第一章海洋药用植物1节微藻

第一章海洋药用植物第1节海洋微藻第2节大型海藻海洋药用植物海洋植物：是海洋中利用叶绿素进行光合作用以生产有机物的自养型生物。海洋植物：是海洋生物的一个主要组成部分，从低等的无真正细胞核藻类到高等的种子植物，门类甚广，共13个门，1万多种。海洋植物：由和两大类组成，其中硅藻门最多，达6000种；原绿藻门最少，只有1种。

海藻类植物：属于孢子植物,它们含有叶绿体，能进行光合作用，但不开花、不结种子、以孢子繁殖后代，占绝大多数。海洋种子植物：是生活在沿海地区、海水环境中的高等植物，具有根、茎、叶的分化，能开花结果、产生种子。种类不多，只知有130种，都属于被子植物。可分为红树植物和海草两类。此外，海洋植物还包含海洋地衣，它是藻菌共生体。海洋地衣种类不多，见于潮汐带，尤其是潮上带。第一节海洋微藻概述蓝藻门-螺旋藻绿藻门-杜氏藻、小球藻、雨生红球藻金藻门-饵料生物硅藻门-海洋优势种类红藻门微藻与EPA、DHA（课外读物）微藻与食品（课外读物）概述微藻

Microalgae

：在显微镜下才能辨别其形态的微小的藻类类群。全球藻类3万余种，微小类群占70%。通常意义上的微藻，是指：藻体微小；有应用价值；应用生物技术进行大量培养或生产。蓝藻门

Cyanophyta蓝细菌原始类群，34亿年前已在地球上出现；细胞结构简单，无真正的细胞核和细胞器；蓝藻门1纲（蓝藻纲）3目主要：颤藻目--颤藻科--螺旋藻蓝藻门的分类蓝藻门蓝藻纲色球藻目

管胞藻目

颤藻目

螺旋藻Spirulina含有丰富的蛋白质、各种必须氨基酸及钙、镁、锌等矿物质和多种维生素；具有预防心脑血管疾病，滋养肝脏、保护胃肠道、预防糖尿病、防癌抗癌，增强免疫力、抗菌、抗疲劳及衰老的作用。螺旋藻Spirulina

丝状体，藻丝螺旋状，无横隔壁；蓝绿色；藻丝宽4-5微米，长400-600微米；藻丝顶端细胞钝圆，无异形胞。培养：钝顶螺旋藻Spirulinaplatensis

、极大螺旋藻S.maxima

、盐泽螺旋藻S.subsalsa

。螺旋藻:含大量人类必需氨基酸的蛋白质，是人类理想的食品。繁殖方式无性二分裂繁殖，繁殖结果使藻丝长度迅速增加；靠藻丝断裂增加丝状体的数量；形成藻殖段，藻殖段细胞分裂成新的螺旋状藻丝。生态条件盐度：原生长在碱性水中，被驯化培养在正常的海水中；温度：最适范围30-37℃；光照：最适光照强度30000-35000lux；酸碱度：最适范围8.6-9.5。极大螺旋藻

