螺旋藻化學成分及其生物活性研究

1、. .螺旋藻化學成分及其生物活性研究摘要:螺旋藻spirulina是現存地球上最古老的藥用植物之一，今年的研究證明螺旋藻含有豐富的氨基酸，維生素，礦物質等人體需要的營養(yǎng)成分，因具有廣泛而高效的藥用價值而倍受關注，本文對今年來對螺旋藻的成分和藥理作用進展綜述。關鍵詞: 螺旋藻；化學成分；生物活性引言：螺旋藻spirulina是現存地球上最古老的藥用植物之一，今年的研究證明螺旋藻含有豐富的氨基酸，維生素，礦物質等人體需要的營養(yǎng)成分，因具有廣泛而高效的藥用價值而倍受關注，本文對今年來對螺旋藻的成分和藥理作用進展綜述。1螺旋藻化學成分1.1 蛋白質螺旋藻含蛋白質為58. 5 %83. 4 %，且氨基酸

2、組成比例恰當，其中8 種人體必需氨基酸含量接近或超過聯合國糧食及農業(yè)組織(FAO)推薦的組成比例標準,螺旋藻的蛋白消化率達75. 0 %，生物利用率達68. 0 %，所以,它被認為是目前人類的蛋白質含量最高、質量最好的食品1 。其中所含的人體必需氨基酸與聯合國糧農組織和世界衛(wèi)生組織所推薦的RDA 值(人體需要量)極其相似，分別為異亮氨酸4.1%4.5%，亮氨酸5.8%6.8%，賴氨酸4.4%4.6%，苯丙氨酸2.9%4.4%，蛋氨酸1.8%2.4%，蘇氨酸2.7%4.1%，色氨酸1.1%1.6%，纈氨酸4.8%6.5%。1.2 脂肪螺旋藻屬于低脂食品，脂肪含量為6 %9 %，其脂肪酸多以不飽和

3、脂肪酸為主，含量為4. 9 %5. 7 %(表1)，尤其是必需脂肪酸的含量較高，而且具有多種保健功能的-2 亞麻酸含量高達8.7511.97g/kg2，而且脂肪中不含有膽固醇。表1 螺旋藻的脂肪含量及脂肪酸組成4脂肪名稱含量/(mg·kg)月桂酸180229肉寇酸520664棕櫚酸1650021141硬脂酸微量353甘油軟脂酸14902035十七碳二烯酸901421.3 維生素由于螺旋藻細胞分裂活潑，生長迅速，代謝旺盛，因而與生長發(fā)育直接相關的各種維生素(B1,B2,B12,E)含量也很豐富，尤其是-胡蘿卜素、維生素E 和B12 含量較高，每100g 中維生素含量分別高達150170

4、mg，520 mg，0.050.2mg3。-胡蘿卜素是所有食物之冠,比胡蘿卜的含量還要高出10 倍，維生素B12 的含量是動物肝臟的3.5 倍。在所有生物體中也是最高。1.4 礦物質螺旋藻的礦物質含量相當高，也含有豐富的微量元素，(如鈣、鐵、鋅、硒等)相對于普通陸生食物來說硒含量尤為豐富(表2)。這些微量元素和礦物質均與有機物結合，易被人體吸收利用，能有效地調節(jié)機體平衡及酶的活性。表2 螺旋藻中礦物質含量礦物質含量/(mg·kg)鈣10451315鐵457580鈉275412鎂14101915鋅2739鉀13.315.4硒0.011.5 生物活性物質1.5.1 螺旋藻多糖從螺旋藻中可

5、以別離出一種水溶性多糖螺旋藻多糖。它有很強的生物活性，是螺旋藻體碳水化合物存在的主要形式，其中每100 g 含量為24 g，由D-甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖和葡萄糖醛酸組成4。1g 螺旋藻中含有170mg 藻藍素5，為普通蔬菜含量的10倍以上。1.5.2 活性蛋白質研究說明，從螺旋藻中提取的藻藍蛋白，不但是很好的天然色素，而且能提高生物體的免疫力，對抑制癌細胞的生長有明顯的成效。1.5.3 不飽和脂肪酸螺旋藻中的脂肪酸主要是不飽和脂肪酸，亞油酸和-2 亞麻酸，亞油酸是人體必需脂肪酸，通過EFA 途徑可形成-2 亞麻酸，并最終生成前列腺素，從而參與調節(jié)人體的各種根本生理過程，包括調節(jié)血壓、膽

