蜈蚣藻的营养成分及其应用研究进展

李静蕊 ，马海霞*，杨贤庆，陈胜军，陈素文，戚勃

1. 中国水产科学研究院南海水产研究所，国家水产品加工技术研发中心，农业部水产品加工重点实验室（广州 510300）；2. 上海海洋大学食品学院（上海 201306）

海藻在海洋中作为低等植物存在，一般生长繁殖在近海。世界上现存的藻类约有3万种，现已被开发利用的藻类主要分为红藻、褐藻、绿藻和蓝藻4类[1]。海藻虽然成分复杂，但因其所含有的蛋白质、维生素、多糖和脂质等营养成分而成为当今社会海洋食品的热门话题，拥有巨大潜力[2]。研究发现，海藻中除了含有一般生物具有的蛋白质、碳水化合物、脂肪外，还含有比一般陆地植物更丰富的维生素、微量元素、矿物质等营养物质[3-4]。红藻门海藻约有558属，3 740余种，其中约有200种生长于淡水中。红藻是海洋藻类的主要组成部分。蜈蚣藻属（Grateloupia）附庸于红藻门（Rhodophyta）、隐丝藻科（Cryptonemiaceae），生长在我国沿海地区。蜈蚣藻（Grateloupia filicina）又名为膏菜、海赤菜，属于世界性暖温性种，是一种食用经济海藻。在古代，蜈蚣藻可以药用，有清热解毒和驱虫之功效，也可与其他中药配伍，用于治疗风热肠炎和喉炎等[5]。自20世纪50年代起，人们开始对蜈蚣藻进行了化学成分和活性物质的研究，并分析出其化合物，发现其除了主要的脂肪酸、氨基酸、蛋白质、多糖等基本营养物质外[6-8]，还含有牛磺酸、硫酸盐甾化物、磷酸盐及其他微量元素，从而使得蜈蚣藻具有抗病毒，抗氧化等作用[9]。同时蜈蚣藻在食品、医药等领域应用研究广泛起来。蜈蚣藻除具有食用和医用价值外，因其海藻多糖含量高，也使它成为待研究的食品包装原料之一；蜈蚣藻中含有丰富的琼脂，也可作为琼胶工业原料[10-11]。所以蜈蚣藻在食品、药用和工业方面有着不可小看的前景。

1 蜈蚣藻主要形态特征

全世界有蜈蚣藻40余种，其中我国南北沿海地区有蜈蚣藻20余种。蜈蚣藻藻体高度普遍为5～30 cm，颜色为紫红色，蜈蚣藻手感黏滑，主枝为圆柱形，有些为扁压，分枝是1～2回对生、偏生或互生的羽状分枝，有的蜈蚣藻末端则为叉状。蜈蚣藻的髓部由丝状细胞和星状细胞组成，其表皮细胞紧密排列。蜈蚣藻的囊果为球形，突出于其体表。带形蜈蚣藻多生长在中国的黄海、渤海沿岸及浙江沿海，其藻体明显分为皮层和髓部，皮层部分有4～6层，髓部则由疏松交织的髓丝联结而成[12]。舌状蜈蚣藻则多生长于海南、广东沿海、辽宁及浙江沿海，其藻体呈直立状，叶片为窄带状，单条或叉状，全缘可有小育枝，藻体下部为细柄状。藻体不中空[13]。

北方蜈蚣藻主要分布在山东省和辽宁省，如聚果蜈蚣藻、赛氏蜈蚣藻、青岛蜈蚣藻等。南方蜈蚣藻主要分布在广东省、福建省以及浙江省，如阳江蜈蚣藻、变色蜈蚣藻、稀疏蜈蚣藻等。通过南北方蜈蚣藻成长环境以及成熟时间，可了解到蜈蚣藻普遍生长在中低潮带岩石或砂砾上，但由于环境、温度、生长条件的不同，北方生长的蜈蚣藻藻体大约在每年6—8月间开始成熟，而南方生长的藻体可在2—3月间开始成熟。

