海洋生物活性物质
节选
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21世纪是海洋的世纪，是人类研究开发利用海洋资源的世纪，海洋生物活性物质的
研究与开发是海洋生物资源研究与开发的重要内容之一。海洋生物活性物质研究是海
洋药物、海洋功能食品、海洋生物制品研究的基本前提，是药物化学领域中的重要研究内
容和天然药物研究与开发的新的发展方向。
海洋生物活性物质是生物活性物质的重要组成部分，也是天然产物化学与药效药理
学交叉、融合的产物，它主要研究海洋生物来源的天然产物中微量活性成分的分离、结构
的确定、生物活性检测以及检测方法的建立等。海洋生物活性物质的研究与国民经济发
展和人类健康事业息息相关，在医药、保健食品、食品等领域一直受到重视。以医药业为
例，在全球已经开发上市的新药中，约30％属天然产物来源，其中海洋活性产物占有相当
大的比例。在抗癌、抗感染药物、心脑血管疾患药物、提高免疫药物中地位更为突出，在
保健食品领域更是举足轻重。
20世纪80年代之后，国内外海洋天然产物与海洋活性物质方面的研究工作非常活
跃。经过30来年的耕耘，不论在理论研究上还是在应用研究上都取得了显著成果。世
界上许多出色的科学家付出了艰辛努力，利用现代的提取分离技术和光谱测定方法，从
海洋生物中获得了数万种化学成分。经药理活性研究，从中发现了为数众多的活性化学
成分，这些活性成分有的已经开发成具有重要价值的药物和功能食品，有的正在研究开
发过程中，有的可作为开发新药物的先导化合物。海洋天然产物由于本身具有活性强、
结构新颖等优于陆生生物成分的特点，因而备受世界各国学者的关注。
我国海洋生物活性物质资源丰富，海洋来源的中草药应用历史悠久，传统药源生物
是开展活性物质研究的宝库。我国科学家在研究开发海洋生物活性物质方面做了大量
工作，特别是在海洋药物和保健功能食品的开发应用上更是取得了不菲的成果。在海洋
天然产物的研究方面，从我国的海洋资源中发现了大量的新的化学成分，研究较为深入
的海洋生物有海绵、珊瑚、海藻、贝类、棘皮动物、海洋微生物及海洋鱼类等。化学成分分
离与生物活性研究紧密结合，新的活性成分不断发现。在结构研究中，广泛应用先进的
光谱技术，使结构测定的时间大大缩短，发现了不少结构复杂且类型新颖的化合物。研
究工作的水平正在与国际上同类研究工作接近。
为适应我国开发海洋和海洋活性物质研究在我国蓬勃开展的形势需要，作者在总结
前人研究成果的基础上，结合自己的工作经验，编写了《海洋生物活性物质》一书。目前，
由于国内外有关海洋生物活性物质的专业书籍为数甚少，大多数的研究工作主要发表于
专业期刊上和专利文献中。本书的出版将有助于读者较全面系统地了解海洋活性物质
的研究与发展现状，对促进我国的海洋生物资源研究必定会有所裨益。
本书各章节的编写以海洋生物类型、化合物的结构类型和生物活性功能为主线，特
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别参考了我国学者杨易华新近出版的《海洋药物导论》和林永成主编的《海洋微生物及其
代谢产物》有关内容编写而成，在此由衷的表示谢意。本书理论与实验并重，其目的是使
开始接触本领域的研究工作者能初窥此领域的理论知识全貌，同时还能作为实验室工作
的参考，因而特别适合于研究生和初学者作为本领域入门的参考。
本书对海洋生物活性化合物的提取、结构研究和活性实验方法的叙述较丰富，收集
的都是既已结构明确，同时又验证了一定的生物活性的海洋生物天然产物。近年来，活
性化合物的分离、提纯与结构鉴定工作的速度在增加，发现新骨架、新结构、新活性化合
物的数量越来越多，从大量的提取物中获得已知化合物的机会也在增加。本书力求做到
收集的海洋活性化合物的数量尽量多一些，类型更为全面一些，但限于作者掌握的资料，
挂一漏万的现象在所难免。同时，限于作者的知识水平和编写水平，难免存在错误与谬
误之处，敬请广大同行与读者给与批评指正，以利于日后修订。
本书出版得到中国海洋大学教材出版基金资助。
编者
2006年12月
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第四章 海洋微藻的活性物质
微藻(microalgae)不是生物分类上的名词，而是指那些在显微镜下才可清晰辨别其
形态的微小藻类的总称。这些生物分属于蓝藻门(Cyanophyta，又称蓝细菌Cyanobacteria)、
绿藻门(Chlorophata)、金藻门(choysophgta)和红藻门(Rhodophyta)。目前已知的藻类
有3万余种，其中微小的类群约占70％，即大约有2万种。人们对这些微小藻类的研究、
认识和利用方法相近，因此把它们作为一类生物看待。
