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螺旋藻化学成分及其生物活性研究 摘要: 螺旋藻（spirulina）是现存地球上最古老的药用植物之一，今年的研究证明螺旋藻含有丰富的氨基酸，维生素，矿物质等人体需要的营养成分，因具有广泛而高效的药用价值而倍受关注，本文对今年来对螺旋藻的成分和药理作用进行综述。 关键词: 螺旋藻；化学成分；生物活性引言：螺旋藻（spirulina）是现存地球上最古老的药用植物之一，今年的研究证明螺旋藻含有丰富的氨基酸，维生素，矿物质等人体需要的营养成分，因具有广泛而高效的药用价值而倍受关注，本文对今年来对螺旋藻的成分和药理作用进行综述。1螺旋藻化学成分1.1 蛋白质螺旋藻含蛋白质为58. 5 %83. 4 %，且氨基酸组成比例恰当，其中8 种人体必需氨基酸含量接近或超过联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的组成比例标准,螺旋藻的蛋白消化率达75. 0 %，生物利用率达68. 0 %，所以,它被认为是目前人类已知的蛋白质含量最高、质量最好的食品1 。其中所含的人体必需氨基酸与联合国粮农组织和世界卫生组织所推荐的RDA 值(人体需要量)极其相似，分别为异亮氨酸4.1%4.5%，亮氨酸5.8%6.8%，赖氨酸4.4%4.6%，苯丙氨酸2.9%4.4%，蛋氨酸1.8%2.4%，苏氨酸2.7%4.1%，色氨酸1.1%1.6%，缬氨酸4.8%6.5%。1.2 脂肪螺旋藻属于低脂食品，脂肪含量为6 %9 %，其脂肪酸多以不饱和脂肪酸为主，含量为4. 9 %5. 7 %(表1)，尤其是必需脂肪酸的含量较高， 而且具有多种保健功能的-2 亚麻酸含量高达8.7511.97g/kg2，而且脂肪中不含有胆固醇。表1 螺旋藻的脂肪含量及脂肪酸组成4脂肪名称含量/(mgkg)月桂酸180229肉寇酸520664棕榈酸1650021141硬脂酸微量353甘油软脂酸14902035十七碳二烯酸901421.3 维生素由于螺旋藻细胞分裂活跃，生长迅速，代谢旺盛，因而与生长发育直接相关的各种维生素(B1,B2,B12,E)含量也很丰富，尤其是-胡萝卜素、维生素E 和B12 含量较高，每100g 中维生素含量分别高达150170mg，520 mg，0.050.2mg3。-胡萝卜素是所有食物之冠,比胡萝卜的含量还要高出10 倍，维生素B12 的含量是动物肝脏的3.5 倍。在所有生物体中也是最高。1.4 矿物质螺旋藻的矿物质含量相当高，也含有丰富的微量元素，(如钙、铁、锌、硒等)相对于普通陆生食物来说硒含量尤为丰富(表2)。这些微量元素和矿物质均与有机物结合，易被人体吸收利用，能有效地调节机体平衡及酶的活性。表2 螺旋藻中矿物质含量 矿物质含量/(mgkg)钙10451315铁457580钠275412镁14101915锌2739钾13.315.4硒0.011.5 生物活性物质1.5.1 螺旋藻多糖从螺旋藻中可以分离出一种水溶性多糖螺旋藻多糖。它有很强的生物活性，是螺旋藻体碳水化合物存在的主要形式，其中每100 g 含量为24 g，由D-甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖和葡萄糖醛酸组成4。1g 螺旋藻中含有170mg 藻蓝素5，为普通蔬菜含量的10倍以上。1.5.2 活性蛋白质 研究表明，从螺旋藻中提取的藻蓝蛋白，不但是很好的天然色素，而且能提高生物体的免疫力，对抑制癌细胞的生长有明显的功效。