蜈蚣藻的營養(yǎng)成分及其應(yīng)用研究進(jìn)展

李靜蕊 ，馬海霞*，楊賢慶，陳勝軍，陳素文，戚勃

1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，國家水產(chǎn)品加工技術(shù)研發(fā)中心，農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（廣州 510300）；2. 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院（上海 201306）

海藻在海洋中作為低等植物存在，一般生長繁殖在近海。世界上現(xiàn)存的藻類約有3萬種，現(xiàn)已被開發(fā)利用的藻類主要分為紅藻、褐藻、綠藻和藍(lán)藻4類[1]。海藻雖然成分復(fù)雜，但因其所含有的蛋白質(zhì)、維生素、多糖和脂質(zhì)等營養(yǎng)成分而成為當(dāng)今社會(huì)海洋食品的熱門話題，擁有巨大潛力[2]。研究發(fā)現(xiàn)，海藻中除了含有一般生物具有的蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪外，還含有比一般陸地植物更豐富的維生素、微量元素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)[3-4]。紅藻門海藻約有558屬，3 740余種，其中約有200種生長于淡水中。紅藻是海洋藻類的主要組成部分。蜈蚣藻屬（Grateloupia）附庸于紅藻門（Rhodophyta）、隱絲藻科（Cryptonemiaceae），生長在我國沿海地區(qū)。蜈蚣藻（Grateloupia filicina）又名為膏菜、海赤菜，屬于世界性暖溫性種，是一種食用經(jīng)濟(jì)海藻。在古代，蜈蚣藻可以藥用，有清熱解毒和驅(qū)蟲之功效，也可與其他中藥配伍，用于治療風(fēng)熱腸炎和喉炎等[5]。自20世紀(jì)50年代起，人們開始對(duì)蜈蚣藻進(jìn)行了化學(xué)成分和活性物質(zhì)的研究，并分析出其化合物，發(fā)現(xiàn)其除了主要的脂肪酸、氨基酸、蛋白質(zhì)、多糖等基本營養(yǎng)物質(zhì)外[6-8]，還含有?；撬帷⒘蛩猁}甾化物、磷酸鹽及其他微量元素，從而使得蜈蚣藻具有抗病毒，抗氧化等作用[9]。同時(shí)蜈蚣藻在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域應(yīng)用研究廣泛起來。蜈蚣藻除具有食用和醫(yī)用價(jià)值外，因其海藻多糖含量高，也使它成為待研究的食品包裝原料之一；蜈蚣藻中含有豐富的瓊脂，也可作為瓊膠工業(yè)原料[10-11]。所以蜈蚣藻在食品、藥用和工業(yè)方面有著不可小看的前景。

1 蜈蚣藻主要形態(tài)特征

全世界有蜈蚣藻40余種，其中我國南北沿海地區(qū)有蜈蚣藻20余種。蜈蚣藻藻體高度普遍為5～30 cm，顏色為紫紅色，蜈蚣藻手感黏滑，主枝為圓柱形，有些為扁壓，分枝是1～2回對(duì)生、偏生或互生的羽狀分枝，有的蜈蚣藻末端則為叉狀。蜈蚣藻的髓部由絲狀細(xì)胞和星狀細(xì)胞組成，其表皮細(xì)胞緊密排列。蜈蚣藻的囊果為球形，突出于其體表。帶形蜈蚣藻多生長在中國的黃海、渤海沿岸及浙江沿海，其藻體明顯分為皮層和髓部，皮層部分有4～6層，髓部則由疏松交織的髓絲聯(lián)結(jié)而成[12]。舌狀蜈蚣藻則多生長于海南、廣東沿海、遼寧及浙江沿海，其藻體呈直立狀，葉片為窄帶狀，單條或叉狀，全緣可有小育枝，藻體下部為細(xì)柄狀。藻體不中空[13]。

