羊棲菜生物活性成分研究綜述

董玲麗　姜翠麗　柴怡

摘要 本文綜述了羊棲菜中多糖、褐藻多酚、甾醇、萜類等活性成分以及抗氧化、抗衰老、抗腫瘤、降血糖、降血脂和抑菌等生物活性的研究進(jìn)展，以期為深入研究羊棲菜資源開發(fā)與利用提供參考。

關(guān)鍵詞 羊棲菜；活性成分；生物活性；研究進(jìn)展

中圖分類號 Q946 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）16-0230-04

Study on Bioactive Components of Sargassum fusiform

DONG Ling-li JIANG Cui-li CHAI Yi CHEN Cong-cong LI Nan

（College of Life and Environmental Science，Wenzhou University，Wenzhou Zhejiang 325035）

Abstract The research progress of active components of polysaccharides，brown algae polyphenols，sterols and terpenoids in Sargassum fusiform and the bioactivity of antioxidant，antiaging，antitumor，hypoglycemic，antihyperlipidemia and antibacterial was summarized in this paper，so as to provide references for the further development and utilization of the Sargassum fusiform resources.

Key words Sargassum fusiform；active component；bioactivity；research progress

羊棲菜（Sargassum fusiforme）又名海大麥、鹿角尖等，是褐藻門馬尾藻屬的大型一年生植物，適合生長于暖溫帶海域，廣泛分布于太平洋西北面海岸線的中下游潮間帶[1]。羊棲菜在中國、日本和韓國擁有悠久的食用歷史，羊棲菜不僅是傳統(tǒng)美食，還是傳統(tǒng)中草藥。早在《神農(nóng)本草經(jīng)》和《本草綱目》中就有記載，羊棲菜能夠治療便秘、結(jié)氣、腳氣、水氣浮腫、積食不消等病癥[2]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)也證明了羊棲菜具有豐富的藥用功效，羊棲菜中含有豐富的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和海藻多糖等天然活性物質(zhì)，能預(yù)防和治療高血壓、高血脂、高膽固醇等心血管疾病，對甲狀腺腫、大腸癌等疾病也有一定的防治作用[3-4]。羊棲菜中還含有其他化合物，如多酚類化合物、氨基酸、微量元素、甾醇類化合物、多糖、脂肪酸等[5]。

本文總結(jié)了近年來羊棲菜化學(xué)成分及其生物活性的研究進(jìn)展，以期為羊棲菜更深入的資源開發(fā)與利用提供參考。

1 羊棲菜活性成分

1.1 羊棲菜多糖

多糖是由多個單糖分子通過糖苷鍵形成糖鏈的天然高分子聚合物，羊棲菜多糖（Sargassum fusiforme polysacchari-des，SFPS）是一種分子量在3 500～100 000之間的酸性多糖，其單糖組成有甘露糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、巖藻糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸和糖醛酸等，其含量占羊棲菜干重的16%～70%，主要包括褐藻糖膠、褐藻酸和褐藻淀粉[6]。褐藻糖膠也被稱為褐藻硫酸酯，是一種黏性物質(zhì)，主要由巖藻糖和硫酸根組成，含量約占羊棲菜干重的2%，是SFPS中重要的活性成分[7]。褐藻酸是SFPS中含量最多的一類多糖，含量是褐藻糖膠的8～10倍，分子大小為3 200～3 400，是褐藻細(xì)胞壁主要構(gòu)成成分[8]。褐藻酸分子量大，水溶性差，黏度高，往往進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造后才能探究其生物活性，褐藻酸不同的分子量、單糖組成和硫酸化或乙酰化程度都能影響其生物活性[9]。褐藻淀粉主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，分子量在8 000左右，其含量相對較少，相關(guān)研究也甚少。

