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2007年
海 洋 湖 沼 通 报
Transact ions of Oceanolo gy and Limnology
　
№3
文章编号:1003-6482(2007)03-0155-05
大型海藻孔石莼化学组分和
生物活性研究新进展＊
康 凯1 ,王长云1 ,王斌贵2 ,李国强1
(1.海洋药物教育部重点实验室;中国海洋大学海洋药物研究所 ,青岛 266003;
2.中国科学院海洋研究所实验海洋生物学重点实验室 ,青岛 266071)
摘要:孔石莼是一种大型绿藻 ,在食品 、药物等领域具有广泛应用。本文综述了近 5 年来孔石
莼化学组分及其生物活性研究进展 , 并展望了其应用前景。
关键词:孔石莼;化学组分;生物活性;研究进展
中图分类号:R282.77　　　　文献标识码:A
目前 ,人们对海藻的利用多集中在褐藻和红藻 ,对绿藻的利用还相当有限 ,其药用等价值
尚未得到充分开发。孔石莼(Ulva pertusa Kjellm)属于绿藻门石莼属 ,俗称海菠菜 、海白菜
等 ,广泛分布于西太平洋沿海 ,是我国野生经济藻类中资源极为丰富的一种 ,在黄渤海产量最
大[ 1] 。自古以来孔石莼在食用和药用方面就有广泛的应用 。《中华本草》记载孔石莼“主风秘
不通 ,五嗝气 ,并小便不利 ,脐下结气” ;“软坚散结 ,清热祛痰 ,利水解毒。用于喉炎 ,颈淋巴结
肿 ,水肿 ,疮疖及瘿瘤等。”近年 ,对孔石莼的药用及其它生物活性研究取得了新的进展 ,本文对
此进行了综述 ,并展望了其应用前景。
1　化学组分研究
1.1 蛋白质和氨基酸组成
孔石莼的蛋白质含量较高 ,一般在 17%～ 26%之间 ,因地域 、季节变化略有差异[ 2] 。孔石
莼蛋白质组成中 ,氨基酸含量丰富 。陶平等[ 3](2001 年)采集大连海域海藻 ,样品经盐酸水解
后用氨基酸自动分析仪进行测定。结果表明 ,孔石莼含有 8种人类必需氨基酸 ,并以天冬氨酸
(Asp)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、缬氨酸(Val)、亮氨酸(Leu)及精氨酸(Arg)
的含量居多 ,其中多种氨基酸含量高于红藻和褐藻 。因此 ,孔石莼具有较高的营养价值 ,是良
好的海藻食物原料。
1.2 多糖
早在 1961年三田喜代就开始对孔石莼热水提取多糖的单糖组成和结构进行了研究 ,利用
纸色谱分析 ,检测到其中含有 D-葡萄糖 、L-鼠李糖 、D-木糖和 D-葡萄糖醛酸 。吴志军
等[ 4](2003年)结合前人的分析结果 ,应用核磁共振波谱法确定了孔石莼热水提取多糖的主要
结构组成为:
[ β -D-G lcpA-(1※4)-α-L-Rhap 3-sulfate] m
＊ 项目基金:国家自然科学基金(30572314);山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(03BS109);中国科学院海洋研究
所实验海洋生物学重点实验室开放基金(KLEMBC2004)
第一作者简介:康凯 ,男 , 1980年生 ,硕士研究生 ,主要从事海洋天然药物研究。
收稿日期:2006-03-27
DOI :10.13984/j.cnki.cn37-1141.2007.03.024
[α-L-IdopA-(1※4)-α-L -Rhap 3-sulfate] n
其中 GlcpA:葡萄糖醛酸 Rhap:鼠李糖 IdopA :艾杜糖醛酸
孔石莼多糖结构的研究为今后多糖构效关系研究奠定了基础。
1.3 脂肪酸
孔石莼中含有较多脂肪酸 。吴志军等[ 5] 将孔石莼的脂溶性样品甲基化后 ,用 GC/MS 分
析 ,共鉴定出 28个化合物 ,其中 23 个为脂肪酸 ,主要有十六碳酸(27.58%),十六碳四烯酸
(15.82%),十八碳烯酸(13.04%),十八碳三烯酸(7.47%)和十八碳四烯酸(13.92%)。这 6
种成分共占提取物总量的 86.07%。在鉴定出的化合物中 ,饱和脂肪酸占 28.93%,不饱和脂
肪酸占 61.37%,多不饱和脂肪酸占 44.17%, n-3系列高度不饱和脂肪酸占 39.90%。Flo-
re to 等[ 6] 对日本海域孔石莼的研究还发现 ,总多不饱和脂肪酸的含量随季节变化而有所不同 ,
三月份总多不饱和脂肪酸的含量达到最高值。李宪璀等[ 7] (2002年)研究发现十六碳四烯酸
