紫菜活性成分提取技術(shù)及其功能特性研究進展

李竹嘉，徐靜雯,2,3, ，趙 勇,2,3,

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險評估實驗室（上海），上海 201306；3.上海海洋大學(xué)食品質(zhì)量安全檢測實驗室，上海 201306）

紫菜（/spp.）在系統(tǒng)分類學(xué)上隸屬于紅藻門（Rhodophyta），原紅藻綱（Protoflorideae），紅毛菜目（Bangiales），紅毛菜科（Bangiaceae），是一類生長在潮間帶的海藻，其分布范圍涵蓋了寒帶到熱帶海域。在眾多紫菜種類中，條斑紫菜（）和壇紫菜（）是我國兩種最重要的經(jīng)濟海藻，為我國創(chuàng)造了很高的經(jīng)濟價值。其中壇紫菜在我國東南沿海廣泛種植，產(chǎn)量約占全國紫菜的75%。2019 年我國紫菜產(chǎn)量約為2.12萬噸，較2018 年增長了5.22%。紫菜具有非常高的營養(yǎng)價值，早在《本草綱目》已有“紫菜可以主治熱氣，癭結(jié)積塊之癥”的報道，而現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)紫菜富含蛋白質(zhì)、多種維生素和礦物質(zhì)，且脂肪含量較低，是一種理想的保健食品。隨著現(xiàn)代社會對于飲食結(jié)構(gòu)的不斷重視，天然產(chǎn)物中對生活有益的活性成分正受到廣泛的關(guān)注。紫菜兼有豐富的營養(yǎng)及食用價值，在開發(fā)功能性產(chǎn)品方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。文章針對紫菜多糖、藻膽蛋白、多酚等功能性物質(zhì)及其提取技術(shù)研究現(xiàn)狀進行綜述，旨為全面闡釋紫菜的營養(yǎng)價值及其健康功效，并為拓寬紫菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間及加快開發(fā)紫菜活性成分應(yīng)用提供科學(xué)參考。

1 紫菜多糖

多糖主要指由20 個以上的單糖通過糖苷鍵連接形成的一種含醛基或酮基的多羥基聚合物及其衍生物，是植物界中存在數(shù)量最豐富、擁有重要生理功能的一類化合物。與陸生植物不同的是，紫菜中多糖的含量非常豐富，約占20%～40%，主要集中在細胞壁基質(zhì)中，由“-（1→3）-D-半乳糖”與“-（1→4）-3,6-內(nèi)醚-L-半乳糖”連接的瓊二糖重復(fù)單元構(gòu)成的硫酸化多糖組成，有研究表明，硫酸化多糖與普通多糖相比更具有生物學(xué)特性。近年來隨著對于多糖不斷地深入研究，人們對其的認識已經(jīng)從一種維持生命體活動的必要物質(zhì)轉(zhuǎn)變成了一種具有抗氧化性、抗菌性、降血糖等多種生物活性的營養(yǎng)物質(zhì)。紫菜多糖因其獨特的結(jié)構(gòu)特性和高生物利用度、低成本、高產(chǎn)量的特點十分適合作為食品補充劑和功能食品的原料來源。

1.1 紫菜多糖的提取

紫菜多糖的提取方法通常是將紫菜干燥后使用熱水浸提或結(jié)合超聲波、微波、酶等進行輔助。熱水浸提法是最常見的提取方法，其原理是通過熱作用使紫菜細胞質(zhì)壁分離，從而水更容易進入細胞使多糖溶出。該方法主要受到溶劑擴散程度以及多糖在溶劑中的溶解度影響，雖然方便簡單但提取量較少，且容易受到水溶性蛋白的影響，周小偉等使用水提醇沉法提取紫菜多糖，提取時間2 h 多糖得率僅為3%，且粗提物中蛋白含量達14.1301%。人們發(fā)現(xiàn)可以利用微波的熱效應(yīng)和高頻電磁波來改善提取率低的問題。Chen 等利用微波輔助技術(shù)萃取紫菜多糖，采用響應(yīng)面法優(yōu)化后確定最佳提取條件，提取率為5.01%±0.32%，相比普通熱水法（1.72%±0.13%）提高約191%。微波輔助提取對于多糖官能團無影響，是一種有效的提取工藝。超聲波也可以作為一種輔助手段，通過其空化效應(yīng)破壞細胞結(jié)構(gòu)從而提高提取率。張帥等使用超聲波輔助配合蛋白酶提取壇紫菜多糖，在最優(yōu)條件下提取率可達9.5%。然而有研究指出，超聲誘導(dǎo)的空化會產(chǎn)生較高的剪切力和溫度，而這些因素在增加提取率的同時也會改變多糖的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，所以超聲波常用于多糖等營養(yǎng)物質(zhì)的改性作用。