微藻在海水、淡水中都存在，只是在不同水体中存在的种类和数量有差异，种群的变
动与水域和季节关系特别密切。在海洋中，微藻是*初生产力的缔造者，是各种原生动
物、微型动物、鱼虾、蟹贝及其幼体的*初饵料，是形成海洋食物链的**环节，其可有效
地利用太阳能将无机盐类转化为有机能源和多种多样的生物活性物质。自20世纪50
年代微藻的开发价值和巨大的经济潜力被认识以来，微藻的生物技术作为海洋生物新兴
的研究领域有了迅速的发展，一大批微藻活性物质被研究和发现。其中一些研究成果还
从实验室走向产业化，成为海洋新资源开发的重要方面。
**节 微藻生物技术
微藻生物技术是以微藻生物学为基础，利用微藻生物体系和工程原理，提供商品和
社会服务的综合性科学。在本质上微藻生物技术与农业生物技术相似，即利用太阳光能
大量生产生物能，用做人类的有机资源。现代微藻生物技术一般包含以下几方面内容：
①微藻基础研究，包括新藻种(株)的筛选和开发、微藻的生理生化特性、培养条件、微藻
有效成分及各种活性物质的调查分析等内容；②微藻产品开发及其应用研究；③基因工
程微藻研究；④微藻大规模培养技术，包括各种新型高效光生物反应器的研制和微藻高
密度培养技术；⑤微藻生物量及其代谢产物的采收技术，其中包括新型分离介质和分离
纯化工艺等研究内容。
一、国外微藻生物技术的发展
微藻生物技术的发展始于18世纪末，主要是栅藻和小球藻等淡水藻类的培养研究，
目的是作为研究植物生物学的试验材料。如1910年Allen和Nelson开始培养单种硅藻
饲养各种无脊椎动物，从此微藻开始应用于水产经济动物的饲养，如作为大多数贝类幼
虫、虾类蚤状幼体和糠虾幼体、海参类鳟形幼体，以及成体如瓣鳃类软体动物的饵料。其
次，用于培养动物性饵料(如轮虫、枝角类、桡足类等)，起间接饵料的作用。对于海洋微
藻来说，早期研究主要集中在微藻的分类学和生态学方面，特别是海洋硅藻，由于它们的
数量和种类优势以及在海洋生态系中的重要作用，对它们的分类研究很早就引起了人们
的重视。在19世纪末20世纪初就出现了不少分类学专著，如Schmidt A．1874～1959年
发表的Atlasder Diatomaceenkunde和VanHeurck H．1880～1885年发表的Synopsis—
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des Diatomeesde Belgique等。20世纪，海洋微藻的分类和生态研究得到了巨大的发展，
尤其是60年代以后随着电镜的出现，对海洋微藻的分类和细胞结构的认识迈进了一大
步一些细胞微小的微型浮游植物种类(细胞大小为3～20 μm，如微型硅藻)和超微型浮
游植物种类(细胞大小为<3．μm，如蓝细菌)相继被发现；90年代末，随着分子生物学、流
式细胞仪(FCM)等现代化技术的发展，对海洋微藻的认识又实现了一个重大飞跃，主要
体现在利用这些技术对一些超微型浮游植物种类的鉴定、用常规方法难于界定的疑难种
类的鉴定和在海洋生态系统物流和能流研究中快速分析测定微型和超微型浮游植物的
生物量。
微藻大规模培养生产与开发应用只有40～50年的历史。二战期间德国、美国开始
研究小球藻(Chlorella)、菱形藻(Nitzschia)的产业化，二战后由于粮食缺乏，微藻代替粮
食和饲料成为重要研究课题，20世纪60年代在日本、台湾的微藻产业化研究取得了重要
的进展；70年代后微藻作为保健食品的市场不断扩大，产业化种类主要是小球藻
(Chlorella)、螺旋藻(Spirulina)和盐藻(Dunaliella)。在此阶段人们主要对藻类的生理
生化特性、藻类光合作用机理、藻类的培养条件、实用藻株的筛选与开发、藻类的大规模
培养、藻类产品及藻类生物活性物质的开发以及藻类产品的应用和经济学评价等进行了
广泛的多方位、深层次研究，从而初步建立起来一个比较完整的微藻生物学的研究体系，
并引起了世界各国政府和学者的重视。1946年至1959年之间，美国、英国、日本、法国、
前捷克斯洛代克、菲律宾和印度等国家分别成立了国家级藻类学会，国际藻类学会也于
1961年宣布成立。上述国家的政府也加大了对该研究领域的经济资助，加快了微藻生物
技术的发展。此时期开发出了以开放式跑道池为主体的开放式培养系统，由于该系统结
构简单、建造容易、投资低及整体技术相对简单，在许多国家和地区得到了推广和应用。
小球藻、螺旋藻和盐藻等微藻的大规模培养和应用方面的成功使人类看到了微藻生物技
术的前途和其巨大的经济潜力。近年来发达国家政府如美国、德国和日本等已经把海洋
生物技术列为重点发展方向，将海洋微藻的大规模培养及其天然活性物质的分离提取等
技术放在重要的地位。
二、我国微藻生物技术的发展
