海洋生物活性物质和其研究进展

海洋生物活性物质及其研究进展

[摘要]广阔的海洋蕴含着丰富的生物资源，特别是高活性的生物活性物质如高不饱和脂肪酸、类胡萝卜素、维生素等，对人类健康和长寿有着重要的作用，它们在未来的医药、食品、保健、畜禽及水产养殖等各个方面必将占据显著地位[1、2]。鉴于此，本文就主要海洋生物活性物质的分类及特性、当前的研究现状及进展进行了综述，并展望了该领域的发展前景。

[关键词]海洋生物活性物质高不饱和脂肪酸 EPA DHA 类胡萝卜素维生素

引言地球约有71％的表面是水，而海水总体积占地球总水量97％的海洋，生物资源丰富、种类繁多。据统计，大约有着4O多万种动、植物和上亿种微生物生存在其中。如此众多的海洋资源是我们开发医药、食品、化工产品的巨大宝库。海洋中的生物为了生存繁衍，在竞争中取胜并使自己适应海洋的独特环境，如高压、低营养、低温(特别是深海)、无光照、以及局部的高温、高盐等所谓生命极限环境，在漫长的进化中各自形成了特殊的结掏和奇妙的生理功能．为人类提供了众多结构新颖、功能独特和生理活性很强的活性物质，包括萜类、甾醇类、生物碱、甙类、多糖、肽类、核酸、蛋白质、酶等，这些生物活性物质的主要药理作用包括抗细菌、抗病毒、抗肿瘤、防治心血管疾病、延缓衰老及免疫调节等作用[1、2]。

所谓生物活性物质，是指来自生物体内的对生命现象具有影响的微量或少量物质。海洋生物活性物质，则是指海洋生物体内所含有的对生命现象具有影响的微量或少量物质、主要包括海洋药用物质、生物信息物质、海洋生物毒素产生物功能材料等海洋生物体内的天然产物[3]。

随着环境污染的加剧和人类寿命的延长，心脑血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病、老年性痴呆症等疾病日益严重地威胁着人类健康，艾滋病、玛尔堡病毒病、伊博拉出血热等新的疾病又不断出现，仅病毒病世界上平均每年就新增2－3种。人类迫切需要寻找新的、特效的药物来治疗这些疾病。人们纷纷将目光投向海洋。此外，人们还希望利用海洋生物活性物质开发出增进健康、预防疾病的营养食品、保健食品，有些海洋生物活性物质还可用于化妆品中，有的可制成特殊的生物功能材料，使得海洋生物活性物质成了研究热点[3、4]。

1.海洋生物活性物质主要类别代表及性质、功用

1.1 高不饱和脂肪酸及多不饱和脂肪酸

海洋生物，尤其海藻，含有大量的多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs），其中包括链长C16(有两到四个双键)，C18(有两到五个双键)，C20(有两到五个双键)，C22(有两到六个双键)。尽管存在n-6系列和在C16中的n-1系列，但是多不饱和脂肪酸一般主要为n-3系列。而在鱼类中主要多不饱和脂肪酸为20:4n-6(花生四烯酸arachidonic acid;AA)与其代谢前体18:2n-6(亚油酸linoleic acid;LA)和20:5n-3(二十碳五烯酸eicosapentaenoic acid;EPA)与22:6n-3(二十二碳六烯酸docosahexaenoic acid;DHA)以及它们的代谢前体18:3n-3(亚麻酸linolenic acid;LNA)。在水产养殖的通常使用HUFA这一命名，其为高不饱和脂肪酸（highly unsaturated fatty acids，HUFAs）的简写。两者虽然没有明显定义来区分使用，但是一般把碳链长≥C20，带三个或更多双键的不饱和脂肪酸定义为PUFA[5]。

DHA具有抗衰老、提高大脑记忆、防止大脑衰退、降血脂、降血压、抗栓、降血黏度、抗癌等多种作用。EPA则用于治疗动脉硬化和脑血栓还有增强免疫力的功能。此外，从鲨鱼、海兔、鲸、海马、海龙等体内也获得多种不饱和脂肪酸，实验表明，它们均具有一定的药理活性。

