藻類多酚的研究進展

戴世城 徐晨 戈雨秋 胡雅婷 陳鈺雯 李楠

摘要 褐藻多酚是藻類多酚中的重要組成部分，具有抗氧化、抑菌、化學防御、抗脅迫、降血脂、降血糖、抗腫瘤、調節神經系統等生物活性。本文介紹了藻類多酚的結構分類，對近年藻類多酚的分類與生物活性的研究進行了綜述，并對其開發前景進行了展望，以期為藻類多酚的開發利用提供參考。

關鍵詞 褐藻多酚；藻類多酚；生物活性

中圖分類號 Q946 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）17-0183-03

藻類是海洋中的植物，多酚是植物的一種次級代謝產物，不僅陸生植物體內富含多酚，而且藻類中也富含植物多酚。藻類多酚的活性豐富，開發前景非常廣闊，是未來研究的熱點。

1 藻類多酚概述

陸地植物和淡水植物（陸生植物）體內含有多酚，海洋植物——海藻中也含有多酚。研究人員將從海藻中分離提純的各種酚類化合物稱作海藻酚類（algae polyphenols）[1]。海洋酚類化合物具有強大的生物活性，乃是近年的研究熱門。按照分子結構特征，海藻酚類化合物可以分為簡單酚類化合物和多酚類化合物[2]；海藻簡單酚類化合物根據分子結構特征又可分為鹵代酚類和不含鹵酚類[3]。具體見表1[4-5]。

褐藻是一門高級的大型海藻，因其顏色主要為褐色而俗稱褐藻（brown algae）。多酚類化合物被發現于褐藻中，且在目前的研究中發現其僅存于褐藻中，故將海藻酚類中的多酚類化合物稱為褐藻多酚。

2 褐藻多酚的發現與結構分類

1847年，歐洲科學家Nageli于一次偶然的機會在細胞顯微鏡中看到褐藻的藻泡（physodes），但是當時研究人員并不知道其含有什么；1892年，Crato首先對褐藻藻泡中的物質進行研究，證實其中含有多酚類化合物；1973年，Glombitza等[6]將這類多酚類化合物物質命名為間苯三酚類單寧質（phlorotannins），中文名稱為褐藻多酚。褐藻多酚結構豐富，其多變的結構激發了研究人員的研究興趣。

依據褐藻多酚分子中結構聚合方式的不同，可將小分子量褐藻多酚分為以下6類（表2）。而關于高分子量褐藻多酚的研究，一般認為寡聚的間苯三酚可以進一步聚合形成更高分子量的褐藻多酚，但是其生物合成途徑尚不清楚。高分子量褐藻多酚容易分解，容易被氧化，不容易得到純品，而且核磁共振解析這些多酚并沒有得到特別清楚的結構信息。

3 藻類多酚的生物活性

藻類長期生活在海洋這種極其惡劣的環境中，其次級代謝產物的活性非常多。因此，褐藻多酚類物質也具有顯著的生物活性，科學工作者們對此開展了大量的工作。近些年來，褐藻多酚的生物活性不斷被驗證，并且一直都有新的進展。

3.1 抗氧化活性

褐藻多酚的抗氧化活性很強。關于藻類多酚的報道有很多，多酚會由于結構上的特殊性而具有較強大的抗氧化活性。

Wolf Bors等[7]發現多酚相較于VC以及其他植物次級產物具有更強的抗氧化性，可以清除多種氧化自由基。因此，沒食子酸乙酯等多酚類化合物可作為防腐劑。

Kang等[8]將純凈的褐藻多酚與DPPH和Fe3+進行反應，發現褐藻多酚對其具有很好的消除和還原作用，從而證明了褐藻多酚具有較強的抗氧化能力，并確定它們的生理效用，可以作為血管保護的抗氧化劑。

Ferreres等[9]指出，含多酚單元數多的高分子多酚活性較好，海黍子（Sargassum miyabei）等馬尾藻中多酚含量相對較高，高分子量多酚有相對較高的抗氧化活性和抗透明質酸酶的活性。