是石莼目的特征脂肪酸 ,而且中国渤海海域与黄海海域的孔石莼脂肪酸组成十分相似 ,这反映
出孔石莼的脂肪酸组成受地域的影响较少。
1.4 无机元素
毛文君等[ 8] 曾对 12种常见藻类的 Se 含量进行了测定。孔石莼的硒含量为 5.98 mg/kg ,
远高于其他 12种常见海藻的硒含量 。陶平等[ 3](2001年)将孔石莼样品用混酸消化 ,用原子
吸收光谱仪对元素进行测定;用磷钼蓝分光光度法测定 P ;用顶空气相色谱法测定样品中的 I;
用荧光分光光度法测定 Se。结果表明孔石莼不仅含有大量的 Ca , P , K 元素 ,还含有丰富的
微量元素。在微量元素中 ,Fe , I , S r的含量最高 ,另外除 Se外 ,还含有丰富的 Mn , Cu , Zn ,
Li , Co 等元素。
2　生物活性研究
早在 20世纪 70年代就有孔石莼及其提取物生物活性研究的报道。近年来发现孔石莼提
取物在降血脂 、抗病毒 、抗氧化以及克生作用等方面具有显著的生物活性。
2.1 降血脂作用
吴志军等[ 9](2004年)用孔石莼的乙醇提取物进行小鼠实验 ,发现了其降低血清总胆固
醇 、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇的作用。孔石莼多糖也具有降血脂功能。王艳梅等[ 1 0]
(2003年)将高 、中 、低三个剂量的孔石莼多糖进行小鼠实验 ,结果表明 , 3个剂量的多糖样品组
均有显著的降甘油三酯作用;中 、高剂量组可显著降低血清中的总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白
胆固醇(LDL-C),升高高密度脂蛋白胆固醇(HDL -C),从而增加 HDL -C/TC 的比值;高
剂量组的降脂活性与阳性对照药烟酸肌醇酯相近;血清中的脂蛋白胆固醇的改善状况有明显
的剂量依赖性。Yu等[ 11] 对两种不同分子量的孔石莼硫酸多糖进行了研究 ,发现二者均能明
显降低甘油三酯(TG)含量 ,而且低分子量硫酸多糖升高 HDL-C 的作用更加明显 。孔石莼
多糖在高血脂 、动脉粥样硬化等心血管疾病的预防和治疗方面具有潜力。但是其精确作用部
位和作用机理尚不清楚 ,有待进一步研究。
2.2 抗病毒与抗菌作用
在海藻中分离与开发抗植物病毒蛋白已引起关注 。Liu 等[ 12](2005 年)采用硫酸铵盐析
和阳离子交换柱层析(CM -Sepharose Fast Flow ),从孔石莼藻体中分离纯化得到 1种蛋白 ,
命名为 UPCM40。经 SDS-PAGE确定其分子量约为36kD ,Native-PAGE可知其为单一组
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分。该蛋白不含糖。经测定发现该蛋白具有较高的抗烟草花叶病毒(Tobacco mosaic vi rus ,
TMV )活性。当 UPCM40浓度为50μg/mL 时 ,对 TMV的抑制效果为:在枯斑寄主心叶烟上
的侵染抑制率达 85.6%,在苋色藜上为 90.2%。研究发现 , UPCM40还具有抗菌活性[ 12] 。对
6种供试真菌的抑制效果研究表明 , UPCM40对镰刀菌(Fusarium oxy sporum f .sp.cu-
cumerinum)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)和香蕉炭疽菌(Gloeosporium musarum)均有一
定程度的抑制生长作用。徐秀丽等[ 13](2004年)还发现孔石莼的乙酸乙酯提取物对金黄色葡
萄球菌有较好的抑制作用 。
2.3 清除自由基与抗氧化作用
氧自由基是生物体产生的正常中间产物 ,其产生和消除处在动态平衡中 ,但在某些病理情
况下氧自由基在体内积累 ,会产生基因突变 、癌症和衰老等多种疾病与损伤[ 14] 。研究表明绿
藻孔石莼及其硫酸多糖具有自由基清除功能 。罗广华等[ 15]研究表明 ,孔石莼具有极高的氧化
物岐化酶(SOD)活性 。李妍等[ 16] 研究发现 ,海藻硫酸多糖(SP)可直接清除多形核白细胞
(PMN)呼吸爆发产生的 O 2- ,还对 PMN 的活性有一定的抑制作用。最近 , Qi等[ 17 -18] (2006
年)将天然提取的孔石莼多糖进行不同程度硫酸化 ,然后测定各自的抗氧化能力 ,结果表明 ,与
天然提取的孔石莼多糖相比 ,高度硫酸化的孔石莼多糖清除羟自由基和还原能力均有明显增
