江 紅 霞 ， 鄭 怡
（福建師範大學生物工程學院，福建 福州 350007）
摘要：本文綜述微藻中的各種藥理活性物質及已投入市場的微藻產品的藥用、保健價值，以及微藻保健與功能食品的研究開發現狀。
關鍵詞：微藻；藥理活性物質；保健與功能食品
中圖分類號：Q949.2;S986.2 文獻標識碼：A 文章編號：1009-7791(2003)01-0068-05
地球上有三萬多種不同的微藻，分布在淡水和海洋裏，在各種土壤（包括酷暑和寒冷的荒蕪環境）裏也都有微藻存在。長期以來，人們僅僅是把微藻作為魚、蝦、貝類幼體或成體的直接或間接的活餌料。近幾十年來，人們逐漸註重微藻生物活性物質的研究和開發。微藻中存在著豐富的、結構獨特的生物活性物質，其中有許多具有藥理活性，在醫藥和保健品的開發應用方面具有巨大的潛力。當前，微藻及微藻產品在醫藥工業中的應用正逐步受到人們的重視。
1 微藻中的藥理活性物質及其功效
1.1 抗生素
抗生素是對微藻、細菌、真菌、病毒或原蟲具有毒性的有機體天然產生的抗微生物化合物，微藻所產生的抗生素大多未鑒定清楚，已知的有脂肪酸、其它有機酸、溴酚、酚類抑制劑、丹寧、類萜、多糖和其它碳水化合物及酚類。Pratt等是最早從微藻中分離出抗生素的研究者，他們從小球藻中分離得到含小球藻素（Chlorellin）的脂肪酸混合物，具有抗細菌和自身毒性的功能；Pesando證明矽藻（日本星桿藻）的二十碳五烯酸光氧化產物有很強的抗菌活性；Sieburth證明金藻植物褐胞藻合成的丙烯酸是抗菌化合物。隨後有關學者又陸續從微藻中篩選出多種具有抗菌活性的種類，其中壹些有效成分已鑒定出來，如藍藻霍氏雙歧藻中的藍細菌素(Cyanobacterin)、河口鞘絲藻中的2,5-二甲基十二酸、泉生軟管藻中的壹種吲哚生物堿、灰色念珠藻中的酚類化合物和極大螺旋藻的甾醇等，都是有效的抗生物質。
1.2 毒素
微藻所產生的毒素，可通過魚、蝦、蟹、貝類引起動物和人類產生麻痹性、痢疾性、肉毒性和溶血性中毒，因而可將這些毒素分為：（1）麻痹性毒素（PSP），這種毒素是由甲藻門渦鞭毛藻類的數種膝溝藻和藍藻門的水華束絲藻產生的，其中之壹為石房蛤毒素，可阻止神經、肌肉產生興奮活動；（2）痢疾性毒素，這種毒素是由倒卵型鰭藻中某些藻類產生的，故亦稱倒卵型鰭藻毒素（DTX），該化合物使中毒者產生腹瀉、嘔吐、吐氣、腹痛之癥狀，也稱為“腹瀉性貝中毒”；（3）肉毒性毒素（CTX），它是由鞭毛藻（Gambierdiscus toxiclls）產生的。該毒素作用於交感神經纖維，能提高細胞膜對Na+ 的通透性；（4）溶血性毒素，這種毒素是小定鞭金藻產生的，具有極強的溶血性，其中卡盾氏屬的Chattonella產生的速毒素（BTX）又稱神經性毒素，也有溶血作用。
微藻所產生的毒素大多是以對生物神經系統或心血管系統的高特異性作用為基礎的，因之，這些毒素及作用機制是開發神經系統或心血管系統藥物的重要導向化合物和線索，其在醫學及生理學上的應用正在研究之中。
1.3 心腦血管活性物質
微藻中富含的多不飽和脂肪酸（EFA）具有多種藥理作用，其中的DHA(C22：6，Docosahexaenoic acid)可用於預防和治療高血脂所致的動脈粥樣硬化、冠心病和舒張血管、抗血小板凝聚及抗血栓作用。紫球藻富含花生四烯酸，而螺旋藻則含有較多的亞油酸和亞麻酸；另外微藻中所富含的胡蘿蔔素、類胡蘿蔔素都具有壹定的預防和治療心腦血管疾病的作用。
1.4 抗腫瘤、抗輻射、抗突變活性物質
從海藻和微藻篩選抗腫瘤物質是從1977年開始的，藍藻是有效的抗癌藥的重要來源。許久以前已經發現巨大鞘絲藻的脂溶性提取物具有抗白血病活性。早在1981年Moor就對藍藻提取物的藥理活性進行檢測。到目前為止，已從1000余種藍藻中發現67個品系的藍藻具有抗腫瘤活性，並鑒定出12種類型結構獨特的化合物。另外，甲藻前溝藻中的前溝藻內酯、小球藻和柵藻中的壹種糖蛋白、壹種海產衣藻（Chlamydomonas sp.）中的L型天冬酰胺酶等都具有抗腫瘤活性。另外，螺旋藻藻藍蛋白具有較好的抗輻射作用，能提高粒單系組細胞(CFU-GM)的生成，能明顯提高正常小鼠血清的集落刺激活性。螺旋藻多糖能顯著增強輻射引起的DNA損傷的切除、修復作用和程序外DNA合成（UDS），還具有壹定的抗突變功能。
