全 文 ：化学与生物工程 2007 , Vol. 24 No. 3　Chemist ry &Bioengineering
基金项目:云南省教育厅科学研究基金资助项目(06Y195C)
收稿日期:2006 - 11 - 22
作者简介:李羚(1963 -),女 , 云南会泽人 , 副教授 ,主要从事物理化学的教学和研究。
螺旋藻及螺旋藻多糖体外清除活性氧及抗氧化作用研究
李　羚1 , 高云涛2 , 戴　云2 , 杨益林2 , 王雪梅2
(1. 保山师范高等专科学校 ,云南 保山 678000;2. 云南民族大学化学与生物技术学院 ,云南 昆明 650031)
　　摘　要:利用 Fenton 反应 、光照核黄素产生活性自由基 OH 、 O -2 , 以分光光度法研究了螺旋藻及螺旋藻多糖体
外清除 OH 、 O -2 的作用。通过 FeSO 4诱导脂质过氧化模型 、硫代巴比妥酸分光光度法研究了螺旋藻及螺旋藻多糖抗
脂质过氧化及对 OH 引起的 DNA 氧化损伤的保护作用。结果表明 , 螺旋藻及螺旋藻多糖能有效清除 OH 、 O -2 自
由基 ,对脂质过氧化及 DNA 的 OH 氧化损伤有显著抑制作用。
关键词:螺旋藻;螺旋藻多糖;活性氧;抗氧化
中图分类号:R 284. 2　　　　　文献标识码:A　　　　　文章编号:1672 - 5425(2007)03 - 0055 - 03
　　螺旋藻(S pirulina , SP)是一种低等水生植物 ,主
要分布在非洲和南美洲等地。螺旋藻不仅具有很高的
营养价值 ,而且含有大量对人体有益的生理活性物质 ,
在食品 、医药和生物工程领域有着广泛应用[ 1] 。螺旋
藻多糖(Poly saccharides S pirul ina platensis , PSP)是
螺旋藻抗肿瘤和抗辐射的重要生理活性物质 ,具有抗
衰老 、抗病毒 、修复 DNA 损伤等多种生理功能。因
此 ,螺旋藻多糖是国内外海洋药物研究开发热点[ 2 , 3] 。
天然植物抗氧化作用越来越受到人们的重
视[ 4 , 5] 。作者在此对螺旋藻及螺旋藻多糖体外清除活
性氧及抗氧化作用进行了研究 ,为螺旋藻及螺旋藻多
糖价值的研究提出了有益的启示。
1　实验
1. 1　材料 、试剂与仪器
螺旋藻及螺旋藻多糖 ,云南施普瑞有限公司 ,使用
时制成 10. 0 mg mL -1的水溶液 。
小牛胸腺 DNA(ctDNA),Sigma公司;茶多酚 ,四
川筠莲茶多酚厂;维生素 C ,东北制药总厂一分厂。所
用试剂均为分析纯 ,实验用水为离子交换纯水 。
7200型可见分光光度计 ,上海尤尼柯仪器有限公
司;光照箱(自制 ,灯功率 18 W);超声清洗器。
1. 2　方法
1. 2. 1　Fenton反应产生 OH 及清除活性测定[ 6]
取2 mL N aHCO 3缓冲溶液 ,加入不同体积的 SP
或 PSP 溶液 、2 mL 200. 0 μmo l L - 1 Fe2+溶液 、2 mL
20. 0 μmo l L - 1 MB溶液 ,然后加入2 mL 20 mmol
L -1H 2O 2溶液 ,定容至10 mL ,混匀 , 于常温下反应
5 min ,以缓冲溶液为参比 ,测定 660 nm 处的吸光度
A ,以5 mL水代替 SP 或 PSP 溶液 ,同样条件下测定吸
光度 AR ,同时测定未加 Fe2+ 、H 2O 2及 SP 或 PSP 溶液
的空白溶液吸光度 A0 。
清除率= A - A0
AR - A0
×100%
1. 2. 2　光照核黄素体系产生 O -2 及清除[ 7]
用 pH 值 7. 8 的 0. 05 mol L - 1混合磷酸盐缓冲
液为溶剂 ,配制含 3. 3×10 -6 mol L - 1核黄素 、0. 01
mol L -1蛋氨酸 、4. 6×10- 5 mol L - 1氯化硝基四氮
唑兰(NBT)及各种浓度的 SP 或 PSP 溶液 ,在 25℃
下 ,置于光照箱光照30 min ,取出后以蒸馏水为参比 ,
测定560 nm处吸光度 A ,同时以水代替 SP 或 PSP 溶
液测定空白吸光度 A0 。
1. 2. 3　脂质过氧化的抑制
液体单层小体积脂质体参考文献[ 8]制备 ,置于
0℃下保存备用 。
于10 mL比色管中加入0. 2 mL脂质体液体 、不同
体积 的 SP 或 PSP 溶 液 , 混 匀 , 加 入 1. 0 mL
200. 0μmol L - 1 Fe2+溶液 , 用磷酸缓冲溶液补足
3 mL , 37℃水浴中放置30 min ,每5 min振摇 1次。用
硫代巴比妥酸(TBA)法[ 9] 检测样品532 nm处的吸光
度 A 。以不加 SP 或 PSP 溶液为模型 、不加 FeSO4溶
液为空白 ,同样条件测模型的 Am 和空白的 A0 。
抑制率= Am - A
Am - A0
×100%
