长茎葡萄蕨藻(Caulerpa lentillifera)隶属绿藻] J](Chlorophyta)羽藻目(Bryopsidales)蕨藻科(Caulerpaceae)蕨藻属(Caulerpa),分布于中国南海、东南亚、日本冲绳、台湾、大洋洲等热带、亚热带海域。长茎葡萄蕨藻的球状体晶莹剔透、形似葡萄,故常被称为“海葡萄”;又由于它营养丰富、口味鲜美,具有保健作用,被称为“长寿菜”,深受广大沿海居民的青睐,是一种具有研发前景的经济海藻。

据相关研究发现，长茎葡萄蕨藻的水分含量丰富,占湿重97%,膳食纤维占干重24% ~ 26%,蛋白质干重16%,脂肪仅占0.03%，且不含胆固醇,是高蛋白低脂肪的保健食品。还含有大量的氨基酸、矿物质和不饱和脂肪酸,以及钙、磷、镁、碘、铜等微量元素。其他相关研究也发现长茎葡萄蕨藻具有抗菌、治疗糖尿病、降压、祛风湿和美容保健等药理作用。

目前,国内外对长茎葡萄蕨藻的研究内容较少,也没有对其产品进一步开发的报道 ,其应用仅停留在原材料的食用阶段。为了进一步探索长茎葡萄蕨藻的药学价值,为其开发利用提供参考依据,本文就近年来长茎葡萄蕨藻的化学成分、药理作用及应用前景等内容予以综述。

海藻，作为海洋中分布最广泛的低等海洋生物,是海洋天然活性成分的主要来源之-。为了适应海洋独特复杂的生存环境,大部分海藻能够产生一些具有代表性的代谢物质 ,这些代谢物质大多都具有生物活性,这些活性物质可作为海洋新药开发的重要来源之一。且这些活性成分具有陆生植物所不具有的特殊结构、生理及生化特征,因此,有很多特殊的医疗保健作用,可用于治疗常见病及多发病。

近年来,长茎葡萄蕨藻中的化学成分得到越来越多的关注,例如多糖、多酚、生物碱等成分,现将其已有研究的化学成分归纳总结如下。

多糖类

海藻多糖是从海洋藻类中提取的一类化学结构新颖、活性多样的大分子天然化合物,具賄多种重要的生物活性,近年来已引起国内外学者的广泛关注。长茎葡萄蕨藻中糖类含量+分丰富, Patricia等 0研究长茎葡萄蕨藻发现糖类占总提取物的百分比高达38.66%,长茎葡萄蕨藻研究最广泛的就是多糖。

近年来,国内外学者对其多糖的理化性质、单糖的组成作了深入的研究。Sun等研究发现长茎葡萄蕨藻多糖中的蛋白质含量较低,多糖均为酸性多糖,还具有糖醛酸。通过进一步分析多 糖的理化性质,发现多糖的硫酸化程度比较高,故判定长茎葡萄蕨藻多糖为硫酸化多糖。据已有的研究报道,多糖的硫酸基团是其抗炎活性的重要参数,抗炎活性的强弱与硫酸化的程度呈正相关。多糖的组成比较单一, 以半乳糖、木糖和甘露糖为主。

因海藻多糖的提取存在一定的难度,为了提高多糖的产率和纯度,相关学者还研究了多糖的最佳提取工艺。海藻粗多糖的传统提取法主要采用热水抽提、弱酸或弱碱提取,随着现代分离技术的发展,超声波辅助提取、微波辅助提取等新型提取技术的引入,不仅提高了多糖的产率和提取效率,还保护了海藻多糖独特的天然高级结构,尤其是硫酸基团。

在采用传统的水提醇沉法提取多糖时,乙醇的浓度会影响多糖的成分。55%乙醇产率最高, 70%乙醇能沉淀出最多的多糖,且这种多糖馏分中的蛋白质比例最低。且随着乙醇的浓度的增加,沉淀多糖的分子量会逐渐降低Zha等研究发现当乙醇浓度达到80%时,多糖是含量达到峰值,约为0.118 mg/mL。王等采用加速溶剂萃取方法(ASE),在温度120℃下静态提取2次,每次35 min,多糖的得率占水提取物的(51.03%+0.62%),与传统的水提醇沉法相比,操作简便、节约时间、产率更高。单因素试验和响应面研究超声提取工艺,发现最佳提取条件为超声30 min,提取9 h,提取温度为100℃料液比为1 : 40,此时的提取率为3.125%。

生物碱类

生物碱是一类生物体中的含氮化合物，它存在于植物、动物、微生物和海洋生物中,在抗肿瘤、抗病毒和抑菌等方面引起了普遍的关注。海藻生物碱,作为海洋藻类中的一种次生代谢产物，是一 类含有胺型氮功能基和复杂的碳骨架环系结构的具有重要生物活性的碱性有机物,富含多种具有研究价值的生物活性。

蕨藻红素是长茎葡萄蕨藻中一类重要的生物碱 ,分子式为C24H18N2O4,是一种双吲哚生物碱,结构式见图1。有文献报道,藻蕨红素具有延缓花朵衰老、延缓果实成熟、促进或抑制植物生长等功效,还能够抗肿瘤、抗病毒,这在一定程度上提升了长茎葡萄蕨藻的经济价值。

学者向江波等人采用响应面微波提取法研究了长茎葡萄蕨藻中蕨藻红素的提取工艺,最终得到其最佳工艺条件为:微波功率200 W,乙醇浓度为85%,料液比为1 : 30,萃取20 min,萃取温度为45℃。在此条件下,蕨藻红素的提取率可达91 9%,远大于超声法、回流法和水浴法,且提取时间短,消耗溶剂量小。进一步研究发现,应用高速逆流色谱(HSCC)进行分离纯化时的溶剂体系为正己烷甲醇-水(2:1: 1),分子量为398.13，含大约为0.91 mg/g。

