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海洋生物活性物質(zhì) 版權(quán)信息
- ISBN：9787811250145
- 條形碼：9787811250145 ; 978-7-81125-014-5
- 裝幀：暫無
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
海洋生物活性物質(zhì) 節(jié)選
21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，是人類研究開發(fā)利用海洋資源的世紀(jì)，海洋生物活性物質(zhì)的
研究與開發(fā)是海洋生物資源研究與開發(fā)的重要內(nèi)容之一。海洋生物活性物質(zhì)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(xué)領(lǐng)域中的重要研究內(nèi)
容和天然藥物研究與開發(fā)的新的發(fā)展方向。
海洋生物活性物質(zhì)是生物活性物質(zhì)的重要組成部分，也是天然產(chǎn)物化學(xué)與藥效藥理
學(xué)交叉、融合的產(chǎn)物，它主要研究海洋生物來源的天然產(chǎn)物中微量活性成分的分離、結(jié)構(gòu)
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(zhì)的研究與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)
展和人類健康事業(yè)息息相關(guān)，在醫(yī)藥、保健食品、食品等領(lǐng)域一直受到重視。以醫(yī)藥業(yè)為
例，在全球已經(jīng)開發(fā)上市的新藥中，約30％屬天然產(chǎn)物來源，其中海洋活性產(chǎn)物占有相當(dāng)
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(lǐng)域更是舉足輕重。
20世紀(jì)80年代之后，國內(nèi)外海洋天然產(chǎn)物與海洋活性物質(zhì)方面的研究工作非；
躍。經(jīng)過30來年的耕耘，不論在理論研究上還是在應(yīng)用研究上都取得了顯著成果。世
界上許多出色的科學(xué)家付出了艱辛努力，利用現(xiàn)代的提取分離技術(shù)和光譜測定方法，從
海洋生物中獲得了數(shù)萬種化學(xué)成分。經(jīng)藥理活性研究，從中發(fā)現(xiàn)了為數(shù)眾多的活性化學(xué)
成分，這些活性成分有的已經(jīng)開發(fā)成具有重要價值的藥物和功能食品，有的正在研究開
發(fā)過程中，有的可作為開發(fā)新藥物的先導(dǎo)化合物。海洋天然產(chǎn)物由于本身具有活性強(qiáng)、
結(jié)構(gòu)新穎等優(yōu)于陸生生物成分的特點(diǎn)，因而備受世界各國學(xué)者的關(guān)注。
我國海洋生物活性物質(zhì)資源豐富，海洋來源的中草藥應(yīng)用歷史悠久，傳統(tǒng)藥源生物
是開展活性物質(zhì)研究的寶庫。我國科學(xué)家在研究開發(fā)海洋生物活性物質(zhì)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(fā)應(yīng)用上更是取得了不菲的成果。在海洋
天然產(chǎn)物的研究方面，從我國的海洋資源中發(fā)現(xiàn)了大量的新的化學(xué)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；瘜W(xué)成分分
離與生物活性研究緊密結(jié)合，新的活性成分不斷發(fā)現(xiàn)。在結(jié)構(gòu)研究中，廣泛應(yīng)用先進(jìn)的
光譜技術(shù)，使結(jié)構(gòu)測定的時間大大縮短，發(fā)現(xiàn)了不少結(jié)構(gòu)復(fù)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(yīng)我國開發(fā)海洋和海洋活性物質(zhì)研究在我國蓬勃開展的形勢需要，作者在總結(jié)
前人研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合自己的工作經(jīng)驗，編寫了《海洋生物活性物質(zhì)》一書。目前，
由于國內(nèi)外有關(guān)海洋生物活性物質(zhì)的專業(yè)書籍為數(shù)甚少，大多數(shù)的研究工作主要發(fā)表于
專業(yè)期刊上和專利文獻(xiàn)中。本書的出版將有助于讀者較全面系統(tǒng)地了解海洋活性物質(zhì)
的研究與發(fā)展現(xiàn)狀，對促進(jìn)我國的海洋生物資源研究必定會有所裨益。
本書各章節(jié)的編寫以海洋生物類型、化合物的結(jié)構(gòu)類型和生物活性功能為主線，特
別參考了我國學(xué)者楊易華新近出版的《海洋藥物導(dǎo)論》和林永成主編的《海洋微生物及其
代謝產(chǎn)物》有關(guān)內(nèi)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(lǐng)域的研究工作者能初窺此領(lǐng)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(xué)者作為本領(lǐng)域入門的參考。
本書對海洋生物活性化合物的提取、結(jié)構(gòu)研究和活性實驗方法的敘述較豐富，收集
的都是既已結(jié)構(gòu)明確，同時又驗證了一定的生物活性的海洋生物天然產(chǎn)物。近年來，活
性化合物的分離、提純與結(jié)構(gòu)鑒定工作的速度在增加，發(fā)現(xiàn)新骨架、新結(jié)構(gòu)、新活性化合
物的數(shù)量越來越多，從大量的提取物中獲得已知化合物的機(jī)會也在增加。本書力求做到
收集的海洋活性化合物的數(shù)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(xiàn)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(xué)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(zhì)
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(tài)的微小藻類的總稱。這些生物分屬于藍(lán)藻門(Cyanophyta，又稱藍(lán)細(xì)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(rèn)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(shù)量有差異，種群的變
