第二章 海洋生物技術(shù)之生物活性物質(zhì)課程之四

1、大型海藻綜合利用,主要內(nèi)容,1. 大型海藻研究概況 2. 大型海藻生物活性物質(zhì) 3. 大型海藻開發(fā)利用的成功案例,傳統(tǒng)海洋藥物中，有些種類今天仍廣泛應(yīng)用，各版藥典均有收載，中華人民共和國(guó)藥典收載了海藻、瓦楞子、石決明、牡蠣、昆布、海馬、海龍、海螵蛸等10余個(gè)品種。其它主要還有玳瑁、海狗腎、海浮石、魚腦石，紫貝齒及蛤殼等。,人們?nèi)粘Ｉ钪谐缘淖喜?，可治腳氣和咽喉腫痛；海帶可治大脖子病。海藻多糖可以與HIV（人獲得性免疫缺陷病毒）結(jié)合，使其失活，從而抑制病毒的復(fù)制，防治艾滋??；海藻多糖還可以降低血管中導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的脂質(zhì)含量，以及治療心腦血管疾病。螺旋藻中的-胡蘿卜素可以保護(hù)人的視力。從深海魚油

2、中提取的高不飽和脂肪酸EPA和DHA具有提高大腦智力以及增強(qiáng)人體免疫力的功效，而在海藻中也可以提取出這兩種物質(zhì)。SOD在海藻中也能夠提取出這種酶 。,1 大型海藻研究概況 1.1 大型海藻（巨藻）概念 指多細(xì)胞藻（對(duì)單細(xì)胞藻而言）中，被用于生產(chǎn)的，個(gè)體較大的藻類（一般幾厘米到幾十米范圍），生息在海水中的藻類，它并不是植物學(xué)范疇的含意。包括褐藻 、紅藻、綠藻等。,褐藻：海帶 、鹿角 、馬尾藻、裙帶菜 紅藻：紫菜 、石花菜 綠藻：石莼,1.2 分類,大型海藻應(yīng)用,海藻不僅可以作為食品、藥物，還可以用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。海藻中含有吲哚乙酸、植物生長(zhǎng)激動(dòng)素、海藻酚等有機(jī)物質(zhì)，用于種植業(yè)中作為肥料可以起到抗旱、

3、抗鹽堿滲透、耐寒、殺菌和促生長(zhǎng)作用。將海藻制成肥料，不僅可降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，還可以去除農(nóng)藥殘留物對(duì)人體造成危害。將海藻粉添加到飼料中，可以改善肉質(zhì)、提高產(chǎn)量，并且能夠提高成活率，這主要是因?yàn)楹Ｔ宓娘L(fēng)味獨(dú)特，而且富含氨基酸和蛋白質(zhì)。,大型海藻功效,海藻多糖 藻膽蛋白 鹵代酚類 萜類（倍半萜、二萜） 不飽和脂肪酸（PUFA） 其它（甾醇類、生物堿類、色素類）,2 大型海藻產(chǎn)生的活性物質(zhì),海藻多糖（定義） 海藻多糖是一類海藻提取物，屬于植物多糖中的一種，是由多個(gè)相同或不相同的單糖基通過(guò)糖苷鍵相連形成的高分子碳水化合物。一般為水溶性，多具有高粘度或凝固能力，且具有多種生物活性。在食品、化妝品、醫(yī)

4、藥和生物制品等方面具有廣泛用途。,海藻多糖（分類）,紅藻多糖：包括瓊脂、卡拉膠、其他 褐藻多糖：褐藻膠、褐藻糖膠（高度硫酸酯化）、褐藻淀粉 綠藻多糖：食用、肥料和飼料 海草多糖：大葉藻膠（已應(yīng)用于俄羅斯食品工業(yè)）,瓊膠在食品工業(yè)上主要用作軟糖、罐頭制品的凝凍形成劑，冷飲食品的穩(wěn)定劑和乳化劑；醫(yī)學(xué)上用作培養(yǎng)基、輕瀉藥等。,卡拉膠絕大部分用于食品工業(yè)。,褐藻膠結(jié)構(gòu)單元,海藻多糖功能,海藻硫酸化多糖作為抗氧化劑，直接清除自由基，從而減輕活性自由基對(duì)免疫系統(tǒng)的損傷，或保護(hù)DNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)及生物大分子免受自由基的直接攻擊來(lái)抗腫瘤。,抗腫瘤,抗氧化,近年來(lái)的 研究表明，過(guò)多的活性自由基對(duì)吞噬細(xì)胞本身及

