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《食品科學(xué)》:山東中醫(yī)藥大學(xué)張永清教授等:紫菜化學(xué)成分、藥理作用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究現(xiàn)狀與分析

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紫菜為紅毛菜科植物壇紫菜、條斑紫菜、圓紫菜、甘紫菜、長紫菜等的藻體。其味甘、咸,性寒,歸肺、脾、膀胱經(jīng),具有清涼瀉熱、利水消腫、軟堅補(bǔ)腎之功效。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,紫菜含有多糖、藻膽蛋白、活性肽、多酚、黃酮等多種生物活性成分,具有免疫調(diào)節(jié)、降血脂、抗氧化、抗腫瘤、抗血栓等藥理作用。

山東省中醫(yī)藥研究院的冉志芳、張翠翠,山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院的張永清*等在綜合國內(nèi)外紫菜相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,從紫菜化學(xué)成分、藥理作用及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀3 個方面展開概述與分析(圖1),旨在深入闡明紫菜藥效價值,為加快紫菜資源的開發(fā)應(yīng)用及拓寬紫菜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展空間提供科學(xué)參考。


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紫菜的化學(xué)成分

目前國內(nèi)外學(xué)者通過對紫菜的化學(xué)成分開展研究,現(xiàn)已從紫菜中提取分離出多糖、藻膽蛋白、活性肽、多酚、脂類等多種生物活性物質(zhì)。其中,多糖、藻膽蛋白和多肽等受到廣泛關(guān)注,是紫菜發(fā)揮藥理作用的優(yōu)勢活性成分。

1.1 多糖

紫菜多糖是紫菜物質(zhì)組成中的重要部分,占干質(zhì)量的20%~40%,是紫菜的主要功能成分之一。目前針對紫菜多糖最傳統(tǒng)的提取方法是水提法,在此基礎(chǔ)上延伸了微波提取、酶法提取、超聲波提取、超臨界CO2脫脂等多種輔助提取法。常用的分離純化方法為纖維素離子交換和Sephadex柱層析法。經(jīng)國內(nèi)外學(xué)者不斷研究,紫菜多糖結(jié)構(gòu)基本被確定,紫菜多糖屬半乳聚糖硫酸酯,主要由半乳糖、3,6-內(nèi)醚半乳糖和硫酸基等組成,其基本結(jié)構(gòu)是1,3連接的β-D-半乳糖與1,4連接的α-L-半乳糖-6-硫酸基組成的二糖重復(fù)單位,其中部分L-半乳糖殘基被3,6-內(nèi)醚-α-L-半乳糖更替。在部分D-半乳糖的C6位和L-半乳糖的C2位發(fā)生甲基化。張偉云等結(jié)合Sephadex柱層析法對條斑紫菜中的多糖進(jìn)行提取純化,分離得到由半乳糖、3,6-內(nèi)醚半乳糖和硫酸基等組成的4 個分子質(zhì)量分別為2.2×105、2.0×104、1.8×105、1.5×104 Da的多糖組分。Gong Guiping等采用二乙氨基乙基纖維素層析柱對壇紫菜多糖進(jìn)行分離,并通過紅外光譜和1D/2D核磁共振波譜(NMR)對所分離到的多糖結(jié)構(gòu)進(jìn)行了鑒定,其結(jié)構(gòu)經(jīng)解析為由“→3)β-D-半乳糖(1→4)3,6-內(nèi)醚-α-L-半乳糖(1→”和“→3)β-D-半乳糖(1→4)-α-L-半乳糖-6-S(1→”構(gòu)成的重復(fù)單元,并伴有其他基團(tuán)的連接。綜上,紫菜多糖的提取分離技術(shù)雖已較為成熟,但探索一種更易于操作、高生產(chǎn)率、低成本、安全生產(chǎn)的紫菜多糖提取制備工藝仍是當(dāng)下亟需解決的重要問題。