Spirulinamaxima营养价值数百年前非洲一些部落就将螺旋藻制成藻饼食用；最优秀的纯天然蛋白质食品源，蛋白质含量达60-70%，消化吸收率高达95%以上；降低胆固醇和血脂、抗癌、减肥、养胃护胃、治疗贫血及微量元素缺乏、护肝、增进免疫、调整代谢机能；联合国粮农组织和联合国世界食品协会推荐为“二十一世纪最理想的食品”。作用藻蓝蛋白，提高淋巴细胞活性，增强人体免疫力；维生素及矿物质含量丰富，易吸收，改善厌食症；铁含量丰富，防治贫血；含大量的γ-亚麻酸，健脑益智、清除血脂、调节血压、降低胆固醇；螺旋藻多糖具抗辐射损伤和改善放、化疗引起的副作用；叶绿素含量丰富，促进消化、中和血液中毒素、消除内脏炎症；脂肪含量只有5%，不含胆固醇。食疗功效高血压慢性胃肠病、胃及十二指肠溃疡症糖尿病、白内障肝病便秘与痔疮贫血症其他：促进皮肤健康、增进人体自然净化、排毒药理作用1.抗辐射损伤作用2.抗菌作用3.抗癌作用4.光敏作用5.对免疫系统的作用6.降低胆固醇7.提高铁的生物有效性和调理贫血症8.帮助建造健康的乳酸杆菌群9.对胃的保护作用10.减轻汞及药物对肾的毒性11.其他作用1.抗辐射损伤作用放射照射前、后给小鼠口服螺旋藻，均能提高小鼠存活率，有效剂量为每只3.75-15mg(156-625mg/kg体重，服用2-5次)。预防给药3次，经放射照射后第9天，照射小鼠的胸腺重量、骨髓DNA含量高于对照组，表明螺旋藻对免疫器官和造血组织有保护作用。2.抗菌作用对革兰阳性菌有抑菌作用；钝顶螺旋藻对革兰阴性菌无抑制作用。3.抗癌作用螺旋藻多糖对体内腹水型肝癌细胞有显着的抑制率，治疗组54.0%，防治组91.4%，对癌细胞DNA、RNA和蛋白质的抑制作用均随作用时间延长而加强。4.光敏作用0.25mg/ml的藻蓝蛋白处理小鼠骨髓瘤细胞，514nm激光辐照，癌细胞存活率仅15%；单纯采用激光辐照或藻蓝蛋白处理，癌细胞存活率为69%和71%。人大肠癌细胞株HR8348培养后分别用100μg，50μg，25μg的钝顶螺旋藻的藻蓝蛋白处理，经铜激光辐照，癌细胞存活率分别为22.2%，37.6%和89.7%。肉瘤S180小鼠，分别给予藻蓝蛋白注射2mg或口服20mg，铜激光辐照瘤体15天后，有效率分别为50%和53%，与对照组相比，具显着差异。体内外试验证实藻蓝蛋白有光敏作用，无毒副反应，是一种理想的光敏剂。5.对免疫系统的作用螺旋藻多糖使小鼠的血清溶血素提高39.5-98.0%，腹腔巨噬细胞的吞噬率提高32.5-51.5%，吞噬指数提高0.9-1.8倍，T淋巴细胞数提高46.8-87.7%.6.降低胆固醇每日服螺旋藻4.2g，血清总胆固醇在4星期内从6.3mmol／L降至6.1mmol／L，降幅达4.5%。低密度脂蛋白胆固醇在4星期内显着降低6.1%，原来高胆固醇水平的人，血清胆固醇降幅更大。7.提高铁的生物有效性和调理贫血症纯种Wistar大鼠，用低铁饮食法复制缺铁性贫血模型，用螺旋藻进行恢复试验，以硫酸亚铁为阳性对照组，以低铁饲料为阴性对照组。实验组体重高于阳性对照组，高于阴性对照组。提示单纯性缺铁影响大鼠生长，致大鼠体重增长缓慢，螺旋藻有加速大鼠体重增长的作用，对大鼠缺铁性贫血恢复效果显着。8.帮助建造健康的乳酸杆菌群喂饲螺旋藻的老鼠，体内乳酸杆菌含量比对照组增加3倍。在老鼠饮食中加5%的螺旋藻，饲喂100天，结果：盲肠重量增加13%，乳酸杆菌增加327%，盲肠内维生素B1增加43%。螺旋藻没提供这额外的维生素B1，而是改善了整个维生素B1的吸收。食用螺旋藻使体内的乳酸杆菌增多，并使机体从饮食中吸收维生素B1和其他维生素的效率提高。9.对胃的保护作用钝顶螺旋藻灌胃250-500mg/kg，对吲哚美辛(消炎痛)型、无水乙醇型实验性大鼠胃溃疡模型有明显保护作用；可降低幽门结扎型大鼠溃疡模型的发生率和减少溃疡数，对胃液分泌有一定的抑制作用；可加速慢性醋酸型大鼠胃溃疡的愈合。10.减轻汞及药物对肾的毒性给老鼠注射配制好的高浓度有机汞药物后，表明肾毒性的血液尿素氮(BUN)增加310%，血清肌酸增高198%；在饮食中添加30%的螺旋藻后，BUN下降20%，血清肌酸降低157%，有2例降至最初水平。11.其他作用用含钝顶螺旋藻的饲料喂养小鸡，能使小鸡体重增加80%，这是由于钝顶螺旋藻内含碘化合物的存在，这些含碘化合物刺激了小鸡的生长。螺旋藻能使血糖降低，抑制血压上升。日常保健抗疲劳、抗辐射、抗衰老、营养不良：每日2-3次，每次2克，饭前30分钟服用。粉剂特别易于消化吸收；螺旋藻饮料每天1-2次（正餐之间或取代正餐），便能及时提供能量和营养；片剂和胶囊方便携带。大部分片剂含螺旋藻200-600毫克，胶囊含400毫克。螺旋藻制品螺旋藻粉是均匀的墨绿色或兰绿色，100%纯粉没有杂色颗粒，可适量加于菜中以增加其蛋白质和维生素含量。用螺旋藻粉做汤、面包、沙拉等，耗粉不多即可给食物染上墨绿色。加热会破坏其丰富的营养。钝顶螺旋藻的生产钝顶螺旋藻的收获返回绿藻门Chlorophyta绿藻门1纲（绿藻纲）16目，微藻2目团藻目Volvocales衣藻科Chlamydomonadaceae--杜氏藻红球藻科Haematococaceae--雨生红球藻绿球藻目