强;乙酰化和苯甲酰化孔石莼多糖的抗氧化作用也比天然提取多糖明显增强 ,而且乙酰化多糖
显示出更强的羟自由基清除作用 ,苯甲酰化的多糖显示出更强的还原能力。孔石莼在抗氧化
和增强机体免疫方面显示了广阔的前景 。
2.4 克生作用
近几十年来 ,有害赤潮问题在全球范围内急剧扩大 。赤潮现象会导致严重的海洋生态系
统破坏 ,已成为当今世界严重的近海污染问题之一[ 19] 。赤潮的生物防治研究已引起学术界的
广泛关注 。研究显示 ,孔石莼具有较高的克生活性 。金秋等[ 20](2003年)利用长期共存培养系
统研究了不同初始浓度无性系和有性系孔石莼新鲜组织和干粉末对赤潮异弯藻(Heterosig-
ma akashiwo)和亚历山大藻(A lexandrium tamarense)生长的克生作用 ,结果表明 ,两系孔石
莼的新鲜组织和干粉末对赤潮异弯藻和亚历山大藻的生长均有强烈的抑制作用 ,在较高浓度
下还能完全杀死赤潮异弯藻细胞。南春容等[ 21](2004年)研究表明 ,孔石莼水溶性抽提液对 3
种赤潮藻(赤潮异弯藻 、中肋骨条藻和塔玛亚历山大藻)的生长均有明显抑制效应。金秋等[ 2 2]
(2005年)的研究还表明 ,孔石莼的水溶物和甲醇提取物对海洋原甲藻(P rorocentrum micans)
也具有强烈的生长抑制作用。利用孔石莼的克生作用进行有害藻类的生物防治显示了广阔前
景。
2.5 其他作用
徐秀丽等[ 13](2004年)研究表明 ,孔石莼的甲醇提取物对人口腔上皮癌细胞 KB和人结肠
腺癌细胞 H T -29有较高的抑制活性。牛荣丽等[ 23] (2003年)进行的免疫调节活性测定结果
表明 ,孔石莼的甲醇提取物具有较强的抑制 B 淋巴细胞增殖作用 ,且呈明显的剂量依赖性 。
可见孔石莼的生物活性还有很大的发掘潜力 。
3　展望
我国海藻资源相当丰富 ,这为我国发展海藻应用产业提供了便利的天然条件。孔石莼作
为我国经济海藻之一 ,目前主要应用在水产养殖饲料 、生态肥料等方面 ,其应用价值远未得到
1573 期 大型海藻孔石莼化学组分和生物活性研究新进展
充分发掘 。孔石莼营养丰富 ,在食品领域具有重大的开发利用价值;孔石莼及其提取物具有多
种生物活性 ,在海洋天然药物 、生态环境保护等方面都显示出广阔的应用前景。
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RECENT PROGRESS ON THE CHEMICAL COMPOSITION
AND BIOLOGICAL ACTIVITIES OF
MACROALGAE Ulva pertusa
KANG Kai 1 , WANG Changyun1 , WANG Bingui2 , LI Guoqiang1
(1.Insti tute of M arine Drug s , Ocean Unive rsity o f China;Key Laboratory of M arine
Drugs , M inist ry o f Education , Qingdao 266003 , China;
2.Laboratory of Experimental M arine Biolo gy , Insti tute of Oceanology ,
Chinese A cademy of Sciences , Qingdao , 266071 , China)
Abstract:Chlo rophy ta Ulva pertusa , a kind o f marine macro alg ae , was w idely used in the
fields o f fo od and medicine.The recent prog ress on the research on the chemical composi tion
and bio logical activities of Ulva pertusa during the last f ive years is summarized , and its fu-
ture applicat ion is also prospected.
Key words:Ulva pertusa ;chemical composition;bio logical act ivity ;research prog ress
1593 期 大型海藻孔石莼化学组分和生物活性研究新进展