北方蜈蚣藻主要分布在山東省和遼寧省，如聚果蜈蚣藻、賽氏蜈蚣藻、青島蜈蚣藻等。南方蜈蚣藻主要分布在廣東省、福建省以及浙江省，如陽江蜈蚣藻、變色蜈蚣藻、稀疏蜈蚣藻等。通過南北方蜈蚣藻成長環(huán)境以及成熟時(shí)間，可了解到蜈蚣藻普遍生長在中低潮帶巖石或砂礫上，但由于環(huán)境、溫度、生長條件的不同，北方生長的蜈蚣藻藻體大約在每年6—8月間開始成熟，而南方生長的藻體可在2—3月間開始成熟。

2 蜈蚣藻人工養(yǎng)殖進(jìn)展

隨著人們對(duì)蜈蚣藻的認(rèn)識(shí)越來越多，蜈蚣藻的研究也隨之增長，蜈蚣藻的人工養(yǎng)殖將會(huì)成為海藻養(yǎng)殖中的重中之重。目前，我國在蜈蚣藻人工養(yǎng)殖方面還處在初級(jí)階段。早在20世紀(jì)80年代初，右司石川[14]開始使用紫菜網(wǎng)進(jìn)行蜈蚣藻果孢子和四分孢子采集以及室內(nèi)育苗海區(qū)栽培試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中遇到一些困難。在考慮到孢子育苗的缺點(diǎn)后，人們又開始在無性繁殖方法上進(jìn)行了探究。房歷生等[15]用切段離體再生方式對(duì)蜈蚣藻進(jìn)行無性繁殖，該方式也成為目前人工養(yǎng)殖的主要方法。馬凌波等[16]通過室內(nèi)試驗(yàn)證明在室內(nèi)進(jìn)行蜈蚣藻人工育苗的可行性。上述研究已經(jīng)證實(shí)人工育苗對(duì)培養(yǎng)蜈蚣藻的可行性，并為未來大規(guī)模培養(yǎng)蜈蚣藻提高了基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。蜈蚣藻人工養(yǎng)殖還未規(guī)?；?，仍需要科研人員進(jìn)一步研究。人們對(duì)蜈蚣藻沒有了解透徹，并且人們也沒有對(duì)蜈蚣藻的研究完全重視起來，可能會(huì)導(dǎo)致蜈蚣藻研究進(jìn)程過慢，科研效果達(dá)不到預(yù)期。

3 蜈蚣藻的營養(yǎng)成分

3.1 蜈蚣藻的脂肪及脂肪酸

脂肪酸作為細(xì)胞組成之一，與人類生活息息相關(guān)。人體內(nèi)可合成某些飽和與單不飽和脂肪酸，但不能合成維持機(jī)體正常生長所需的一些脂肪酸（稱為必需脂肪酸），如亞油酸和亞麻酸等。它們只能從食物中獲得[16-17]。其中不飽和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFAs）具有抗炎[18]、抗血栓[19]和協(xié)調(diào)人體自身免疫系統(tǒng)，預(yù)防和減少動(dòng)脈粥樣硬化[20]等生理生化作用。據(jù)報(bào)道，海藻脂肪含量較低，但是不飽和脂肪酸的含量卻高于陸地植物[21]。如何將海藻合成的不飽和脂肪酸通過食物鏈轉(zhuǎn)移到海洋動(dòng)物中，是海藻的脂肪酸研究的重中之重。

海藻中富含二十碳PUFAs，其中二十碳五烯酸（EPA）和二十碳四烯酸（AA）含量最為顯著。大部分紅藻中的EPA含量可達(dá)到30%以上，比同試驗(yàn)中褐藻和綠藻高[22]；蜈蚣藻的EPA和AA含量也極為顯著，EPA含量更是達(dá)到46%，在檢測(cè)的所有海藻中排名第二。在蜈蚣藻和帶形蜈蚣藻脂肪酸成分分析中，兩種海藻中的脂肪酸成分基本相同，主要以棕櫚酸為主[23]。但兩種海藻的不飽和脂肪酸成分卻有較大差異，蜈蚣藻以單不飽和脂肪酸油酸和棕櫚油酸為主，而帶形蜈蚣藻則以多不飽和脂肪酸二十碳二烯酸為主。因此蜈蚣藻被視為現(xiàn)階段具有廣闊前景的新型原料，為人體提供大量不飽和脂肪酸。以蜈蚣藻為原料開發(fā)新功能保健品及補(bǔ)品具有較廣闊的應(yīng)用前景。