Chlorococales小球藻科Chlorellaceae--小球藻杜氏藻Dunaliellasalina单细胞，卵形，1对较长鞭毛，1个细胞核，含有1个蛋白核的杯状色素体；细胞内常含有大量胡萝卜素，致细胞呈橘红色；盐生藻类，见于盐湖、盐池；细胞纵分裂行无性生殖；也可产生胞囊。下页杜氏藻及生物技术生物学特性类胡萝卜素的积累胡萝卜素的临床生物学功效大量培养与应用上页杜氏藻Dunaliella一定的生长条件下，可大量积累ß-胡萝卜素，含量高达10%，为自然界中所有生物之首；早在1966年，Massyuk就提出杜氏藻可作为产品化的ß-胡萝卜素的来源；在高盐的极端环境下生长，较易控制其它藻类及浮游生物的污染，可成功地进行大规模的户外培养。下页大规模户外培养上页一、生物学特性杜氏藻Dunaliella，1905年命名，为纪念Dunal1837年首次报道高盐水库中的红色是由一种微藻所产生的这一发现。广泛分布的种类；淡水、海水及盐田、盐湖等高盐环境。下页盐生杜氏藻可在高pH的碱性条件下生长；嗜酸杜氏藻可耐受pH1.0的酸性环境；适宜生长的pH因种而异，一般在9左右，也是积累胡萝卜素的最佳值。下页pH适应性耐受-35℃的低温；-8℃的温度下，仍可进行光合作用；50℃的高温下，经过30mim，仍有部分存活；最适温度20-40℃。下页适温范围D.salina

尽管杜氏藻在各种水环境中均有分布，但在海洋等大多数天然水体中，仅占浮游生物种群的极小部分；在低于30℃的条件下进行培养，很难与一些硅藻竞争；高盐环境下，杜氏藻占绝对优势，是高盐湖泊和盐场蒸发池中的主要初级生产力。

从杜氏藻的生物学特征看，能否进行大规模生产，有何意义？常用的培养方法有哪些？红色的D.salina、粉色的D.parva、绿色的D.viridis常在盐浓度大于20%的水体中成为优势种群。这些水体受到强烈光照辐射，最高温度可高于45℃，由于蒸发浓缩作用，导致Mg2+、SO42-等离子均有较高的含量。GO二、类胡萝卜素的积累高盐胁迫诱导合成类胡萝卜素。将杜氏藻从15%NaCl中移到25%NaCl中，4-5d后，细胞总胡萝卜素含量从<10mg/g蛋白增加到260mg/g蛋白；其中主要是ß-胡萝卜素，在总胡萝卜素中的含量从50%增加到90%

