羊栖菜化学成分和药理活性的研究进展

谢何杰，叶慧娴，沈 婷，罗晓双，杨 盈，南海函

（1.温州医科大学 仁济学院,浙江 温州 325035；2.温州医科大学 生命科学学院,浙江 温州 325035）

羊栖菜化学成分和药理活性的研究进展

谢何杰1，叶慧娴1，沈 婷1，罗晓双1，杨 盈1，南海函2

（1.温州医科大学 仁济学院,浙江 温州 325035；2.温州医科大学 生命科学学院,浙江 温州 325035）

综述羊栖菜所含有氨基酸、矿物质、多糖、甾醇化合物和萜类化合物等化学成分以及抗肿瘤、降血糖、降血脂、调节免疫功能等药理活性的研究进展,为羊栖菜的进一步研究和开发利用提供参考依据,并展望了羊栖菜的应用前景。

羊栖菜；化学成分；药理活性

羊栖菜（Sargassum fusiforme（Harvey.）Setchell）是褐藻门马尾藻科马尾藻属植物,俗称海大麦、鹿角尖、海菜芽等。羊栖菜主要生长在北太平洋西部的暖温带水域,广泛分布于我国辽宁、山东、浙江、福建等地浅海海域［1］。

羊栖菜藻体的颜色为黄褐色,肥厚多浆［2］,营养价值高,既能食用又可作药用,是中国、日本、朝鲜和韩国沿海人民的传统美食和中草药,被推崇为海洋蔬菜和健康长寿品,有广阔的应用和开发价值［3］。 《神农本草经》 记载其主治 “瘿瘤结气,散颈下硬核,痈肿坚瘕坚气,腹中上下鸣,下十二种水肿”。本品味苦,咸,寒,无毒,有消痰软坚,利水消肿的功能［4-5］。现代医学研究也发现,羊栖菜中提取的多种活性成分有降血糖、降血脂、抗肿瘤、改善人体免疫等功效。此外,羊栖菜藻体中还含有丰富的褐藻酸、甘露醇、碘等,可作为优良的海藻工业原料［6-7］。

我国羊栖菜的自然资源十分丰富,并建有大型的人工养殖基地。目前羊栖菜的养殖方式主要有苗种、海上筏式养殖、贝藻轮养生态养殖等［8-10］。但由于对羊栖菜的研究起步较晚,国内羊栖菜的应用仍处于粗加工阶段,并以原料出口为主。不过,随着近年来开发利用海洋资源热潮的兴起,羊栖菜的研究和开发工作引起了国内科研人员的广泛关注。本文着重介绍国内外有关羊栖菜的活性成分和药理活性等方面的研究进展。

1 化学成分

羊栖菜是目前公认的保健型食品,含有多种营养成分［11］,如氨基酸、矿物质、多糖、甾醇化合物和萜类化合物等,具有较高的营养价值和特殊的生物活性。

l.l 蛋白质和氨基酸

在对大量海域的羊栖菜进行营养组成分析后,李丽等［12］发现羊栖菜营养均衡,具有高蛋白、低脂肪、低热量的特点。羊栖菜中氨基酸的含量为0.15%～1.57%［13］,其中谷氨酸、丙氨酸及天门冬氨酸含量较为丰富,并含有人体不能合成的8种必需氨基酸,即亮氨酸、缬氨酸、色氨酸、精氨酸、赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸［12］。

l.2 矿物质与微量元素

海藻中含有大量无机元素,具有天然矿物质食品的美誉。陈耀祖等［14］对羊栖菜中的微量元素进行了半定量分析测定,结果发现羊栖菜中富含人体所需的各种微量元素,营养元素铁、钙、锌的含量较高,而毒性元素铜的含量相对较低［12］。此外,羊栖菜中碘的含量较高,表明羊栖菜具有较好的聚集碘的能力［15］。同时,部分研究发现羊栖菜具有较强的富集砷的能力,其富集的砷大部分以有机砷的形式存在［16-17］。

l.3 多糖

羊栖菜藻体的主要成分是羊栖菜多糖,主要包括褐藻酸（acidic polysaccharides of algae）、褐藻淀粉 （laminaran）和褐藻糖胶 （fucoidan polysaccharide sulfate）［18-19］。研究表明,羊栖菜的许多药理活性均与其多糖结构有关［20］。