由于紫菜多糖為半乳聚糖硫酸酯，生物體消化或作為生物醫(yī)藥材料的利用都受到一定限制，而通過超聲波、酶、化學(xué)等方法降解多糖可使其分子質(zhì)量和表觀黏度降低，活性基團暴露，從而使生物活性提升。Yu 等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超聲脈沖處理后的紫菜多糖，其粘度和分子量都下降且對胃腺癌細胞SGC7901的增殖抑制作用有一定增強。過氧化氫（HO）等氧化劑可通過奪取多糖-1,4 糖苷鍵1 位或4 位上的質(zhì)子,使其因非酶氧化而斷裂產(chǎn)生水溶性多糖。黃海潮等實驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)超聲波降解后，壇紫菜多糖的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）清除能力IC由9.37 mg/mL 降至1.71 mg/mL，分子量由大于670 kD降至235 kD。姜慧等使用HO和V聯(lián)合降解法降解條斑紫菜多糖發(fā)現(xiàn)與降解前相比，其總糖、硫酸根質(zhì)量分數(shù)增加，蛋白質(zhì)量分數(shù)降低，還原力和DPPH 自由基、羥自由基、超氧陰離子清除活性得到明顯提高，且該方法更環(huán)保并更接近植物內(nèi)部氧化還原反應(yīng)。

如今紫菜多糖的提取技術(shù)已較為成熟，如何能在不改變生物活性、分子量和成分的前提下探索更多節(jié)能、高效的新型提取方法仍待學(xué)者們探索。

1.2 紫菜多糖的生物活性

1.2.1 抗氧化 多糖主要通過清除自由基，減少過氧化產(chǎn)物的含量，促進抗氧化酶的活性以及激活信號通路來表現(xiàn)抗氧化活性?，F(xiàn)代研究表明，多糖對于DPPH、羥基、ABTS、超氧陰離子等自由基、抑制脂質(zhì)過氧化等都具有一定能力。而與非硫酸多糖相比，紫菜中具有-OSOH 基團的硫酸化多糖更有可能將氫原子轉(zhuǎn)移到自由基，從而導(dǎo)致更高的抗氧化活性。謝飛等發(fā)現(xiàn)末水壇紫菜多糖能提高受HO損傷的宮頸癌細胞（HeLa）存活率，并表現(xiàn)出顯著的保護作用。腦缺血再灌注損傷與氧自由基損傷和炎癥反應(yīng)密切相關(guān)，張海紅等通過建立小鼠腦缺血損傷模型發(fā)現(xiàn)，紫菜多糖能通過升高腦組織超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性，降低脂質(zhì)過氧化物如丙二醇（MDA）含量來增強模型自由基清除能力，從而改善腦缺血再灌注損傷小鼠的學(xué)習(xí)和記憶障礙后遺癥。Sun 等發(fā)現(xiàn)經(jīng)過降解的小分子條斑紫菜多糖更能穿過穿過細胞膜進入細胞中，在通過其豐富的-OSO-基團螯合Ca在降低草酸鈣（CaOx）溶液的過飽和度，并抑制CaOx 的形成方面發(fā)揮著更出色的作用。一些合成的抗氧化食品添加劑如丁基羥基甲苯（BHT）具有潛在的毒性，而紫菜多糖作為一種純天然抗氧化物在食品工業(yè)存在巨大的潛力。