1.2 藻膽蛋白

藻膽蛋白是存在于紫菜體內(nèi)具有良好生物活性的一類補(bǔ)光色素蛋白,經(jīng)脫輔基蛋白與藻膽素共價而成,其基本結(jié)構(gòu)單位是分子質(zhì)量在17~22 kDa之間的α亞基和β亞基。另外,在藻膽蛋白的分類組成上,主要包括藻紅蛋白、藻藍(lán)蛋白、藻紅藍(lán)蛋白和別藻藍(lán)蛋白4大類,其中以藻膽蛋白和藻紅蛋白占比最大,分別達(dá)干質(zhì)量的4%和2.43%。在藻膽蛋白的分離提取上,有研究顯示,反復(fù)凍融法和超聲波破碎法聯(lián)合,結(jié)合硫酸銨鹽析沉淀出粗蛋白是目前最常見的技術(shù)手段。蔡春爾等以浸泡物液比、浸泡時間和硫酸銨鹽析次數(shù)為考察因素,對條斑紫菜藻膽蛋白的提純方法進(jìn)行優(yōu)化探索,研究顯示,在物液比1∶5、浸泡時間36 h、硫酸銨鹽析4 次的條件下,藻膽蛋白的純度和產(chǎn)率達(dá)到峰值,其中藻紅蛋白的純度最高,高達(dá)1.71,其次為藻藍(lán)蛋白,達(dá)0.98。楊方美等發(fā)現(xiàn)先將紫菜以800 W功率超聲波作用800 s,用30 倍體積的水浸提得到藻膽蛋白的粗提物,再用飽和度為45%的硫酸銨鹽析沉淀及透析,可分離純化出純度達(dá)4.32的藻紅蛋白和藻藍(lán)蛋白。綜上,有關(guān)紫菜藻膽蛋白的分離純化方法以傳統(tǒng)型方法為主,提取方式耗時較長、效率低等,新型方法技術(shù)尚未成熟。

1.3 活性肽

紫菜活性肽是通過生物酶解技術(shù)經(jīng)提取、分離純化后于紫菜蛋白中獲得的生物活性物質(zhì),包含如抑制α-淀粉酶活性肽、抗氧化活性肽、降血壓活性肽和抗菌肽等。目前關(guān)于紫菜活性肽的提取制備,常用方法主要集中在化學(xué)酶反應(yīng)提取法,如超聲波輔助酶提取、混合酶及酶與膜分離耦合等,其中蛋白酶解液制備生物活性肽已逐漸成為廣大學(xué)者近年來研究的熱點。白露以壇紫菜為研究對象,對其粗蛋白進(jìn)行提取,并將壇紫菜蛋白的木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和胰蛋白酶的酶解液進(jìn)行超濾、凝膠柱分離純化,篩選得到不同分子質(zhì)量且對抑制腫瘤具有較高活性的多肽組分。姚興存等同樣利用混合蛋白酶(木瓜蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶)對條斑紫菜蛋白進(jìn)行酶解,酶解液經(jīng)Sephadex G-15凝膠層析分離測定,獲得分子質(zhì)量在0.148~1.963 kDa之間的抗氧化小分子肽。目前,有關(guān)紫菜活性肽成分的研究主要集中在采用酶解法的提取制備上,高產(chǎn)率和優(yōu)良生物活性的新肽的相關(guān)研究還很有限。

1.4 多酚

紫菜多酚是近年來備受關(guān)注的海洋藥源活性物質(zhì),目前針對紫菜多酚的研究大多集中在其提取工藝和抗氧化領(lǐng)域,且報道較少,有待深入挖掘。邱小明等以乙醇體積分?jǐn)?shù)、超聲時間、超聲溫度和液料比為考察因素,結(jié)合響應(yīng)面試驗設(shè)計對壇紫菜多酚的提取進(jìn)行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)在乙醇體積分?jǐn)?shù)62%、超聲時間21 min、超聲溫度62 ℃、液料比33∶1(mL/g)的條件下效果最優(yōu),多酚提取率高達(dá)6.78 mg/g。陳洪彬等也通過單因素和響應(yīng)面試驗,發(fā)現(xiàn)四水壇紫菜多酚的提取量為6.85 mg/g,同時對其體外抗氧化活性做了進(jìn)一步評估,顯示壇紫菜多酚具有較高的抗氧化活性,對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基及2,2’-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)陽離子自由基清除率分別高達(dá)36.54、16.07 μg/mL。

1.5 脂類

紫菜中脂肪含量相對較低,占其干質(zhì)量的1%~3%,富含人體必需的ω-3和ω-6脂肪酸,其活性成分主要包括亞麻酸、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)等。宋燕燕等利用超高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜法對壇紫菜脂質(zhì)提取物進(jìn)行解析,并歸納了其質(zhì)譜裂解規(guī)律,鑒定結(jié)果顯示,壇紫菜中的脂質(zhì)輪廓主要由3大類成分組成,包括糖脂類、磷脂類和甘油三酯類。曲興源在對渤海紫菜脂肪酸的分離純化研究中,依次經(jīng)超聲波輔助提取、尿素包合法富集純化等技術(shù)分別獲得高純度的EPA和DHA,其相對含量分別高達(dá)45.27%、46.19%。

