全 文 ：!#$郝宗娣，刘洋洋，续晓光，刘! 琴，刘平怀! （海南大学材料与化工学院，海南海口 !#$$%） 摘& 要：小球藻是一类常见的水生单细胞藻类，含有较多的活性成分，具有显著的保健和药理作用，是一种开发前景广 阔的保健食品来源。本文归纳了国内外关于小球藻的应用研究报道，对其活性成分进行综述，并提出了在小球藻活性 成分开发研究过程中应注意的若干问题。 关键词：小球藻，药物开发，培养，活性成分，保健作用 #$#%&’( )&*+&# $$,- %’.,/# ’*0)*-#-.$ *1 !#$%&##’ !# $%&’’()，*+, -.&’’/.&’，0, 0).%’’1.&’，*+, 2)&，*+, 3)&’’41.)! （()**+,+ )- ./0+12/*3 /45 (6+728/* 94,24++124,，:/24/4 ;42<+1320=，:/2>)? !#$$ %，(624/）
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4#5 6*&7$：!#$%&##’；2/1’ 2&-!*+/)；!10$1/+；%!$&*+ !(,#+#$-；.+%0$.’!%/+ 31#!$&#- 中图分类号：AB$!C@D& & & & 文献标识码：E& & & & 文 章 编 号：D##$’#F#G（$#D#）D$’#FGH’#C 收稿日期：$##H’DD’#C& !通讯联系人
作者简介：郝宗娣（DH%H’），女，硕士研究生，研究方向：海洋生化工程。
基金项目：海南省重点科技计划项目（#G$#$）。
& & 小 球 藻 属 绿 藻 门（ !#$%$&’()）绿 藻 纲
（!#$%$&’*+)+）绿球藻目（!#$%$*$**)#+,）卵囊藻科 （-$*’,()*+)+）小球藻属（!#$%+##)），是一种普生性球 形单细胞藻类，生态分布极广，在淡水、海水中均有 发现［D］。自 D%H# 年荷兰生物学家 I+2J+1248> 首先在 琼脂平板上成功分离出小球藻以来，人类对它的研 究已经有一个多世纪的历史。二战期间因粮食匮 乏，小球藻就被开发作为人类食物资源；上世纪 !# 年代，日本、美国、前苏联等国家率先将小球藻开发 为单细胞蛋白；%# 年代日本又以小球藻开发出了保 健、美容系列产品［$］。小球藻因其易于人工培养，营
养价值高，应用潜力大，已成为食品、医药保健等行
业的研究热点。目前，进行小球藻工业化大规模培
养的国家为数不多，主要产地集中在日本、美国、以
色列以及中国台湾等国家和地区，小球藻在国际市
场上依旧供不应求。我国自上世纪 G# 年代开始对
小球藻进行应用研究，虽取得一定的成就，但因工业
化技术匮乏导致小球藻活性成分产业化开发阻力重
重。作者针对小球藻活性成分及其保健、药用价值
进行综述，并提出了在小球藻活性成分开发研究过
程中应注意的几个问题。
8! 概述
小球藻细胞内光合作用色素丰富，因此具有较
强的光合作用生产能力，其细胞内含有丰富的多糖、
蛋白质、色素、维生素、矿物质等（表 DK表 F），且均为
有益于人体健康的活性成分，与此对应的是一系列
的保健功能与药理作用，如抗癌、抗辐射、增强免疫、
抗氧化、抗血栓［F］等。除此之外，小球藻中还富含以
二十碳五烯酸（9LE）和二十二碳六烯酸（M:E）为代
表的 !’F 高度不饱和脂肪酸（L;NE）以及最为重要
的小球藻生长因子（(ON）［C］。作为理想的保健食品
和预防或辅助药物，小球藻已被 NEP列为 $D 世纪人 类的健康食品［!］。 表 D& 小球藻多不饱和脂肪酸的含量（D###,干藻粉）［$］
多不饱和脂肪酸 亚麻酸 肌醇 亚油酸