1.2.2 免疫調(diào)節(jié) 近年來國內(nèi)外對于多糖的免疫調(diào)節(jié)功能進行了大量研究，硫酸多糖可通過調(diào)節(jié)巨噬細胞功能、自然殺傷細胞和T/B 淋巴細胞，以及刺激淋巴細胞的免疫反應(yīng)和激活補體系統(tǒng)等機制發(fā)揮其免疫活性。李銀停研究了壇紫菜多糖對巨噬細胞RAW246.7 的調(diào)節(jié)作用發(fā)現(xiàn)，紫菜多糖主要通過促進巨噬細胞的增殖、吞噬能力以及釋放NO 的含量來提升機體的免疫能力。Gong 等將紫菜多糖降解后得到組分PHPD-IV，并發(fā)現(xiàn)該組分可通過上調(diào)MAPK 信號分子的磷酸化而誘導(dǎo)巨噬細胞的免疫調(diào)節(jié)活性。Shi 等向原肌球蛋白（TM）誘導(dǎo)的小鼠過敏模型中注入紫菜多糖，證明紫菜多糖可通過調(diào)節(jié)Th1/Th2 失衡，促進Th1 細胞反應(yīng)和下調(diào)TM 誘導(dǎo)的Th2 細胞反應(yīng)來抑制過敏反應(yīng)。田冰等發(fā)現(xiàn)紫菜多糖可影響手足口?。℉FMD）患病乳鼠體內(nèi)T 細胞表型表達和活化，并抑制致炎因子同時促進抗炎因子的分泌，有助于機體通過自身免疫對抗疾病。以上這些對于紫菜多糖的研究將有助于開發(fā)具有免疫調(diào)節(jié)活性的新型功能性食品或藥物。有研究指出海藻中的硫酸多糖可通過阻斷病毒的初始進入或通過調(diào)節(jié)宿主細胞的免疫反應(yīng)來抑制其轉(zhuǎn)錄和翻譯從而提升機體對病毒的免疫，并且提出了海藻多糖如從紅藻中提取出的卡拉膠對于治療新型冠狀病毒（COVID-19）的可能，但關(guān)于紫菜多糖對該方面的研究還較少。

1.2.3 腸道菌群調(diào)節(jié) 腸道菌群的失調(diào)或失衡被認為是肥胖、高血壓、2 型糖尿病等一系列代謝綜合癥產(chǎn)生的直接誘因，近年來，多糖對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用已引起廣泛關(guān)注。盡管紫菜多糖對于腸道菌群所引起的疾病的保健或治療作用目前還處于起步階段，但由于紫菜多糖難以被上消化道消化，這使得其可作為底物促進腸道有益微生物的生長，因此被認為是一種擁有很大潛力的益生元化合物。Shepherd等發(fā)現(xiàn)了一種消化紫菜多糖的擬桿菌，而當(dāng)給小鼠喂食富含紫菜多糖的食物時,這種細菌菌株能穩(wěn)定定植到小鼠中，該實驗證明了紫菜多糖對于調(diào)節(jié)腸道菌群的可能性。Xu 等發(fā)現(xiàn)，壇紫菜多糖可通過改變微生物群落結(jié)構(gòu)使變形桿菌尤其是大腸桿菌志賀氏菌群的相對豐度下降。曾傲瓊等發(fā)現(xiàn)條斑紫菜多糖濃度為30 mg/mL 時，對淀粉酶的抑制率可超過30%，可作為一種潛在的天然抗糖尿病藥物。Qiu 等在研究壇紫菜多糖對腸上皮細胞增殖和遷移的影響時發(fā)現(xiàn)壇紫菜多糖可以通過刺激細胞增殖和遷移來加速腸上皮細胞創(chuàng)傷的愈合，紫菜多糖除了對腸道有益外，對肝臟等其他消化系統(tǒng)也表現(xiàn)出顯著的保護作用，這對于研發(fā)相關(guān)保健食品有重要意義。