DHA和EPA是人体不能自行合成、只能从食物中摄取的必需高度不饱和脂肪酸(HUFAs) 。自Dyerberg等指出EPA有益于人类健康以来, EPA 和DHA受到广泛的关注,成为研究热点。对EPA和DHA的功能进行的许多研究表明,适宜的EPA、DHA绝对量和比例在人、动物的正常繁殖、生长、发育中发挥着非常重要的生理作用：(1)降低血脂、胆固醇和血压，预防心血管疾病；(2)抑制血小板凝集，防止血栓形成与中风，预防老年痴呆症；(3)改善视网膜的反射能力，预防视力退化；(4)增强记忆力，提高学习效果；(5)抑制促癌物质一前列腺素的形成，故能防癌(特别是乳腺癌和直肠癌)；(6)预防炎症和哮喘；(7)降低血糖，抗糖尿病；(8)抗过敏[6~12]。

脂肪酸在所有生物中一个主要功能就是通过线粒体β-氧化形成ATP 来提供新陈代谢能。在鱼类中，脂肪酸不单是为鱼类从卵到成体的生长提供主要代谢能，而且为其繁殖提供主要能量。EPA和别的低饱和脂肪酸一样，在鼠线粒体中能够进行β-氧化，而且还能诱导鼠线粒体的形成。但是DHA在鼠线粒体中是一个惰性的β-氧化底物，它的催化分解就需要过氧化酶体的β-氧化[26]。这是因为在DHA中插入△4双键需要一个特殊

的机制，同样△4双键的移去也是的。所以DHA必须先经NADPH依赖性的2,4 -二烯酰-CoA还原酶的还原以及3-顺-2-反-异构酶的异构化之后，才能够进行所有脂肪酸β-氧化的第一步2,3-(α,β)-脱氢，然后进行彻底氧化。鱼类的肝脏组织中有过氧化酶体，而且普遍认为鱼和鼠在氧化22:6n-3的机制上没什么差别。

此外，在脂肪酸的氧化上存在着选择性的差异。一般来说，鱼油中EPA的含量要高于DHA，比如，在沙丁鱼、凤尾鱼、鲱鱼的鱼油中EPA:DHA为18:12，这是人类健康所需要的比例。可以说没有鱼油其DHA 含量明显高于EPA除了金枪鱼的脑鱼油。这是由于有活动脑和眼睛加温系统的温血鱼类，如金枪鱼和鲭亚目鱼类，更倾向选择氧化饱和以及单不饱和脂肪酸[28]；还有鲑鱼在高速游泳的肌肉中也是选择性地氧化低不饱和的脂肪酸[29]。而鱼类在性腺形成过程中也会选择性地利用EPA，从而也会在鱼卵中造成DHA与EPA比值较身体里的偏高[11]。

1.2 类胡萝卜素

一般来说，类胡萝卜素（carotenoid）化合物在生物界分布很广，现在从海洋生物中已发现了数百种结构新颖的类胡萝卜素。β-胡萝卜素(β-carotene，β-C)是自然界一系列类胡萝卜素中最为人类需要的一种，它是含有11个共轭双键的多烯烃化合物，是维生素A的前体，可对孕妇及儿童起到补充人体维生素A的作用，并不致造成维生素A过量而中毒。β-C

有抗氧化作用，可以用来预防肿瘤、心血管疾病，尤其对防治癌的恶化是有效的。它还能阻止或延缓因紫外线照射引起的皮肤癌，对慢性萎缩性胃炎和胃溃疡亦有疗效。Β-C主要从养殖盐生杜氏藻（Dunaliellasalina）中生产，因盐藻所含的β-C要比胡萝卜所含的β-C高出上千倍[13、14]。

鱼类，尤其是鲑科鱼类的存活和质量，如色、味、营养价值等均取决于类胡萝卜素。由于鱼类不能合成类胡萝卜素，只能从饲料中摄取，因此，鲑科鱼肉的颜色依赖其对摄取类胡萝卜素的吸收和沉积。类胡萝卜素被消化吸收后主要存积于鲑科鱼肉、卵和皮肤中。鲑(Salmon)和虹鳟(Oncorhynchus mykiss)鱼肉的明显粉红色是其质量的即时标志，也是其销售的重要影响因素。因此，类胡萝卜素是鲑科鱼类的一种最重要的微量成分[15]。

而在水产动物中类胡萝卜素的生理功能主要包括：着色功能；增强对高氨和低氧的耐受性的作用；增强免疫力的作用；促进生长和成熟，改善卵质，提高繁殖力的功能；抗氧化剂，脂质过氧化的抑制剂和抗紫