2 蜈蚣藻人工养殖进展

随着人们对蜈蚣藻的认识越来越多，蜈蚣藻的研究也随之增长，蜈蚣藻的人工养殖将会成为海藻养殖中的重中之重。目前，我国在蜈蚣藻人工养殖方面还处在初级阶段。早在20世纪80年代初，右司石川[14]开始使用紫菜网进行蜈蚣藻果孢子和四分孢子采集以及室内育苗海区栽培试验，试验过程中遇到一些困难。在考虑到孢子育苗的缺点后，人们又开始在无性繁殖方法上进行了探究。房历生等[15]用切段离体再生方式对蜈蚣藻进行无性繁殖，该方式也成为目前人工养殖的主要方法。马凌波等[16]通过室内试验证明在室内进行蜈蚣藻人工育苗的可行性。上述研究已经证实人工育苗对培养蜈蚣藻的可行性，并为未来大规模培养蜈蚣藻提高了基础试验数据。蜈蚣藻人工养殖还未规模化，仍需要科研人员进一步研究。人们对蜈蚣藻没有了解透彻，并且人们也没有对蜈蚣藻的研究完全重视起来，可能会导致蜈蚣藻研究进程过慢，科研效果达不到预期。

3 蜈蚣藻的营养成分

3.1 蜈蚣藻的脂肪及脂肪酸

脂肪酸作为细胞组成之一，与人类生活息息相关。人体内可合成某些饱和与单不饱和脂肪酸，但不能合成维持机体正常生长所需的一些脂肪酸（称为必需脂肪酸），如亚油酸和亚麻酸等。它们只能从食物中获得[16-17]。其中不饱和脂肪酸（Polyunsaturated fatty acids，PUFAs）具有抗炎[18]、抗血栓[19]和协调人体自身免疫系统，预防和减少动脉粥样硬化[20]等生理生化作用。据报道，海藻脂肪含量较低，但是不饱和脂肪酸的含量却高于陆地植物[21]。如何将海藻合成的不饱和脂肪酸通过食物链转移到海洋动物中，是海藻的脂肪酸研究的重中之重。

海藻中富含二十碳PUFAs，其中二十碳五烯酸（EPA）和二十碳四烯酸（AA）含量最为显著。大部分红藻中的EPA含量可达到30%以上，比同试验中褐藻和绿藻高[22]；蜈蚣藻的EPA和AA含量也极为显著，EPA含量更是达到46%，在检测的所有海藻中排名第二。在蜈蚣藻和带形蜈蚣藻脂肪酸成分分析中，两种海藻中的脂肪酸成分基本相同，主要以棕榈酸为主[23]。但两种海藻的不饱和脂肪酸成分却有较大差异，蜈蚣藻以单不饱和脂肪酸油酸和棕榈油酸为主，而带形蜈蚣藻则以多不饱和脂肪酸二十碳二烯酸为主。因此蜈蚣藻被视为现阶段具有广阔前景的新型原料，为人体提供大量不饱和脂肪酸。以蜈蚣藻为原料开发新功能保健品及补品具有较广阔的应用前景。

3.2 蜈蚣藻多糖

海藻多糖是一类大分子生物物质，是难以被消化吸收的细胞间黏性多糖[24]。海藻多糖主要分为褐藻多糖、红藻多糖、蓝藻多糖和绿藻多糖四大类。蜈蚣藻多糖属于红藻多糖。红藻多糖主要由琼胶、卡拉胶和琼胶-卡拉胶中间多糖组成，具有抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、免疫调节等多方面的生物活性[25]。提取多糖有多种方法，过去提取多糖主要以稀酸、稀碱和热水方法为主，虽然该方法成本低、工艺简单，但提取率低[26-28]。目前提取多糖的方法主要有微波辅助提取、超声波辅助提取与酶解辅助提取，大大提高了多糖的提取率。在对海藻多糖进行分离纯化时，分级沉淀法和柱层析法最为常用[24]。根据试验研究发现，浸提温度100 ℃、浸提时间2 h、料液比1∶50（g/mL）、醇沉体积分数90%是提取蜈蚣藻多糖的最佳方案，所测得蜈蚣藻的多糖提取率达到71.05%[29]。