2 紫菜蛋白

紫菜中蛋白質(zhì)含量十分豐富，其質(zhì)量分數(shù)通常占干質(zhì)量的25%～50%。藻膽蛋白（phycobiliprotein，PBP）是一種常見于紫菜等藻類中的具有良好生物活性的物質(zhì)，根據(jù)光譜特性的區(qū)別可分為藻紅蛋白（Phycoerythrin，PE）、藻藍蛋白（Phycocyanin，PC）、別藻藍蛋白（Allophycocyanin，APC）和藻紅藍蛋白（Phycoerythrocyanin，PEC）。其中PE 含量最為豐富，約占干重的2.43%。為了增強紫菜蛋白的活性，可通過酶解等技術(shù)將其分解為相對分子質(zhì)量小于6000 Da 的多肽。另外，紫菜中的氨基酸種類齊全，必需氨基酸質(zhì)量分數(shù)達40.29%。

2.1 紫菜蛋白的提取

由于藻膽蛋白是水溶性的胞內(nèi)蛋白,想要提取效率更高，需要對藻體進行破碎。反復(fù)凍融法是將藻體在零下20 ℃下冷凍，5 ℃下融解后引發(fā)冰晶體的形成以及鹽濃度的增加使得藻體細胞破碎，促進蛋白的溶出；水溶脹法通過將紫菜在蒸餾水中長時間浸泡使細胞溶脹破裂從而使蛋白溶出。鄭蔚然等比較了以上兩種方法對壇紫菜R-藻紅蛋白的提取效果，得出，反復(fù)凍融法得率為10.64 mg/g 雖然效果較好但需要冷凍設(shè)備，程序復(fù)雜；水溶脹法得率為8.6 mg/g，操作方便、成本低但用時過長。針對傳統(tǒng)方法的提取率低、用時長等缺點，現(xiàn)代往往通過液氮研磨法、超聲波、微波、酶解等方法對水提法進行輔助。施瑛等使用響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合酶法提取紫菜藻紅蛋白，得率為2.257%，純度達到1.656，且酶反應(yīng)過程溫和、能耗低。Benavides 等使用超聲輔助提取紫球藻中的藻紅蛋白，其提取率為傳統(tǒng)水提法的5 倍。近年來，脈沖電場技術(shù)（PEF）因其處理效率高，不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。K?ferb?ck等使用PEF 結(jié)合凍融法提取螺旋藻藻膽蛋白，相比未經(jīng)PEF 處理的組分，提取率及純度都大大提高，但同時能源的巨大消耗也成為其目前所面臨的一大問題。由于提取條件將直接影響蛋白質(zhì)的含量、結(jié)構(gòu)、生物活性及生物利用度、功能等特性，因此需要根據(jù)預(yù)期目標(biāo)選擇提取合適的條件。

由于藻膽蛋白在不同應(yīng)用領(lǐng)域純度（A/A）要求不同，有越來越多學(xué)者投入到藻膽蛋白的純化研究中。傳統(tǒng)的藻膽蛋白的純化都是通過數(shù)次的羥基磷灰石柱層析結(jié)合離子交換層析或凝膠過濾層析來進行的。郭凝等選用Middle Fine Sephadex G-150、Fine Sephadex G-150 以 及 Sephacryl S-300 3 種凝膠過濾對多管藻藻膽蛋白提取液進行PE、PC 和APC 的分離，并對所得三種組分用DEAE Sepharose-Fast Flow 離子交換層析做進一步純化，純化后的三種組分收集率分別約為28.8%、18.2%和22.5%。雙水相（ATPS）萃取是一種近年來十分流行的分離純化技術(shù)，其優(yōu)點在于所需設(shè)備簡單、條件溫和、易于操作，可以獲得較高的回收率。趙麗發(fā)現(xiàn)EG1000/磷酸鈉雙水相體系提取C-PC 效果最好，3 次提取后純度最高可達5.01；PEG1500/酒石酸鉀鈉雙水相體系提取R-PE 效果最好，2 次提取后純度最高可達3.60。為了避免眾多純化方法復(fù)雜且昂貴的缺點，Lauceri 等將一種親水性聚偏氟乙烯（PVDF）膜配合適量的硫酸銨建立了疏水作用膜色譜法（HIMC），此方法所獲得的分析級螺旋藻藻藍蛋白純度為4.20。而進一步對螺旋藻中藻紅蛋白以及別藻藍蛋白進行純化后發(fā)現(xiàn)，兩種成分經(jīng)純化的最佳純度可達4.8 和3.7。此方法可用于純化藻膽蛋白。此外，Pan-Utai 等發(fā)現(xiàn)，使用活性炭純化不僅可以提高純度，還可減少蛋白質(zhì)中的不良氣味。