1.5.3 不饱和脂肪酸螺旋藻中的脂肪酸主要是不饱和脂肪酸，亚油酸和-2 亚麻酸，亚油酸是人体必需脂肪酸，通过EFA 途径可形成-2 亚麻酸，并最终生成前列腺素，从而参与调节人体的各种基本生理过程，包括调节血压、胆固醇合成等，可防止糖尿病、癌症、肥胖症及皮肤老化等。1.5.4 2 胡萝卜素螺旋藻中的2 胡萝卜素的含量是胡萝卜中的10 倍2 胡萝卜素是一种良好的天然食用色素，而且还有很高的营养价值和药用价值，2 胡萝卜素是VA 的前体，它还具有抗衰老和预防癌症的用。2.生理活性研究2.1 免疫调节作用螺旋藻具有特殊的生物活性，有效消除体内自由基对组织细胞的损害,提高免疫功能，预防疾病而促进人体健康。李凤文等6用小鼠为实验对象，以333.4mg/kgbw 的螺旋藻剂量给予小鼠灌胃3035d 后，结果显示剂量组较阴性对照组，能刺激小鼠脾淋巴细胞增值、转化作用；促进小鼠迟发型变态反应作用；提高小鼠抗体生成细胞数和血清溶血素水平，增强小鼠的单核-腹腔巨噬细胞吞噬和碳廓清能力，但对小鼠NK 细胞活性功能无明显作用。说明螺旋藻具有增强小鼠免疫功能作用。陈伟平7等螺旋藻的剂量为700mg/KG/日能够明显增强免疫受环磷酰胺抑制的小鼠细胞和提高外周血ANAE 阳性淋巴细胞效应。唐玫等8实验表明，藻蓝蛋白能够促进植物血凝素(PHA)刺激淋巴细胞转化的作用， 恢复T 细胞受环磷酰胺损伤后E 玫瑰花环形成能力，特别是对活性E 玫瑰花环的形成能力有较好的恢复作用；并可显著提高正常鼠和氢化可的松处理的免疫功能低下小鼠脾细胞中抗体形成细胞的数量和产生抗体的能力。陈文青9研究表明螺旋藻多糖能够促进小鼠淋巴细胞增殖，并通过诱生IFN - 而发挥免疫调节作用。Al-Batshan HA 等。研究发现螺旋藻能够增强鸡的单核巨噬细胞功能， 从而增强鸡的抗病能力。Hirahashi 等。采用热水抽取法提取螺旋藻多糖，并研究发现其能增强NK 细胞的杀伤能力。2.2 抗肿瘤作用螺旋藻具有抗癌抑癌，改善癌症患者生存质量和延长癌肿患者生存时间。于红等10采用MTT 法(四甲基偶氮唑盐比色法)研究了钝顶螺旋藻多糖(PSP)对Hela 细胞及HepG2 细胞生长的抑制作用。结果表明，随钝顶螺旋藻藻多糖浓度及培养时间的增加,肿瘤细胞存活率逐渐降低,抑制率逐渐增加，以PSP40 mg/ L 作用72 h 最为显著。应用Annexin V/ PI 双染色流式细胞仪检测了早期Hela 细胞凋亡， 未经钝顶螺旋藻藻多糖处理的正常Hela 细胞凋亡细胞极少， 经PSP 处理的细胞，凋亡细胞的百分比明显高于正常对照组，其作用随着剂量的增加和时间的延长而增强，具有量效关系和时效关系。研究表明钝顶螺旋藻藻多糖的抗肿瘤机制，除了诱导肿瘤细胞凋亡，还存在细胞毒性等其他机制，研究表明钝顶螺旋藻藻多糖的抗肿瘤是多种机制共同作用。用螺旋藻多糖处理组的肿瘤细胞胞质密度增高、核缩小、染色质浓缩并聚集成块，同时可找到类圆形的凋亡小体等，螺旋藻多糖可以阻止BEL7404 细胞由G1 期进入S 期从而抑制其增殖。螺旋藻有辅助化疗的功效，彭敏华等11研究螺旋藻在恶性血液病化疗间歇期应用的疗效价值，研究表明螺旋藻辅助化疗或放疗，患者可起到减轻化疗药物的毒性反应，增加体质，提高生活质量，具有保肝，调节胃肠功能，对人体无不良反应，在一定程度上提高了患者对化疗药物的耐受性。张成武等12运用半固体琼脂培养法和Mrr 检测法测定了螺旋藻藻蓝蛋白对体外培养的人白血病细胞株HL-60、K-562、U-937 生长的影响，研究显示螺旋藻藻蓝蛋白对这三种白血病细胞均有不同程度的抑制作用，并存在浓度剂量效应，高浓度抑制作用强。