含量（7,） $$@# F@C DH@# 9! 活性成分的研究进展 小球藻的活性成分主要有多糖、蛋白质、色素、 多不饱和脂肪酸、维生素、小球藻生长因子（(ON） 等，其生物学功能和保健作用极高，可作为良好的营 养补充剂、天然的营养保健食品。 9:8! 小球藻多糖 目前对小球藻的成分较多的是多糖，自养的小 球藻的多糖含量为 D#QK$!Q，其纯品外观为白色、 无味、较细的晶体，类似于葡萄糖［G］，易溶于水，热水 加速其溶解；不溶于甲醇、乙醇、氯仿等有机溶剂中。 多糖水溶液呈透明，R:中性，易潮解。 小球藻多糖属于植物多糖，具有调节机体免 疫［］、抗肿瘤、抗病毒和抗辐射等多种生物学活性，其 中以抗肿瘤作用最为引人注目。 S2/486?4 B6+4,［%］等自 !#$%+##) &’%+.$/0$,) 中提 DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2010.12.001 !#$ 表 ! 小球藻的基本成分（#$$ $%干藻粉）［!］ 基本成分 蛋白质 粗纤维 多糖 脂肪 水分 灰分 叶绿素 含量（%） &!’($ !!($#)$($*#($ )$($ ’$($ *+($表 * 小球藻维生素与色素的含量（#$ $$%干藻粉）［!］ 成分 维生素 ,# 维生素 ,! 维生素 ,& 维生素 ,#! 维生素 - 维生素 . 维生素 / 烟酸 叶酸 胆碱 泛酸 生物素 胡萝 卜素 含量 （0%） !$($ ’’($ ##($ $(+ #*($ #$# 1&$($ !!$ $() )(# *&($ !($ 2+$ 取出两种多糖———/334!5和 /3345，二者均由不 同比例的鼠李糖、甘露糖、葡萄糖以及半乳糖等单糖 组成，其中 /334! 5 中以半乳糖含量最高（约为 )&(’6），/334 5 中以鼠李糖含量最高（约为 *1(+6），二种多糖均针对人肺腺癌 7’2) 细胞显示 出较为卓著的抗肿瘤活性。 .89:; <=>=? 4@A8=B［2］等自 !( #$%&’()’*+ 中热水 浸提出一种阿拉伯半乳糖聚糖，其重复单元为：*!） C#C阿拉伯糖C（#**）C［#C!阿拉伯糖C（#*)）］ C$CDC半乳糖C（#*，并证实它是一种很好的免疫 调节剂，对于小鼠巨噬细胞系 <7E!&)(1 的免疫功能 具有较为显著的调节作用。 F(7(-85GHI=: 等［#$］发现，!( #$%&’()’*+ 的一种多 糖提取物可以刺激小鼠 ,细胞的增殖并激发巨噬细 胞产生细胞因子。 此外，小球藻多糖还能减轻铜离子等重金属对 机体的毒害以及清除各种自由基，从而保护 机体［##C#!］。 !!# 蛋白质 自养的小球藻体内蛋白质的含量高达 ’’6J &’6，是丰富的单细胞蛋白来源［#*］，作为高蛋白食 品，小球藻能够迅速补充营养，恢复体能。 已有研究表明小球藻蛋白质具有一定的生物学 活性。K@0L=8MH F( NH889? 等［#)］发 现，自 !,-’$%--+ ./-0+$(*分离出一种蛋白质的水解物具有激发 O细胞 依赖的抗体反应和促进迟发性过敏反应后的恢复， 从而增强免疫作用。海水小球藻的蛋白质提取物具 有一定的体外抑菌效果，并且其抗真菌活性明显大 于抗细菌活性［#’］。值得关注的是，小球藻蛋白质往 往同其胞内多糖复合成为糖蛋白，从而体现出显著 的抗氧化、抗肿瘤功效。 39H88=:; N［#&］研究了小球藻培养基成分与藻体 细胞中成分含量之间的关系，通过控制培养基成分 从而获得了高蛋白小球藻。<505B5PHI 7［#1］筛选出 低淀粉含量的小球藻突变种，从而获得了富含蛋白 质的小球藻优良品系。 !$# 色素 植物色素是天然的优良色素，在食品添加剂方 面应用较为广泛。小球藻作为自养生物，其细胞内 总色素含量相当可观，约为 )6J&6［#+］。研究表明， 叶绿素具有造血、解除肝肾脏和血液中的毒素、促进 肌肤新陈代谢、防止皮肤干燥和肤色暗淡、通便、防 治牙齿松动和排除体内重金属毒素的作用。 小球藻在异养过程中，藻体通常会出现黄化现 象，原因在于细胞内叶黄素（ G@M=9P）含量的增加。叶 黄素能够延缓慢性疾病的发生、激发免疫反应，因 此，采用小球藻异养培养方式生产叶黄素，开发保健 产品的研究日益增加［#2C!!］。此外，叶黄素还可以防止 白内障和因衰老而造成的视力减退、黄斑变性等眼 部疾病，并对早期动脉粥状硬化等心血管疾病具有 相当显著的防治作用［!*］。 $C胡萝卜素是一种高活性抗氧化剂，能防止机 体老化和衰老引起的多种退化性疾病。临床上也用 于抗癌、预防心血管疾病、白内障等。$C胡萝卜素在 机体内通过新陈代谢生成维生素 7，是维生素 7 的 间接来源，对保护视力、防止夜盲症具有重要意义。 !%# 多不饱和脂肪酸 微藻油脂与鱼油相比，具有脂肪酸组成稳定、高 度不饱和脂肪酸含量高、没有鱼腥味等优点，尤以小 球藻突出。小球藻含有的多不饱和脂肪酸十分丰 富［!)］，以二十碳五烯酸（.37）和二十二碳六烯酸 （QK7）为代表的 %C* 高度不饱和脂肪酸（3RS7）具 有降脂、降压、降血糖功能，预防和改善动脉粥状硬 化、防治高血压等重要的药理活性。其中 QK7 具有 促进脑细胞生长、改善大脑机能、预防老年痴呆症、 促进中枢神经系统的发育［!’］等功能，被誉为“脑黄 金”。因此在婴儿配方奶粉中添加有一定量的 QK7 和 .37，可以促进婴幼儿的大脑发育，并能改善早产 儿的神经发育。刘艳等［!1］发现，一种新型的 QK7 复 合物（7OC#’+）对于荷瘤小鼠移植瘤及体外培养肿 瘤细胞均有较为显著的抑制作用。因此，基于 QK7 与 .37等多不饱和脂肪酸的显著保健作用，在小球 藻的开发利用过程中，多不饱和脂肪酸的开发和利 用将占有重要的地位。 !&# 小球藻生长因子 #2+& 年，/HPT9D=P:=医药研究所在小球藻中成功 提炼出一种生长因子，并将其命名为小球藻生长因 子。小球藻生长因子（/US）亦称为小球藻精，是细 胞活性物质的一种，可以促进小球藻细胞增殖，刺激 细胞生长。在人体中，小球藻生长因子具有激活淋 巴细胞、增强机体免疫能力、促进伤口愈合的作用， 还能预防胃溃疡、高血压和心血管等疾病。韩世 群［!&C!1］等发现，/US 具有增强小鼠免疫调节的生理 活性，对造血功能受损的小鼠有恢复作用，并增强小 鼠单核巨噬细胞的吞噬功能。 $# 开发小球藻活性成分应注意的问题 在资源需求加剧的今天，充分利用我国的海洋 资源、光照资源等高活性小球藻品系的筛选及规模 化培养技术的研究迫在眉睫，尤其是在气候和海洋 !#$ 资源较为优越的海南岛，应充分利用这些条件与已 经具备的先进生物技术手段，开发出更多的产品，使 小球藻在医药、保健、食品、能源等各个领域得到充 分的应用。作者结合自己的部分研究工作，认为小 球藻活性成分的开发研究有以下 ! 个需要注意的 地方： !#$ 优化小球藻的培养条件 小球藻属于自养的单细胞生物，其自养生长状 况受到多种条件的影响，如气候条件、#$ 的补加量、 搅拌、培养基等。不同的培养方法也会对小球藻的 成分产生较为显著的影响，如异养培养时，对其进行 缺氮处理，获得的小球藻将会使蛋白质含量较低而 油脂含量较高［$%］，叶黄素含量也会大大提高［&’，$’］。 因此，今后应该进一步探索小球藻成分及其含 量同培养基组分之间的关系，针对性选择适合的培 养基进行培养，并合理利用植物激素、添加剂等［!