3.2 蜈蚣藻多糖

海藻多糖是一類大分子生物物質(zhì)，是難以被消化吸收的細(xì)胞間黏性多糖[24]。海藻多糖主要分為褐藻多糖、紅藻多糖、藍(lán)藻多糖和綠藻多糖四大類。蜈蚣藻多糖屬于紅藻多糖。紅藻多糖主要由瓊膠、卡拉膠和瓊膠-卡拉膠中間多糖組成，具有抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等多方面的生物活性[25]。提取多糖有多種方法，過去提取多糖主要以稀酸、稀堿和熱水方法為主，雖然該方法成本低、工藝簡單，但提取率低[26-28]。目前提取多糖的方法主要有微波輔助提取、超聲波輔助提取與酶解輔助提取，大大提高了多糖的提取率。在對(duì)海藻多糖進(jìn)行分離純化時(shí)，分級(jí)沉淀法和柱層析法最為常用[24]。根據(jù)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，浸提溫度100 ℃、浸提時(shí)間2 h、料液比1∶50（g/mL）、醇沉體積分?jǐn)?shù)90%是提取蜈蚣藻多糖的最佳方案，所測(cè)得蜈蚣藻的多糖提取率達(dá)到71.05%[29]。

在利用GC-MS法分析海藻多糖的單糖組成試驗(yàn)中，得出7種海藻的多糖都含有半乳糖和木糖，其中蜈蚣藻還含有巖藻糖[30]。根據(jù)紅外光譜分析，海藻多糖均為硫酸酯多糖。我們可根據(jù)蜈蚣藻多糖的化學(xué)成分以及生物活性探索更多蜈蚣藻多糖的應(yīng)用。近年來，海藻多糖用于食品涂膜保鮮技術(shù)的研究成為食品保鮮的熱點(diǎn)，海藻多糖膜因其成本低、易降解、無污染、可有效延長食品貨架期等優(yōu)點(diǎn)在食品工業(yè)中應(yīng)用廣闊。郭守軍等[31]在對(duì)蜈蚣藻的流變性研究中發(fā)現(xiàn)，蜈蚣藻多糖在冷水或熱水浸提部分均具有效果明顯的流變性能。因此他[32]進(jìn)一步研究了以蜈蚣藻多糖與卡拉膠復(fù)合而成的涂膜保鮮劑對(duì)楊梅進(jìn)行了保鮮測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在常溫中這種涂膜保鮮劑可有效延長楊梅的保鮮期，這使得蜈蚣藻多糖在食品的保鮮技術(shù)及應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。

3.3 蜈蚣藻的萜類化合物

萜類化合物是指在自然界廣泛存在的、分子式為異戊二烯類及其含氧衍生物的一類化合物。萜類物質(zhì)在生物學(xué)中有著重要的功能和作用，近幾年的醫(yī)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，萜類化合物有抗癌[33]、消炎[34]、抗氧化、增強(qiáng)免疫力[35]等功效。同時(shí)，部分萜類化合物為芳香性揮發(fā)物質(zhì)，可以用于調(diào)味劑、香水及化妝品等不同行業(yè)[36]。Yang等[37]使用高體積分?jǐn)?shù)的乙醇從蜈蚣藻中提取出一些粗提物，在除掉乙醇后，又用乙酸乙酯進(jìn)行洗脫分離，將溶于乙酸乙酯的部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果表明此部分為多萜類化合物。李娜等[38]采用超臨界CO2流體萃取技術(shù)，利用GC-MS分析出蜈蚣藻中萜類化合物的主要化學(xué)成分，并從中判定是11種萜類化合物。