SFPS的提取方法有水浸提法、超聲波法、微波法和酶解法等，最常用的提取方法是水浸提法，往往還會結(jié)合其他輔助方法，使SFPS的提取率最大化。

李亞娜等[10]采用熱水浸提SFPS，提取溫度在85 ℃時，浸提2.6 h，SFPS的得率達(dá)到11.12%。SFPS的提取水溫在80～95 ℃之間較合適，且不會影響SFPS的生物活性。超聲波法和微波輔助水浸提法有助于提高SFPS的得率，微波輔助水浸提法使SFPS的得率提高到15.58%[11]，而超聲波循環(huán)輔助熱水提取SFPS，其得率能達(dá)到21.32%[12]，這2種輔助提取法大大縮短了提取時間，提高提取效率。即便不斷優(yōu)化提取條件，水浸提法提取的SFPS的得率仍普遍不高，原料耗費(fèi)多，提取成本較高。王 勤等[13]利用pH值為3的酸性溶液提取SFPS，得率高達(dá)39.3%。雖然酸提取法明顯提高了多糖得率，但酸性條件極有可能破壞糖鏈結(jié)構(gòu)，使多糖天然結(jié)構(gòu)、活性成分組成和分子量都發(fā)生變化。另一種較溫和的提取方法是酶解法，用纖維素酶和果膠酶破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，有助于提取胞內(nèi)多糖，酶解法的多糖得率比熱水浸提法高117.23%[14]。酶解提取法雖然條件溫和，能保證多糖提取物的生物活性，但其成本相對較高，不適合大規(guī)模提取。

1.2 褐藻多酚

褐藻在生長過程中會為了抵御病蟲害以及各種環(huán)境壓力而產(chǎn)生許多次級代謝產(chǎn)物，這其中就不乏有褐藻多酚（Phlorotannin）。從結(jié)構(gòu)上來講，褐藻多酚屬于聚酮類化合物（Polyketides，PKs），而后者廣泛存在于自然界，其種類繁多、結(jié)構(gòu)多變，主要包含聚醚類、多烯類、多酚類、大環(huán)內(nèi)酯類和烯二炔類的化合物，現(xiàn)已成為結(jié)構(gòu)和和功能最多樣化的天然產(chǎn)物之一[15-18]。

多酚對藻類的生理完整性和化學(xué)防御至關(guān)重要。首先，多酚是細(xì)胞壁的組成成分；其次，多酚能保護(hù)藻類，使其免受氧化損傷和紫外輻射損傷。此外，其在其他生物或非生物環(huán)境等脅迫方面也發(fā)揮著重要作用[19]。褐藻多酚是一類脫氫的低聚物，其基本結(jié)構(gòu)單元為間苯三酚（Phloroglucinol），如圖1（a）所示。依據(jù)其單體間苯三酚寡聚物聚合方式的不同將褐藻多酚結(jié)構(gòu)大致分為6類，如圖1（b～f）所示，分別為多羥基聯(lián)苯、多羥基苯醚、混合多羥基聯(lián)苯多苯、多羥基苯醚、二苯雜二氧和二苯呋喃以及不太常見的鹵代、硫酸酯化、烷基化多酚[20-24]。

近年來，研究者們對褐藻多酚進(jìn)行提取純化，研究其生物活性，以獲得褐藻更深層次的開發(fā)利用。褐藻多酚的提取方法多種多樣，主要有有機(jī)溶劑提取法、超聲波提取法、微波提取法、酶提取法和臨界流體萃取法等，為獲得較高的提取率，提取過程中往往是2種或多種方法的組合[25]。

目前，羊棲菜多酚使用較多的提取方法有微波或超聲波輔助有機(jī)試劑提取法，王君虹等[26]采用微博輔助乙醇浸提羊棲菜多酚，得率可達(dá)2.33%；方 麗等[27]采用超聲波輔助44%乙醇提取羊棲菜多酚的得率達(dá)0.395%。

酶解法是一種非常溫和的提取方法，可有效保證提取物的生物活性。劉 楠等[28]利用纖維素酶和中性蛋白酶輔助羊棲菜多酚的提取，使纖維素酶和中性蛋白酶的比例為15∶1，酶解溫度46 ℃，pH值5.5，酶解處理46 min后，用40%乙醇在70 ℃水浴浸提，最后多酚的提取量為9.31 mg/g。

超臨界二氧化碳萃取法是一種綠色環(huán)保的提取方法，適合提取一些易熱變性和易氧化的產(chǎn)物。但是，超臨界流體萃取法的提取效率較低、投資大、成本高，限制了其使用和發(fā)展[29]。

1.3 甾醇和萜類化合物

王 威等[30]利用正己烷從羊棲菜中分離提取到6種甾醇化合物；陳 震等[31]利用半制備高效液相色譜等方法分離鑒定了8種羊棲菜甾醇，其中巖藻甾醇和馬尾藻甾醇是主要的羊棲菜甾醇；孫 瑜等[32]用硅膠柱和半制備HPLC分離到2種羊棲菜甾醇。羊棲菜甾醇具有豐富的抗氧化和抗菌等生物活性，特別是耐藥性革蘭氏陽性菌具有明顯的抑菌效果[33]。