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李　羚等:螺旋藻及螺旋藻多糖体外清除活性氧及抗氧化作用研究 /2007 年第 3 期
1. 2. 4　 OH 引发 DNA 损伤的抑制
取 2μg DNA ,加入 2 mL pH 值 8. 2 Tris-HCl缓
冲溶 液 、不 同 浓 度 的 SP 或 PSP 溶液 、 2 mL
200. 0μmol L - 1 Fe2+溶液 、2 mL 20 mmol L -1
H 2O2溶液 ,定容至10 mL ,混匀 , 37℃保温48 h后 ,水
浴加热30 min ,用 TBA 法检测532 nm处的吸光度 。
2　结果与讨论
2. 1　对 Fenton反应产生 OH的清除作用(图 1)
图 1　对 Fenton反应产生 OH的清除作用
Fig. 1　Scavenging effect on hydroxyl radicals generated
by Fenton reaction
从图 1可知 , TP 最大清除率为 93. 2%,但浓度超
过 0. 15 mg mL -1时 ,清除率反而下降;SP 最大清除
率为 53. 2%;PSP 最大清除率为 80. 3%。SP 或 PSP
对 OH 有较好的清除作用 , SP 最大清除率低于
PSP ,且 SP 和 PSP 对 OH 有类似的清除特性 ,说明
PSP 是 SP 中抗氧化的主要活性成分。SP 和 PSP 清
除率虽低于 TP ,但考虑到成本及综合的保健功能 ,SP
和 PSP 仍具有一定的优势 。
2. 2　对光照核黄素产生 O-2 的清除作用(图 2)
图 2　光照核黄素产生 O -2 的清除作用
Fig. 2　Scavenging effect on O-2 generated by
riboflavine photosensitization
从图 2 可知 , SP 、PSP 及 TP 对光照核黄素产生
O -2 均有较强的清除作用。 SP 最大清除率为
74. 0%;PSP 最大清除率为 70. 0%;TP 对 O -2 的清
除作用最强 ,最大清除率为 74. 1%。SP 、PSP 及 TP
对 O -2 清除作用相近 ,但 SP 与 PSP 清除特性方面略
有差别 ,可能 SP 成分中除 PSP 外还有其它活性成分
在起作用 。
选择维生素 C(Vc)为对照物 ,研究 SP 与 PSP 对
O -2 的清除能力随时间的动态变化 ,结果见图 3。
图 3　 O -2 清除率与时间的关系
Fig. 3　Relationship of scavenging rate of O-2 and time
从图 3 可知 , Vc对光照核黄素产生的 O -2 有较
好的清除效果 ,光照时间 5 min即达最大清除效果 ,最
大清除率为 86. 9%,但 Vc对 O -2 的效果只能保持很
短的时间 ,超过 10 min 后迅速下降;而 SP 及 PSP 对
O -2 的清除作用并不随时间延长明显下降 ,说明从反
应动力学角度看 ,SP 与 PSP 可长时间持续发挥对 O -2
的清除作用 ,是动力学稳定的自由基清除剂。
2. 3　对脂质过氧化的抑制作用
以 Fe2+为脂质过氧化促进剂 、卵磷脂脂质体为模
型 ,研究了 SP 与 PSP 对脂质过氧化的抑制作用 ,结果
见图 4。
图 4　螺旋藻(SP)及螺旋藻多糖(PSP)对 Fe2+
诱导脂质体过氧化的抑制作用
Fig. 4　The inhibitive effect of Spirulina and polysaccharide
Spirulina platensis on lipid peroxidation induced by Fe2+
从图 4可知 ,反应体系中加入 0. 4 mg mL - 1 SP
或 PSP ,对脂质过氧化的抑制率分别接近 60%或
80%,说明 SP 与 PSP 有效好的抗脂质过氧化作用 ,
PSP 的抑制作用优于 SP。
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李　羚等:螺旋藻及螺旋藻多糖体外清除活性氧及抗氧化作用研究 /2007 年第 3 期
2. 4　对 OH引发 DNA氧化损伤的保护作用
硫代巴比妥酸(TBA)可与丙二醛(MDA)类似物
反应生成粉红色物质 ,该物质在532 nm处有最大光吸
收 ,采用 TBA 反应可定量检测脱氧核糖或 DNA上脱
氧核糖环受 OH攻击氧化断裂产生的丙二醛类似
物[ 10] 。选择 DNA为 OH靶底物 ,研究了 SP 与 PSP
对 OH引发 DNA 氧化损伤的抑制作用 ,结果见表1。
表 1　 螺旋藻及螺旋藻多糖对 OH
引发 DNA 产生MDA的抑制作用
Tab. 1 The inhibitive ef fect of SP and PSP on
MDA generated by DNA induced by OH