2.3 抗病毒作用于红等13发现藻多糖可干扰病毒向宿主细胞吸附，并可有效地抑制病毒的复制，但不影响病毒的释放；藻多糖亦可明显抑制HSV-1 糖蛋白gG mRNA 的表达。表明藻多糖抗病毒靶位在于阻断病毒吸附和抑制感染细胞内病毒的复制及抑制HSV 糖蛋白基因的转录。藻多糖具有明显的剂量反应关系。由于病毒常利用宿主细胞的羟基化过程产生外壳糖蛋白部分，这种糖与宿主糖蛋白的糖部分几无区别，使得病毒在宿主细胞中出现而能避免免疫系统的监视。因此干扰病毒的糖基化可能是多糖抗病毒的原因。2.4 抗氧化衰老作用生物体的氧化代谢会产生阴离子自由基与羟基自由基(OH)及活性氧。自由基及活性氧易引起脂质的过氧化对细胞产生很大的毒性作用。生物体内有主要利用以超氧化物歧化酶(SOD)及过氧化物酶等为主的酶促防御系统和包括维生素E、A、c，辅酶及巯基化合物还原性谷胱甘肽等的非酶促反应系统。现代自由基医学研究认为活性氧及过氧化产物大量积累，造成对细胞和机体的伤害，因此，生物体的衰老、炎症及免疫系统疾病都与自由基的代谢紊乱有关。提高机体的抗氧化能力可以对抗活性氧及自由基引发的脂质过氧化产生的疾病。螺旋藻提高生物体内SOD 的活力，提高酶促防御能力，进而消除各种自由基，从而改善活性氧产生的伤害。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。研究表明表明，螺旋藻及螺旋藻多糖能有效清除OH、O-2（格式）自由基，对脂质过氧化及DNA 的OH 氧化损伤有显著抑制作用。胡锦华等14研究结表明螺旋藻有明确的保肝效应， 并显示其通过口服螺旋藻增加了受试动物血清SOD 和xpGSH 水平，说明螺旋藻可通过抗氧化损伤起到保护肝细胞的作用。2.5 抗辐射作用王艳丽等15研究表明螺旋藻多糖灌胃能提高受辐射小鼠的存活率有，有效增加造血干细胞的相对数量，显著增加小鼠骨髓有核细胞数和CFUGM 集落数， 增加CFUMK，CFU-MIX 和BFU-E 的集落数。而且对受体小鼠用螺旋藻多糖灌胃也可以增加造血干细胞(CFUS)数。这都表明螺旋藻多糖能促进造血干细胞和各种造血祖细胞的增殖和分化，提高小鼠对辐射的耐受力，促进造血系统受辐射损伤后的恢复。因此螺旋藻多糖对辐射损伤不仅有预防作用，而且还能作为一种良好的药物，用来治疗由辐射引起的造血系统的损伤。研究发现，给予小鼠受致死剂量60Co 射线照射前5d 每天注射藻蓝蛋白50mg/kg，可比对照组小鼠提高存活率约28，并发现藻蓝蛋白可以刺激照射后的小鼠粒单系祖细胞和造血干细胞的形成，增加骨髓有核细胞的数量，增加小鼠外周血细胞的总数，但对外周血红细胞数和血红蛋白量无显著影响。2.6 抗突变作用王有顺等16研究表明螺旋藻多糖对诱发小鼠骨髓细胞微核率有明显抑制作用。说明螺旋藻多糖能拮抗小鼠染色体的突变，且随着螺旋藻多糖浓度的增加抑制率有所增强。2.7 神经保护作用研究发现，给红藻氨酸致神经损伤小鼠投与藻蓝蛋白后，小鼠神经功能异常得到改善，故认为其可作为氧化应激致神经损伤的修复剂，可应用于神经退化性疾病如帕金森病。2.8 降血糖、血脂螺旋藻中含有大量脂肪酸，其中亚油酸和亚麻酸竟占45%，两者是构成细胞膜的线粒体内磷脂的重要成分，可以防止总胆固醇(TC)和三酰甘油(TG)在肝脏、血管中大量堆积，损害心血管的正常生理功能。刘中申等17以螺旋藻灌胃给药1g/kg，对于蛋黄乳液腹腔注射造成的小鼠高脂血症具有明显的预防作用。