4 蜈蚣藻的活性成分及其應(yīng)用

蜈蚣藻多糖多由硫酸多糖組成，自20世紀(jì)70年代，隨著人們對(duì)多糖生物學(xué)功能不斷深入研究，發(fā)現(xiàn)多糖在細(xì)胞生命活動(dòng)中起到重要調(diào)劑作用[39]。因此對(duì)蜈蚣藻的研究也獲得越來越多的人重視。

4.1 蜈蚣藻的抗氧化作用

人體因?yàn)槌掷m(xù)與外界接觸，體內(nèi)不斷產(chǎn)生自由基，衰老、癌癥等重大疾病均與過量自由基的產(chǎn)生有關(guān)系。因此研究抗氧化活性可以有效克服或緩解其帶來的危害。朱良等[40]對(duì)繁枝蜈蚣藻在體外的抗氧化能力進(jìn)行了探討，在測(cè)定還原力和自由基清除率時(shí)發(fā)現(xiàn)，繁枝蜈蚣藻多糖具有較強(qiáng)的還原能力和自由基清除活性，且對(duì)卵黃脂蛋白LPO體系也有抑制作用，因此具有較明顯的體外抗氧化能力。Athukorala等[41]提取蜈蚣藻多糖后，對(duì)蜈蚣藻的清除活性氧能力和抑制脂質(zhì)過氧化的效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，蜈蚣藻對(duì)自由基的抑制效果優(yōu)于其他抑制劑。Jung等[42]從蜈蚣藻提取的藻紅蛋白（GfPE）對(duì)大鼠星形膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行了抗氧化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GfPE含量的增加可減輕H2O2對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的影響，因此認(rèn)為蜈蚣藻藻紅蛋白提取物具有抗氧化作用。

4.2 蜈蚣藻的抗腫瘤作用

現(xiàn)階段，癌癥是人類殺手之一，對(duì)于癌癥治療也越來越重視，除去手術(shù)、放療、化療等醫(yī)療技術(shù)，如何提高自身免疫功能、減少癌癥的發(fā)生，是目前醫(yī)學(xué)上一個(gè)重大突破難點(diǎn)。Zhang等[43]在蜈蚣藻中得到多糖GLP，并對(duì)小鼠進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，GLP可有效減少小鼠體內(nèi)血管生成實(shí)體瘤的概率，并可以抑制其腫瘤生長。李雅琪等[44]研究了蜈蚣藻體外抗腫瘤活性，研究顯示，將與無機(jī)溶劑混合并萃取后的蜈蚣藻，利用MTT比色法方法，對(duì)部分癌細(xì)胞，如MDA-MB-468乳腺癌細(xì)胞、HepG2肝癌細(xì)胞、A549肺癌細(xì)胞均有明顯的抑制效果。嚴(yán)君等[45]從蜈蚣藻中提取出多糖GFP15，并利用雞胚尿囊膜法（CAM）對(duì)GFP15進(jìn)行抗新生血管生成試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GFP15能抑制CAM新生血管的形成。Yu等[46]則從蜈蚣藻分離出新多糖GFP08，對(duì)接種S180肉瘤細(xì)胞的小鼠進(jìn)行注射并觀察，結(jié)果表明，GFP08可抑制肉瘤的生長，腫瘤抑制率最高可達(dá)47.6%。以上研究表明，海藻多糖具有較高的腫瘤抑制率，因此具有良好的抗腫瘤作用，蜈蚣藻多糖領(lǐng)域還有很大的發(fā)展空間，并且其可以在醫(yī)藥學(xué)方面提供更多的幫助。