生物活性肽是一種相對分子質(zhì)量小于10 kDa僅有2～20 個氨基酸組成的不同肽段的總稱。根據(jù)氨基酸組成和順序表現(xiàn)出抗凝血、抗菌、抗氧化等不同的功能活性。生物活性肽的制備方法主要有化學(xué)水解法、酶解法和微生物發(fā)酵法。生物發(fā)酵法是利用微生物代謝過程中生成的復(fù)合酶系從而產(chǎn)生特定種類的生物活性肽,但其雖然價格低廉但產(chǎn)物利用率低且易造成污染。化學(xué)水解法可在一定溫度下利用化學(xué)試劑使肽鍵斷裂，但產(chǎn)品不穩(wěn)定且極易造成氨基酸的破壞。紫菜等海藻生物活性肽的制配常用酶解法。根據(jù)不同種酶的酶切位點不同可制成不同種類、不同分子量大小的多肽。Qu 等研究開發(fā)了更有效的酶水解-膜分離（CEH-MS）反應(yīng)器系統(tǒng)，從條斑紫菜中制備降血壓肽并與傳統(tǒng)的酶水解（EH）和離線膜分離（MS）方法進行了比較，發(fā)現(xiàn)采用底物連續(xù)投料時可使多肽的產(chǎn)率提高216.9%。

在所有紫菜含有的氨基酸種類中，丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等中酸性氨基酸較多，且隨著采收期的增加，必須氨基酸的含量出現(xiàn)明顯下降?，F(xiàn)今對于紫菜提取氨基酸的研究較少，史修周等采用鹽酸水解法和浸提法分別提取了壇紫菜中的總氨基酸（TAA）和游離氨基酸（FAA），結(jié)果顯示TAA 含量約為340.43 mg/g，F(xiàn)AA 含量約為40.52 mg/g。Wang等使用超聲輔助提取紫菜牛磺酸，提取率最高可達為13.0 mg/g。

2.2 紫菜蛋白的生物活性

2.2.1 抗氧化 有研究結(jié)果表示，藻紅蛋白的和亞基分別含有約50%和52%的疏水性氨基酸。而這些疏水性氨基酸具有重要的抗氧化作用，因為它們能夠提供質(zhì)子和生成金屬離子而具有還原能力。姚興存等使用超聲波輔助提取紫菜蛋白，并測得其清除羥自由基的IC為1.481 mg/mL，清除DPPH自由基的IC為0.452 mg/mL，具有較強的抗氧化活性。Chen 等發(fā)現(xiàn)肉制品中添加藻膽蛋可以抑制亞油酸的過氧化作用，從而降低硫代巴比妥酸反應(yīng)物（TBARS）值，具有作為脂質(zhì)抗氧化劑的潛力。梁杰等使用中性蛋白酶酶解壇紫菜制備抗氧化肽，其DPPH 自由基清除率高達91.83%±0.81%。胡曉等研究發(fā)現(xiàn)從壇紫菜中提取氧化肽可以有效抑制或預(yù)防由HO誘導(dǎo)的人體肝癌HepG2 細胞的氧化應(yīng)激如SOD 活性增強、MDA 濃度顯著下降。紫菜蛋白多肽屬于天然的抗氧化多肽，對人體危害較小，安全性高，且抗氧化能力突出，更具開發(fā)利用的價值。