(］物 质刺激细胞的生长、分裂，以能在获得较大生物量的 同时最大限度地提高目标活性成分的含量，同时也 可以提高资源利用率。 !%$ 开发更适宜小球藻生长的生物反应器 目前，小球藻产业化培养主要采用传统的开放 式户外大池培养方式。该方式的培养过程生物量普 遍较低，且具有生长周期长、易污染等缺点。光生物 反应器培养是进行小球藻光合自养的经典途径［!&］。 )*+,- ./.［!$］等利用管道式光生物反应器对小球藻 进行连续培养，在获得较好收益的同时，藻体内 0123含量增加。 小球藻异养培养过程中，人工控制避光培养能 够使其在生物反应器内获得较高的生物量［!!］，生长 周期明显短于自养周期，但细胞内蛋白质等的含量 会下降［!4］，营养价值及藻体品质不够高。此外，还有 异养5光自养串联的生物反应器培养方式［!］，也能够 获得较高的生物量和品质较高的藻体。 生物反应器具有易控制、效率高、周期短、不易 污染等优点，因此采用生物反应器培养小球藻是更 为理想的生产方式。目前生物反应器培养小球藻的 方式仍然不够普遍，其原因在于成本高、规模小。因 此开发易推广、容量高、结构简单的生物反应器在小 球藻规模化生产过程中尤为重要。 !!$ 深度发掘小球藻的活性作用 小球藻因其显著的保健作用和药用价值［!6］而被 23#列为 $& 世纪人类的健康食品。但是，目前对小 球藻的活性成分的研究及大范围的活性筛选工作报 道甚少。因此，在今后的研究工作中应结合天然药 物化学和高通量药物筛选技术深度发掘小球藻的活 性作用，并将其开发成适宜的保健或医药产品，这极 有可能为医学上难以攻克的心血管疾病、癌症、艾滋 病等提供研究思路。 参考文献 ［&］陈颖，李文彬，孙勇如 .小球藻生物技术研究应用现状及 展望［)］.生物工程进展 .&’’%（7）：&$5&7. ［$］时艳侠 .小球藻藻种鉴定5株系筛选和培养条件优化 ［8］.中国海洋大学，$((9. ［!］李兴武，李元广，沈国敏，等 .普通小球藻异养5光自养串 联培养的培养基［)］.过程工程学报，$((7（$）：$995$%(. ［4］肖策，李多伟，王红敏 .我国主要经济藻类中的药用成分 ［)］.西北药学杂志，$((%（7）：4(%54&(. ［6］于贞，王长海 .小球藻培养条件的研究［ )］.烟台大学学 报：自然科学与工程版，$((6（!）：$(75$&&. ［7］荆红梅 .海洋微藻胞外产物的实验研究［8］.厦门大 学，$((&. ［9］:;<+=> ?，:*@A 3，B*+,C* /，,@ *C.3>@D5 D>EC*++*@AFG *>H D++;>A+AH;C*@AFG *I@DJD@D,- AE KACG-*IIL*FDH, EFA+ LCAF,CC* -@DM+*@AKLAF* *>H 0L*,AH*I@GC;+ @FDIAF>;@;+［ )］. 0LG@A@L,F*KG N,-,*FIL，$((!，&9（7）：776579(. ［%］?L,>M )，O; 2，PD> Q，,@ *C. 0F,K*F*@DA>，DH,>@DEDI*@DA> *>H @L,DF *>@D@;+AF *I@DJD@D,- D> JD@FA AE KACG-*IIL*FDH,- EFA+ LCAF,CC* KGF,>ADHA-*［)］.2AAH L,+D-@FG，$((9，&(6（$）：6!!56!’. ［’］?;*F,< R N，SF*CAJ,I ) 3，TA-,H* / 8，,@ *C. 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