學(xué)防御、抗脅迫、降血脂、降血糖、抗腫瘤、調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)等生物活性。本文介紹了藻類多酚的結(jié)構(gòu)分類，對(duì)近年藻類多酚的分類與生物活性的研究進(jìn)行了綜述，并對(duì)其開(kāi)發(fā)前景進(jìn)行了展望，以期為藻類多酚的開(kāi)發(fā)利用提供參考。

關(guān)鍵詞 褐藻多酚；藻類多酚；生物活性

中圖分類號(hào) Q946 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）17-0183-03

藻類是海洋中的植物，多酚是植物的一種次級(jí)代謝產(chǎn)物，不僅陸生植物體內(nèi)富含多酚，而且藻類中也富含植物多酚。藻類多酚的活性豐富，開(kāi)發(fā)前景非常廣闊，是未來(lái)研究的熱點(diǎn)。

1 藻類多酚概述

陸地植物和淡水植物（陸生植物）體內(nèi)含有多酚，海洋植物——海藻中也含有多酚。研究人員將從海藻中分離提純的各種酚類化合物稱作海藻酚類（algae polyphenols）[1]。海洋酚類化合物具有強(qiáng)大的生物活性，乃是近年的研究熱門(mén)。按照分子結(jié)構(gòu)特征，海藻酚類化合物可以分為簡(jiǎn)單酚類化合物和多酚類化合物[2]；海藻簡(jiǎn)單酚類化合物根據(jù)分子結(jié)構(gòu)特征又可分為鹵代酚類和不含鹵酚類[3]。具體見(jiàn)表1[4-5]。

褐藻是一門(mén)高級(jí)的大型海藻，因其顏色主要為褐色而俗稱褐藻（brown algae）。多酚類化合物被發(fā)現(xiàn)于褐藻中，且在目前的研究中發(fā)現(xiàn)其僅存于褐藻中，故將海藻酚類中的多酚類化合物稱為褐藻多酚。

2 褐藻多酚的發(fā)現(xiàn)與結(jié)構(gòu)分類

1847年，歐洲科學(xué)家Nageli于一次偶然的機(jī)會(huì)在細(xì)胞顯微鏡中看到褐藻的藻泡（physodes），但是當(dāng)時(shí)研究人員并不知道其含有什么；1892年，Crato首先對(duì)褐藻藻泡中的物質(zhì)進(jìn)行研究，證實(shí)其中含有多酚類化合物；1973年，Glombitza等[6]將這類多酚類化合物物質(zhì)命名為間苯三酚類單寧質(zhì)（phlorotannins），中文名稱為褐藻多酚。褐藻多酚結(jié)構(gòu)豐富，其多變的結(jié)構(gòu)激發(fā)了研究人員的研究興趣。

依據(jù)褐藻多酚分子中結(jié)構(gòu)聚合方式的不同，可將小分子量褐藻多酚分為以下6類（表2）。而關(guān)于高分子量褐藻多酚的研究，一般認(rèn)為寡聚的間苯三酚可以進(jìn)一步聚合形成更高分子量的褐藻多酚，但是其生物合成途徑尚不清楚。高分子量褐藻多酚容易分解，容易被氧化，不容易得到純品，而且核磁共振解析這些多酚并沒(méi)有得到特別清楚的結(jié)構(gòu)信息。

3 藻類多酚的生物活性

藻類長(zhǎng)期生活在海洋這種極其惡劣的環(huán)境中，其次級(jí)代謝產(chǎn)物的活性非常多。因此，褐藻多酚類物質(zhì)也具有顯著的生物活性，科學(xué)工作者們對(duì)此開(kāi)展了大量的工作。近些年來(lái)，褐藻多酚的生物活性不斷被驗(yàn)證，并且一直都有新的進(jìn)展。

3.1 抗氧化活性

褐藻多酚的抗氧化活性很強(qiáng)。關(guān)于藻類多酚的報(bào)道有很多，多酚會(huì)由于結(jié)構(gòu)上的特殊性而具有較強(qiáng)大的抗氧化活性。

Wolf Bors等[7]發(fā)現(xiàn)多酚相較于VC以及其他植物次級(jí)產(chǎn)物具有更強(qiáng)的抗氧化性，可以清除多種氧化自由基。因此，沒(méi)食子酸乙酯等多酚類化合物可作為防腐劑。

Kang等[8]將純凈的褐藻多酚與DPPH和Fe3+進(jìn)行反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)褐藻多酚對(duì)其具有很好的消除和還原作用，從而證明了褐藻多酚具有較強(qiáng)的抗氧化能力，并確定它們的生理效用，可以作為血管保護(hù)的抗氧化劑。

Ferreres等[9]指出，含多酚單元數(shù)多的高分子多酚活性較好，海黍子（Sargassum miyabei）等馬尾藻中多酚含量相對(duì)較高，高分子量多酚有相對(duì)較高的抗氧化活性和抗透明質(zhì)酸酶的活性。