浓度
mg mL - 1
A532
SP PSP
抑制率 /%
SP PSP
0. 00 0. 177 0. 177 0. 00 0. 00
0. 20 0. 089 0. 133 49. 72 24. 86
0. 40 0. 092 0. 083 48. 02 53. 11
0. 60 0. 083 0. 065 53. 11 63. 28
0. 80 0. 077 0. 061 56. 50 65. 54
从表 1 可见 ,未加 SP 与 PSP 时 ,体系有较大的
A532 ,说明 OH能对 DNA 的脱氧核糖进行攻击[ 11] ,
使糖环断裂 ,产生丙二醛类似物;加入 SP 或 PSP 后 ,
A532值明显减小 ,表明丙二醛类似物产生量减少 ,DNA
氧化损伤被抑制 ,抑制率随 SP 与 PSP 浓度增加而增
加 ,说明 SP 与 PSP 能有效抑制 MDA 生成 ,对 DNA
上脱氧核糖的氧化损伤抑制作用较好 ,同样 , PSP 抑制
作用优于 SP。
3　结论
螺旋藻中富含螺旋藻多糖 ,研究发现 ,活性多糖具
有抗自由基作用[ 11] ,本研究结果表明螺旋藻与螺旋藻
多糖清除自由基的特性类似 ,可以认为螺旋藻清除自
由基的作用主要来源于螺旋藻多糖 ,即螺旋藻多糖是
抗氧化作用的主要活性成分;同时 ,实验也发现螺旋藻
与螺旋藻多糖抗氧化作用表现出一定的差异性 ,说明
螺旋藻中除螺旋藻多糖之外 ,其它成分也发挥着一定
的抗氧化作用 ,如维生素 、γ-亚麻酸和藻蓝蛋白等[ 1] 。
本实验结果证实螺旋藻与螺旋藻多糖能够有效地清除
OH 及 O -2 ,并且剂量 -效应关系及动力学稳定性
较好 ,还能有效抑制 MDA 生成 ,具有抗脂质过氧化及
保护 DNA 免受自由基氧化损伤的能力 ,从而间接发
挥其保护 DNA 免受 OH 损伤的作用。
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Scavenging Effects of Spirulina and Polysaccharides Spirulina Platensis on
Active Oxygens and Its Antioxidation in vitro
LI Ling1 , GAO Yun-tao2 , DAI Yun2 , YANG Yi-lin2 ,WANG Xue-mei2
(1. B aoshan Teachers′College , Baoshan 678000 , China;
2. School o f Chemistry and Bio-Science , Yunnan N at ional it ies Universi ty , K unm ing 650031 ,China)
Abstract:Scavenging ef fects of Sp irulina and poly saccharides S pirulina p latensis on act ive oxygen species
OH and O -2 generated by Fenton react ion and ribof lavine pho tosensi tization in vit ro w ere invest igated by
the means of spect ropho tometry. The inhibition ef fects of Sp irulina and poly saccharides S pirulina p latensis on
the lipid pero xidation and damage o f DNA chain induced by hydro xy l radical w ere observed by lipid pe ro xida tion
sy stem media ted by FeSO 4 and thiobarbituric acid spect ropho tometry . The results showed that S pirulina and
po ly saccharides Sp irulina platensis could scavenge OH 、 O -2 ef ficiently . It could also signi ficant ly inhibit
lipid pero xidat ion and damage of DNA by radical.
Keywords:Sp irulina p latensis;poly saccharides S pirulina platensis;active oxygen;antioxidation
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