鼠尾藻次生代谢产物及活性物质的研究进展

2023.02.10

刘桂英+葛坤+宋永刚+王年斌

doi:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.01.016

摘要：鼠尾藻是我国沿海常见的一种经济褐藻，含有丰富的褐藻多酚、多糖类等活性物质，具有一定的开发应用价值。近几年来，国内外学者从化学角度对鼠尾藻进行了深入系统的研究。本文综述了国内外学者对鼠尾藻次生代谢产物和活性物质方面的研究进展，期望对鼠尾藻的进一步研究提供理论依据。

关键词：鼠尾藻；次生代谢产物；活性物质；多糖；多酚

鼠尾藻(sargassum thunbergii)属于褐藻门(Phaephyta)，马尾藻科(Sargassaceae)，马尾藻属（Sargassum）植物，生长在中潮带和低潮带的岩石、水洼或石沼中，是我国沿海常见的一种经济褐藻，北起辽东半岛，南至雷州半岛的硇州岛，在我国沿海地区广泛分布，国外主要分布于俄罗斯远东地区的千叶群岛、萨哈格岛(库页岛)南部、日本(北海道至琉球)和朝鲜[1]等，鼠尾藻繁殖能力强、分布范围广，对维持海岸带生态系统平衡起着重要的调节作用。研究发现鼠尾藻含有丰富的褐藻多酚、多糖类等活性物质，在医药、保健、水产养殖及化学工业等行业中具有许多可开发的潜力[2]，已被收载于《中国海洋药物辞典》[3]。鼠尾藻藻体长，生长快，是与增殖型鱼礁结合进行海洋修复的良好品种[4]；具有较强的吸收营养盐和富集重金属的能力，是潜在的降低海区富营养化、净化重金属污染海区的优势海藻[5]。近年来，国内外研究者从鼠尾藻中分离得到了一系列的次生代谢产物，主要有二萜、甾体、脂肪酸、甘油酯糖苷、多酚类等，其中以二萜和甾体居多，具有多种生理活性。

1次生代谢产物的研究

国内外学者通过对鼠尾藻次生代谢产物进行的系统研究，发现鼠尾藻含有多种类型的化合物。早在1985年，Masaru K等[6]从鼠尾藻中分离出24-乙烯氧基胆甾-5，23-二烯-3β-醇，随后，1988年，Shibata Y等[7]从日本沿海鼠尾藻分离得到三甲基化的砷糖。近几年，国内外学者开始对不同沿海地区的鼠尾藻进行深入系统的研究。王斌贵[8]等从山东青岛海域采集的鼠尾藻中分离得到8个化合物，通过MS、1D和2D NMR等波谱技术鉴定结构为：黑麦草内酯；Hexahydro-3a，6-dihydroxy-4，4，7a-trimethyl-2(3H)- benzofuranone；5-甲酯基-5-羟基-3-甲氧基-2-环戊烯-1-酮；顺-1，6，9，12，15，18-二十一碳六烯酸；顺-5，8，11，l4-二十碳四烯酸；顺-5，8，11，14，17-二十碳五烯酸甲酯；植醇和岩藻甾醇，这些化合物均为首次从该藻中得到的。王长云等[9]在卤虫致死活性的指导下，综合运用正、反相硅胶柱层析，Sephadex LH-20凝胶柱层析，制备型高效液相色谱等分离技术，对南海鼠尾藻进行了克生活性次级代谢产物研究，从乙醇提取物的乙酸乙酯相中分离获得11个单体化合物，包括1个苯醌二萜，5个甾体，2个甘油醚，2个直链二萜，1个甘油酯糖苷，其结构分别为2- [(3S，7S，11S)-3-hydroxy-3，7，11，15- tetramethylhexadecy]-3,5,6-trimethylcyclohexa-2,5-diene-1,4-dione; 5-脱氢豆甾醇；盐藻甾醇；马尾藻甾醇；盐藻甾酮；过氧化麦角甾醇；1-(hexadecyloxy)-propane-2,3-diol;1-(15–methylheptad ecyloxy)-propane-2,3-diol; 3,7,11,15-tetramethyl-hexadecane-l-ol；植醇；3-[(l-oxohexadecyl)oxy]-2-[[(9Z,12Z)-l-oxo-9,12-oc-tadecadien-l-yl]oxy]propyl.黄可新[10]等从中国南麂列岛的鼠尾藻乙醇提取物中分离鉴定出15个化合物，其中9个为异戊二烯类化合物，分别为(+)-isololiolide；(-)-loliolide; loliolideacetate；grasshopper ketone； apo-9'-fucoxanthinone;3a-hydroxy-5,6-epoxy-7-megastigmen-9-one；deacetylate-apo-13'-fucoxanthinone;apo-13'- fucoxanthinone; (R)-(-)-3-hydroxy-β-ionone; 6个其它类型的化合物分别为sargassum ketone；2-hePtenoic acid-4,4- dihydroxy-2，3- dimethyl-y-lactone；(R)-2-hydroxy-3-phenyProPanamide,thymidine,fucosterol,hexadecanoic acid-2'，3'-dihydroxypropyl este。从中发现一个新化合物deacetylate-apo-13'-fucoxanthinone，6个化合物为首次从马尾藻属中分离得到。Youngwan等[11]从韩国南部海域的鼠尾藻中分离得到了一系列酚酸类化合物。Kim等[12]从韩国西部海域的鼠尾藻中得到2个新脂肪酸。

