第二章 海洋生物技术之生物活性物质课程之四

大型海藻综合利用主要内容1.大型海藻研究概况2.大型海藻生物活性物质3.大型海藻开发利用的成功案例传统海洋药物中，有些种类今天仍广泛应用，各版药典均有收载，《中华人民共和国药典》收载了海藻、瓦楞子、石决明、牡蛎、昆布、海马、海龙、海螵蛸等10余个品种。其它主要还有玳瑁、海狗肾、海浮石、鱼脑石，紫贝齿及蛤壳等。人们日常生活中吃的紫菜，可治脚气和咽喉肿痛；海带可治大脖子病。海藻多糖可以与HIV（人获得性免疫缺陷病毒）结合，使其失活，从而抑制病毒的复制，防治艾滋病；海藻多糖还可以降低血管中导致动脉粥样硬化的脂质含量，以及治疗心脑血管疾病。螺旋藻中的β-胡萝卜素可以保护人的视力。从深海鱼油中提取的高不饱和脂肪酸EPA和DHA具有提高大脑智力以及增强人体免疫力的功效，而在海藻中也可以提取出这两种物质。SOD在海藻中也能够提取出这种酶。1大型海藻研究概况1.1大型海藻（巨藻）概念指多细胞藻（对单细胞藻而言）中，被用于生产的，个体较大的藻类（一般几厘米到几十米范围），生息在海水中的藻类，它并不是植物学范畴的含意。包括褐藻、红藻、绿藻等。褐藻：海带、鹿角、马尾藻、裙带菜红藻：紫菜、石花菜绿藻：石莼1.2分类化工海洋药物饲料肥料海洋食品大型海藻大型海藻应用海藻不仅可以作为食品、药物，还可以用于农业生产。海藻中含有吲哚乙酸、植物生长激动素、海藻酚等有机物质，用于种植业中作为肥料可以起到抗旱、抗盐碱渗透、耐寒、杀菌和促生长作用。将海藻制成肥料，不仅可降低成本、提高经济效益，还可以去除农药残留物对人体造成危害。将海藻粉添加到饲料中，可以改善肉质、提高产量，并且能够提高成活率，这主要是因为海藻的风味独特，而且富含氨基酸和蛋白质。抗HIV免疫调节抗心、脑血管抗菌抗炎、抗病毒抗肿瘤活性抗氧化作用海洋药物大型海藻功效海藻多糖藻胆蛋白卤代酚类萜类（倍半萜、二萜）不饱和脂肪酸（PUFA）其它（甾醇类、生物碱类、色素类）2大型海藻产生的活性物质海藻多糖（定义）海藻多糖是一类海藻提取物，属于植物多糖中的一种，是由多个相同或不相同的单糖基通过糖苷键相连形成的高分子碳水化合物。一般为水溶性，多具有高粘度或凝固能力，且具有多种生物活性。在食品、化妆品、医药和生物制品等方面具有广泛用途。海藻多糖（分类）红藻多糖：包括琼脂、卡拉胶、其他褐藻多糖：褐藻胶、褐藻糖胶（高度硫酸酯化）、褐藻淀粉绿藻多糖：食用、肥料和饲料海草多糖：大叶藻胶（已应用于俄罗斯食品工业）琼胶在食品工业上主要用作软糖、罐头制品的凝冻形成剂，冷饮食品的稳定剂和乳化剂；医学上用作培养基、轻泻药等。卡拉胶绝大部分用于食品工业。褐藻胶结构单元海藻多糖功能海藻硫酸化多糖作为抗氧化剂，直接清除自由基，从而减轻活性自由基对免疫系统的损伤，或保护DNA、蛋白质、脂质及生物大分子免受自由基的直接攻击来抗肿瘤。抗肿瘤抗氧化近年来的研究表明，过多的活性自由基对吞噬细胞本身及其它细胞，组织及生物大分子有破坏作用，而脂质过氧化加速又可造成正常细胞的破坏与死亡。海藻硫酸多糖(SPS)具有消除活性氧的作用，是有效的自由基清除剂。抗辐射海藻多糖能增强骨髓细胞的增殖活性外，还能显著减轻小鼠骨髓细胞和蚕豆根尖细胞的辐射遗传损伤．大大降低辐射引起的突变频率。抗突变海藻多糖能消除免疫抑制剂环磷酞胺(CP)对机体免疫系统的抑制作用。免疫调节活性海藻多糖在哺乳动物中己证实能增强特异性免疫功能和非特异性免疫功能，可大大增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬能力及对细胞免疫和体液免疫的功能。降血脂海藻中含有丰富的多糖类物质。研究表明，该物质有明显的降血脂作用。如从紫菜中提取得到的紫菜多糖能明显的降低健康小鼠血中胆固醇量，还可促使高脂肪、高胆固醇喂养的大鼠血清中甘油三醋和胆固醇含量均下降。护肤润肤功能研究人员对大量繁殖在沿海潮汐的绿海藻进行了研究，发现其中的硫酸化多糖具有明显的保湿作用。海藻是一种优良的润肤剂，这不仅因为海藻中的活性物质能与皮肤蛋自结合形成保湿性的凝胶，而且它还可以通过水合作用在皮肤的表面形成保护膜，防止水分蒸发。最近几年，日本、意大利、法国、印度等国已进行藻类植物的商品化生产。目前世界最大藻类生产国是日本，年产量二千多万吨，其中一半是供人类食用的营养食品。