6、固醇合成等，可防止糖尿病、癌癥、肥胖癥及皮膚老化等。1.5.4 2 胡蘿卜素螺旋藻中的2 胡蘿卜素的含量是胡蘿卜中的10 倍2 胡蘿卜素是一種良好的天然食用色素，而且還有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值，2 胡蘿卜素是VA 的前體，它還具有抗衰老和預防癌癥的用。2.生理活性研究2.1 免疫調節(jié)作用螺旋藻具有特殊的生物活性，有效消除體內自由基對組織細胞的損害,提高免疫功能，預防疾病而促進人體*。李鳳文等6用小鼠為實驗對象，以333.4mg/kg·bw 的螺旋藻劑量給予小鼠灌胃3035d 后，結果顯示劑量組較陰性對照組，能刺激小鼠脾淋巴細胞增值、轉化作用；促進小鼠遲發(fā)型變態(tài)反響作用；提高小鼠抗體

7、生成細胞數和血清溶血素水平，增強小鼠的單核-腹腔巨噬細胞吞噬和碳廓清能力，但對小鼠NK 細胞活性功能無明顯作用。說明螺旋藻具有增強小鼠免疫功能作用。陳偉平7等螺旋藻的劑量為700mg/KG/日能夠明顯增強免疫受環(huán)磷酰胺抑制的小鼠細胞和提高外周血ANAE 陽性淋巴細胞效應。唐玫等8實驗說明，藻藍蛋白能夠促進植物血凝素(PHA)刺激淋巴細胞轉化的作用，恢復T 細胞受環(huán)磷酰胺損傷后E 玫瑰花環(huán)形成能力，特別是對活性E 玫瑰花環(huán)的形成能力有較好的恢復作用；并可顯著提高正常鼠和氫化可的松處理的免疫功能低下小鼠脾細胞中抗體形成細胞的數量和產生抗體的能力。陳文青9研究說明螺旋藻多糖能夠促進小鼠淋巴細胞增殖，

8、并通過誘生IFN -而發(fā)揮免疫調節(jié)作用。Al-Batshan HA 等。研究發(fā)現螺旋藻能夠增強雞的單核巨噬細胞功能，從而增強雞的抗病能力。Hirahashi 等。采用熱水抽取法提取螺旋藻多糖，并研究發(fā)現其能增強NK 細胞的殺傷能力。2.2 抗腫瘤作用螺旋藻具有抗癌抑癌，改善癌癥患者生存質量和延長癌腫患者生存時間。于紅等10采用MTT 法(四甲基偶氮唑鹽比色法)研究了鈍頂螺旋藻多糖(PSP)對Hela 細胞及HepG2 細胞生長的抑制作用。結果說明，隨鈍頂螺旋藻藻多糖濃度及培養(yǎng)時間的增加,腫瘤細胞存活率逐漸降低,抑制率逐漸增加，以PSP40 mg/ L 作用72 h 最為顯著。應用Annexin

9、 V/ PI 雙染色流式細胞儀檢測了早期Hela 細胞凋亡，未經鈍頂螺旋藻藻多糖處理的正常Hela 細胞凋亡細胞極少，經PSP 處理的細胞，凋亡細胞的百分比明顯高于正常對照組，其作用隨著劑量的增加和時間的延長而增強，具有量效關系和時效關系。研究說明鈍頂螺旋藻藻多糖的抗腫瘤機制，除了誘導腫瘤細胞凋亡，還存在細胞毒性等其他機制，研究說明鈍頂螺旋藻藻多糖的抗腫瘤是多種機制共同作用。用螺旋藻多糖處理組的腫瘤細胞胞質密度增高、核縮小、染色質濃縮并聚集成塊，同時可找到類圓形的凋亡小體等，螺旋藻多糖可以阻止BEL7404 細胞由G1 期進入S 期從而抑制其增殖。螺旋藻有輔助化療的成效，彭敏華等11研究螺旋藻

10、在惡性血液病化療間歇期應用的療效價值，研究說明螺旋藻輔助化療或放療，患者可起到減輕化療藥物的毒性反響，增加體質，提高生活質量，具有保肝，調節(jié)胃腸功能，對人體無不良反響，在一定程度上提高了患者對化療藥物的耐受性。X成武等12運用半固體瓊脂培養(yǎng)法和Mrr 檢測法測定了螺旋藻藻藍蛋白對體外培養(yǎng)的人白血病細胞株HL-60、K-562、U-937 生長的影響，研究顯示螺旋藻藻藍蛋白對這三種白血病細胞均有不同程度的抑制作用，并存在濃度劑量效應，高濃度抑制作用強。2.3 抗病毒作用于紅等13發(fā)現藻多糖可干擾病毒向宿主細胞吸附，并可有效地抑制病毒的復制，但不影響病毒的釋放；藻多糖亦可明顯抑制HSV-1 糖蛋白

