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海洋生物活性物質 版權信息
- ISBN：9787811250145
- 條形碼：9787811250145 ; 978-7-81125-014-5
- 裝幀：暫無
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
海洋生物活性物質 節選
21世紀是海洋的世紀，是人類研究開發利用海洋資源的世紀，海洋生物活性物質的
研究與開發是海洋生物資源研究與開發的重要內容之一。海洋生物活性物質研究是海
洋藥物、海洋功能食品、海洋生物制品研究的基本前提，是藥物化學領域中的重要研究內
容和天然藥物研究與開發的新的發展方向。
海洋生物活性物質是生物活性物質的重要組成部分，也是天然產物化學與藥效藥理
學交叉、融合的產物，它主要研究海洋生物來源的天然產物中微量活性成分的分離、結構
的確定、生物活性檢測以及檢測方法的建立等。海洋生物活性物質的研究與國民經濟發
展和人類健康事業息息相關，在醫藥、保健食品、食品等領域一直受到重視。以醫藥業為
例，在全球已經開發上市的新藥中，約30％屬天然產物來源，其中海洋活性產物占有相當
大的比例。在抗癌、抗感染藥物、心腦血管疾患藥物、提高免疫藥物中地位更為突出，在
保健食品領域更是舉足輕重。
20世紀80年代之后，國內外海洋天然產物與海洋活性物質方面的研究工作非常活
躍。經過30來年的耕耘，不論在理論研究上還是在應用研究上都取得了顯著成果。世
界上許多出色的科學家付出了艱辛努力，利用現代的提取分離技術和光譜測定方法，從
海洋生物中獲得了數萬種化學成分。經藥理活性研究，從中發現了為數眾多的活性化學
成分，這些活性成分有的已經開發成具有重要價值的藥物和功能食品，有的正在研究開
發過程中，有的可作為開發新藥物的先導化合物。海洋天然產物由于本身具有活性強、
結構新穎等優于陸生生物成分的特點，因而備受世界各國學者的關注。
我國海洋生物活性物質資源豐富，海洋來源的中草藥應用歷史悠久，傳統藥源生物
是開展活性物質研究的寶庫。我國科學家在研究開發海洋生物活性物質方面做了大量
工作，特別是在海洋藥物和保健功能食品的開發應用上更是取得了不菲的成果。在海洋
天然產物的研究方面，從我國的海洋資源中發現了大量的新的化學成分，研究較為深入
的海洋生物有海綿、珊瑚、海藻、貝類、棘皮動物、海洋微生物及海洋魚類等。化學成分分
離與生物活性研究緊密結合，新的活性成分不斷發現。在結構研究中，廣泛應用先進的
光譜技術，使結構測定的時間大大縮短，發現了不少結構復雜且類型新穎的化合物。研
究工作的水平正在與國際上同類研究工作接近。
為適應我國開發海洋和海洋活性物質研究在我國蓬勃開展的形勢需要，作者在總結
前人研究成果的基礎上，結合自己的工作經驗，編寫了《海洋生物活性物質》一書。目前，
由于國內外有關海洋生物活性物質的專業書籍為數甚少，大多數的研究工作主要發表于
專業期刊上和專利文獻中。本書的出版將有助于讀者較全面系統地了解海洋活性物質
的研究與發展現狀，對促進我國的海洋生物資源研究必定會有所裨益。
本書各章節的編寫以海洋生物類型、化合物的結構類型和生物活性功能為主線，特
別參考了我國學者楊易華新近出版的《海洋藥物導論》和林永成主編的《海洋微生物及其
代謝產物》有關內容編寫而成，在此由衷的表示謝意。本書理論與實驗并重，其目的是使
開始接觸本領域的研究工作者能初窺此領域的理論知識全貌，同時還能作為實驗室工作
的參考，因而特別適合于研究生和初學者作為本領域入門的參考。
本書對海洋生物活性化合物的提取、結構研究和活性實驗方法的敘述較豐富，收集
的都是既已結構明確，同時又驗證了一定的生物活性的海洋生物天然產物。近年來，活
性化合物的分離、提純與結構鑒定工作的速度在增加，發現新骨架、新結構、新活性化合
物的數量越來越多，從大量的提取物中獲得已知化合物的機會也在增加。本書力求做到
收集的海洋活性化合物的數量盡量多一些，類型更為全面一些，但限于作者掌握的資料，
掛一漏萬的現象在所難免。同時，限于作者的知識水平和編寫水平，難免存在錯誤與謬
誤之處，敬請廣大同行與讀者給與批評指正，以利于日后修訂。
本書出版得到中國海洋大學教材出版基金資助。
編者
2006年12月
第四章 海洋微藻的活性物質
微藻(microalgae)不是生物分類上的名詞，而是指那些在顯微鏡下才可清晰辨別其
形態的微小藻類的總稱。這些生物分屬于藍藻門(Cyanophyta，又稱藍細菌Cyanobacteria)、
