藻类多酚的研究进展

戴世城 徐晨 戈雨秋 胡雅婷 陈钰雯 李楠

摘要 褐藻多酚是藻类多酚中的重要组成部分，具有抗氧化、抑菌、化学防御、抗胁迫、降血脂、降血糖、抗肿瘤、调节神经系统等生物活性。本文介绍了藻类多酚的结构分类，对近年藻类多酚的分类与生物活性的研究进行了综述，并对其开发前景进行了展望，以期为藻类多酚的开发利用提供参考。

关键词 褐藻多酚；藻类多酚；生物活性

中图分类号 Q946 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）17-0183-03

藻类是海洋中的植物，多酚是植物的一种次级代谢产物，不仅陆生植物体内富含多酚，而且藻类中也富含植物多酚。藻类多酚的活性丰富，开发前景非常广阔，是未来研究的热点。

1 藻类多酚概述

陆地植物和淡水植物（陆生植物）体内含有多酚，海洋植物——海藻中也含有多酚。研究人员将从海藻中分离提纯的各种酚类化合物称作海藻酚类（algae polyphenols）[1]。海洋酚类化合物具有强大的生物活性，乃是近年的研究热门。按照分子结构特征，海藻酚类化合物可以分为简单酚类化合物和多酚类化合物[2]；海藻简单酚类化合物根据分子结构特征又可分为卤代酚类和不含卤酚类[3]。具体见表1[4-5]。

褐藻是一门高级的大型海藻，因其颜色主要为褐色而俗称褐藻（brown algae）。多酚类化合物被发现于褐藻中，且在目前的研究中发现其仅存于褐藻中，故将海藻酚类中的多酚类化合物称为褐藻多酚。

2 褐藻多酚的发现与结构分类

1847年，欧洲科学家Nageli于一次偶然的机会在细胞显微镜中看到褐藻的藻泡（physodes），但是当时研究人员并不知道其含有什么；1892年，Crato首先对褐藻藻泡中的物质进行研究，证实其中含有多酚类化合物；1973年，Glombitza等[6]将这类多酚类化合物物质命名为间苯三酚类单宁质（phlorotannins），中文名称为褐藻多酚。褐藻多酚结构丰富，其多变的结构激发了研究人员的研究兴趣。

依据褐藻多酚分子中结构聚合方式的不同，可将小分子量褐藻多酚分为以下6类（表2）。而关于高分子量褐藻多酚的研究，一般认为寡聚的间苯三酚可以进一步聚合形成更高分子量的褐藻多酚，但是其生物合成途径尚不清楚。高分子量褐藻多酚容易分解，容易被氧化，不容易得到纯品，而且核磁共振解析这些多酚并没有得到特别清楚的结构信息。

3 藻类多酚的生物活性

藻类长期生活在海洋这种极其恶劣的环境中，其次级代谢产物的活性非常多。因此，褐藻多酚类物质也具有显著的生物活性，科学工作者们对此开展了大量的工作。近些年来，褐藻多酚的生物活性不断被验证，并且一直都有新的进展。

3.1 抗氧化活性

褐藻多酚的抗氧化活性很强。关于藻类多酚的报道有很多，多酚会由于结构上的特殊性而具有较强大的抗氧化活性。

Wolf Bors等[7]发现多酚相较于VC以及其他植物次级产物具有更强的抗氧化性，可以清除多种氧化自由基。因此，没食子酸乙酯等多酚类化合物可作为防腐剂。

Kang等[8]将纯净的褐藻多酚与DPPH和Fe3+进行反应，发现褐藻多酚对其具有很好的消除和还原作用，从而证明了褐藻多酚具有较强的抗氧化能力，并确定它们的生理效用，可以作为血管保护的抗氧化剂。

Ferreres等[9]指出，含多酚单元数多的高分子多酚活性较好，海黍子（Sargassum miyabei）等马尾藻中多酚含量相对较高，高分子量多酚有相对较高的抗氧化活性和抗透明质酸酶的活性。