1.6 維生素及礦物質(zhì)

紫菜是一種富含維生素的優(yōu)質(zhì)食材,其VA含量尤為豐富,遠(yuǎn)高于裙帶菜中的VB1和VB2水平。Bito等指出紫菜是從植物食品中獲取VB12的最佳來源之一,亦被視為素食者補(bǔ)充營養(yǎng)的理想選擇。此外,紫菜中的礦物質(zhì)含量約占15%~24%,富含人體所必需的常量礦物質(zhì)元素(如鈣、鎂)及微量元素(如鋅、錳、鐵、硒、鉬等),具備高潛力的食用價值和保健價值。另外,紫菜富含的礦物質(zhì)對機(jī)體發(fā)揮不同程度的生理功能,對體內(nèi)礦質(zhì)元素的平衡具有較好的調(diào)節(jié)作用。

1.7 其他

紫菜還含有蒽醌、褐藻單寧、牛磺酸、類菌胞素氨基酸和倍半萜類化合物等。馮強(qiáng)等以壇紫菜為原料,對其醇提物部位依次通過硅膠柱層析、葡聚糖凝膠柱層析、高效液相色譜等方法進(jìn)行分離純化,得到7 個化合物,如膽甾醇、(E)-N-2(1,3-二羥基-4-十八烯基)-十六酰胺、鯊肝醇、鄰苯二甲酸二異丁酯、1,8-二羥基-9,10-蒽醌等。Sun Yingying等首次從條斑紫菜中分離出結(jié)構(gòu)分別為7,10-epoxyar-bisabol-11-ol、gossonorol、cadinol、cyclonerodiol和4-cadinen-1-ol的5 個倍半萜類化合物。目前有關(guān)上述相關(guān)活性物質(zhì)在紫菜體內(nèi)的含量還尚不清晰,因此有必要深入開展紫菜小分子的提取分離、純化工作,同時探究其結(jié)構(gòu)組成、含量及生物活性等。

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紫菜的藥理活性

現(xiàn)代藥理學(xué)研究顯示紫菜具有豐富的藥理活性,具有抗氧化、抗腫瘤、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、改善心血管、調(diào)節(jié)腸道菌群等多種作用。隨著研究的深入,紫菜在健康領(lǐng)域的應(yīng)用價值和藥效物質(zhì)基礎(chǔ)仍在不斷被揭示。

2.1 抗氧化和抗衰老活性

研究顯示,紫菜中的多肽、多糖和多酚等成分對抗氧化和抗衰老等均具有較好的藥理活性,其作用機(jī)制主要涉及直接清除自由基如O2-·(超氧陰離子自由基)和·OH(羥自由基),以及與LO·(烷氧基)和LOO·(烷過氧基)等脂質(zhì)過氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基發(fā)生相互作用,從而阻斷這些反應(yīng)鏈,或間接地通過調(diào)節(jié)體內(nèi)某些關(guān)鍵酶的活性和金屬離子的平衡來增強(qiáng)抗氧化防御系統(tǒng)。應(yīng)苗苗對壇紫菜多糖體外抗氧化活性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)不同分子質(zhì)量的壇紫菜多糖均表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化能力,能夠較好地抑制·OH、O2-·、DPPH自由基活性,并表現(xiàn)出明顯的劑量-效應(yīng)依賴關(guān)系。綜上,紫菜在抗氧化、抗衰老方面展現(xiàn)出較強(qiáng)的藥理活性,利用紫菜開發(fā)抗氧化和延緩衰老的功能性食品、保健品等具有良好前景。