5、其它細(xì)胞，組織及生物大分子有破壞作用，而脂質(zhì)過(guò)氧化加速又可造成正常細(xì)胞的破壞與死亡。海藻硫酸多糖(SPS)具有消除活性氧的作用，是有效的自由基清除劑。,抗輻射,海藻多糖能增強(qiáng)骨髓細(xì)胞的增殖活性外，還能顯著減輕小鼠骨髓細(xì)胞和蠶豆根尖細(xì)胞的輻射遺傳損傷大大降低輻射引起的突變頻率。,抗突變,海藻多糖能消除免疫抑制劑環(huán)磷酞胺(CP)對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)的抑制作用。,免疫調(diào)節(jié)活性,海藻多糖在哺乳動(dòng)物中己證實(shí)能增強(qiáng)特異性免疫功能和非特異性免疫功能，可大大增強(qiáng)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬能力及對(duì)細(xì)胞免疫和體液免疫的功能。,降血脂,海藻中含有豐富的多糖類物質(zhì)。研究表明，該物質(zhì)有明顯的降血脂作用。如從紫菜中提取得到的紫菜多

6、糖能明顯的降低健康小鼠血中膽固醇量，還可促使高脂肪、高膽固醇喂養(yǎng)的大鼠血清中甘油三醋和膽固醇含量均下降。,護(hù)膚潤(rùn)膚功能,研究人員對(duì)大量繁殖在沿海潮汐的綠海藻進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其中的硫酸化多糖具有明顯的保濕作用。 海藻是一種優(yōu)良的潤(rùn)膚劑，這不僅因?yàn)楹Ｔ逯械幕钚晕镔|(zhì)能與皮膚蛋自結(jié)合形成保濕性的凝膠，而且它還可以通過(guò)水合作用在皮膚的表面形成保護(hù)膜，防止水分蒸發(fā)。,最近幾年，日本、意大利、法國(guó)、印度等國(guó)已進(jìn)行藻類植物的商品化生產(chǎn)。目前世界最大藻類生產(chǎn)國(guó)是日本，年產(chǎn)量二千多萬(wàn)噸，其中一半是供人類食用的營(yíng)養(yǎng)食品。近幾年研究藻類越來(lái)越多的地方還有墨西哥、科威特、德國(guó)、我國(guó)的臺(tái)灣省等等 。,藻膽蛋白,藻膽蛋白是

7、藍(lán)藻、紅藻和隱藻等藻類特有的捕光色素蛋白，主要包括藻紅蛋白、藻藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白3種。,生物活性研究 1 抗氧化作用 2 提高免疫力作用 3 抗腫瘤作用,應(yīng)用研究 1 天然色素 它有很好的著色能力，且無(wú)毒可在食品軟飲料和化妝品中廣泛應(yīng)用，不僅對(duì)人體無(wú)害其獨(dú)特豐富的營(yíng)養(yǎng)成分還能發(fā)揮特殊功效。 2 功能食品 藻藍(lán)蛋白不僅可清除體內(nèi)自由基，延緩人體衰老，降低各種疾病的發(fā)生率，還可促進(jìn)動(dòng)物對(duì)鐵的吸收；藻膽蛋白在細(xì)胞內(nèi)可作為蛋白貯存庫(kù)，楊方美等認(rèn)為其具有高等動(dòng)物所必需的氨基酸且含量較高，藻膽蛋白可用作食品優(yōu)質(zhì)蛋白添加劑，強(qiáng)化食品中的蛋白質(zhì)，在功能食品和保健食品中有廣泛的應(yīng)用前景。,3 腫瘤治療 藻膽蛋白

8、具有光敏性，且無(wú)毒無(wú)副作用，是理想的光敏劑，藻膽蛋白作為一種非常重要的光動(dòng)力藥物的原料，其光敏反應(yīng)對(duì)腫瘤細(xì)胞有相當(dāng)大的殺傷和造血細(xì)胞誘導(dǎo)作用。 4 熒光探針 藻膽蛋白是一類具有獨(dú)特光學(xué)性質(zhì)的新型熒光標(biāo)記物，具有以下幾種傳統(tǒng)熒光染料無(wú)法比擬的優(yōu)越性：(1)在含水環(huán)境中高度可溶，非特異性結(jié)合的影響?。?2)所發(fā)熒光不為其它生物物質(zhì)自發(fā)淬滅；(3)藻膽蛋白的吸光度和熒光量子產(chǎn)率很高，并且與環(huán)境的pH值無(wú)關(guān)，有利于提高靈敏度；(4)藻膽蛋白的熒光激發(fā)和發(fā)射的STOKES位移較大；(5)藻膽蛋白易于與其他分子結(jié)合，形成多種交聯(lián)體可以用位于可見光區(qū)的單一激發(fā)光激發(fā)，發(fā)射不同顏色的熒光。,倍半萜,（抗腫瘤、