1.3.1 褐藻酸和褐藻淀粉

褐藻酸（alginic acid）主要是由β-1,4-D-甘露糖醛酸和α-1,4-L-古洛糖醛酸组成,且以 β-（1,4）糖苷键连接成线性高聚物,在羊栖菜多糖中含量最多,可用作食品添加剂。而褐藻淀粉（laminaran）在羊栖菜中含量相对较少,其主要成分为β-1,3-葡聚糖［1］。

1.3.2 褐藻糖胶

褐藻糖胶 （fucoidan）又称褐藻多糖硫酸酯（fucose-containing sulfated polysacchrides）,是一类水溶性天然硫酸化杂聚多糖,存在于褐藻细胞间。主要含有糖醛酸、半乳糖、甘露醇和木糖等［21］。研究表明,褐藻糖胶能影响褐藻的许多生物活性［22］。目前国内对褐藻糖胶结构的研究较少,特别是对羊栖菜褐藻糖胶结构的研究几近空白。早在20世纪80年代末,有日本学者报道了日本产的羊栖菜（Hizikia fusiforme）中褐藻糖胶的化学成分。Dobashi等［23］从羊栖菜中分离得到2种褐藻糖胶,分子量分别为95 000和42 000。Nishide等［24-25］对日本产的21种褐藻中的褐藻糖胶进行分析,发现褐藻糖胶的化学组成为硫酸根30%,岩藻糖16.5%,糖醛酸10.0%,中性糖组成Fuc∶Gal∶Rha∶Glc∶Man∶Xyl为33∶23∶16∶15∶11∶2,糖醛酸组成GlcUA∶GalUA∶ManUA为61∶28∶11。而Nishino等［26］认为其化学组成为岩藻酸 25.2%,糖醛酸22.4%,硫酸根 22.7%,中性糖组成为Fuc∶Gal∶Xyl∶Man为51∶31∶10∶8。

1.3.3 膳食纤维

羊栖菜中的多糖是膳食纤维的优质来源。据Lahaye［27］报道,羊栖菜膳食纤维的总量为49.2%,其中不溶性膳食纤维占16.3%,可溶性膳食纤维占32.9%。而在可溶性膳食纤维中,灰分含量较蛋白质多；在不溶性膳食纤维中,蛋白质含量较多。

l.4 甾醇化合物

钱浩等［28］对浙江南部羊栖菜的乙醇提取物进行化学成分研究,从中分离得到大量甘露醇和3种甾醇化合物,通过化学方法和光谱分析鉴定了其中2个化合物的化学结构,分别为岩藻甾醇（fucosterol）和saringosterol（图1）。

l.5 萜类化合物

图1 羊栖菜中分离鉴定的2种甾醇化学结构

有研究者从南澳采集到的羊栖菜中分离得到2种化合物 （图2）,经现代波谱分析鉴定为雪松醇（cedrol）和一种内酯化合物（2,4-dihydroxy-2,6-trimethyl-δ,α-cyclohexaneacetie-r-lactone）［29］。

图2 羊栖菜中分离鉴定的2种萜类化合物化学结构

2 药理活性

研究表明,羊栖菜具有抗肿瘤、降血糖、降血脂、调节免疫功能等作用,而所述药理作用可能主要与其所含的羊栖菜多糖有关。

2.l 抗肿瘤

羊栖菜在我国作为药用的历史悠久。研究证实,SFPS和马尾藻科植物的有效成分的确有一定的抗肿瘤作用,但其机理复杂。之前的研究大多将动物作为研究对象,主要围绕羊栖菜对免疫的促进作用［30］和对荷瘤动物体内自由基、脂质过氧化作用的影响展开［31-34］。在诱导肿瘤细胞的凋亡试验中发现SFPS能改变肿瘤细胞周期和细胞凋亡,同时发现SFPS能治疗人胃癌和人直肠癌,且疗效较好,推测其作用机制是SFPS升高肿瘤细胞内Ca2+浓度,从而诱导肿瘤细胞凋亡［35-36］。