Zou等[10]通過柱层析从褐藻铁钉菜属Ishige okamurae中分离得到间苯三酚、diphlorethohydroxycarmalol、6，6′-biecko，这3种多酚能够清除DPPH、羟基、烷基和超氧自由基。

3.2 抑菌活性

普通的酚具有杀菌活性，褐藻多酚也具有良好的抑菌活性。另外，褐藻多酚为从植物中提取的纯天然化合物，对普通生物体基本无害。

日本科学家Koki Nagayama等[11]研究褐藻昆布属的Ec-klonia kurome发现，褐藻多酚对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、副溶血性弧菌等食源性致病菌具有很好的抗菌活性。这些细菌本身是耐抗生素的，而褐藻多酚对这些细菌具有很好的抑制作用，这就为防治一些耐药的细菌性疾病带来了希望。

Wisespongpand等[12]从褐藻Zonaria diesingiana中分离得到3种已知的酚类化合物，这几种多酚对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌活性。这些研究表明褐藻多酚有良好的抗菌活性。

目前，由于抗生素的出现导致细菌感染并不可怕，但是很多抗药性细菌层出不穷。新型抗生素仍然有比较大的开发前景，在未来，褐藻多酚或许是一种效果极佳的抗菌药物。多酚不仅会应用于食品防腐等方面，也即将会用于医药领域。

3.3 化学防御、抗胁迫活性

褐藻多酚有可能是由于环境胁迫产生的次级代谢产物，这种化学物质可能本身就是一种防御。褐藻多酚可以与褐藻生存环境中的有害物质络合，从而有利于生物的生长。

Wisespongpand等[12]从褐藻Zonaria diesingiana中分离得到3种酚类化合物，对卤虫、虹鳉鱼有毒性，能抑制海胆受精卵的分裂，对硅藻纤细角毛藻（Chaetoceros gracilis）具有毒性。因此，它们可能对食草动物起化学防御作用，也能减少附生藻类和幼虫造成的表面污染，这表明它们在海洋生态系统中起着重要作用。

日本藻类学家Koki Nagayama等[13]对Ecklonia kurome提取出的多酚进行研究，将提取出来的多酚与3种赤潮微藻（Karenia mikimotoi，Cochlodinium polykrikoides和Chattone-lla antiqua）并存，发现其有强烈的抑制生长作用，这为以后应用褐藻这种大型藻类防治赤潮带来希望。

Meslet等[14]发现长囊水云中褐藻多酚有适应盐胁迫的生物学功能，这也有助于科学工作者进一步研究生物的新陈代谢、适应环境胁迫的化学生物信号机制。综上说明，藻类多酚可以抑制竞争者的生长，减少有害物质的伤害，通过毒性避免天敌摄食。

3.4 降血脂、降血糖活性

随着生活水平的提高，罹患高血脂、高血糖的人越来越多，相关的降血脂、降血糖药物层出不穷。因此，相关研究也一直较热。

藻类学家Hyun-Ah Lee等[15]研究从Ecklonia cava Kjell-man提取出来的多酚对小鼠生活的影响发现，多酚可以作为葡萄糖苷酶抑制剂和α-淀粉酶以及延缓吸收饮食中的碳水化合物，从而降低血糖。

Hyun Ah Jung等[16]研究发现，从Ecklonia stolonifera中提取的褐藻多酚可以降低脂肪细胞标记基因的表达水平，抑制脂肪细胞分化，从而降低血脂。这给人类第一杀手心脑血管疾病的有效防治带来了希望，也为褐藻作为绿色功能性食物提供了可能。褐藻多酚可以通过血脂、血糖代谢的相关途径控制血糖、血脂的升高，从而起到降低血脂、降低血糖的作用。