Zou等[10]通過(guò)柱層析從褐藻鐵釘菜屬I(mǎi)shige okamurae中分離得到間苯三酚、diphlorethohydroxycarmalol、6，6′-biecko，這3種多酚能夠清除DPPH、羥基、烷基和超氧自由基。

3.2 抑菌活性

普通的酚具有殺菌活性，褐藻多酚也具有良好的抑菌活性。另外，褐藻多酚為從植物中提取的純天然化合物，對(duì)普通生物體基本無(wú)害。

日本科學(xué)家Koki Nagayama等[11]研究褐藻昆布屬的Ec-klonia kurome發(fā)現(xiàn)，褐藻多酚對(duì)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、副溶血性弧菌等食源性致病菌具有很好的抗菌活性。這些細(xì)菌本身是耐抗生素的，而褐藻多酚對(duì)這些細(xì)菌具有很好的抑制作用，這就為防治一些耐藥的細(xì)菌性疾病帶來(lái)了希望。

Wisespongpand等[12]從褐藻Zonaria diesingiana中分離得到3種已知的酚類化合物，這幾種多酚對(duì)枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌具有良好的抗菌活性。這些研究表明褐藻多酚有良好的抗菌活性。

目前，由于抗生素的出現(xiàn)導(dǎo)致細(xì)菌感染并不可怕，但是很多抗藥性細(xì)菌層出不窮。新型抗生素仍然有比較大的開(kāi)發(fā)前景，在未來(lái)，褐藻多酚或許是一種效果極佳的抗菌藥物。多酚不僅會(huì)應(yīng)用于食品防腐等方面，也即將會(huì)用于醫(yī)藥領(lǐng)域。

3.3 化學(xué)防御、抗脅迫活性

褐藻多酚有可能是由于環(huán)境脅迫產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，這種化學(xué)物質(zhì)可能本身就是一種防御。褐藻多酚可以與褐藻生存環(huán)境中的有害物質(zhì)絡(luò)合，從而有利于生物的生長(zhǎng)。

Wisespongpand等[12]從褐藻Zonaria diesingiana中分離得到3種酚類化合物，對(duì)鹵蟲(chóng)、虹鳉魚(yú)有毒性，能抑制海膽受精卵的分裂，對(duì)硅藻纖細(xì)角毛藻（Chaetoceros gracilis）具有毒性。因此，它們可能對(duì)食草動(dòng)物起化學(xué)防御作用，也能減少附生藻類和幼蟲(chóng)造成的表面污染，這表明它們?cè)诤Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)中起著重要作用。

日本藻類學(xué)家Koki Nagayama等[13]對(duì)Ecklonia kurome提取出的多酚進(jìn)行研究，將提取出來(lái)的多酚與3種赤潮微藻（Karenia mikimotoi，Cochlodinium polykrikoides和Chattone-lla antiqua）并存，發(fā)現(xiàn)其有強(qiáng)烈的抑制生長(zhǎng)作用，這為以后應(yīng)用褐藻這種大型藻類防治赤潮帶來(lái)希望。

Meslet等[14]發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)囊水云中褐藻多酚有適應(yīng)鹽脅迫的生物學(xué)功能，這也有助于科學(xué)工作者進(jìn)一步研究生物的新陳代謝、適應(yīng)環(huán)境脅迫的化學(xué)生物信號(hào)機(jī)制。綜上說(shuō)明，藻類多酚可以抑制競(jìng)爭(zhēng)者的生長(zhǎng)，減少有害物質(zhì)的傷害，通過(guò)毒性避免天敵攝食。

3.4 降血脂、降血糖活性

隨著生活水平的提高，罹患高血脂、高血糖的人越來(lái)越多，相關(guān)的降血脂、降血糖藥物層出不窮。因此，相關(guān)研究也一直較熱。

藻類學(xué)家Hyun-Ah Lee等[15]研究從Ecklonia cava Kjell-man提取出來(lái)的多酚對(duì)小鼠生活的影響發(fā)現(xiàn)，多酚可以作為葡萄糖苷酶抑制劑和α-淀粉酶以及延緩吸收飲食中的碳水化合物，從而降低血糖。

Hyun Ah Jung等[16]研究發(fā)現(xiàn)，從Ecklonia stolonifera中提取的褐藻多酚可以降低脂肪細(xì)胞標(biāo)記基因的表達(dá)水平，抑制脂肪細(xì)胞分化，從而降低血脂。這給人類第一殺手心腦血管疾病的有效防治帶來(lái)了希望，也為褐藻作為綠色功能性食物提供了可能。褐藻多酚可以通過(guò)血脂、血糖代謝的相關(guān)途徑控制血糖、血脂的升高，從而起到降低血脂、降低血糖的作用。

近年來(lái)，我國(guó)老年化趨勢(shì)明顯。海藻可以作為老年人的保健型食品，褐藻多酚或許在未來(lái)可以作為預(yù)防中老年人心腦血管疾病的保健品。