9、抗菌、抗病毒、抗瘧原蟲、降血脂作用、免疫調(diào)節(jié)、對(duì)昆蟲拒食和殺滅作用）,海藻二萜活性物質(zhì)分離一直為研究熱點(diǎn)（其中抗腫瘤活性研究最多）,活性酚類分類,鹵代酚類 不含鹵族元素酚類 多酚類,鹵代酚類,不含鹵族元素酚類,多酚類,抗氧化活性 抗菌消炎、抗真菌活性 生物化學(xué)防御活性、 除臭活性（褐藻多酚優(yōu)于葉綠素及銅鈉鹽） 其它（凝集人體紅細(xì)胞、抑制某些酶、抗?jié)兊龋?活性酚類功效,3 大型海藻開發(fā)利用的成功案例,案例一 管華詩(shī)和他的海洋藥物 案例二 海帶提取碘 案例三 提取角叉膠,1979-1982年，只用了三年多的時(shí)間，管華詩(shī)和他的課題組就成功研制出海洋新藥PSS，并進(jìn)入臨床應(yīng)用。1982-1985年，

10、經(jīng)270余例臨床應(yīng)用研究結(jié)果表明，藻酸雙酯鈉PSS是目前治療高凝性疾病較為理想的一種海洋新藥。治療腦梗塞總有效率92.27%，治療高原地區(qū)高凝性疾病顯效率78.57%。長(zhǎng)期臨床服用，未發(fā)現(xiàn)毒副作用。,管華詩(shī)和他的海洋藥物,以馬尾藻制取的褐藻酸為原料，經(jīng)水解、酯化和磺化制成藻酸雙酯鈉。采用本方法生產(chǎn)的藻酸雙酯鈉毒副作用小，降解容易，且效果好，其收率可高達(dá)以上。（CN1089619 ）,管華詩(shī)和他的海洋藥物,藻酸雙酯鈉為一種肝素類多糖硫酸酯，其抗凝作用相當(dāng)于肝素1/31/2。尚有降低血粘度、抗聚集、降脂、改善微循環(huán)作用,1987年，新藥PSS以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的性能、豐富的藥源、簡(jiǎn)便的工藝、低廉

11、的價(jià)格，贏得了國(guó)際榮譽(yù)，榮獲南斯拉夫國(guó)際發(fā)明展覽會(huì)金牌獎(jiǎng)。1992年，山東省委、省政府對(duì)在開發(fā)應(yīng)用技術(shù)成果中做出突出貢獻(xiàn)的管華詩(shī)予以重獎(jiǎng)。1995年5月，因?yàn)樵趯W(xué)術(shù)上的巨大成就，因?yàn)闉樯鐣?huì)做出的巨大貢獻(xiàn)，以及開創(chuàng)了我國(guó)新興的海洋藥物事業(yè)，管華詩(shī)當(dāng)之無(wú)愧地當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。,管華詩(shī)和他的海洋藥物,開創(chuàng)了我國(guó)海洋藥物研究新領(lǐng)域，研制發(fā)明了我國(guó)第一個(gè)現(xiàn)代海洋新藥藻酸雙酯鈉（PSS），之后，又相繼成功研制了“甘糖酯”、“海力特”、“降糖寧”等海洋藥物及“降糖樂”、“海利心藻維微膠囊”等系列海洋生物工程制品；已獲授權(quán)國(guó)內(nèi)外發(fā)明專利15項(xiàng)。創(chuàng)建了我國(guó)第一個(gè)海洋藥物化學(xué)本科專業(yè)，并逐步形成了我國(guó)唯一的以海洋藥物為特色的相對(duì)完善的人才培養(yǎng)體系，已指導(dǎo)培養(yǎng)博士32名、碩士26名。,管華詩(shī)和他的