Zou等[10]通過柱層析從褐藻鐵釘菜屬Ishige okamurae中分離得到間苯三酚、diphlorethohydroxycarmalol、6，6′-biecko，這3種多酚能夠清除DPPH、羥基、烷基和超氧自由基。

3.2 抑菌活性

普通的酚具有殺菌活性，褐藻多酚也具有良好的抑菌活性。另外，褐藻多酚為從植物中提取的純天然化合物，對普通生物體基本無害。

日本科學家Koki Nagayama等[11]研究褐藻昆布屬的Ec-klonia kurome發現，褐藻多酚對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、副溶血性弧菌等食源性致病菌具有很好的抗菌活性。這些細菌本身是耐抗生素的，而褐藻多酚對這些細菌具有很好的抑制作用，這就為防治一些耐藥的細菌性疾病帶來了希望。

Wisespongpand等[12]從褐藻Zonaria diesingiana中分離得到3種已知的酚類化合物，這幾種多酚對枯草芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌具有良好的抗菌活性。這些研究表明褐藻多酚有良好的抗菌活性。

目前，由于抗生素的出現導致細菌感染并不可怕，但是很多抗藥性細菌層出不窮。新型抗生素仍然有比較大的開發前景，在未來，褐藻多酚或許是一種效果極佳的抗菌藥物。多酚不僅會應用于食品防腐等方面，也即將會用于醫藥領域。

3.3 化學防御、抗脅迫活性

褐藻多酚有可能是由于環境脅迫產生的次級代謝產物，這種化學物質可能本身就是一種防御。褐藻多酚可以與褐藻生存環境中的有害物質絡合，從而有利于生物的生長。

Wisespongpand等[12]從褐藻Zonaria diesingiana中分離得到3種酚類化合物，對鹵蟲、虹鳉魚有毒性，能抑制海膽受精卵的分裂，對硅藻纖細角毛藻（Chaetoceros gracilis）具有毒性。因此，它們可能對食草動物起化學防御作用，也能減少附生藻類和幼蟲造成的表面污染，這表明它們在海洋生態系統中起著重要作用。

日本藻類學家Koki Nagayama等[13]對Ecklonia kurome提取出的多酚進行研究，將提取出來的多酚與3種赤潮微藻（Karenia mikimotoi，Cochlodinium polykrikoides和Chattone-lla antiqua）并存，發現其有強烈的抑制生長作用，這為以后應用褐藻這種大型藻類防治赤潮帶來希望。

Meslet等[14]發現長囊水云中褐藻多酚有適應鹽脅迫的生物學功能，這也有助于科學工作者進一步研究生物的新陳代謝、適應環境脅迫的化學生物信號機制。綜上說明，藻類多酚可以抑制競爭者的生長，減少有害物質的傷害，通過毒性避免天敵攝食。

3.4 降血脂、降血糖活性

隨著生活水平的提高，罹患高血脂、高血糖的人越來越多，相關的降血脂、降血糖藥物層出不窮。因此，相關研究也一直較熱。

藻類學家Hyun-Ah Lee等[15]研究從Ecklonia cava Kjell-man提取出來的多酚對小鼠生活的影響發現，多酚可以作為葡萄糖苷酶抑制劑和α-淀粉酶以及延緩吸收飲食中的碳水化合物，從而降低血糖。

Hyun Ah Jung等[16]研究發現，從Ecklonia stolonifera中提取的褐藻多酚可以降低脂肪細胞標記基因的表達水平，抑制脂肪細胞分化，從而降低血脂。這給人類第一殺手心腦血管疾病的有效防治帶來了希望，也為褐藻作為綠色功能性食物提供了可能。褐藻多酚可以通過血脂、血糖代謝的相關途徑控制血糖、血脂的升高，從而起到降低血脂、降低血糖的作用。