動與水域和季節(jié)關(guān)系特別密切。在海洋中，微藻是*初生產(chǎn)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(huán)節(jié)，其可有效
地利用太陽能將無機(jī)鹽類轉(zhuǎn)化為有機(jī)能源和多種多樣的生物活性物質(zhì)。自20世紀(jì)50
年代微藻的開發(fā)價值和巨大的經(jīng)濟(jì)潛力被認(rèn)識以來，微藻的生物技術(shù)作為海洋生物新興
的研究領(lǐng)域有了迅速的發(fā)展，一大批微藻活性物質(zhì)被研究和發(fā)現(xiàn)。其中一些研究成果還
從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化，成為海洋新資源開發(fā)的重要方面。
**節(jié) 微藻生物技術(shù)
微藻生物技術(shù)是以微藻生物學(xué)為基礎(chǔ)，利用微藻生物體系和工程原理，提供商品和
社會服務(wù)的綜合性科學(xué)。在本質(zhì)上微藻生物技術(shù)與農(nóng)業(yè)生物技術(shù)相似，即利用太陽光能
大量生產(chǎn)生物能，用做人類的有機(jī)資源，F(xiàn)代微藻生物技術(shù)一般包含以下幾方面內(nèi)容：
①微藻基礎(chǔ)研究，包括新藻種(株)的篩選和開發(fā)、微藻的生理生化特性、培養(yǎng)條件、微藻
有效成分及各種活性物質(zhì)的調(diào)查分析等內(nèi)容；②微藻產(chǎn)品開發(fā)及其應(yīng)用研究；③基因工
程微藻研究；④微藻大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)，包括各種新型高效光生物反應(yīng)器的研制和微藻高
密度培養(yǎng)技術(shù)；⑤微藻生物量及其代謝產(chǎn)物的采收技術(shù)，其中包括新型分離介質(zhì)和分離
純化工藝等研究內(nèi)容。
一、國外微藻生物技術(shù)的發(fā)展
微藻生物技術(shù)的發(fā)展始于18世紀(jì)末，主要是柵藻和小球藻等淡水藻類的培養(yǎng)研究，
目的是作為研究植物生物學(xué)的試驗材料。如1910年Allen和Nelson開始培養(yǎng)單種硅藻
飼養(yǎng)各種無脊椎動物，從此微藻開始應(yīng)用于水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動物的飼養(yǎng)，如作為大多數(shù)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(yǎng)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(xué)和生態(tài)學(xué)方面，特別是海洋硅藻，由于它們的
數(shù)量和種類優(yōu)勢以及在海洋生態(tài)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(jì)末20世紀(jì)初就出現(xiàn)了不少分類學(xué)專著，如Schmidt A．1874～1959年
發(fā)表的Atlasder Diatomaceenkunde和VanHeurck H．1880～1885年發(fā)表的Synopsis—
des Diatomeesde Belgique等。20世紀(jì)，海洋微藻的分類和生態(tài)研究得到了巨大的發(fā)展，
尤其是60年代以后隨著電鏡的出現(xiàn)，對海洋微藻的分類和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)識邁進(jìn)了一大
步一些細(xì)胞微小的微型浮游植物種類(細(xì)胞大小為3～20 μm，如微型硅藻)和超微型浮
游植物種類(細(xì)胞大小為<3．μm，如藍(lán)細(xì)菌)相繼被發(fā)現(xiàn)；90年代末，隨著分子生物學(xué)、流
式細(xì)胞儀(FCM)等現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，對海洋微藻的認(rèn)識又實現(xiàn)了一個重大飛躍，主要
體現(xiàn)在利用這些技術(shù)對一些超微型浮游植物種類的鑒定、用常規(guī)方法難于界定的疑難種
類的鑒定和在海洋生態(tài)系統(tǒng)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(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)與開發(fā)應(yīng)用只有40～50年的歷史。二戰(zhàn)期間德國、美國開始
研究小球藻(Chlorella)、菱形藻(Nitzschia)的產(chǎn)業(yè)化，二戰(zhàn)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(jì)60年代在日本、臺灣的微藻產(chǎn)業(yè)化研究取得了重要
的進(jìn)展；70年代后微藻作為保健食品的市場不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)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(jī)理、藻類的培養(yǎng)條件、實用藻株的篩選與開發(fā)、藻類的大規(guī)模
培養(yǎng)、藻類產(chǎn)品及藻類生物活性物質(zhì)的開發(fā)以及藻類產(chǎn)品的應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)學(xué)評價等進(jìn)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(xué)的研究體系，
并引起了世界各國政府和學(xué)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(xué)會，國際藻類學(xué)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(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)資助，加快了微藻生物
技術(shù)的發(fā)展。此時期開發(fā)出了以開放式跑道池為主體的開放式培養(yǎng)系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)結(jié)