；ß-胡萝卜素最高积累量可达干重的14%；营养缺乏，对合成类胡萝卜素有促进作用，积累ß-胡萝卜素的杜氏藻有很强的抗强光伤害能力。三、胡萝卜素的临床生物学功效过去一直认为胡萝卜素仅仅是维生素A的前体物质，每一个ß-胡萝卜素分子含有2个维生素A分子；流行病学调查发现，胡萝卜素的摄入量和血液中的ß-胡萝卜素含量，与患肿瘤病的危险性成负相关；ß-胡萝卜素有很强的抑制肿瘤转化作用。下页动物实验证明，饲料中加入ß-胡萝卜素可明显减少紫外光和化学肿瘤促进剂的肿瘤发生。对多种移植肿瘤也有抑制作用；放疗和化疗过程中，可降低毒害作用，增强治疗效果；预防肿瘤发生和辅助治疗的作用，与其抗氧化性质密切相关，其分子中含有多个共轭双键，为一种良好的抗氧化剂。提高机体解毒功能，抑制致癌物质的活性；对自由基有很强的瘁灭作用，减少过氧化物对组织的损伤。上页四、大量培养与应用适合大规模培养，高盐下旺盛生长的能力，在室外培养时，可保持相对的纯培养，几乎没有捕食者侵入；靠近盐湖或海边、有强烈光辐射的干旱、沙漠地区，可作为杜氏藻的培养基地；这些生态条件，有利于积累ß-胡萝卜素。下页应用于生产的杜氏藻是D.salina

和D.bardawil

，积累较高量的ß-胡萝卜素。即使是同一种藻，不同的藻株、不同的生产条件，胡萝卜素的生产量也有较大的差异。下页杜氏藻生产培养时，仅需添加无机盐作为其营养物质，生产模式类似于小球藻或螺旋藻的生产技术。大规模敞开式培养，水泥池培养，也可以是塑料薄膜池。带叶轮式搅拌装置的培养池，每个1000-4000m2，水深10-25cm。培养控制可采用集约化管理和粗放式培养2种模式。下页集约化方式培养，人为控制所有影响生长的因子，包括各种营养盐的浓度、pH、盐浓度、细胞密度、混合强度等，可获平均每天10g干藻/m2。粗放式培养，不进行搅拌，生长过程中，几乎不实施进一步的控制，为减少浮游动物侵染，常采用接近饱和的高盐度进行培养。但在这种盐度下，藻生长较慢，产量较低，平均产量低于每天100mg干藻/m2