綠藻門(Chlorophata)、金藻門(choysophgta)和紅藻門(Rhodophyta)。目前已知的藻類
有3萬余種，其中微小的類群約占70％，即大約有2萬種。人們對這些微小藻類的研究、
認識和利用方法相近，因此把它們作為一類生物看待。
微藻在海水、淡水中都存在，只是在不同水體中存在的種類和數量有差異，種群的變
動與水域和季節關系特別密切。在海洋中，微藻是*初生產力的締造者，是各種原生動
物、微型動物、魚蝦、蟹貝及其幼體的*初餌料，是形成海洋食物鏈的**環節，其可有效
地利用太陽能將無機鹽類轉化為有機能源和多種多樣的生物活性物質。自20世紀50
年代微藻的開發價值和巨大的經濟潛力被認識以來，微藻的生物技術作為海洋生物新興
的研究領域有了迅速的發展，一大批微藻活性物質被研究和發現。其中一些研究成果還
從實驗室走向產業化，成為海洋新資源開發的重要方面。
**節 微藻生物技術
微藻生物技術是以微藻生物學為基礎，利用微藻生物體系和工程原理，提供商品和
社會服務的綜合性科學。在本質上微藻生物技術與農業生物技術相似，即利用太陽光能
大量生產生物能，用做人類的有機資源。現代微藻生物技術一般包含以下幾方面內容：
①微藻基礎研究，包括新藻種(株)的篩選和開發、微藻的生理生化特性、培養條件、微藻
有效成分及各種活性物質的調查分析等內容；②微藻產品開發及其應用研究；③基因工
程微藻研究；④微藻大規模培養技術，包括各種新型高效光生物反應器的研制和微藻高
密度培養技術；⑤微藻生物量及其代謝產物的采收技術，其中包括新型分離介質和分離
純化工藝等研究內容。
一、國外微藻生物技術的發展
微藻生物技術的發展始于18世紀末，主要是柵藻和小球藻等淡水藻類的培養研究，
目的是作為研究植物生物學的試驗材料。如1910年Allen和Nelson開始培養單種硅藻
飼養各種無脊椎動物，從此微藻開始應用于水產經濟動物的飼養，如作為大多數貝類幼
蟲、蝦類蚤狀幼體和糠蝦幼體、海參類鱒形幼體，以及成體如瓣鰓類軟體動物的餌料。其
次，用于培養動物性餌料(如輪蟲、枝角類、橈足類等)，起間接餌料的作用。對于海洋微
藻來說，早期研究主要集中在微藻的分類學和生態學方面，特別是海洋硅藻，由于它們的
數量和種類優勢以及在海洋生態系中的重要作用，對它們的分類研究很早就引起了人們
的重視。在19世紀末20世紀初就出現了不少分類學專著，如Schmidt A．1874～1959年
發表的Atlasder Diatomaceenkunde和VanHeurck H．1880～1885年發表的Synopsis—
des Diatomeesde Belgique等。20世紀，海洋微藻的分類和生態研究得到了巨大的發展，
尤其是60年代以后隨著電鏡的出現，對海洋微藻的分類和細胞結構的認識邁進了一大
步一些細胞微小的微型浮游植物種類(細胞大小為3～20 μm，如微型硅藻)和超微型浮
游植物種類(細胞大小為<3．μm，如藍細菌)相繼被發現；90年代末，隨著分子生物學、流
式細胞儀(FCM)等現代化技術的發展，對海洋微藻的認識又實現了一個重大飛躍，主要
體現在利用這些技術對一些超微型浮游植物種類的鑒定、用常規方法難于界定的疑難種
類的鑒定和在海洋生態系統物流和能流研究中快速分析測定微型和超微型浮游植物的
生物量。
微藻大規模培養生產與開發應用只有40～50年的歷史。二戰期間德國、美國開始
研究小球藻(Chlorella)、菱形藻(Nitzschia)的產業化，二戰后由于糧食缺乏，微藻代替糧
食和飼料成為重要研究課題，20世紀60年代在日本、臺灣的微藻產業化研究取得了重要
的進展；70年代后微藻作為保健食品的市場不斷擴大，產業化種類主要是小球藻
(Chlorella)、螺旋藻(Spirulina)和鹽藻(Dunaliella)。在此階段人們主要對藻類的生理
生化特性、藻類光合作用機理、藻類的培養條件、實用藻株的篩選與開發、藻類的大規模
培養、藻類產品及藻類生物活性物質的開發以及藻類產品的應用和經濟學評價等進行了
廣泛的多方位、深層次研究，從而初步建立起來一個比較完整的微藻生物學的研究體系，
并引起了世界各國政府和學者的重視。1946年至1959年之間，美國、英國、日本、法國、
前捷克斯洛代克、菲律賓和印度等國家分別成立了國家級藻類學會，國際藻類學會也于
1961年宣布成立。上述國家的政府也加大了對該研究領域的經濟資助，加快了微藻生物
技術的發展。此時期開發出了以開放式跑道池為主體的開放式培養系統，由于該系統結
構簡單、建造容易、投資低及整體技術相對簡單，在許多國家和地區得到了推廣和應用。
小球藻、螺旋藻和鹽藻等微藻的大規模培養和應用方面的成功使人類看到了微藻生物技