梁倩等［37］在羊栖菜多糖诱导肿瘤细胞凋亡实验中,研究了SFPS对人类白血病HL-60细胞系的增殖抑制和凋亡诱导的作用,证实SFPS阻滞G2/ M期细胞,从而显著抑制HL-60细胞增殖。其他研究表明,羊栖菜多糖抗肿瘤作用并不仅限于诱导肿瘤细胞凋亡,还通过多条途径联合作用,如抗氧化、免疫调节、诱导细胞凋亡等,从而达到良好的抗肿瘤作用。此外,也有研究证明羊栖菜多糖还可用于治疗人类肺癌、大肠癌等多种癌症［38-39］。

2.2 降血糖

现代药理学研究发现,糖尿病的发病与自由基增多及防御系统紊乱有关［40］。羊栖菜中含有大量的膳食纤维,如海藻淀粉、褐藻胶、纤维素、半纤维素等,具有很高的持水性。膳食纤维与人体内糖代谢密切相关,降血糖作用明显［41］。

章荣华等［41］研究了用羊栖菜制成的保健食品海麦素对高血糖小鼠的降糖作用,发现海麦素能明显降低高血糖小鼠空腹和餐后血糖值,而对正常小鼠和糖尿病小鼠耐糖量无明显影响；王兵等［42］发现,四氧嘧啶糖尿病小鼠的血液及胰腺中过氧化脂质含量明显高于正常组,SFPS对其降糖作用明显,但对正常小鼠无明显作用,这些研究共同表明羊栖菜并不是通过刺激胰岛素分泌来降低血糖［42-43］。于竹芹等［44］认为羊栖菜可能是通过增强GSH-PX和血清超氧化物酶 （SOD）的活性来降低体内NO和丙二醛 （MDA）的水平,从而降低血糖。冯磊等［45］比较了各试验组和阳性对照组的血糖含量,发现差异明显,而且羊栖菜降血糖作用与其加入的剂量呈正相关,故认为羊栖菜的降血糖作用可能是羊栖菜中的膳食纤维、微量元素铬和SFPS等活性物质综合作用的结果。

2.3 降血脂

羊栖菜SFPS在降血脂和预防动脉粥样硬化形成方面亦具有潜在的应用价值,它具有减少LPO含量,增加SOD、CAT活性,清除过氧阴离子自由基和羟基自由基等一系列作用。研究发现,不同剂量组的SFPS均能显著升高高密度脂蛋白胆固醇含量,并能抑制高血脂模型大鼠血中总胆固醇、甘油三脂和低密度脂蛋白胆固醇升高。羊栖菜多糖的调血脂作用可能与其多糖结构特性有关［46］。张信岳等［47］对高脂模型的大鼠或家兔用不同浓度的SFPS进行灌胃,发现不同剂量的SFPS对不同用药时期的血脂水平影响不同。

2.4 调节免疫功能

Okai等［48］研究了日本产羊栖菜的免疫调节活性,发现羊栖菜的多糖部分能促进内毒素不致敏C3H/HeJ小鼠脾脏细胞的增殖,而非多糖部分的活性相对较弱,并据此认为羊栖菜的热水提取物确实有显著的免疫调节活性。王扬等［49］发现羊栖菜提取物有助于促进小鼠抗SRBC抗体的生成,能有效发挥免疫调节作用。况炜等［50］通过细胞离体培养试验,证实了SFPS对小鼠脾细胞和巨噬细胞分泌免疫活性物质作用的影响,表明其具有明显的免疫调节活性。严全能等［51］分离纯化得到羊栖菜多糖SFP1和SFP2,发现腹腔注射羊栖菜多糖SFP2能显著提高小鼠NK细胞杀伤活性及腹腔巨噬细胞的吞噬活性,提高小鼠胸腺指数和脾指数以及ConA诱导的脾淋巴细胞增殖反应。此外,有研究发现SFP有明显的抗氧化活性,可改善小鼠的肠道功能,这也可能是SFP参与免疫调节的作用机制之一［52］。

2.5 抗凝血

褐藻中硫酸酯多糖的抗凝血活性已被深入研究。以往研究从褐藻Sargassum linifolium中制备得到Sargasasn,其抗凝血活性比肝素还强。Dobashi等［23］也发现羊栖菜中的硫酸酯多糖粗品的确具有相当高的抗凝血活性。但崔征等［53］发现,羊栖菜的水提物能促进凝血。这2项研究结果的差异可能与实验材料有关,羊栖菜硫酸酯多糖的抗凝血活性可能会被杂质干扰。