近几年研究藻类越来越多的地方还有墨西哥、科威特、德国、我国的台湾省等等。藻胆蛋白藻胆蛋白是蓝藻、红藻和隐藻等藻类特有的捕光色素蛋白，主要包括藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白3种。生物活性研究1抗氧化作用2提高免疫力作用3抗肿瘤作用应用研究1天然色素它有很好的着色能力，且无毒可在食品软饮料和化妆品中广泛应用，不仅对人体无害其独特丰富的营养成分还能发挥特殊功效。2功能食品藻蓝蛋白不仅可清除体内自由基，延缓人体衰老，降低各种疾病的发生率，还可促进动物对铁的吸收；藻胆蛋白在细胞内可作为蛋白贮存库，杨方美等认为其具有高等动物所必需的氨基酸且含量较高，藻胆蛋白可用作食品优质蛋白添加剂，强化食品中的蛋白质，在功能食品和保健食品中有广泛的应用前景。3肿瘤治疗藻胆蛋白具有光敏性，且无毒无副作用，是理想的光敏剂，藻胆蛋白作为一种非常重要的光动力药物的原料，其光敏反应对肿瘤细胞有相当大的杀伤和造血细胞诱导作用。4荧光探针藻胆蛋白是一类具有独特光学性质的新型荧光标记物，具有以下几种传统荧光染料无法比拟的优越性：(1)在含水环境中高度可溶，非特异性结合的影响小：(2)所发荧光不为其它生物物质自发淬灭；(3)藻胆蛋白的吸光度和荧光量子产率很高，并且与环境的pH值无关，有利于提高灵敏度；(4)藻胆蛋白的荧光激发和发射的STOKES位移较大；(5)藻胆蛋白易于与其他分子结合，形成多种交联体可以用位于可见光区的单一激发光激发，发射不同颜色的荧光。倍半萜（抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗疟原虫、降血脂作用、免疫调节、对昆虫拒食和杀灭作用）海藻二萜活性物质分离一直为研究热点（其中抗肿瘤活性研究最多）活性酚类分类卤代酚类不含卤族元素酚类多酚类卤代酚类CH2COOHOHOHHOOHO不含卤族元素酚类多酚类抗氧化活性抗菌消炎、抗真菌活性生物化学防御活性、除臭活性（褐藻多酚优于叶绿素及铜钠盐）其它（凝集人体红细胞、抑制某些酶、抗溃疡等）活性酚类功效3大型海藻开发利用的成功案例案例一管华诗和他的海洋药物案例二海带提取碘案例三提取角叉胶1979-1982年，只用了三年多的时间，管华诗和他的课题组就成功研制出海洋新药PSS，并进入临床应用。1982-1985年，经270余例临床应用研究结果表明，藻酸双酯钠PSS是目前治疗高凝性疾病较为理想的一种海洋新药。治疗脑梗塞总有效率92.27%，治疗高原地区高凝性疾病显效率78.57%。长期临床服用，未发现毒副作用。管华诗和他的海洋药物以马尾藻制取的褐藻酸为原料，经水解、酯化和磺化制成藻酸双酯钠。采用本方法生产的藻酸双酯钠毒副作用小，降解容易，且效果好，其收率可高达７３％以上。（CN1089619）管华诗和他的海洋药物藻酸双酯钠为一种肝素类多糖硫酸酯，其抗凝作用相当于肝素1/3~1/2。尚有降低血粘度、抗聚集、降脂、改善微循环作用1987年，新药PSS以其独特的结构、优良的性能、丰富的药源、简便的工艺、低廉的价格，赢得了国际荣誉，荣获南斯拉夫国际发明展览会金牌奖。1992年，山东省委、省政府对在开发应用技术成果中做出突出贡献的管华诗予以重奖。1995年5月，因为在学术上的巨大成就，因为为社会做出的巨大贡献，以及开创了我国新兴的海洋药物事业，管华诗当之无愧地当选为中国工程院院士。管华诗和他的海洋药物开创了我国海洋药物研究新领域，研制发明了我国第一个现代海洋新药藻酸双酯钠（PSS），之后，又相继成功研制了“甘糖酯”、“海力特”、“降糖宁”等海洋药物及“降糖乐”、“海利心藻维微胶囊”等系列海洋生物工程制品；已获授权国内外发明专利15项。创建了我国第一个海洋药物化学本科专业，并逐步形成了我国唯一的以海洋药物为特色的相对完善的人才培养体系，已指导培养博士32名、硕士26名。管华诗和他的海洋药物案例二海带提取碘：化合态碘游离态粗碘精制碘角叉胶：从某种红色海藻中提取。全球年产量为25000吨。世界上第二大生产地的法国，近90%的角叉胶都用于冷冻食品，如冻水果、饮料、奶制品（雪糕、牛奶甜品、牛奶蛋糊)、火腿和工厂生产的家禽肉。其余10%则用于卫生及保健产品，特别是牙膏。角叉胶的市场年增长率在4-6%之间。案例三