1.5 增強免疫力與抗艾滋病的活性物質
研究表明，螺旋藻多糖能全面調節機體免疫功能，能增強機體的非特異性免疫、體液免疫和細胞免疫。同時還能消除或減輕環磷酰胺對機體免疫系統的抑制作用。藻藍蛋白(C-PC)能明顯增強小鼠脾淋巴細胞免疫活性。在抗艾滋病活性物質篩選時發現，來自太平洋裂膜藻的壹種硫酸多糖SAE是病毒逆轉錄酶的特異性抑制劑，不僅可抑制HIV的逆轉錄酶，而且對其它病毒的此種酶亦有抑制作用。另外，從藍藻鞘絲藻提取分離的含硫糖脂能抑制HIV復制，已被NCL（美國國立癌癥研究所）批準作臨床前的藥理、毒理研究。硫脂的結構和生物活性已被化學合成與生物檢測所證實。
2 幾種微藻產品的藥用、保健價值
由於微藻含有多種藥理活性物質，人們已從微藻中開發提取出多種具有用和保健價值的成分。以下介紹幾種已開發成產品進入市場的具有藥用和保健價值的微藻產品。
2.1 藻膽蛋白
藻膽蛋白是壹種水溶性蛋白，分為藻紅蛋白（PE）、藻藍蛋白（PC）和別藻藍蛋白（A-PC）三大類。目前研究發現，藻藍蛋白具有壹定的醫療價值，能促進免疫系統提高抵抗各種疾病的能力，同時，螺旋藻藻藍蛋白對壹些癌細胞也有抑制作用；Morcos等和蔡心涵等的研究證明藻藍蛋白有光敏作用和良好的抑癌作用；張成武提出藻藍蛋白對骨髓造血具有刺激作用，可用於臨床輔助治療各種血液疾病。藻膽蛋白具有性質穩定、熒光量子產率高、背景幹擾小、易於同生物素抗體和糖蛋白等大分子交聯等特點，作為新壹代的熒光探針在臨床診斷、免疫學、細胞生物學、組織化學、分子生物學等方面可代替同位素和酶作標記物。藻膽蛋白具有相當廣闊的潛在市場，國外許多公司已投資開發藻膽蛋白，產品出售價達 $100/mg以上。
2.2 β–胡蘿蔔素
杜氏藻在壹定條件下可大量積累β-胡蘿蔔素，含量可達幹重的10%左右，為自然界中所有生物之首。β-胡蘿蔔素不僅僅是維生素A的前體物質，大量實驗還證明，β-胡蘿蔔素有很強的抑制腫瘤轉化的作用，可減少紫外光和化學腫瘤促進劑誘發的癌變。β-胡蘿蔔素對自由基有很強的瘁滅作用，這壹作用可減少過氧化物對組織的損傷。β-胡蘿蔔素可促進吞噬細胞和淋巴細胞的功能，並可促進細胞釋放壹些抗腫瘤因子。β-胡蘿蔔對眼睛白內障和黃斑變性病以及心血管病也有壹定的防護作用。
從鹽生杜氏藻中提取的β-胡蘿蔔素是具有高價值的商業化產品，澳大利亞、美國、以色列都有許多廠家生產β-胡蘿蔔素，售價高達 $600/kg。
2.3 蝦青素（簡稱ASTA又名超級維生素E）
ASTA蝦青素屬於類胡蘿蔔素，具有很強的抗氧化功能，能清除體內由紫外線照射產生的自由基，調節和降低由光化學導致的傷害，對紫外線引起的皮膚癌有很好的治療效果；蝦青素（超級維生素E）的抗氧化功能高於其它類胡蘿蔔素，具有抑制生物膜被氧化的作用；蝦青素（超級維生素E）還能顯著地促進淋巴結抗體的產生，特別是與體內T細胞相關抗原的抗體產生。
ASTA蝦青素用途廣泛，其產量遠遠低於市場需求量，價格為 $300/kg。雨生紅球藻在特定條件下可累積占幹重1%以上的蝦青素，為該色素的天然資源。
2.4 多不飽和脂肪酸