2.6 抗氧化作用

张燕平等［54］采用多种体系,如羟基自由基体系、DPPH体系、超氧阴离子自由基体系、烷基自由基引发的亚油酸氧化体系等,分别对羊栖菜不同提取物的抗氧化活性进行研究,发现羊栖菜提取物只在DPPH体系和烷基自由基引发的亚油酸氧化体系中具有清除自由基的作用,尤以人工合成的DPPH体系测定提取物的抗氧化效果最好,最稳定。杨小青等［55］研究发现SFP因分子质量大小和溶剂差异而表现出不同的抗氧化活性,羊栖菜中乙酸乙酯相对分子质量大于30 000的组分对羟自由基与超氧阴离子的清除能力明显强于没食子酸、Vc和VE。此外,另外,SFP优化超声波辅助提取法较传统的热水提取法具有更强 （P＜0.05）的DPPH自由基清除活性［56］。

2.7 抑制病原真菌

陈国强等［57］在研究 3种不同海藻的粗蛋白对植物病原体真菌的抑制作用时发现,羊栖菜粗蛋白能明显抑制稻瘟病菌孢子。

2.8 抗辐射

陆敏等［58］测定了小鼠外周皮细胞、血小板和血细胞计数以及脾指数、胸腺指数、骨髓有核细胞计数、MDA含量和SOD活性等指标,通过与模型组比较后发现,羊栖菜实验组能明显降低小鼠体内MDA含量,表明羊栖菜复方制剂能够提高机体防御过氧化毒性,具有良好的抗氧化作用。这很可能与多糖类物质能够显著提高机体非特异性细胞免疫功能和特异性的体液免疫功能有关。羊栖菜多糖复方制剂能抑制γ射线对小鼠免疫功能的损害,降低MDA水平,增强机体SOD活性,具有较好的抗γ射线辐射损伤作用,为抗辐射药物的开发利用提供了一定的基础。

2.9 促进生长发育

张华芳［4］发现,羊栖菜水提取物及复方制剂对生长发育指标、神经发育指标、体重增加和生理发育指标等都能起到促进作用,其中复方制剂组比单纯羊栖菜提取物具有更好的促进效果。

2.l0 抗疲劳

吴越等［59］研究发现,羊栖菜多糖能增加小鼠血清中SOD、肝糖原活力和小鼠游泳耐力,同时降低血清中尿素、MDA和肌乳酸,具有抗疲劳功能。

2.l l 其他作用

羊栖菜多糖中的褐藻酸能抑制生物体内吸收和积累重金属Sr,且其阻吸作用随L-古洛糖醛酸量的增大而增大。另外,羊栖菜中的膳食纤维能阻抗人体对农药、食品添加剂以及合成洗涤剂等有害物质的吸收［60］。

3 小结

综上所述,羊栖菜含有多糖、氨基酸、甾醇化合物等活性成分,具有降血糖、降血脂、抗肿瘤等作用。目前国内外对羊栖菜的药理及活性成分已进行了一定的研究［61］,其特定活性单体与药效及作用机理的关系不断被明确,尤其是在SFPS药理活性和抗肿瘤机理的研究上。但对复合多糖以及除多糖外其他化学成分如甾醇等药理活性还有待深入研究。羊栖菜来源广泛,且药食两用,应用价值较高。随着各项技术的不断发展,羊栖菜作为海洋植物资源在医药的开发及可持续利用方面具有重要意义。

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（责任编辑：高 峻）

R 282

：A

：0528-9017（2014）04-0487-05

文献著录格式：谢何杰,叶慧娴,沈婷,等.羊栖菜化学成分和药理活性的研究进展 ［J］.浙江农业科学,2014（4）：487-491.

2014-01-26

浙江省科技计划项目 （2011F20033；2012T2T203）；浙江省海洋与渔业项目 （浙海养研 ［2011］20号）

谢何杰 （1991-）,男,浙江丽水人,本科,研究方向为海洋生物活性物质。E-mail：562843585@qq.com。

南海函。E-mail：nanhh@163.com。