在利用GC-MS法分析海藻多糖的单糖组成试验中，得出7种海藻的多糖都含有半乳糖和木糖，其中蜈蚣藻还含有岩藻糖[30]。根据红外光谱分析，海藻多糖均为硫酸酯多糖。我们可根据蜈蚣藻多糖的化学成分以及生物活性探索更多蜈蚣藻多糖的应用。近年来，海藻多糖用于食品涂膜保鲜技术的研究成为食品保鲜的热点，海藻多糖膜因其成本低、易降解、无污染、可有效延长食品货架期等优点在食品工业中应用广阔。郭守军等[31]在对蜈蚣藻的流变性研究中发现，蜈蚣藻多糖在冷水或热水浸提部分均具有效果明显的流变性能。因此他[32]进一步研究了以蜈蚣藻多糖与卡拉胶复合而成的涂膜保鲜剂对杨梅进行了保鲜测试，发现在常温中这种涂膜保鲜剂可有效延长杨梅的保鲜期，这使得蜈蚣藻多糖在食品的保鲜技术及应用中具有优势。

3.3 蜈蚣藻的萜类化合物

萜类化合物是指在自然界广泛存在的、分子式为异戊二烯类及其含氧衍生物的一类化合物。萜类物质在生物学中有着重要的功能和作用，近几年的医学研究发现，萜类化合物有抗癌[33]、消炎[34]、抗氧化、增强免疫力[35]等功效。同时，部分萜类化合物为芳香性挥发物质，可以用于调味剂、香水及化妆品等不同行业[36]。Yang等[37]使用高体积分数的乙醇从蜈蚣藻中提取出一些粗提物，在除掉乙醇后，又用乙酸乙酯进行洗脱分离，将溶于乙酸乙酯的部分进行结构分析，结果表明此部分为多萜类化合物。李娜等[38]采用超临界CO2流体萃取技术，利用GC-MS分析出蜈蚣藻中萜类化合物的主要化学成分，并从中判定是11种萜类化合物。

4 蜈蚣藻的活性成分及其应用

蜈蚣藻多糖多由硫酸多糖组成，自20世纪70年代，随着人们对多糖生物学功能不断深入研究，发现多糖在细胞生命活动中起到重要调剂作用[39]。因此对蜈蚣藻的研究也获得越来越多的人重视。

4.1 蜈蚣藻的抗氧化作用

人体因为持续与外界接触，体内不断产生自由基，衰老、癌症等重大疾病均与过量自由基的产生有关系。因此研究抗氧化活性可以有效克服或缓解其带来的危害。朱良等[40]对繁枝蜈蚣藻在体外的抗氧化能力进行了探讨，在测定还原力和自由基清除率时发现，繁枝蜈蚣藻多糖具有较强的还原能力和自由基清除活性，且对卵黄脂蛋白LPO体系也有抑制作用，因此具有较明显的体外抗氧化能力。Athukorala等[41]提取蜈蚣藻多糖后，对蜈蚣藻的清除活性氧能力和抑制脂质过氧化的效果进行了研究，结果表明，蜈蚣藻对自由基的抑制效果优于其他抑制剂。Jung等[42]从蜈蚣藻提取的藻红蛋白（GfPE）对大鼠星形胶质细胞进行了抗氧化实验，结果发现GfPE含量的增加可减轻H2O2对星形胶质细胞的影响，因此认为蜈蚣藻藻红蛋白提取物具有抗氧化作用。