11、gG mRNA 的表達。說明藻多糖抗病毒靶位在于阻斷病毒吸附和抑制感染細胞內病毒的復制及抑制HSV 糖蛋白基因的轉錄。藻多糖具有明顯的劑量反響關系。由于病毒常利用宿主細胞的羥基化過程產生外殼糖蛋白局部，這種糖與宿主糖蛋白的糖局部幾無區(qū)別，使得病毒在宿主細胞中出現而能防止免疫系統(tǒng)的監(jiān)視。因此干擾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體的氧化代謝會產生陰離子自由基與羥基自由基(·OH)及活性氧。自由基及活性氧易引起脂質的過氧化對細胞產生很大的毒性作用。生物體內有主要利用以超氧化物歧化酶(SOD)及過氧化物酶等為主的酶促防御系統(tǒng)和包括維生素E、A、c，輔酶及巰基化合

12、物復原性谷胱甘肽等的非酶促反響系統(tǒng)?，F代自由基醫(yī)學研究認為活性氧及過氧化產物大量積累，造成對細胞和機體的傷害，因此，生物體的衰老、炎癥及免疫系統(tǒng)疾病都與自由基的代謝紊亂有關。提高機體的抗氧化能力可以對抗活性氧及自由基引發(fā)的脂質過氧化產生的疾病。螺旋藻提高生物體內SOD 的活力，提高酶促防御能力，進而消除各種自由基，從而改善活性氧產生的傷害。利用Fenton 反響、光照核黃素產生活性自由基·OH、·O-2，以分光光度法研究了螺旋藻及螺旋藻多糖體外去除·OH、·O-2 的作用。研究說明說明，螺旋藻及螺旋藻多糖能有效去除·OH、·O-2格式

13、自由基，對脂質過氧化及DNA 的·OH 氧化損傷有顯著抑制作用。胡錦華等14研究結說明螺旋藻有明確的保肝效應，并顯示其通過口服螺旋藻增加了受試動物血清SOD 和xpGSH 水平，說明螺旋藻可通過抗氧化損傷起到保護肝細胞的作用。2.5 抗輻射作用王艷麗等15研究說明螺旋藻多糖灌胃能提高受輻射小鼠的存活率有，有效增加造血干細胞的相對數量，顯著增加小鼠骨髓有核細胞數和CFUGM 集落數，增加CFUMK，CFU-MIX 和BFU-E 的集落數。而且對受體小鼠用螺旋藻多糖灌胃也可以增加造血干細胞(CFUS)數。這都說明螺旋藻多糖能促進造血干細胞和各種造血祖細胞的增殖和分化，提高小鼠對輻射的耐受

14、力，促進造血系統(tǒng)受輻射損傷后的恢復。因此螺旋藻多糖對輻射損傷不僅有預防作用，而且還能作為一種良好的藥物，用來治療由輻射引起的造血系統(tǒng)的損傷。研究發(fā)現，給予小鼠受致死劑量60Co射線照射前5d 每天注射藻藍蛋白50mg/kg，可比對照組小鼠提高存活率約28，并發(fā)現藻藍蛋白可以刺激照射后的小鼠粒單系祖細胞和造血干細胞的形成，增加骨髓有核細胞的數量，增加小鼠外周血細胞的總數，但對外周血紅細胞數和血紅蛋白量無顯著影響。2.6 抗突變作用王有順等16研究說明螺旋藻多糖對誘發(fā)小鼠骨髓細胞微核率有明顯抑制作用。說明螺旋藻多糖能拮抗小鼠染色體的突變，且隨著螺旋藻多糖濃度的增加抑制率有所增強。2.7 神經保護作

15、用研究發(fā)現，給紅藻氨酸致神經損傷小鼠投與藻藍蛋白后，小鼠神經功能異常得到改善，故認為其可作為氧化應激致神經損傷的修復劑，可應用于神經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，其中亞油酸和亞麻酸竟占45%，兩者是構成細胞膜的線粒體內磷脂的重要成分，可以防止總膽固醇(TC)和三酰甘油(TG)在肝臟、血管中大量堆積，損害心血管的正常生理功能。X中申等17以螺旋藻灌胃給藥1g/kg，對于蛋黃乳液腹腔注射造成的小鼠高脂血癥具有明顯的預防作用。與阿拉斯加魚油陽性對照相比，螺旋藻降低TG的作用優(yōu)于魚油，降低TC 的作用略次于魚油。螺旋藻對高脂飼料誘導的大鼠血清TC 和TG升高具有良好