羊棲菜中萜類化合物含量少，受到的關(guān)注度較低，僅有少量文獻(xiàn)報(bào)道羊棲菜萜類物質(zhì)的提取和活性。徐忠明[34]從羊棲菜中分離提取鑒定到3種萜類物質(zhì)，分別是Loliolide、Is-ololiolide、（3R）-4-[（2R，4S）-4-acetoxy-2-hydroxy-2，6，6-trimethylcyclohexylidene]-3-buten-2-one。徐石海等[33]用乙醇浸提法從羊棲菜中分離鑒定到2種萜類化合物。研究表明，萜類物質(zhì)具有豐富的生物活性，如抗腫瘤、抑菌消炎、抗氧化等，其應(yīng)用前景廣闊[35]。

1.4 其他成分

羊棲菜氨基酸含量相對較低，在0.15%～1.57%之間，其含量會隨季節(jié)變化而變化，冬末所有氨基酸的含量達(dá)到最高，春末最低，夏季回升[36]。羊棲菜中共有18種人體所需氨基酸，其中8種是人體不能合成的氨基酸，占氨基酸總含量的42.08%～47.36%[37]。

羊棲菜中蛋白質(zhì)含量在9.63%～15.09%之間[36]，含量也會隨季節(jié)變化而變化，12月至次年4月含量較高。羊棲菜蛋白質(zhì)的提取方法多種多樣，龐庭才等[38]采用堿溶酸沉法提取了羊棲菜蛋白質(zhì)，并優(yōu)化提取工藝，使羊棲菜蛋白質(zhì)的得率達(dá)到28.95%。

羊棲菜中含多種微量元素，包括Na、K、Fe、Ca、Si、Mg、P、Sr、Mn、Cu、Al、Zn、V、Ti，其中含量較高的Fe、Ca和Si是人體所需的微量元素，Cu、Fe、Mn、Zn、Mg和Ca是羊棲菜細(xì)胞所需的微量元素，隨著海洋環(huán)境嚴(yán)重惡化，羊棲菜中還檢測出了微量重金屬元素，如Cd、Pb、Al、As[39-40]。

羊棲菜膳食纖維是一類主要以多糖為主的營養(yǎng)物質(zhì)，可分為可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維，Lahaye等[41]研究結(jié)果顯示，羊棲菜膳食纖維的總量為49.2%（干重），其中可溶性膳食纖維占 67%，在可溶性膳食纖維中，灰分含量較多，不溶性膳食纖維中主要有半纖維素、纖維素和木質(zhì)素，其中半纖維素含量最多。膳食纖維不易被胃腸道酶降解，易于在胃腸道中形成黏性液體，輔助胃腸道消化吸收過程。因此，膳食纖維常被制成藥品、保健品[42]。

2 羊棲菜生物活性

羊棲菜中化學(xué)成分復(fù)雜多樣，生物活性也多樣，大部分具有較高的藥用價值，具體的活性成分和生物活性見表1。

2.1 抗氧化活性

抗氧化性是指可清除機(jī)體中過多氧自由基的特性。過多的氧自由基會破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)、組織和生物活性物質(zhì)，干擾細(xì)胞正常的代謝活動，引發(fā)衰老等[50，54]。羊棲菜中有效成分提供的H+參與到氧化反應(yīng)中，與氧自由基結(jié)合生成水或羧酸，阻斷氧化過程，達(dá)到抗氧化的效果[54]。

羊棲菜中多糖和多酚均是重要的抗氧化活性成分，體外試驗(yàn)表明，羊棲菜多酚和多糖對DPPH、羥自由基和氧自由基都表現(xiàn)較好的清除能力[23，55]，體內(nèi)試驗(yàn)通過增強(qiáng)小鼠體內(nèi)SOD和GSH-PX的活性，發(fā)揮抗氧化作用[56]。

2.2 抗衰老活性

研究表明，羊棲菜具有抗衰老的生物活性，因而羊棲菜也被稱作“長壽菜”。趙萍[57]探究了SFPS對果蠅壽命的影響，發(fā)現(xiàn)高劑量SFPS使果蠅平均壽命增加30.9%，最高壽命增加14.6%。進(jìn)一步探究SFPS的抗衰老機(jī)制發(fā)現(xiàn)，SFPS能激活果蠅體內(nèi)Nrf2/ARE信號通路，降低Keap1基因表達(dá)，提高抗氧化反應(yīng)元件正調(diào)控因子Nrf2和ARE原件下游抗氧化基因表達(dá)量，從而提高果蠅機(jī)體的抗氧化性。SFPS還可以改善線粒體活性和ATP酶水平，減少線粒體的缺失和維持活力，保持mtDNA完整性，提高系統(tǒng)的抗氧化功能，延緩了機(jī)體衰老[58]。