2.2.2 抗腫瘤 藻膽蛋白可通過使腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞生長以及提升機體免疫力等方式發(fā)揮抗腫瘤活性。顧麗研究發(fā)現(xiàn)條斑紫菜中R-藻紅蛋白可有效抑制人胃癌細胞SGC 和乳腺癌細胞MCF 的生長，且抑制作用與劑量呈依賴關(guān)系。藻紅蛋白作為一種高熒光量子產(chǎn)率的光敏劑，已有研究將其運用于光動力治療腫瘤。當(dāng)藻紅蛋白被生物體獲取后，可經(jīng)過一定波長的激活產(chǎn)生激發(fā)態(tài)氧分子。這種單線態(tài)氧可親和性結(jié)合腫瘤細胞，并在腫瘤細胞內(nèi)蓄積進而殺傷腫瘤細胞，對正常細胞損傷卻比較小。王源等研究藻紅蛋白光動力可有效抑制人肝癌細胞BEL-7402 和SMC-7721 細胞生長增殖。白露等使用木瓜蛋白酶從壇紫菜中分離得到分子量為0～3 ku 的多肽組分對MCF7 和HepG2 細胞有顯著抑制作用。藻膽蛋白具有特異性的光譜，正被應(yīng)用于腫瘤免疫檢測領(lǐng)域。王祥法研究了兩種藻膽蛋白/鏈霉親和素探針分子對兩種肝癌的早期標(biāo)志物（甲胎蛋白AFP 和癌胚抗原CEA）的作用。結(jié)果顯示兩種探針分子對AFP 的最低檢測限分別為1.01和0.25 ng/mL；對CEA 的檢測限分別為1.12 和0.28 ng/mL，根據(jù)現(xiàn)有肝癌早期檢測標(biāo)準(zhǔn)，其已具有較好的臨床檢測應(yīng)用潛力。目前多數(shù)抗腫瘤藥物選擇性低，而藻膽蛋白較高的抗腫瘤活性以及對正常細胞相對無毒的特性值得對其抗腫瘤活性成分和作用機理進行進一步研究。

2.2.3 抗心血管疾病 心血管病變是慢性腎臟?。–KD）患者的主要并發(fā)癥和最常見的死因。通過將從紫菜中獲得的藻膽蛋白降解獲得抗凝肽可有效地抑制血栓的形成。Indumathi 等在條斑紫菜中酶法分離得到一種有效的新型抗凝肽，將該肽純化后與人血漿的體外抗凝實驗顯示，其可使凝血時間從35 s 延長至320 s。Syed 等也從紫菜中分離出一種具有抗凝血作用的16 分子多肽VITPOR AI，其抑制凝血因子FXIIa 的IC為70.24 μmol/L。該兩項研究皆表明，紫菜蛋白在治療心血管疾病方面具有潛在的醫(yī)用、藥用研究價值。

2.2.4 其他 藻膽蛋白是一種純天然色素，研究發(fā)現(xiàn)藻膽蛋白中的藻紅蛋白能夠以（）6形式存在，而高純度的PE 與生物素、單克隆抗體等蛋白結(jié)合穩(wěn)定,可以作為熒光免疫等技術(shù)中的熒光探針。郭子葉等發(fā)現(xiàn)條斑紫菜中的藻紅蛋白20 ℃時在505 nm處的熒光量子產(chǎn)率為0.90，能有效地使發(fā)射光和衍射光分離。Ghosh 等研究了一種藻紅蛋白（CPE）作為硫化氫離子（HS-）的熒光探針，它對HS-有選擇性，光學(xué)響應(yīng)迅速，且不受其他硫形態(tài)如亞硫酸鹽、硫酸鹽和硫代硫酸鹽的影響。

3 紫菜其他活性成分

3.1 多酚

多酚是一類植物次生代謝產(chǎn)物，廣泛存在于大多數(shù)水果、蔬菜和草本植物中。多酚類化合物即苯環(huán)上連接有羥基（-OH）基團的物質(zhì)。多酚主要分為兩大類物質(zhì)：類黃酮和非類黃酮多酚。目前對于紫菜多酚的研究處于起步階段，主要集中在其提取和抗氧化層面，對于紫菜多酚的鑒定和進一步的藥理活性的研究鮮有報道。