2.2 抗腫瘤作用

研究顯示,紫菜多糖、藻膽蛋白、活性肽、多酚在體內(nèi)外均具有顯著的抗腫瘤活性,能抑制腫瘤細(xì)胞生長,破壞、殺傷腫瘤細(xì)胞。目前,有關(guān)紫菜多糖在抗腫瘤領(lǐng)域的研究國內(nèi)外均已獲得較大的研究進(jìn)展,如張杰等探討了條斑紫菜多糖對人肝癌Bel7402的抗腫瘤作用,結(jié)果顯示條斑紫菜多糖能顯著抑制人肝癌Bel7402細(xì)胞的增殖,誘導(dǎo)Bel7402細(xì)胞發(fā)生凋亡,其作用可能與上調(diào)Bax、降低Survivin基因的表達(dá)有關(guān)。顧佳雯等研究發(fā)現(xiàn),紫菜多糖在1 000 mg/L和5 000 mg/L時對人乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)表現(xiàn)有明顯的劑量依賴性細(xì)胞毒性,其中當(dāng)以5 000 mg/L質(zhì)量濃度作用72 h時,抑制率可高達(dá)32%。此外,紫菜多糖對胃癌細(xì)胞增殖亦具有時間和劑量-效應(yīng)依賴關(guān)系的抑制作用,隨持續(xù)時間和濃度的增加抑制作用更加明顯。有關(guān)紫菜藻膽蛋白、活性肽、多酚對抗腫瘤作用亦表現(xiàn)出良好的療效,但研究相對較少。方勇等研究了條斑紫菜R-藻紅蛋白對人肉瘤細(xì)胞U2O和人肝癌細(xì)胞HepG-2的抗腫瘤作用,發(fā)現(xiàn)R-藻紅蛋白對U2O和HepG-2腫瘤細(xì)胞株的生長均具有顯著的抑制作用,且在實驗濃度范圍內(nèi)均呈明顯的量效關(guān)系。綜上,紫菜中的多糖、藻膽蛋白、活性肽、多酚等被證實對乳腺癌、肝癌、宮頸癌等多種腫瘤細(xì)胞均有顯著的抑制作用,在抗腫瘤方面有獨特的優(yōu)勢研究空間,是挖掘天然抗腫瘤藥物的有效途徑。

2.3 免疫調(diào)節(jié)作用

免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能在疾病的病理和各種疾病的發(fā)展中起著重要的作用。多糖作為一種免疫調(diào)節(jié)劑,對機(jī)體的細(xì)胞免疫和體液免疫均彰顯出明顯的促進(jìn)效果。趙婷婷等采用體外培養(yǎng)方法測定壇紫菜多糖對T、B淋巴細(xì)胞增殖反應(yīng)的影響,結(jié)果顯示壇紫菜多糖能顯著促進(jìn)T細(xì)胞增殖、抑制B細(xì)胞增殖,并呈劑量-效應(yīng)依賴關(guān)系,表明壇紫菜多糖對淋巴細(xì)胞增殖具有調(diào)節(jié)作用。Zhang Weiyun等研究發(fā)現(xiàn)多糖PY對免疫系統(tǒng)具有負(fù)調(diào)節(jié)作用,對包括脾細(xì)胞、胸腺細(xì)胞和混合淋巴細(xì)胞在內(nèi)的各種免疫細(xì)胞類型的增殖具有明顯的抑制作用。此外,紫菜R-藻藍(lán)蛋白還對免疫力缺陷的治療具有積極作用,可協(xié)助葡萄球菌Cowen I、植物血球凝集素和免疫球蛋白M抗體促進(jìn)正常B細(xì)胞的增殖分化,增強(qiáng)其免疫力。綜上,紫菜可通過促進(jìn)免疫細(xì)胞的增殖與分化、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的釋放、促進(jìn)抗體的分泌等發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)活性。

2.4 對心血管系統(tǒng)的影響

研究顯示,紫菜對心血管系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在抗凝血、降血糖、降血脂等方面。馮豐珍等基于人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)的體外血管生成模型,探討了條斑紫菜多糖對HUVECs的血管生成活性以及作用機(jī)制,結(jié)果表明,條斑紫菜多糖在0~200 μg/mL質(zhì)量濃度范圍內(nèi)對HUVECs無直接毒性且能夠促進(jìn)HUVECs模型中細(xì)胞增殖、黏附、遷移和血管網(wǎng)絡(luò)的形成,其機(jī)制為條斑紫菜多糖主要通過c-Jun氨基末端激酶/絲裂原活化蛋白激酶和血管內(nèi)皮生長因子受體信號通路介導(dǎo)E-鈣黏蛋白表達(dá)下調(diào)、N-鈣黏蛋白表達(dá)上調(diào),促進(jìn)HUVECs血管生成。此外,研究顯示紫菜中的蛋白多肽可降血脂,對血管收窄等疾病同樣有顯著療效。任姍姍等的研究指出紫菜活性肽對血管舒張效果顯著,不僅可抑制去氧腎上腺素、KCl和血管緊張素I引起的血管收縮,還可有效減輕由去氧腎上腺素引起的內(nèi)皮去除的血管收縮,且具有劑量-效應(yīng)依賴關(guān)系。另外,紫菜多酚亦被證實對調(diào)節(jié)血脂水平具有較好的改善作用,可降低小鼠體內(nèi)的甘油三酯、膽固醇等,還能顯著降低高血糖小鼠的空腹血糖水平,增強(qiáng)其對葡萄糖的耐受性和提高對胰島素的敏感度。綜上,紫菜在被開發(fā)作為一種新型的潛在血管擴(kuò)張劑及降血脂藥物,用于高血壓及高血脂治療方面具有很大的潛力。