我国的微藻生物技术起步较晚。1958年开始培养用于食品和饵料的微型藻类，先后
进行了小球藻、扁藻和褐指藻等的培养池大量培养，总结了一套可行的培养方法，为我国
的微藻生产打下了基础。1972年，不少单位又相继开展了螺旋藻的培养研究，并进行了
小规模的生产和应用试验，此外还开展了盐藻的生产试验。迄今，我国除已自己分离出
一批可用于大量生产的藻种外，还有国外主要生产用藻种，并掌握了生产技术，在藻种选
育、培养基配制及某些培养技术方面，已达到或接近国际水平，选育出了3个适于海水生
长的螺旋藻新品系，提出了开放、半开放方式培养螺旋藻的大量培养技术。20世纪80年
代以来，我国的科学工作者在微藻的工厂化生产、光生物反应器、藻类采收、浓缩、干燥和
加工、微藻饲料的应用试验等方面进行了比较系统的研究，并取得了重大成果。
近年来在微藻活性物质尤其是脂类、多糖、色素或具有抗肿瘤、抗病毒等生物活性成
分的分析和提取，或将微藻以食品添加剂的形式用于饮料及一些保健食品的生产应用方
面也取得了较大进展，尤其是20世纪90年代以后，对微藻的生物活性物质的研究成了
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人们关注的热点。利用微藻开发生产生物活性物质具有很多独特的优点：①微藻种类繁
多，有可能提供很多新的独特的生物活性物质；②许多微藻可以进行人工养殖，且生长速
度快，繁殖周期短，能够较好地保证资源供应；③微藻可塑性强，容易通过改变环境条件
等因素来提高其体内生物活性物质的含量，因此开发利用海洋微藻是人类向海洋索取新
资源的一条有效途径。
三、微藻的生物活性物质
海洋微藻作为海洋生态系统中的*主要初级生产者，也是海洋生物资源的重要组成
部分，具有种类多、数量大、繁殖快等特点，在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起
着极其重要的作用，它们的盛衰直接或间接地影响着整个海洋生态系的生产力，因此，与
渔业资源、水产养殖、环保、地质等密切相关。微藻本身营养丰富，富含蛋白质，可以作为
单细胞蛋白(SCP)的一个重要来源，而且富含脂肪、多糖、蛋白、类胡萝卜素等生物活性物
质，因此，微藻在医药、食品、水产养殖、农业及环保等领域具有重要开发价值。我国海洋
微藻资源丰富，近年来，随着陆地资源的衰竭，丰富的海洋微藻资源成了人们关注的热
点，海洋微藻在保健食品、药物、饲料、化妆品、生物农药、污水治理等方面展现出了广泛
的应用前景。
长期以来，人们仅仅是把微藻作为鱼、虾、贝类幼体或成体的直接或间接的活饵料。
20世纪80年代后，人们研究发现海洋微藻内含有丰富的生物活性物质，尤其是一些有独
特医疗功效的物质如β-胡萝卜素、藻蓝素等色素类，抗生素类，抗病毒类，抗真菌类，细胞
毒素和抗癌类，还有微藻脂肪酸、多糖、维生素、甾醇等，它们对生物体内的代谢过程和各
种生化反应有活性作用，对人类的多种疾病(如肿瘤、癌、心血管疾病、艾滋病等)具有特
殊的疗效，是重要的药物资源，从而激发了人们对微藻生物活性物质的研究热情。
地球上(包括海洋中)约有3万种微藻，在它们中间存在着丰富而结构独特的有机化
合物，大量的研究表明这些代谢产物具有多种多样的生物活性，其中重要的生物活性物
质有以下几类。
(一)抗生素(Antibiotics)
微藻能合成对其他微藻、病毒、细菌、真菌和原生动物有毒性作用的抗微生物化合
物。这些化合物大多数是有机酸、脂肪酸、溴酚及其他酚类抑制剂、丹宁、类萜、多糖及醇
类。
自1944年Pratt等人从小球藻中分离到具有抗菌功能的球藻素(Chlorellin)以来，人
们相继从固着列金藻(Stichochrysis immobilis)、马汉母赭胞藻(Ochromobilis malhamensis)、
裼囊藻(Phaeocysis ponchetii)、日本星杆藻(AsterioneUajaponica)、霍氏双歧藻(Scytonema
hofmanni)和念珠藻(Nostos spp)等多种微藻中分离到抗生素类化合物，并正深入研究试
图从中开发出新型高效抗生素类药物。
(二)毒素(Toxin)
人类很早就认识到某些藻类对人和动物有毒害作用，进一步的研究表明鱼或贝类体
内的毒素也是由其体内共生藻类或吞食了含毒素的藻类而使毒素在其体内积累而产生
的，也就是说微藻是毒素的初始生产者。
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封面
书名:海洋生物活性物质
作者:李八方
页数:643
定价:¥80.0
出版社:中国海洋大学出版社
出版日期:2007-08-01
ISBN:9787811250145
PDF电子书大小:57MB 高清扫描完整版