利用多酚類物質(zhì)的溶解性可使用有機溶劑或有機溶劑水溶液進行提取。鐘明杰等利用微波輔助提取壇紫菜多酚，在最佳條件下提取效果為4.9 mg/紫菜干基。邱小明在單因素實驗的基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計得到壇紫菜多酚提取率為6.78 mg/g。

海藻類多酚如褐藻多酚的抗氧化機理一般認為存在兩種途徑：一是多酚作為供氫體與自由基反應(yīng)，通過清除活性較高的自由基，生成活性較低的多酚自由基，終止原本的氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，避免有害的過氧化物產(chǎn)生；二是作為供電子體，能夠與起催化作用的金屬離子如Fe、Cu作用，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，從而抑制和延緩氧化。研究表明，紫菜多酚對自由基有良好的清除作用，李鋒等發(fā)現(xiàn)紫菜多酚除了有一定的抑制鐵還原能力和-胡蘿卜素亞油酸體系褪色能力外，還能有效降低以紫外線B（UVB）輻照所致人表皮成纖維細胞（HSFs）的乳酸脫氫酶活力，維護細胞膜的完整性，具有用于紫外損傷防護領(lǐng)域的潛力。紫菜多酚對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽胞桿菌和藤黃八疊球菌都有一定的抑制能力。李穎暢等研究了0.5%紫菜多酚浸泡的中國對蝦在4 ℃冷藏條件下品質(zhì)的變化特性。結(jié)果表明，紫菜多酚能夠顯著抑制微生物的增長、降低pH、揮發(fā)性鹽基氮（TVB-N）、硫代巴比妥酸值TBA 和K 值，相比對照組能夠延長其貨架期3～4 d。

3.2 脂肪

紫菜脂肪的質(zhì)量分數(shù)為其干質(zhì)量的1%～3%，富含-3 和-6 脂肪酸，其中主要成分為二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）。宋燕燕等采用UPLC-Q-TOF MS 聯(lián)用技術(shù)快速鑒定壇紫菜中脂質(zhì)成分，測得壇紫菜中脂質(zhì)成分大致分為糖脂、磷脂和甘油三酯三種。曲興源在乙酸乙酯比例13:10、超聲時間26 min、水浴時間60 min、水浴溫度60 ℃條件下，獲得渤海紫菜粗脂肪百分含量最高為7.36%，經(jīng)尿素包合法富集純化獲得的EPA 和DHA含量分別為45.27%和46.19%。其中EPA 具有降血壓、促進平滑肌收縮、擴張血管等作用,在預(yù)防動脈粥狀硬化方面已被認為比花生四烯酸有效。Yanagita 等通過對Ⅱ型糖尿病db/db 小鼠喂食一種富含EPA 的條斑紫菜發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過四周的喂養(yǎng)，小鼠的肝腫大、肝脂肪變性和肝損傷明顯減輕。這可能是EPA、磷脂和糖脂的生物活性結(jié)合抑制了慢性炎癥，從而防止了肥胖誘導(dǎo)的肝臟脂肪變性的發(fā)生和進展。盡管各項研究表明，紫菜可作為制備EPA、DHA等多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid,PUFA）的良好來源，但由于其PUFA 含量較高，極易被氧化降解，因此應(yīng)注意其貯藏條件及食用溫度。

3.3 維生素

紫菜中的維生素種類豐富，其中維生素A 的含量最高，且相較于裙帶菜其維生素B、B含量更多。Bito 等對含有高B水平的天然植物性食品來源的調(diào)查表明，紫菜是目前從植物性食品中獲得的最合適的B來源，可作為素食主義者的良好營養(yǎng)補充劑。國內(nèi)對于藻類維生素的研究較少，主要集中在螺旋藻。研究表明，螺旋藻中富含維生素A、維生素K、維生素B，可作為良好的維生素膳食補充劑。

3.4 礦物質(zhì)