2.5 對腸道功能的影響

研究指出,紫菜中的膳食纖維、多糖可有效增加腸蠕動,調(diào)節(jié)腸道菌群環(huán)境,從而保護(hù)腸道系統(tǒng)功能。Wang Xueliang等對經(jīng)紫菜多糖給藥后的肥胖小鼠腸道菌群進(jìn)行高通量測序,發(fā)現(xiàn)在門和屬水平上,給藥組的小鼠糞便微生物組成與對照組存在顯著差異,特別是羅氏菌屬和真桿菌屬的相對豐度明顯升高,幽門螺桿菌屬明顯下降,表明紫菜多糖可通過調(diào)節(jié)腸道菌群以減少脂質(zhì)積累。Malairaj等也通過16S rRNA測序結(jié)果證實,壇紫菜多糖能夠改善腸道屏障功能并調(diào)節(jié)腸道菌群組成,增加腸道菌群的豐富度和多樣性以及厚壁菌門和擬桿菌門的比例。Qiu Huamai等在體外研究壇紫菜多糖對腸上皮細(xì)胞6(IEC-6)傷口愈合活性時,發(fā)現(xiàn)壇紫菜多糖通過加速IEC-6的遷移和增殖,增強(qiáng)細(xì)胞分裂周期因子42、樁蛋白及黏附激酶的表達(dá)以促進(jìn)傷口愈合,表明紫菜多糖對腸道系統(tǒng)具有潛在的保護(hù)作用。此外,紫菜中的多酚成分在結(jié)構(gòu)和含量上亦對調(diào)節(jié)腸道菌群有較好的改善作用,可提高有益細(xì)菌/有害細(xì)菌的豐度比例,優(yōu)化腸道微生態(tài)平衡,改善宿主健康。目前有關(guān)多酚物質(zhì)對腸道菌群的影響研究報道相對較少,還有待進(jìn)一步挖掘。綜上,紫菜可通過改善腸道菌群多樣性、調(diào)節(jié)菌群豐度、有效緩解炎癥等反應(yīng),進(jìn)而促進(jìn)腸道微生物平衡。因此,未來可從腸道菌群與疾病間聯(lián)系入手,探究紫菜治療疾病的廣譜性。

2.6 其他

除上述提到的生物活性外,紫菜在抗輻射、抗炎、抗病毒、腎保護(hù)等方面也有部分報道。在抗炎方面,通過體內(nèi)外研究實驗證實,紫菜多糖可抑制炎癥反應(yīng),抑制炎癥因子,包括抑制環(huán)氧化酶-1、環(huán)氧化酶-2、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、一氧化氮、白細(xì)胞介素8、白細(xì)胞介素6和腫瘤壞死因子-α的產(chǎn)生。在腎保護(hù)方面,紫菜多糖可通過保護(hù)腎上皮細(xì)胞免受氧化損傷而降低腎結(jié)石的形成,受損腎上皮細(xì)胞經(jīng)紫菜多糖給藥修復(fù)后,細(xì)胞活力增加,活性氧減少,線粒體膜電位降低,細(xì)胞內(nèi)Ca2+釋放受到抑制。Deng Jiwang等從作用機(jī)制上揭示了紫菜多糖可上調(diào)核因子-E2相關(guān)因子-2(Nrf2)、血紅素加氧酶1、SOD和過氧化氫酶等抗氧化蛋白的表達(dá),同時降低Keap-1的表達(dá),從而激活Keap1/Nrf2信號通路減少氧化損傷,抑制線粒體功能障礙,從而減少草酸誘導(dǎo)的腎臟過氧化損傷。在抗輻射方面,李鋒等研究指出紫菜多酚具有用于紫外損傷防護(hù)領(lǐng)域的潛力,可顯著抑制由紫外線B輻照所致人表皮成纖維細(xì)胞的乳酸脫氫酶活性,維護(hù)細(xì)胞膜的完整性。在抗過敏方面,Wang Chong等采用卵白蛋白致敏的食物過敏小鼠模型對壇紫菜多糖的抗過敏活性進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)壇紫菜多糖可顯著緩解過敏癥狀并減少組胺和過敏原特異性免疫球蛋白E的產(chǎn)生,并抑制腸上皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和Th2細(xì)胞的過敏活性,下調(diào)Th2細(xì)胞的比例。此外,紫菜多酚還具有較好的抑菌活性,對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽孢桿菌等均有一定的抑制能力。