近年来，我国老年化趋势明显。海藻可以作为老年人的保健型食品，褐藻多酚或许在未来可以作为预防中老年人心脑血管疾病的保健品。

3.5 抗肿瘤活性

褐藻多酚能够有效消除自由基，抑制肿瘤细胞的生长，并减少肿瘤细胞对生物体自身的伤害。癌症是一种恶性肿瘤，近年癌症发生率越来越高，有关癌症的防治研究从未间断。

Lidia Montero等[17]在研究北大西洋的海黍子多酚中发现，其对结肠癌细胞有良好的抑制作用，能有效抑制其增殖，具有良好的细胞毒性。

葡萄牙藻类学家Marcelo D.Catarino等[18]在研究褐藻鹿角科（Fucaceae）中发现，褐藻多酚可以通过抑制几种促炎介质的抗炎作用，激活癌细胞的凋亡，抑制肿瘤转移。癌症正是因为癌细胞不易凋亡、易增殖，才对人体伤害较大。藻类多酚可以有效抑制癌细胞增殖、促进癌细胞凋亡。在不久的将来，多酚可能会与其他药物一起用于治疗癌症，使癌症得到有效的控制甚至治愈。

3.6 对神经系统的调节作用

神经系统是由神经元和神经胶质细胞构成的复杂的机能系统，是心理活动的物质基础。神经系统调控睡眠、受体活动等。

2011年，韩国藻类学家Suengmok Cho等[19]研究Eckl-onia cava Kjellman发现，多酚可以显著增加戊巴比妥钠诱导小鼠的睡眠，通过调节受体催眠，调节睡眠，调节神经活动。后研究发现，这些多酚可以缩短睡眠潜伏期和增加非快速眼动睡眠量，使小鼠进入慢波睡眠。eckstolonol显著减少睡眠潜伏期，增加慢波睡眠量[20]。此后，在经过褐藻多酚毒性试验之后，褐藻多酚被用来辅助治疗失眠者的失眠并取得一定的成效，快速眼动睡眠紊乱指数明显降低，被实验者睡眠图显示清醒入睡后明显较低[21]。

另外，研究发现，褐藻多酚具有比较好的乙酰胆碱酶抑制活性，Ecklonia maxima的提取液和分离物可以作为功能性食品成分用于神经退行性疾病的治疗[22]。乙酰胆碱是一种神经递质，褐藻多酚可以使乙酰胆碱在脑中聚集起来。科学研究表明，阿尔茨海默病（AD）会导致神经元细胞死亡，具有抗氧化活性的神经保护剂可能会有效治愈阿尔茨海默病。

对褐藻海带科Eisenia bicyclis进行研究发现，提取分离到的多酚化合物減小β诱导的细胞死亡，抑制细胞内ROS的产生和Ca2+的生成，从而减少神经细胞死亡。他们认为多酚可以作为神经保护剂[23]。这些研究结果表明，褐藻多酚可以调节神经系统，如调节受体、抑制乙酰胆碱酶、减少神经元细胞的凋亡。

3.7 其他生物活性

褐藻多酚类物质除具有以上介绍的生物活性外，还有抗炎症[24]、抗过敏[25]、降血压[26]、抑制哮喘[27]、祛除臭味[28]等生物活性。综上所述，褐藻多酚是一种具有多种生物活性且应用前景广阔的次级代谢产物。

4 展望

藻类多酚具有多种生物活性，因而一直是研究人员的研究热点。近年来，我国关于藻类多酚的研究也有了较大的进展，但藻类多酚的单一组分仍然较少。偏向于粗多酚的活性测定[29-31]，主要是因为藻类多酚提取不便、稳定性差、易被氧化、易被消化代谢等，这也是影响藻类多酚研究和开发的重要因素[32-33]。我国藻类资源丰富，尤其马尾藻属的羊栖菜等众多，有较好的开发前景。希望随着技术的发展，藻类多酚的提取会越来越方便，能被更好地保存和用于开发研究，以促进我国藻类多酚研究的进一步发展和藻类多酚的功能性产品及相关药物[34-35]在我国的大量开发和推广。

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