以上研究表明，不同海域的鼠尾藻的次生代谢产物有所不同，可能因为鼠尾藻的生长受环境条件的影响，不同温度、盐度、光照、渗透压等多种影响因子的共同作用[13]，促使鼠尾藻自身产生独特的克生活性代谢产物，保护种群的繁衍生长。

2生物活性的研究

国内外学者在研究鼠尾藻次生代谢产物的同时，对鼠尾藻的生物活性进行了系统的研究，鼠尾藻的生物活性研究主要集中在鼠尾藻多酚和鼠尾藻多糖上。

2.1抗肿瘤活性

鼠尾藻的抗肿瘤活性研究多以鼠尾藻多酚和多糖成分或粗提物为研究对象，如鼠尾藻多糖对艾氏腹水瘤有显著抑制效果[14]，明显抑制Lewis肺癌转移[15]；早在90年代，国内学者[16]研究了福建沿海鼠尾藻醇提取物体外抑制人食道癌细胞(EC109)的生理活性，结果表明，不同浓度的提取物作用48 h后均出现明显抑制作用；而且低浓度的提取物对小鼠S180肉瘤也有抑制作用。近几年来，魏玉西等[17]研究了山东沿海鼠尾藻多酚对人肺腺癌A-549细胞和人肝癌BEL-7402细胞体外增殖的抑制。他们采用有机溶剂提取、透析法获得鼠尾藻多酚STK1 (相对分子质量>1×104)和STK2 (相对分子质量<1×104),利用磺酰罗丹明B (SRB)蛋白染色法检测体外细胞增殖抑制率。结果表明STK1在质量浓度为87.5 μg/mL时，对A-549和BEL-7402细胞增殖的抑制率分别为90.7%和89.3%；STK2在质量浓度为340 μg/mL时，对A-549和BEL-7402细胞增殖的抑制率分别为89.9%和90.1%。在相同质量浓度下STK1比STK2活性强。因此，鼠尾藻多酚化合物(STK1和STK2)对人肺腺癌A549细胞、人肝癌BEL-7402细胞均有较强的抑制作用，相对分子质量高的STK1具有更强的抑制活性。

2.2抗氧化活性

鼠尾藻多酚不但具有抗肿瘤活性，还有较强的抗氧化活性，是一类潜在的海洋天然抗氧化剂，魏玉西等[18]从青岛海域的鼠尾藻中提取高分子量的鼠尾藻多酚，通过对羟自由基(?OH)、超氧阴离子(O-2)和1,1-二苯基-2-苦味肼基自由基(DPPH?)清除效率来评价其抗氧化活性，结果发现，鼠尾藻多酚对DPPH?的清除率远高于茶多酚和人工合成抗氧化剂BHT,TBHQ。欧阳小琨等[19]研究了微波辅助提取鼠尾藻多酚的工艺条件，提出了微波提取的最佳条件为：微波提取功率700 W，乙醇浓度15%，液固比25 mL/g，微波处理时间为40 s。实验表明鼠尾藻多酚对DPPH自由基具有良好的清除能力，并且清除能力与其浓度成量效关系。

鼠尾藻多糖是从鼠尾藻中提取得到的一种白色海绵状水溶性多糖；具有较强的生理活性，能促进人粒细胞超氧阴离子自由基的释放；提高超氧化物歧化酶活性[15]。杨方美等[20]采用正交试验设计，得到了鼠尾藻多糖的最佳提取条件：pH=4，破壁功率600 W，破壁时间200 s，提取温度100 ℃，提取时间6 h，三氯乙酸浓度3%(W/V)，乙醇浓度70%(V/V)；在此条件下，多糖提取率可达到6.24%(W/W)。通过Sepharose 4B柱对该多糖进行了层析纯化，并用自由基清方法测定了其体外抗氧化活性，结果表明：鼠尾藻多糖有较高的抗氧化活性，对DPPH?的清除率在50%以上，对?OH和O-2?直接清除能力也超过了30%。