2.3 抗腫瘤活性

大多數(shù)被認(rèn)為對腫瘤細(xì)胞有毒性的化合物，對正常細(xì)胞也是有毒的。因此，研究對宿主毒性小的新型抗腫瘤物質(zhì)是非常重要的。近幾十年來，許多從植物、真菌、藻類和動物中提取分離到的有效成分已被證明具有廣泛的生物學(xué)功能，且副作用少。羊棲菜活性成分抗腫瘤機(jī)制的研究已有較多的文獻(xiàn)報(bào)道，

Chen等[44]研究了SFPS對肺癌小鼠的影響，結(jié)果表明，SFPS可明顯抑制患癌小鼠體內(nèi)肺癌細(xì)胞的生長，且顯著促進(jìn)腹腔巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-1和TNF-α，以及促進(jìn)脾腺細(xì)胞增殖，從而提高小鼠的免疫反應(yīng)。SFPS的免疫調(diào)節(jié)作用，使其成為有效的抗腫瘤成分。此外，SFPS對肝癌、宮頸癌、乳腺癌、胃癌、腸癌均有較好的治療效果，體外試驗(yàn)表明，SFPS對直腸癌、食管癌等6種人腫瘤細(xì)胞都有毒性作用[59]。褐藻多酚的多羥基結(jié)構(gòu)能有效猝滅自由基，防止自由基對DNA的破化，從而達(dá)到防癌效果。多酚還能阻斷腫瘤基因的表達(dá)，抑制癌細(xì)胞增生，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，有效控制、抑制和殺傷腫瘤[51]。

2.4 降血糖、降血脂

糖尿病是一種多病因引起的內(nèi)分泌代謝疾病，其中免疫功能紊亂和自由基毒素均可導(dǎo)致胰島細(xì)胞功能減退，引發(fā)糖尿病[60]。張華芳[61]曾用95%乙醇浸提羊棲菜，得到的提取物富含多酚、甾醇、萜類等成分，將羊棲菜提取物灌胃胰島細(xì)胞受損的患病小鼠，結(jié)果表明，小鼠胰島細(xì)胞功能改善，血糖水平降低。由此可知，羊棲菜對糖尿病有一定的治療作用。

血脂水平過高會直接引發(fā)一些嚴(yán)重疾病，如動脈粥樣硬化。張秀坤[62]從羊棲菜中分離純化到4種巖藻聚糖硫酸酯，并對高膽固醇小鼠進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)果表明，羊棲菜多糖能顯著提高小鼠內(nèi)源性抗氧化酶活性，降低體內(nèi)脂質(zhì)過氧化水平，從而預(yù)防小鼠動脈粥樣硬化。陳 震等[31]從羊棲菜中分離和鑒定到8種甾醇類化合物，動物試驗(yàn)表明，這8種甾醇混合物可顯著降低大鼠體內(nèi)總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇含量，從而達(dá)到降血脂的目的。

2.5 抑制細(xì)菌

褐藻多酚能影響細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能，裂解細(xì)菌細(xì)胞壁，破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的完整性，達(dá)到抑菌效果[63]。褐藻多酚可以作為潛在的抗菌劑應(yīng)用在食品和藥品中，以解決合成防腐劑和添加劑會對人體細(xì)胞和器官的毒性。用乙醚提取羊棲菜成分，GC/MS鑒定到具有抗菌活性的化合物有酚類、萜類、內(nèi)酯、吲哚類、脂肪酸和揮發(fā)性鹵代烴，透射電子顯微鏡測定金黃色葡萄球菌在羊棲菜乙醚提取物處理下的形態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的細(xì)胞壁穿孔甚至破裂，細(xì)胞質(zhì)泄漏，外層細(xì)胞的形狀嚴(yán)重變形，內(nèi)染色質(zhì)輕度分散[64]。

3 結(jié)語

目前，對于羊棲菜的研究主要集中在活性成分的提取分離鑒定以及生物活性的探究上，特別是羊棲菜多糖和多酚的研究較為廣泛，而對于羊棲菜活性成分作用機(jī)制的研究還比較少，有待深入研究。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，羊棲菜中的秘密也將被一一揭開，羊棲菜資源的開發(fā)與利用將對藥物領(lǐng)域產(chǎn)生重要意義。

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