4.3 蜈蚣藻的抗病毒作用

病毒是在活細(xì)胞內(nèi)寄生并以復(fù)制方式增殖的非細(xì)胞型生物。人們每天接觸的東西都有病毒的存在，因此，近年來如何利用生物的抗病毒活性成為生物學(xué)研究重點(diǎn)。蜈蚣藻多糖為硫酸多糖，隨著對(duì)硫酸多糖的深入研究，其優(yōu)異的抗病毒特性引起了廣泛關(guān)注。張穎等[47]利用體外細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，對(duì)多種南海海藻的海藻多糖體外抗單純皰疹Ⅰ型病毒（HSV-1）和柯薩奇B組3型病毒（CoxB3）的活性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，蜈蚣藻多糖可明顯抑制HSV-1。芮雯等[48]提取了帶形蜈蚣藻的多糖樣品，利用MTT法測(cè)定蜈蚣藻多糖對(duì)柯薩奇病毒（CoxB3）和HSV-1感染的細(xì)胞的毒性，結(jié)果表明蜈蚣藻多糖可抑制細(xì)胞發(fā)生病變。蜈蚣藻在抗病毒方面具有很大的潛力，但其抗病毒機(jī)制還有待進(jìn)一步的研究。

5 開發(fā)利用蜈蚣藻存在的問題

現(xiàn)階段，蜈蚣藻作為新研究的藻類，人們對(duì)它的了解甚少，雖然在蜈蚣藻多糖研究方面獲得了很大的進(jìn)展，但是距離完全了解還有很長的道路，在研究過程中也存在著不足和缺陷。與其他褐藻、綠藻以及其他紅藻類相比，人們對(duì)蜈蚣藻的了解微乎其微。南方蜈蚣藻大多只在每年二三月份成熟，因此采摘期與同屬紅藻的紫菜相比少近三月；新鮮蜈蚣藻保鮮期短，應(yīng)盡快進(jìn)行加工處理，以免變質(zhì)；此外，蜈蚣藻的成分復(fù)雜，前后處理程序復(fù)雜，除了在處理程序上的成本外，其開發(fā)利用中也面臨著一些難題。并且蜈蚣藻易受海洋環(huán)境、生態(tài)環(huán)境的影響，組織有效的調(diào)查采集非常不容易[49]。蜈蚣藻屬分類還未系統(tǒng)化，仍需要科研人員進(jìn)一步研究。人們對(duì)蜈蚣藻尚未了解透徹，對(duì)蜈蚣藻的研究沒有完全重視，這都將可能導(dǎo)致蜈蚣藻研究進(jìn)程過慢，科研效果達(dá)不到預(yù)期。

6 結(jié)語與展望

蜈蚣藻是我國從古代起就使用的中藥材之一，在藥學(xué)史書中也多有記載。蜈蚣藻含有大量的活性物質(zhì)，可以被廣泛應(yīng)用到食品、藥品等方面。蜈蚣藻通過自主光合作用進(jìn)行生長，以蜈蚣藻為原料開發(fā)動(dòng)物豐富的低成本飼料資源可以為畜產(chǎn)品提供更好的選擇。蜈蚣藻作為新研究的藻類，含有大量的蛋白質(zhì)、海藻多糖、維生素和礦物質(zhì)，此外其含有的萜烯類化合物，具有抗生素的特性。根據(jù)蜈蚣藻的營養(yǎng)特點(diǎn)和生物學(xué)功能，在飼料行業(yè)可以有更好的發(fā)展，蜈蚣藻在飼料中綜合開發(fā)利用前景廣闊。據(jù)報(bào)道，蜈蚣藻在西太平洋中為卡拉膠的來源，而卡拉膠作為一種紅藻多糖，具有顯著的抗病毒活性，得到了醫(yī)學(xué)界廣泛關(guān)注。我國對(duì)蜈蚣藻的化學(xué)成分和藥理活性研究已走在世界前列，國內(nèi)有關(guān)蜈蚣藻的營養(yǎng)成分及活性研究也越來越完善，只要將其研究成果與食品、藥品結(jié)合起來，應(yīng)用到市場(chǎng)當(dāng)中去，則對(duì)其資源的使用及蜈蚣藻工業(yè)的發(fā)展有著重要意義。