構(gòu)簡單、建造容易、投資低及整體技術(shù)相對簡單，在許多國家和地區(qū)得到了推廣和應(yīng)用。
小球藻、螺旋藻和鹽藻等微藻的大規(guī)模培養(yǎng)和應(yīng)用方面的成功使人類看到了微藻生物技
術(shù)的前途和其巨大的經(jīng)濟(jì)潛力。近年來發(fā)達(dá)國家政府如美國、德國和日本等已經(jīng)把海洋
生物技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展方向，將海洋微藻的大規(guī)模培養(yǎng)及其天然活性物質(zhì)的分離提取等
技術(shù)放在重要的地位。
二、我國微藻生物技術(shù)的發(fā)展
我國的微藻生物技術(shù)起步較晚。1958年開始培養(yǎng)用于食品和餌料的微型藻類，先后
進(jìn)行了小球藻、扁藻和褐指藻等的培養(yǎng)池大量培養(yǎng)，總結(jié)了一套可行的培養(yǎng)方法，為我國
的微藻生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。1972年，不少單位又相繼開展了螺旋藻的培養(yǎng)研究，并進(jìn)行了
小規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用試驗，此外還開展了鹽藻的生產(chǎn)試驗。迄今，我國除已自己分離出
一批可用于大量生產(chǎn)的藻種外，還有國外主要生產(chǎn)用藻種，并掌握了生產(chǎn)技術(shù)，在藻種選
育、培養(yǎng)基配制及某些培養(yǎng)技術(shù)方面，已達(dá)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(yǎng)螺旋藻的大量培養(yǎng)技術(shù)。20世紀(jì)80年
代以來，我國的科學(xué)工作者在微藻的工廠化生產(chǎn)、光生物反應(yīng)器、藻類采收、濃縮、干燥和
加工、微藻飼料的應(yīng)用試驗等方面進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，并取得了重大成果。
近年來在微藻活性物質(zhì)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?qū)⑽⒃逡允称诽砑觿┑男问接糜陲嬃霞耙恍┍＝∈称返纳a(chǎn)應(yīng)用方
面也取得了較大進(jìn)展，尤其是20世紀(jì)90年代以后，對微藻的生物活性物質(zhì)的研究成了
人們關(guān)注的熱點(diǎn)。利用微藻開發(fā)生產(chǎn)生物活性物質(zhì)具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：①微藻種類繁
多，有可能提供很多新的獨(dú)特的生物活性物質(zhì)；②許多微藻可以進(jìn)行人工養(yǎng)殖，且生長速
度快，繁殖周期短，能夠較好地保證資源供應(yīng)；③微藻可塑性強(qiáng)，容易通過改變環(huán)境條件
等因素來提高其體內(nèi)生物活性物質(zhì)的含量，因此開發(fā)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(zhì)
海洋微藻作為海洋生態(tài)系統(tǒng)中的*主要初級生產(chǎn)者，也是海洋生物資源的重要組成
部分，具有種類多、數(shù)量大、繁殖快等特點(diǎn)，在海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)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(tài)系的生產(chǎn)力，因此，與
漁業(yè)資源、水產(chǎn)養(yǎng)殖、環(huán)保、地質(zhì)等密切相關(guān)。微藻本身營養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)，可以作為
單細(xì)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(zhì)，因此，微藻在醫(yī)藥、食品、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)及環(huán)保等領(lǐng)域具有重要開發(fā)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(guān)注的熱
點(diǎn)，海洋微藻在保健食品、藥物、飼料、化妝品、生物農(nóng)藥、污水治理等方面展現(xiàn)出了廣泛
的應(yīng)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(jì)80年代后，人們研究發(fā)現(xiàn)海洋微藻內(nèi)含有豐富的生物活性物質(zhì)，尤其是一些有獨(dú)
特醫(yī)療功效的物質(zhì)如β-胡蘿卜素、藻藍(lán)素等色素類，抗生素類，抗病毒類，抗真菌類，細(xì)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(nèi)的代謝過程和各
種生化反應(yīng)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(fā)了人們對微藻生物活性物質(zhì)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(jié)構(gòu)獨(dú)特的有機(jī)化
合物，大量的研究表明這些代謝產(chǎn)物具有多種多樣的生物活性，其中重要的生物活性物
質(zhì)有以下幾類。
(一)抗生素(Antibiotics)
微藻能合成對其他微藻、病毒、細(xì)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(shù)是有機(jī)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P(guān)ratt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(fā)出新型高效抗生素類藥物。
(二)毒素(Toxin)
人類很早就認(rèn)識到某些藻類對人和動物有毒害作用，進(jìn)一步的研究表明魚或貝類體
內(nèi)的毒素也是由其體內(nèi)共生藻類或吞食了含毒素的藻類而使毒素在其體內(nèi)積累而產(chǎn)生
的，也就是說微藻是毒素的初始生產(chǎn)者。
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