利用微藻培養生產多不飽和脂肪酸的研究始於20世紀80年代初，多不飽和脂肪酸對人體具有比較重要的生理與保健功能。ω-3多不飽和脂肪酸與降低血脂及降低心臟疾病的發病率有著緊密的聯系，還可改善燒傷癥狀、減輕膿毒癥病情，並具有抗衰老、改善老年人記憶以及在器官移植方面的作用等，可代替非甾體抗炎藥治療免疫異常疾病。其中DHA具有以下幾方面的生理功能：（1）預防和治療心血管疾病，哺乳動物體內的DHA主要用於合成前列腺素，其功能是減少前列凝素A2，增加前列環素的含量，降低血管阻力，減低血液粘稠度，降低血小板凝集與粘著功能；（2）預防和治療癌癥，日本學者實驗發現，在餵食不同性質的脂肪後，將致癌物註射於老鼠身上，食用DHA的老鼠患乳癌、大腸癌、肺癌的發生率均很低，因此推斷，DHA與癌癥的預防和治療有關；（3）調節中樞神經系統功能，DHA主要存在於大腦灰質中，是人腦中ω-3多不飽和脂肪酸的重要成分，大腦中DHA含量的降低可導致學習、記憶能力減退；（4）對視覺系統的調節作用，DHA是視網膜組織的重要組成成分，如果視網膜中DHA含量下降，可導致視網膜電圖失常。
盡管魚油是EPA和DHA的主要來源，但穩定的魚油供應受到限制且質量不穩定，養殖的微藻則是此類脂肪酸比較可靠的來源。目前市場上DHA售價達 $140/g，EPA高達 $2000/g。
3 微藻保健與功能食品及其研究開發現狀
當今，健康已成為食品開發的主題，目前食品研究的熱點和發展趨勢已集中在了對保健與功能食品的研究和開發上。所謂保健與功能食品，指在具備壹般食品的營養和色香味特性的基礎上，還具有對人體的體質、免疫力、代謝等有明顯促進作用的食品。目前，研究開發得比較成功的是螺旋藻和小球藻食品，螺旋藻、小球藻等食用微藻含有豐富的蛋白質、各種維生素、生物多糖、多不飽和脂肪酸、葉綠素、類胡蘿蔔素及礦物質等，故具有優異的營養保健功能。螺旋藻具有防癌、抑癌、增強機體免疫力、抗衰老的作用，同時對治療高血壓及胃和十二指腸潰瘍、降低膽固醇、避免粥樣硬化、以及對貧血、肝炎、糖尿病等等也有明顯的功效。小球藻也對胃潰瘍、外傷、貧血、肝炎、糖尿病、嬰兒營養不良、精神病、癌癥等具有壹定的療效，同時還具有活化皮膚細胞，加速其新陳代謝，延緩細胞衰老的功效。在日本、美國，螺旋藻和小球藻在保健食品市場中占據舉足輕重的地位。我國在20世紀60年代曾出現大養小球藻的熱潮。近幾年來，以螺旋藻為主的微藻食品在3000多種保健食品中占有壹定地位。微藻保健與功能食品形式多樣，以下介紹兩種保健性能較好，市場銷量較大的產品形式。
3.1 微藻保健片及膠囊
微藻保健片（或膠囊）能高度保持藻體的營養成分與生物活性成分，故壹直在微藻保健食品市場穩居主導地位。20世紀70年代，日本、美國和歐洲國家首先研制成小球藻、螺旋藻和杜氏藻片劑（或膠囊）型保健食品，並已實現規模生產與銷售。我國雲南施普瑞螺旋藻膠囊是國內目前唯壹獲得藥品級稱號的微藻保健藥品。此外，微藻保健品還有廣東的奇珍螺旋藻片，明興護康寶螺旋藻片等。
3.2 微藻精（營養液）
研究證明，小球藻細胞內含有壹種稱為綠藻精的生物活性成分，可提高機體免疫力，對人體有保健功能。螺旋藻細胞及其熱水浸提液也有強身健體、減肥、健美、防病治病等功效。目前，國際上以日本生產的強力綠藻精和蜂蜜綠藻精銷量較大。在國內，中國科學院武漢植物所與武漢制藥廠聯合研制生產了螺旋藻口服液，華南理工大學與廣東茂源進出口公司聯合研制成螺旋藻保健營養液。
4 展望
微藻所含有的獨特的藥理活性物質使得微藻具有多種藥用和保健性能，利用微藻進行新藥及保健與功能食品的研制和開發具有很大的潛力。在醫藥研制和開發方面，Pulz認為藍藻最有前途，它具有免疫促進、抗新生質或胞質穩定效應，壹些微藻的天然產物，如Scytophycin有可能作為藥品上市；微藻還具有生長快、周期長、可塑性強等特點，易於大量繁殖。但微藻資源的開發需解決幾個問題：（1）成本問題。降低成本就必須使藻生物量從僅限於保健品市場發展成大宗商品，使之在價格上具有競爭力；（2）培養問題。有必要進壹步開發合適的反應器，如具有抗汙染、易保持純藻培養、控溫好、細胞密度高、從而保證高產出的密閉系統；（3）藻種改良問題。要使藻生物技術在經濟上有活力，需要選育出能滿足多種用途、適用於多種培養環境的藻株，以及使用更多種類的微藻。隨著藻類生物活性物質研究的生物技術逐步走向成熟，相信不久的將來，從微藻中提取活性產物將成為現代醫藥和保健食品工業的支柱。