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紫菜的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策

3.1 紫菜開發(fā)利用現(xiàn)狀

隨著對紫菜生物活性和物質(zhì)基礎(chǔ)研究的不斷解析及加工技術(shù)的提高,紫菜產(chǎn)業(yè)化的潛能日漸彰顯,其應(yīng)用范圍也在不斷地拓展,不僅被加工成外觀多樣化且富含不同營養(yǎng)特性的食品,還被用于海洋藥物及功能產(chǎn)品、化妝品等領(lǐng)域的研發(fā)中。

3.1.1 紫菜在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

紫菜作為一種營養(yǎng)價值極高的原料,隨現(xiàn)代食品加工技術(shù)的不斷完善,大量的紫菜資源被開發(fā)利用。在食品的加工及研制中,市面上呈現(xiàn)的紫菜食品主要包括以下3大類:一是經(jīng)傳統(tǒng)的熱風(fēng)烘干到新型干燥技術(shù)加工而成的紫菜干制品,如紫菜圓餅、即食海苔、沖調(diào)紫菜湯等;二是利用發(fā)酵工藝開發(fā)出的紫菜醬、紫菜酒、紫菜飲料等新型產(chǎn)品,如Uchida等通過發(fā)酵工藝制備了具有安全、營養(yǎng)和風(fēng)味獨特等優(yōu)點的高鹽海藻醬,王小慧在開發(fā)紫菜新型產(chǎn)品的研發(fā)中,制備了不僅富含紫菜營養(yǎng)成分,同時兼具獨特乳酸發(fā)酵風(fēng)味的末水壇紫菜乳酸菌發(fā)酵飲料;三是作為改善產(chǎn)品品質(zhì)的調(diào)味輔料,如陳什康等以紫菜粉糅合小麥粉為主要原料,通過優(yōu)化配方,開發(fā)出一種具較好蒸煮品質(zhì)及感官得分的營養(yǎng)紫菜生鮮面,拓寬了紫菜在食品領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。此外,鄧紅霞利用紫菜殘渣開發(fā)紫菜沙司,有效改善了紫菜腥味重、殘渣損耗嚴(yán)重等問題,為紫菜資源的深度開發(fā)和創(chuàng)新突破打下基礎(chǔ)。但目前相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品仍局限于實驗研究范疇,其向產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用與轉(zhuǎn)化尚處于摸索階段。

3.1.2 紫菜在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,隨著對紫菜功能活性的挖掘,紫菜在藥物研發(fā)及功能性產(chǎn)品創(chuàng)新等領(lǐng)域彰顯出廣闊的研發(fā)價值和巨大潛力。在探究藥理藥效基礎(chǔ)上,研究指出紫菜可用于研發(fā)降血壓、降血脂、抗阿爾茨海默病、抗糖尿病、消炎等藥物。此外,研究人員基于藻紅蛋白所特有的捕獲和傳遞光能的功能、結(jié)構(gòu)以及機(jī)理,利用高純度的藻紅蛋白與抗體、免疫蛋白等相互結(jié)合制備熒光探針,以用于疾病的診斷。

3.1.3 紫菜在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用

大量研究顯示,紫菜多糖、多酚類等具有抗衰老、抗氧化的活性作用,可作為天然保濕劑和皮膚營養(yǎng)劑,應(yīng)用于護(hù)膚品及美妝產(chǎn)品的開發(fā)。其中楊亞云比較分析了四大海藻多糖在化妝品保濕率及抗氧化上的效用情況,數(shù)據(jù)顯示,與滸苔、壇紫菜、銅藻相比,條斑紫菜多糖活性物質(zhì)所復(fù)配的面膜和護(hù)膚霜具有更高的保濕率及抗氧化能力,且防護(hù)效果最好。

3.2 紫菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題

3.2.1 種質(zhì)退化

苗種是紫菜養(yǎng)殖的源頭,與質(zhì)量和產(chǎn)量的形成等密切相關(guān)。目前紫菜的栽培主要依賴于傳統(tǒng)的自繁自用生產(chǎn)方式,經(jīng)過長期的累代養(yǎng)殖,使種質(zhì)退化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,在栽培過程中逐漸喪失其原有的優(yōu)良性狀,苗種生長速度減慢,抗病性和適應(yīng)性下降,色澤品質(zhì)降低,高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的新栽培品系缺乏,無法滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。另外,繁育技術(shù)尚不完善,現(xiàn)階段國內(nèi)對紫菜的遺傳學(xué)以及群體組成等方面的研究尚不深入,缺乏現(xiàn)代生物技術(shù)如基因編輯、分子標(biāo)記輔助選擇等的應(yīng)用,未能充分挖掘和利用種質(zhì)資源的優(yōu)良特性。