16、的阻抑作用。X震18用螺旋藻膠囊(商品名施普瑞)治療高脂血癥病人157 例，并與多烯康治療組80 例作對照，結果說明，螺旋藻治療組降脂顯效率為47.4 %，總有效率為76.0 %；多烯康治療組分別為48.7%和85.0%( P> 0.05)。螺旋藻膠囊對病人原有的眩暈、乏力、失眠等自覺病癥有明顯的改善作用，且在整個治療過程中未發(fā)現任何不良反響，對肝、腎功能亦無損害。研究結果說明螺旋藻多糖能明顯拮抗葡萄糖所致小鼠血糖的升高，說明藻多糖可能抑制葡萄糖在小鼠腸道的吸收和能顯著對抗腎上腺素的升血糖作用，這可能與藻多糖抑制肝糖原分解、促進外周組織對葡萄糖的攝取和利用有關。王建秀等19用螺旋藻治療高

17、脂血癥病人76 例，證明螺旋藻能有效降低TC 和TG，升高HDL-Ch，且降低TG 強于降TC，無明顯不良反響，說明螺旋藻治療高脂血癥中以TG 升高為主的治療尤為適應，是一種較好的血脂調節(jié)藥物。研究螺旋藻對正常小鼠血糖的影響，螺旋藻劑量組與對照組相比，螺旋藻劑量組對正常小鼠有明顯降血糖作用，但螺旋藻對四氧嘧啶引起的高血糖無影響，說明螺旋藻降血糖的機理可能與促進-胰島細胞分泌胰島素有關。左紹遠等20對*種小鼠灌胃螺旋藻多糖100mg/kg，200mg /kg，連續(xù)l0 天。結果說明，藻多糖能顯著降低鏈脲菌素(STZ)所致小鼠高血糖，而對小鼠空腹血無明顯影響，藻多糖還能明顯拮抗葡萄糖所致小鼠血糖升

18、高，說明PSP 能抑制葡萄糖在小鼠腸道吸收。3.展望螺旋藻含有豐富的蛋白質，經過酶解，研究降解產物對ACE 酶的抑制活性；研究螺旋藻多糖的二級、三級和四級構造的生物活性以及構效關系；通過對糖基修飾改造提高其活性，多糖硫酸酯化物可抑制合胞體形成可從而抑制逆轉錄酶(RT)的活性，阻斷HIV 的繁殖，最終使機體病理損傷得以消失，多糖硫酸酯是一類治療HIV 感染并具有抗艾滋病開展的新藥21，現已在國外產生了用硫酸酯化修飾多糖的熱門。尋找新的給藥途徑和給藥劑量，開發(fā)高效低毒的螺旋藻新藥。由于螺旋藻富含各種營養(yǎng)物質和生物活性物質，在食品、醫(yī)藥、畜牧、化裝品及環(huán)境保護等行業(yè)都有著廣泛的應用。因此,螺旋藻的研

19、究、開發(fā)、利用具有誘人的廣闊前景?！緟⒖嘉墨I】1左紹遠. 螺旋藻的營養(yǎng)價值及其綜合利用. 生命的化學J,1994,14(6) :4647.2桂花.螺旋藻的營養(yǎng)保健成效.農業(yè)科學研究J.2005,26(1):8992.3曾敏. 螺旋藻對老年人的營養(yǎng)保健作用, *大學學報(自然科學版) J,2000,18 (12):397.4X學玲.我國螺旋藻研究與開發(fā)的進展.科學導報J,1994 , (7) :54.5楊世誠.螺旋藻及其營養(yǎng)保健功能. 中國食物與營養(yǎng)J ,2003 , (3) :16.6李鳳文,趙鵬,蘇愛榮,李彬,等.螺旋藻精片調節(jié)小鼠免疫功能的實驗研究, 中國熱帶醫(yī)J,2021,8(4);539540.7陳偉平,顏美婷,X聲波,等.螺旋藻的化學成分分析及其藥效學研究.中藥材J. 2021, 23(8): 470473.8唐玫,金鷹,郭寶江,等.螺旋藻藻藍蛋白對小鼠免疫功能的影響.暨南大學學報J,1998,19 (5): 9397.9陳文青,呂世靜,何德.螺旋藻多糖對免疫低下小鼠淋巴細胞增殖及促進IFN-的誘生作用J,時珍國醫(yī)國藥,2021,19(4);941942.10于紅,呂銳,X學成.螺