3.5 抗腫瘤活性

褐藻多酚能夠有效消除自由基，抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，并減少腫瘤細(xì)胞對(duì)生物體自身的傷害。癌癥是一種惡性腫瘤，近年癌癥發(fā)生率越來(lái)越高，有關(guān)癌癥的防治研究從未間斷。

Lidia Montero等[17]在研究北大西洋的海黍子多酚中發(fā)現(xiàn)，其對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞有良好的抑制作用，能有效抑制其增殖，具有良好的細(xì)胞毒性。

葡萄牙藻類學(xué)家Marcelo D.Catarino等[18]在研究褐藻鹿角科（Fucaceae）中發(fā)現(xiàn)，褐藻多酚可以通過(guò)抑制幾種促炎介質(zhì)的抗炎作用，激活癌細(xì)胞的凋亡，抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。癌癥正是因?yàn)榘┘?xì)胞不易凋亡、易增殖，才對(duì)人體傷害較大。藻類多酚可以有效抑制癌細(xì)胞增殖、促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡。在不久的將來(lái)，多酚可能會(huì)與其他藥物一起用于治療癌癥，使癌癥得到有效的控制甚至治愈。

3.6 對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用

神經(jīng)系統(tǒng)是由神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成的復(fù)雜的機(jī)能系統(tǒng)，是心理活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控睡眠、受體活動(dòng)等。

2011年，韓國(guó)藻類學(xué)家Suengmok Cho等[19]研究Eckl-onia cava Kjellman發(fā)現(xiàn)，多酚可以顯著增加戊巴比妥鈉誘導(dǎo)小鼠的睡眠，通過(guò)調(diào)節(jié)受體催眠，調(diào)節(jié)睡眠，調(diào)節(jié)神經(jīng)活動(dòng)。后研究發(fā)現(xiàn)，這些多酚可以縮短睡眠潛伏期和增加非快速眼動(dòng)睡眠量，使小鼠進(jìn)入慢波睡眠。eckstolonol顯著減少睡眠潛伏期，增加慢波睡眠量[20]。此后，在經(jīng)過(guò)褐藻多酚毒性試驗(yàn)之后，褐藻多酚被用來(lái)輔助治療失眠者的失眠并取得一定的成效，快速眼動(dòng)睡眠紊亂指數(shù)明顯降低，被實(shí)驗(yàn)者睡眠圖顯示清醒入睡后明顯較低[21]。

另外，研究發(fā)現(xiàn)，褐藻多酚具有比較好的乙酰膽堿酶抑制活性，Ecklonia maxima的提取液和分離物可以作為功能性食品成分用于神經(jīng)退行性疾病的治療[22]。乙酰膽堿是一種神經(jīng)遞質(zhì)，褐藻多酚可以使乙酰膽堿在腦中聚集起來(lái)。科學(xué)研究表明，阿爾茨海默?。ˋD）會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞死亡，具有抗氧化活性的神經(jīng)保護(hù)劑可能會(huì)有效治愈阿爾茨海默病。

對(duì)褐藻海帶科Eisenia bicyclis進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，提取分離到的多酚化合物減小β誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，抑制細(xì)胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生和Ca2+的生成，從而減少神經(jīng)細(xì)胞死亡。他們認(rèn)為多酚可以作為神經(jīng)保護(hù)劑[23]。這些研究結(jié)果表明，褐藻多酚可以調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)，如調(diào)節(jié)受體、抑制乙酰膽堿酶、減少神經(jīng)元細(xì)胞的凋亡。

3.7 其他生物活性

褐藻多酚類物質(zhì)除具有以上介紹的生物活性外，還有抗炎癥[24]、抗過(guò)敏[25]、降血壓[26]、抑制哮喘[27]、祛除臭味[28]等生物活性。綜上所述，褐藻多酚是一種具有多種生物活性且應(yīng)用前景廣闊的次級(jí)代謝產(chǎn)物。

4 展望

藻類多酚具有多種生物活性，因而一直是研究人員的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，我國(guó)關(guān)于藻類多酚的研究也有了較大的進(jìn)展，但藻類多酚的單一組分仍然較少。偏向于粗多酚的活性測(cè)定[29-31]，主要是因?yàn)樵孱惗喾犹崛〔槐?、穩(wěn)定性差、易被氧化、易被消化代謝等，這也是影響藻類多酚研究和開(kāi)發(fā)的重要因素[32-33]。我國(guó)藻類資源豐富，尤其馬尾藻屬的羊棲菜等眾多，有較好的開(kāi)發(fā)前景。希望隨著技術(shù)的發(fā)展，藻類多酚的提取會(huì)越來(lái)越方便，能被更好地保存和用于開(kāi)發(fā)研究，以促進(jìn)我國(guó)藻類多酚研究的進(jìn)一步發(fā)展和藻類多酚的功能性產(chǎn)品及相關(guān)藥物[34-35]在我國(guó)的大量開(kāi)發(fā)和推廣。

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