術的前途和其巨大的經濟潛力。近年來發達國家政府如美國、德國和日本等已經把海洋
生物技術列為重點發展方向，將海洋微藻的大規模培養及其天然活性物質的分離提取等
技術放在重要的地位。
二、我國微藻生物技術的發展
我國的微藻生物技術起步較晚。1958年開始培養用于食品和餌料的微型藻類，先后
進行了小球藻、扁藻和褐指藻等的培養池大量培養，總結了一套可行的培養方法，為我國
的微藻生產打下了基礎。1972年，不少單位又相繼開展了螺旋藻的培養研究，并進行了
小規模的生產和應用試驗，此外還開展了鹽藻的生產試驗。迄今，我國除已自己分離出
一批可用于大量生產的藻種外，還有國外主要生產用藻種，并掌握了生產技術，在藻種選
育、培養基配制及某些培養技術方面，已達到或接近國際水平，選育出了3個適于海水生
長的螺旋藻新品系，提出了開放、半開放方式培養螺旋藻的大量培養技術。20世紀80年
代以來，我國的科學工作者在微藻的工廠化生產、光生物反應器、藻類采收、濃縮、干燥和
加工、微藻飼料的應用試驗等方面進行了比較系統的研究，并取得了重大成果。
近年來在微藻活性物質尤其是脂類、多糖、色素或具有抗腫瘤、抗病毒等生物活性成
分的分析和提取，或將微藻以食品添加劑的形式用于飲料及一些保健食品的生產應用方
面也取得了較大進展，尤其是20世紀90年代以后，對微藻的生物活性物質的研究成了
人們關注的熱點。利用微藻開發生產生物活性物質具有很多獨特的優點：①微藻種類繁
多，有可能提供很多新的獨特的生物活性物質；②許多微藻可以進行人工養殖，且生長速
度快，繁殖周期短，能夠較好地保證資源供應；③微藻可塑性強，容易通過改變環境條件
等因素來提高其體內生物活性物質的含量，因此開發利用海洋微藻是人類向海洋索取新
資源的一條有效途徑。
三、微藻的生物活性物質
海洋微藻作為海洋生態系統中的*主要初級生產者，也是海洋生物資源的重要組成
部分，具有種類多、數量大、繁殖快等特點，在海洋生態系統的物質循環和能量流動中起
著極其重要的作用，它們的盛衰直接或間接地影響著整個海洋生態系的生產力，因此，與
漁業資源、水產養殖、環保、地質等密切相關。微藻本身營養豐富，富含蛋白質，可以作為
單細胞蛋白(SCP)的一個重要來源，而且富含脂肪、多糖、蛋白、類胡蘿卜素等生物活性物
質，因此，微藻在醫藥、食品、水產養殖、農業及環保等領域具有重要開發價值。我國海洋
微藻資源豐富，近年來，隨著陸地資源的衰竭，豐富的海洋微藻資源成了人們關注的熱
點，海洋微藻在保健食品、藥物、飼料、化妝品、生物農藥、污水治理等方面展現出了廣泛
的應用前景。
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。
20世紀80年代后，人們研究發現海洋微藻內含有豐富的生物活性物質，尤其是一些有獨
特醫療功效的物質如β-胡蘿卜素、藻藍素等色素類，抗生素類，抗病毒類，抗真菌類，細胞
毒素和抗癌類，還有微藻脂肪酸、多糖、維生素、甾醇等，它們對生物體內的代謝過程和各
種生化反應有活性作用，對人類的多種疾病(如腫瘤、癌、心血管疾病、艾滋病等)具有特
殊的療效，是重要的藥物資源，從而激發了人們對微藻生物活性物質的研究熱情。
地球上(包括海洋中)約有3萬種微藻，在它們中間存在著豐富而結構獨特的有機化
合物，大量的研究表明這些代謝產物具有多種多樣的生物活性，其中重要的生物活性物
質有以下幾類。
(一)抗生素(Antibiotics)
微藻能合成對其他微藻、病毒、細菌、真菌和原生動物有毒性作用的抗微生物化合
物。這些化合物大多數是有機酸、脂肪酸、溴酚及其他酚類抑制劑、丹寧、類萜、多糖及醇
類。
自1944年Pratt等人從小球藻中分離到具有抗菌功能的球藻素(Chlorellin)以來，人
們相繼從固著列金藻(Stichochrysis immobilis)、馬漢母赭胞藻(Ochromobilis malhamensis)、
裼囊藻(Phaeocysis ponchetii)、日本星桿藻(AsterioneUajaponica)、霍氏雙歧藻(Scytonema
hofmanni)和念珠藻(Nostos spp)等多種微藻中分離到抗生素類化合物，并正深入研究試
圖從中開發出新型高效抗生素類藥物。
(二)毒素(Toxin)
人類很早就認識到某些藻類對人和動物有毒害作用，進一步的研究表明魚或貝類體
內的毒素也是由其體內共生藻類或吞食了含毒素的藻類而使毒素在其體內積累而產生
的，也就是說微藻是毒素的初始生產者。
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