，优点是操作费用低廉。下页与螺旋藻、小球藻不同，培养杜氏藻的目的不在于获取大量的生物量，而在于获得ß-胡萝卜素。有利于杜氏藻积累ß-胡萝卜素的高盐、低氮、强光照，均不利于杜氏藻的生长。下页在生产中，采用2阶段培养法来解决这一矛盾。低盐条件使藻增殖到较理想的程度，然后提高盐度，使藻积累ß-胡萝卜素。该方法的缺点是，在低盐条件下，原生动物及其他一些不积累ß-胡萝卜素的杜氏藻会与生产种群进行竞争。这一生产方式的生产周期也相对较长。下页另一种较为理想的生产方式是，在藻生长和ß-胡萝卜素积累均处于亚适宜条件下进行连续培养，或分批培养，在同等时间内获得相对高的ß-胡萝卜素产率。下页杜氏藻的收获过程，是生产上的一个限制因素。正常生产中的藻浓度相对较低，每升约0.1-1.0g，且藻体小，脆弱，易受损伤破裂。常规的动力离心、过滤、自然沉淀均不能有效收集藻体。下页藻体收集常用方法是化学絮凝法，絮凝剂有铝盐、铁盐、石灰石及聚合电解质等；高盐下，絮凝剂需要较高的浓度才有效，使生产成本大大增加，用絮凝剂收集藻体后，还须把絮凝剂冲洗掉，以免对产品造成污染；同时，要防止絮凝剂流入培养池，对生长的藻产生污染。下页其他一些收获技术包括：用硅藻土作滤剂的高压过滤法、依赖盐度的上浮收集法、碱絮凝法、利用藻的趋光性收集，等；目前尚无理想的收获工艺。Q:微藻的收获方法下页从杜氏藻中提取ß-胡萝卜素产品，采用多种不同的提取工艺，常用方法是用有机溶剂提取。ß-胡萝卜素是脂溶性物质，但杜氏藻细胞中包裹ß-胡萝卜素的脂质球却被水相细胞介质所完全包围。因此用非极性溶剂提取得率极低，一般采用极性有机溶剂如丙酮，或极性溶剂与非极性溶剂混合提取法，如丙酮-己烷混合液提取。用植物油作溶剂进行提取，也可获得较好的效果。超临界液体二氧化碳作为提取溶剂，具有使用安全，减少光、热、氧等因素对胡萝卜素分子的破坏等优点，但该方法尚未进入实用阶段。下页杜氏藻生产出的ß-胡萝卜素产品有2类ß-胡萝卜素油，以植物油为溶剂，含有1-4%的ß-胡萝卜素，ß-胡萝卜素为完全溶解状态，易被人体吸收，适用于制成软胶丸或用作食品添加剂；以食用油为载体的ß-胡萝卜素晶体，含量20-40%，晶体悬浮物。下页脂溶性胡萝卜素经适当的乳化剂乳化后，可分散于水中，作为水溶性基质的食品添加剂；水溶性胡萝卜素已被制成口服液作为保健品销售；含有3-5%的ß-胡萝卜素的干藻粉也被直接罐装成胶囊或压成片剂，在保健食品市场上销售，含有ß-胡萝卜素、ω-3不饱和脂肪酸等营养物质。GO雨生红球藻Haematococcuspluvialis

红球藻是目前发现的继螺旋藻、小球藻之后，富含营养价值和药用价值的藻类食品；淡水单胞绿藻，能大量累积虾青素而呈现红色，故名红球藻，又称雨生红球藻。1990年代末期，由于红球藻孢子富含虾青素而一度成为继螺旋藻、小球藻之后的另一种高价值的经济微藻。

下页雨生红球藻中的虾青素虾青素含量为1.5-3.0％，是天然虾青素的浓缩品；所含虾青素及其酯类的配比(70％单酯，25％双酯及5％单体)与水产养殖动物自身配比极为相似，这是化学合成和利用酵母等提取的虾青素所不具备的优势；雨生红球藻被认为自然界中生产天然虾青素的最好生物；成为近年来国际上天然虾青素生产的研究热点。下页雨生红球藻及虾青素虾青素的生理功能虾青素的应用GO小球藻

Chlorella单细胞绿藻，直径3-8微米；地球上最早的生命之一，出现在20亿年前，基因始终没有变化；一种高效的光合植物，以光合自养生长繁殖，分布极广。下页小球藻的保健作用天然营养食品。含复合蛋白质、各种维生素及矿物质，锌和铁的含量极高，可作补品用；增强人体免疫系统功能，改善消化功能，有助于身体排毒和缓解关节疼痛。日本在小球藻的研发及利用方面一直处于世界领先。小球藻已应用于临床，对创伤、便秘、白细胞减少、缺铁性贫血、少儿偏食造成的营养不良、高血压、糖尿病、动脉粥样硬化和高胆固醇血症以及肿瘤等进行辅助治疗。下页小球藻的研发利用1973年，日本北九州发生多氯联苯中毒事件；对30名受害者给予为期1年的小球藻治疗，结果大部分患者身体恢复正常。可有效排除体内聚集的有机化学污染物及重金属，且无副作用。1984-2008年，日本2000多种健康食品中，小球藻稳居十大健康食品排行榜第1名。。下页1975年，苏联宇航员模拟