3.2.2 重金屬超標(biāo)風(fēng)險

近年來沿海地區(qū)工業(yè)污染嚴(yán)重,大量營養(yǎng)鹽和有機(jī)物被排放到近海海域中,對近海的海洋生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的危害。紫菜作為生長在淺海地區(qū)的藻類,自身具有定向富集重金屬的特性,導(dǎo)致紫菜存在重金屬超標(biāo)的風(fēng)險。姚潯平等對寧波市紫菜中鉛含量進(jìn)行了分析,所檢測的80 件紫菜鉛含量范圍為0.15~2.01 mg/kg,其中有14 件遠(yuǎn)超GB 2762—2022《食品中污染物限量》標(biāo)準(zhǔn),超標(biāo)率為17.5%,給紫菜產(chǎn)品安全性和產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展帶來了不利影響。

3.2.3 藥效物質(zhì)作用機(jī)制研究尚不深入,缺乏高值化深加工產(chǎn)品

目前,有關(guān)紫菜活性成分及藥理功能的研究雖取得了一定進(jìn)展,但仍欠缺深度,主要停留在實驗階段。相關(guān)研究大多集中在多糖、蛋白等活性成分的分離,及體外細(xì)胞藥理活性水平,整體動物水平藥理功能的研究鮮有報道,其發(fā)揮藥理作用的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及其作用機(jī)制尚不明確,導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)發(fā)展利用的基礎(chǔ)研究不足。另外,從目前紫菜現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究現(xiàn)狀中可知,目前紫菜產(chǎn)品總體上是以與食品相關(guān)的初級加工干制品為主,加工工藝簡單,產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重,附加值低,缺少精深加工技術(shù)及高值化的深加工產(chǎn)品,限制了紫菜的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。綜合考慮紫菜的活性成分及對應(yīng)的藥理作用,以紫菜為原料的海洋藥物、大健康產(chǎn)品等新產(chǎn)品的研究有待被進(jìn)一步挖掘。

3.3 紫菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策

3.3.1 推動紫菜高質(zhì)量發(fā)展

紫菜質(zhì)量的優(yōu)劣對確保紫菜藥效的發(fā)揮及其安全性具有重要意義。一是積極引入現(xiàn)代分子生物技術(shù)手段,如基因編輯、分子標(biāo)記輔助選擇等,選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)、適合主產(chǎn)區(qū)推廣栽培的品種,建立高質(zhì)品種選育、海區(qū)栽培、精深加工的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化養(yǎng)殖基地,從源頭解決紫菜品種退化和品質(zhì)不穩(wěn)定的問題。另外,對紫菜種質(zhì)資源開展系統(tǒng)性和深入性評價研究,明確各品種的特性和優(yōu)勢,推動紫菜產(chǎn)業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展。二是加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,摸清紫菜對重金屬富集的效應(yīng)與機(jī)制,篩選低重金屬富集能力新品種,加強(qiáng)紫菜中重金屬、農(nóng)藥殘留的分析及風(fēng)險評估,降低紫菜產(chǎn)業(yè)質(zhì)量難題。相關(guān)研究將為確保紫菜的質(zhì)量保障提供有力的科技支撐。

3.3.2 闡明紫菜藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及其作用機(jī)制

藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及其作用機(jī)制研究對進(jìn)一步更好地指導(dǎo)紫菜臨床應(yīng)用意義重大。當(dāng)前有關(guān)紫菜藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究主要集中在多糖、活性肽等活性成分的提取分離鑒定等方面,且藥效物質(zhì)作用大多停留在體外細(xì)胞水平等初級階段,難以全面闡明紫菜藥效物質(zhì)的作用機(jī)制,建議充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段加強(qiáng)對紫菜化學(xué)成分的研究,借助分子生物學(xué)、蛋白組學(xué)、基因組學(xué)等技術(shù)手段從細(xì)胞及整體動物水平深入挖掘其發(fā)揮藥理作用的藥效物質(zhì)作用機(jī)制,并逐漸延伸至臨床研究,擴(kuò)大紫菜的應(yīng)用范圍。