与阿拉斯加鱼油阳性对照相比，螺旋藻降低TG 的作用优于鱼油，降低TC 的作用略次于鱼油。螺旋藻对高脂饲料诱导的大鼠血清TC 和TG 升高具有良好的阻抑作用。张震18用螺旋藻胶囊(商品名施普瑞)治疗高脂血症病人157 例，并与多烯康治疗组80 例作对照， 结果表明， 螺旋藻治疗组降脂显效率为47.4 %，总有效率为76.0 %；多烯康治疗组分别为48.7%和85.0%( P 0.05)。螺旋藻胶囊对病人原有的眩晕、乏力、失眠等自觉症状有明显的改善作用，且在整个治疗过程中未发现任何不良反应，对肝、肾功能亦无损害。研究结果表明螺旋藻多糖能明显拮抗葡萄糖所致小鼠血糖的升高， 说明藻多糖可能抑制葡萄糖在小鼠肠道的吸收和能显著对抗肾上腺素的升血糖作用，这可能与藻多糖抑制肝糖原分解、促进外周组织对葡萄糖的摄取和利用有关。王建秀等19用螺旋藻治疗高脂血症病人76 例， 证明螺旋藻能有效降低TC 和TG， 升高HDL-Ch，且降低TG 强于降TC，无明显不良反应，说明螺旋藻治疗高脂血症中以TG 升高为主的治疗尤为适应，是一种较好的血脂调节药物。研究螺旋藻对正常小鼠血糖的影响，螺旋藻剂量组与对照组相比，螺旋藻剂量组对正常小鼠有明显降血糖作用，但螺旋藻对四氧嘧啶引起的高血糖无影响，说明螺旋藻降血糖的机理可能与促进-胰岛细胞分泌胰岛素有关。左绍远等20对昆明种小鼠灌胃螺旋藻多糖100mg/kg，200mg /kg，连续l0 天。结果表明，藻多糖能显著降低链脲菌素(STZ)所致小鼠高血糖，而对小鼠空腹血无明显影响，藻多糖还能明显拮抗葡萄糖所致小鼠血糖升高，表明PSP 能抑制葡萄糖在小鼠肠道吸收。3.展望螺旋藻含有丰富的蛋白质，经过酶解，研究降解产物对ACE 酶的抑制活性；研究螺旋藻多糖的二级、三级和四级结构的生物活性以及构效关系；通过对糖基修饰改造提高其活性，多糖硫酸酯化物可抑制合胞体形成可从而抑制逆转录酶(RT)的活性，阻断HIV 的繁殖，最终使机体病理损伤得以消失，多糖硫酸酯是一类治疗HIV 感染并具有抗艾滋病发展的新药21， 现已在国外产生了用硫酸酯化修饰多糖的热门。寻找新的给药途径和给药剂量，开发高效低毒的螺旋藻新药。由于螺旋藻富含各种营养物质和生物活性物质，在食品、医药、畜牧、化妆品及环境保护等行业都有着广泛的应用。因此,螺旋藻的研究、开发、利用具有诱人的广阔前景。 【参考文献】1左绍远. 螺旋藻的营养价值及其综合利用. 生命的化学J,1994,14(6) :4647.2桂花.螺旋藻的营养保健功效.农业科学研究J.2005,26(1):8992.3 曾敏. 螺旋藻对老年人的营养保健作用, 海南大学学报(自然科学版) J,2000,18 (12):397.4郑学玲.我国螺旋藻研究与开发的进展.科学导报J,1994 , (7) :54.5杨世诚.螺旋藻及其营养保健功能. 中国食物与营养J ,2003 , (3) :16.6李凤文,赵鹏,苏爱荣,李彬,等.螺旋藻精片调节小鼠免疫功能的实验研究, 中国热带医J,2008,8(4);539540.7陈伟平,颜美婷,刘声波,等.螺旋藻的化学成分分析及其药效学研究.中药材J. 2008, 23(8): 470473.8唐玫,金鹰,郭宝江,等.螺旋藻藻蓝蛋白对小鼠免疫功能的影响.暨南大学学报J,1998,19 (5): 9397.9陈文青,吕世静,何德.螺旋藻多糖对免疫低下小鼠淋巴细胞增殖及促进IFN- 的诱生作用J,时珍国医国药,2008,19(4);941942.10于红,吕锐,张学成.螺旋藻多糖