近年來，我國老年化趨勢明顯。海藻可以作為老年人的保健型食品，褐藻多酚或許在未來可以作為預防中老年人心腦血管疾病的保健品。

3.5 抗腫瘤活性

褐藻多酚能夠有效消除自由基，抑制腫瘤細胞的生長，并減少腫瘤細胞對生物體自身的傷害。癌癥是一種惡性腫瘤，近年癌癥發生率越來越高，有關癌癥的防治研究從未間斷。

Lidia Montero等[17]在研究北大西洋的海黍子多酚中發現，其對結腸癌細胞有良好的抑制作用，能有效抑制其增殖，具有良好的細胞毒性。

葡萄牙藻類學家Marcelo D.Catarino等[18]在研究褐藻鹿角科（Fucaceae）中發現，褐藻多酚可以通過抑制幾種促炎介質的抗炎作用，激活癌細胞的凋亡，抑制腫瘤轉移。癌癥正是因為癌細胞不易凋亡、易增殖，才對人體傷害較大。藻類多酚可以有效抑制癌細胞增殖、促進癌細胞凋亡。在不久的將來，多酚可能會與其他藥物一起用于治療癌癥，使癌癥得到有效的控制甚至治愈。

3.6 對神經系統的調節作用

神經系統是由神經元和神經膠質細胞構成的復雜的機能系統，是心理活動的物質基礎。神經系統調控睡眠、受體活動等。

2011年，韓國藻類學家Suengmok Cho等[19]研究Eckl-onia cava Kjellman發現，多酚可以顯著增加戊巴比妥鈉誘導小鼠的睡眠，通過調節受體催眠，調節睡眠，調節神經活動。后研究發現，這些多酚可以縮短睡眠潛伏期和增加非快速眼動睡眠量，使小鼠進入慢波睡眠。eckstolonol顯著減少睡眠潛伏期，增加慢波睡眠量[20]。此后，在經過褐藻多酚毒性試驗之后，褐藻多酚被用來輔助治療失眠者的失眠并取得一定的成效，快速眼動睡眠紊亂指數明顯降低，被實驗者睡眠圖顯示清醒入睡后明顯較低[21]。

另外，研究發現，褐藻多酚具有比較好的乙酰膽堿酶抑制活性，Ecklonia maxima的提取液和分離物可以作為功能性食品成分用于神經退行性疾病的治療[22]。乙酰膽堿是一種神經遞質，褐藻多酚可以使乙酰膽堿在腦中聚集起來。科學研究表明，阿爾茨海默病（AD）會導致神經元細胞死亡，具有抗氧化活性的神經保護劑可能會有效治愈阿爾茨海默病。

對褐藻海帶科Eisenia bicyclis進行研究發現，提取分離到的多酚化合物減小β誘導的細胞死亡，抑制細胞內ROS的產生和Ca2+的生成，從而減少神經細胞死亡。他們認為多酚可以作為神經保護劑[23]。這些研究結果表明，褐藻多酚可以調節神經系統，如調節受體、抑制乙酰膽堿酶、減少神經元細胞的凋亡。

3.7 其他生物活性

褐藻多酚類物質除具有以上介紹的生物活性外，還有抗炎癥[24]、抗過敏[25]、降血壓[26]、抑制哮喘[27]、祛除臭味[28]等生物活性。綜上所述，褐藻多酚是一種具有多種生物活性且應用前景廣闊的次級代謝產物。

4 展望

藻類多酚具有多種生物活性，因而一直是研究人員的研究熱點。近年來，我國關于藻類多酚的研究也有了較大的進展，但藻類多酚的單一組分仍然較少。偏向于粗多酚的活性測定[29-31]，主要是因為藻類多酚提取不便、穩定性差、易被氧化、易被消化代謝等，這也是影響藻類多酚研究和開發的重要因素[32-33]。我國藻類資源豐富，尤其馬尾藻屬的羊棲菜等眾多，有較好的開發前景。希望隨著技術的發展，藻類多酚的提取會越來越方便，能被更好地保存和用于開發研究，以促進我國藻類多酚研究的進一步發展和藻類多酚的功能性產品及相關藥物[34-35]在我國的大量開發和推廣。

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