3.3.3 加快紫菜資源的綜合開發(fā)及高值化應(yīng)用

紫菜具有多重資源利用價值,其開發(fā)潛力巨大。目前,紫菜的精深加工和產(chǎn)品研發(fā)還比較薄弱,難以滿足不同消費者的需求,綜合考慮紫菜的活性成分及其對應(yīng)的藥理作用,建議加強(qiáng)深加工技術(shù)研究,大力開發(fā)以紫菜為原料的適合不同人群的大健康產(chǎn)品、潤膚化妝品等,改變目前紫菜產(chǎn)品單一的現(xiàn)狀,從而提升紫菜產(chǎn)品的附加值、利用度和競爭力;著力打造紫菜的地理標(biāo)志品牌、區(qū)域品牌,擴(kuò)大紫菜市場,進(jìn)一步健全拓寬紫菜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

4

結(jié) 語

紫菜作為富含高營養(yǎng)價值的海洋食材及藥用資源,在食品、藥品、保健品等領(lǐng)域擁有廣闊的發(fā)展及應(yīng)用前景,具有重要的經(jīng)濟(jì)價值及藥用價值。通過系統(tǒng)的梳理與研究,紫菜具有抗氧化、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗炎、保護(hù)心血管系統(tǒng)、降血脂、降血壓、抑菌、改善腸道微生物等多種功能,為紫菜的醫(yī)療效果提供了寶貴的經(jīng)驗依據(jù)。深入研究發(fā)現(xiàn)紫菜食用價值背后蘊(yùn)藏著多糖、藻膽蛋白、多酚、活性肽等多種活性成分,且發(fā)揮著關(guān)鍵的藥理作用,為紫菜的藥用價值提供了科學(xué)依據(jù)。然而,盡管紫菜蘊(yùn)含巨大的藥用價值潛力,但其研究與開發(fā)仍相對薄弱,制約了紫菜的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,解決紫菜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中的問題需從多個方面入手,如加快優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種選育、加強(qiáng)安全質(zhì)量評價、推進(jìn)良種繁育基地建設(shè)、加強(qiáng)基礎(chǔ)研究、闡明藥效物質(zhì)基礎(chǔ)作用機(jī)制、加快紫菜資源的綜合開發(fā)利用、提升產(chǎn)品附加值等,實現(xiàn)紫菜產(chǎn)業(yè)鏈的延伸、升級和高質(zhì)量發(fā)展。

綜上,紫菜的綜合開發(fā)利用仍需要進(jìn)一步的深入挖掘,充分發(fā)揮紫菜藥食兩用特性,創(chuàng)造更大的醫(yī)藥價值、經(jīng)濟(jì)價值與社會價值。

通信作者:


張永清教 授
山東中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院

張永清,男,1962年7月出生,理學(xué)博士,二級教授,博士生導(dǎo)師。中藥資源學(xué)崗位泰山學(xué)者特聘專家,享受國務(wù)院政府特殊津貼,山東省有突出貢獻(xiàn)的中青年專家,山東省教學(xué)名師,首批“全國高校黃大年式教師團(tuán)隊”帶頭人,山東省優(yōu)秀科技工作者,全省衛(wèi)生科技創(chuàng)新人才。從事中藥教育與科研工作42 年,承擔(dān)國家科技攻關(guān)計劃、科技支撐計劃等課題近20 項,獲得發(fā)明專利12 項,發(fā)表學(xué)術(shù)論文400余篇,獲得國家科技進(jìn)步二等獎1 項,山東省科技進(jìn)步一等獎2 項、二等獎2 項、三等獎2 項。擔(dān)任《中草藥》《中藥材》《中成藥》《中國現(xiàn)代中藥》《中國醫(yī)藥導(dǎo)報》等雜志編委。

第一作者:


冉志芳助理研究員

山東省中醫(yī)藥研究院

冉志芳,女,1993年5月生,理學(xué)博士,助理研究員。主要從事中藥資源與質(zhì)量控制研究,先后主持或參與國家重點研發(fā)計劃子課題、山東省自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)聯(lián)合基金、山東省中醫(yī)藥科技項目、2017年中醫(yī)藥公共衛(wèi)生服務(wù)補(bǔ)助專項“全國中藥資源普查項目”等項目6 項。發(fā)表論文20余篇,其中SCI論文13 篇,專利5 項,榮獲2021年山東省優(yōu)秀碩士學(xué)位論文。

本文《紫菜化學(xué)成分、藥理作用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究現(xiàn)狀與分析》來源于《食品科學(xué)》2025年46卷第11期375-383頁,作者:冉志芳,張翠翠,管仁偉,趙一伍,張永清。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241108-064。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關(guān)信息。

實習(xí)編輯:李雄;責(zé)任編輯:張睿梅。點擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)


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