4.2 蜈蚣藻的抗肿瘤作用

现阶段，癌症是人类杀手之一，对于癌症治疗也越来越重视，除去手术、放疗、化疗等医疗技术，如何提高自身免疫功能、减少癌症的发生，是目前医学上一个重大突破难点。Zhang等[43]在蜈蚣藻中得到多糖GLP，并对小鼠进行了试验，结果发现，GLP可有效减少小鼠体内血管生成实体瘤的概率，并可以抑制其肿瘤生长。李雅琪等[44]研究了蜈蚣藻体外抗肿瘤活性，研究显示，将与无机溶剂混合并萃取后的蜈蚣藻，利用MTT比色法方法，对部分癌细胞，如MDA-MB-468乳腺癌细胞、HepG2肝癌细胞、A549肺癌细胞均有明显的抑制效果。严君等[45]从蜈蚣藻中提取出多糖GFP15，并利用鸡胚尿囊膜法（CAM）对GFP15进行抗新生血管生成试验，结果发现GFP15能抑制CAM新生血管的形成。Yu等[46]则从蜈蚣藻分离出新多糖GFP08，对接种S180肉瘤细胞的小鼠进行注射并观察，结果表明，GFP08可抑制肉瘤的生长，肿瘤抑制率最高可达47.6%。以上研究表明，海藻多糖具有较高的肿瘤抑制率，因此具有良好的抗肿瘤作用，蜈蚣藻多糖领域还有很大的发展空间，并且其可以在医药学方面提供更多的帮助。

4.3 蜈蚣藻的抗病毒作用

病毒是在活细胞内寄生并以复制方式增殖的非细胞型生物。人们每天接触的东西都有病毒的存在，因此，近年来如何利用生物的抗病毒活性成为生物学研究重点。蜈蚣藻多糖为硫酸多糖，随着对硫酸多糖的深入研究，其优异的抗病毒特性引起了广泛关注。张颖等[47]利用体外细胞培养技术，对多种南海海藻的海藻多糖体外抗单纯疱疹Ⅰ型病毒（HSV-1）和柯萨奇B组3型病毒（CoxB3）的活性进行了研究，结果表明，蜈蚣藻多糖可明显抑制HSV-1。芮雯等[48]提取了带形蜈蚣藻的多糖样品，利用MTT法测定蜈蚣藻多糖对柯萨奇病毒（CoxB3）和HSV-1感染的细胞的毒性，结果表明蜈蚣藻多糖可抑制细胞发生病变。蜈蚣藻在抗病毒方面具有很大的潜力，但其抗病毒机制还有待进一步的研究。

5 开发利用蜈蚣藻存在的问题

现阶段，蜈蚣藻作为新研究的藻类，人们对它的了解甚少，虽然在蜈蚣藻多糖研究方面获得了很大的进展，但是距离完全了解还有很长的道路，在研究过程中也存在着不足和缺陷。与其他褐藻、绿藻以及其他红藻类相比，人们对蜈蚣藻的了解微乎其微。南方蜈蚣藻大多只在每年二三月份成熟，因此采摘期与同属红藻的紫菜相比少近三月；新鲜蜈蚣藻保鲜期短，应尽快进行加工处理，以免变质；此外，蜈蚣藻的成分复杂，前后处理程序复杂，除了在处理程序上的成本外，其开发利用中也面临着一些难题。并且蜈蚣藻易受海洋环境、生态环境的影响，组织有效的调查采集非常不容易[49]。蜈蚣藻属分类还未系统化，仍需要科研人员进一步研究。人们对蜈蚣藻尚未了解透彻，对蜈蚣藻的研究没有完全重视，这都将可能导致蜈蚣藻研究进程过慢，科研效果达不到预期。

6 结语与展望

蜈蚣藻是我国从古代起就使用的中药材之一，在药学史书中也多有记载。蜈蚣藻含有大量的活性物质，可以被广泛应用到食品、药品等方面。蜈蚣藻通过自主光合作用进行生长，以蜈蚣藻为原料开发动物丰富的低成本饲料资源可以为畜产品提供更好的选择。蜈蚣藻作为新研究的藻类，含有大量的蛋白质、海藻多糖、维生素和矿物质，此外其含有的萜烯类化合物，具有抗生素的特性。根据蜈蚣藻的营养特点和生物学功能，在饲料行业可以有更好的发展，蜈蚣藻在饲料中综合开发利用前景广阔。据报道，蜈蚣藻在西太平洋中为卡拉胶的来源，而卡拉胶作为一种红藻多糖，具有显著的抗病毒活性，得到了医学界广泛关注。我国对蜈蚣藻的化学成分和药理活性研究已走在世界前列，国内有关蜈蚣藻的营养成分及活性研究也越来越完善，只要将其研究成果与食品、药品结合起来，应用到市场当中去，则对其资源的使用及蜈蚣藻工业的发展有着重要意义。