紫菜中的礦物質(zhì)含量約為15%～24%，是一種良好的碘來源。劉仙金使用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）測定得出，壇紫菜中含有豐富的人體必需常量礦物質(zhì)元素Ca、Mg，以及Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Se、Mo 等人體必需微量元素，具有很高的食用價值和保健價值。與其他植物相比，紫菜中的含鐵量較高，而且對人類都有較好的鐵吸收能力，因此紫菜還可以成為探索大型藻中鐵的獲取和儲存機制的候選模型之一。

3.5 類胡蘿卜素

類胡蘿卜素是分布最廣泛、最重要的一類光輔助合成色素，它可抵抗由植物自身葉綠素的光敏氧化作用引起的有害作用，類胡蘿卜素的補充有助于預(yù)防各種心血管疾病、氧化損傷，對人體健康還具有抗癌、抗炎等醫(yī)學(xué)功能。海藻中含有豐富的類胡蘿卜素，通常可以分為胡蘿卜素、葉黃素和類胡蘿卜素酸。嚴小軍等選取了青島海域代表性的紅藻、藍藻和褐藻并對各分離組分進行了定性和定量分析發(fā)現(xiàn)，β-胡蘿卜素是紫菜等紅藻中所特有的，但含量極少，僅為1.6%。李小平等采用硅膠柱層析和Sephadex LH-20 柱層析，獲得壇紫菜中的葉黃素，經(jīng)MTT 實驗發(fā)現(xiàn)其對神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞具有潛在抑制活性。

3.6 蒽醌類

蒽醌是自然界中非常重要的一類醌類化合物，具有抗菌、抗癌、止血、防氧化等多種生物活性，受到藥物學(xué)家及相關(guān)工作者的特別關(guān)注。馮強等利用硅膠色譜、Sephadex LH-20 凝膠色譜、HPLC等技術(shù)，首次從壇紫菜醇提物中分離純化出1,8-二羥基-9,10-蒽醌、（E）-N-2（1,3-二羥基-4-十八烯基）-十六酰胺、鄰苯二甲酸二異丁酯、膽甾醇、鯊肝醇等7 個化合物。實驗證明1,8-二羥基蒽醌可通過損傷金黃色葡萄球菌菌體細胞壁和細胞質(zhì)膜，增加其通透性,導(dǎo)致大量胞內(nèi)物質(zhì)外泄，從而對金黃色葡萄球菌生長起到抑制作用。

4 展望

近年來，紫菜豐富的營養(yǎng)價值已被人們普遍認可，對于其活性成分的提取分離以及功能活性已進行了一定的研究，但仍有許多問題亟需深入探討。首先紫菜活性成分的研究主要集中在紫菜多糖和藻膽蛋白方面，紫菜多酚、胡蘿卜素、蒽醌類等植物化學(xué)物質(zhì)的研究仍處于初級階段。目前國內(nèi)外對于藻類以及其他種類植物活性成分提取的研究已經(jīng)朝著超臨界流體提取法、低共溶劑提取法、離子型液體提取法等新型綠色技術(shù)方向開展，因此選用或開發(fā)何種技術(shù)才能更好地對紫菜中的活性物質(zhì)進行提取、分離將會成為是解決紫菜資源充分開發(fā)利用的關(guān)鍵問題。其次對于紫菜活性成分功能活性的研究仍不夠深入，研究大多集中在體外抗氧化實驗階段，活性成分的體內(nèi)吸收及作用機制研究較少。此外，針對紫菜的營養(yǎng)成分所研發(fā)的創(chuàng)新型產(chǎn)品較少，依然以紫菜干制品為主。而圍繞紫菜功能活性展開的保健食品、海洋藥物等研究應(yīng)用還處于初期發(fā)展階段。

我國的紫菜資源非常豐富，而隨著現(xiàn)代分析技術(shù)、生物技術(shù)快速發(fā)展，對于紫菜活性成分的提取技術(shù)將一步步實現(xiàn)工業(yè)化而非停留在實驗室階段。對紫菜活性成分功能活性的進一步深入研究也將為該行業(yè)帶來相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟價值。