魏玉西等[21]对鼠尾藻的乙醇提取物进行了研究，发现提取物具有很强的抗氧化活性，在酚浓度为30 mg/L时对DPPH?清除率分别高达95.5%和92.3%。明显高于茶多酚及人工合成抗氧化剂BHT和TBHQ对DPPH?清除效率（73.0%以下）。

2.3抗凝血活性

李敬等[22]探讨了鼠尾藻多酚STP-1和STP-2的抗凝血活性，体内实验采用毛细管法、剪尾法测定鼠尾藻多酚对小鼠凝血时间、出血时间的影响，体外实验分别测定鼠尾藻多酚对新西兰兔血浆活化部分凝血活酶时间、血浆凝血酶原时间、血浆凝血酶时间的影响，结果表明鼠尾藻多酚STP-1在体内、体外均有显著的抗凝血作用，而且中剂量（1.0 mg/mL）抗凝血活性最佳。魏玉西等[3、23]采用膜分离方法对鼠尾藻多酚进行分级；利用毛细管法测定小鼠凝血时间；采用剪尾法测定小鼠出血时间；采用试管法测定新西兰兔激活部分凝血活酶时间、血浆凝血酶原时间和血浆凝血酶时间。结果发现高相对分子质量(Mr)鼠尾藻多酚分级极显著地延长小鼠凝血时间、出血时间、新西兰兔激活部分凝血活酶时间，且其延长程度与多酚Mr成正相关关系，Mr大于1.0×105的组分体内体外抗凝血活性与阿司匹林相近。

2.4抗真菌活性

魏玉西等[24-25]不但发现鼠尾藻多酚具有抗肿瘤、抗氧化和抗凝血作用，而且鼠尾藻多酚化合物各分级组分还具有抑菌活性。研究发现，在一定浓度范围内鼠尾藻多酚各分级组分对副溶血弧菌、哈维氏弧菌、沙蚕弧菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、鳗弧菌、溶藻弧菌和四联微球菌等受试菌株均有抑菌活性，而且抑菌活性的大小与多酚浓度和分子质量密切相关。刘尊英等[26-27]还发现鼠尾藻乙醇提取物有很强的抗细菌、抗真菌活性和抗果蔬病原菌活性，表明对果实病害有一定的抑制作用；林雄平[28]采用索氏抽提法和层析法对鼠尾藻进行分离，得到的不同脂溶性洗脱组分，用食物腐败菌检测各洗脱组分的抑菌活性，结果表明，分离纯化后的脂溶性成分抗菌效果好。

3展望

到目前为止，国内外学者对鼠尾藻活性的研究主要集中在鼠尾藻多糖、褐藻多酚等成分或粗提物上，对于小分子化合物的研究比较少见。由于海藻受环境条件的影响，能够产生不同的次生代谢产物，不同海域的鼠尾藻的次生代谢产物有可能不同，在我国，主要研究南方海域的鼠尾藻，对于我国北方海域的鼠尾藻研究甚少，因此，北方海域鼠尾藻需要进一步详细的研究。现在，鼠尾藻的养殖技术已经应用到实际生产中[29-30]，解决了原材料的缺乏问题，我们相信，随着科学技术的发展，随着人类对鼠尾藻的深入认识和了解，鼠尾藻资源必将被广泛应用和开发。

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Advance in Secondary Metabolities and bio-active

substances ofSargassum thunbergii

LIU Guiying1,2,GE Kun3 ,SONG Yonggang1,2,WANG Nianbin1,2

(1.Liaoning Ocean and Fisheries Science Research Institute,Dalian 116023,China;2.Liaoning Marine Environment

Monitoring Station,Dalian 116023,China;3.Dalian Ocean School, Dalian 116023,China)

Abstract：Sargassum thunbergii is a common kind of economic brown algae along Chinese coastal. It is abundant in bioactive constituents,for example,phlorotannins and polysaccharides,which make it potential resources for advanced pharmaceutical utilization. In recent years,Sargassum thunbergii has been researched deeply and systematically from chemical point by domestic and foreign scholars. This paper summarized the study ofthe secondary metabolitiesonand bioactive constituents on Sargassum thunbergii,in order to provide scientific basis for the further studying of Sargassum thunbergii.

Key words：sargassum thunbergii;secondary metabolities;bioactive constituents;polysaccharides; phlorotannins

（收稿日期：2013-06-14；修回日期：2013-11-18）

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