图1 蕨藻红素

多酚类

海藻多酚是海藻中存在的一大类含有多个酚羟基的次生代谢产物,广泛存在于海藻中,属于间苯三酚衍生物,具有复杂的结构和广泛的生物活性,对海洋保健食品和海洋药物的发展具有重要意义,已经成为海洋新药研发领域的研究热点Yab采用福林法对长茎葡萄蕨藻提取物的总多酚进行了定量,发现长茎葡萄蕨藻中含有少量的多酚,且不同溶剂提取的多酚的含量不同:氯仿>甲醇>水,氯仿提取物中的多酚可达(5 .47+0.75)mgGAE/g.长茎葡萄蕨藻多酚的含量很低,为了提高产率, Nguyen等20比较了热干燥和冷冻干燥的长茎葡萄蕨藻总酚含量,发现两种干燥方法的产量相似,分别为(2.21+0.08) g/100 g、(2.26+0.09) g/100 g, 但热干燥海藻的萃取率明显低于冷冻干燥,这是因为高温可能引起某些组分氧化缩合而不溶于乙醇，或者高温导致一些酚类化合物发生分解作用,而冻过程对海藻的物理损伤可能有利于提高提取效率。

不溶性膳食纤维

不溶性膳食纤维是指既不溶解于水又不被大肠中微生物降解的一类物质,常存在于植物的根、茎叶、果实中,可参与人体体液和血液的循环,降低血脂和胆固醇,并能改善肠道功能。世界卫生组织建议成人每天膳食纤维摄入量至少为25 g,但近期调查发现,我国成年人的不溶性膳食纤维摄入只有12.2 g,远远不足。

藻类中也含有丰富的膳食纤维,与其他植物膳食纤维相比,价格更加低廉,藻类的简单组成使其更容易被提取和利用。Ryan发现长茎葡萄蕨藻中含有16.6%的不溶性纤维,这些不溶性纤维可通过抑制炎症细胞浸润和调节肠道菌群,来减轻心血管和代谢综合症状,降低体重、收缩压、血浆总胆固醇和非酯化脂肪酸浓度、心脏和肝脏炎症细胞以及内脏脂肪。

多肽类

海藻多肽是一具有活性的生物大分子,属于植物的天然生长调节剂，可改善人类的内源性激素的表达水平,賄显著的药用价值。据文献报道, 海藻多肽具有抗肿瘤、抗病毒、 抗菌以及提高机体免疫力等生物活性。国内外大量研究报道适当摄入海藻可以降低人类的血压,这启示科学家们从长茎葡萄蕨藻水解物中筛选抗高血压肽。因此, Joel从长茎葡萄蕨藻的水解蛋白中分离出多肽,实验发现其可以抑制(血管紧张素I转化酶)ACE的活性,属于ACEI肽,示了其具有预防高血压和开发功能性食品方面的潜力。

其他成分

除了以上成分外,长茎葡萄蕨藻还有其他丰富的营养成分,如蛋白质;约占14.37%;氨基酸含量丰富,必需氨基酸(EAA)占氨基酸总量的41.09%,EAA/NEAA为69.75%,还具有47.865的呈味氨基酸;脂肪含量低,但不饱和脂肪酸含量丰富;还含有一些人体必须的微元素如Na、K、Mg和Ca等。

近年来,相关研究学者发现长茎葡萄蕨藻具有抗氧化、抗肿瘤、免疫调节、 降血糖及降血压等多种药理作用。以下对近年来国内外长茎葡萄蕨藻药理活性的研究予以综述。

抗氧化活性

抗氧化活性是海藻活性成分最主要的药理作用。向江波等17]研究发现 ,长茎葡萄蕨藻中的蕨藻红素具有较强的抗氧化能力,蕨藻红素纯品对OH、02、DPPH自由基的IC5o分别为12.21、25.32、27.56 mg/mL,可应用于抗氧化药物的新药研发、化妆品研发等领域,具有较好的应用前景。

长茎葡萄蕨藻多酚一般具有较强的清除过氧化氢能力,但对DPPH自由基清除活性、铁离子还原活性较弱[20]。Chaiklahan测定长茎葡萄蕨藻多糖中总酚含量约为1.23 mg GAE/g,清除50% 2,2-联氮双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)的IC50值为10.31 m .g/mL清除DPPH自由基的IC50为74.03 mg/mL,具有较好的抗氧化能力。

免疫刺激活性

海藻成分的各种免疫调节作用方式不同,大量的研究表明海藻多糖具有较强的免疫刺激活性。长茎葡萄蕨藻富含多糖,近年来研究学者对其免疫调节作用做了详细的研究。

张媚健采用细胞模型评价长茎葡萄蕨藻多糖CLP-P1对巨噬细胞RAW264.7的免疫刺激活性,发现CLP-P1可通过促进细胞活性并增强NO/iNOS、IL-6、 IL-1β 和TNF-a的分泌和基因表达来提高巨噬细胞RAW 264.7的增殖,并增强其吞噬作用。同时还可介导免疫刺激活性的信号通路以及上调相关基因的表达。Sun的免疫刺激活性评价显示,分离纯化出的长茎葡萄蕨藻的四种多糖对巨噬细胞均有明显的刺激作用,其中CLGP4表现出最强的免疫刺激活性,在促进巨噬细胞增殖、增强吞噬、NO生成和巨噬细胞酸性磷酸酶活性方面作更强大。因此, CLGP4可作为一种天然免疫调节剂,开发具有保健作用的功能性食物。Maeda发现长茎 葡萄蕨藻多糖可通过NF-KB和p38 MAPK信号通路,增加各种细胞因子编码基因的表达。Zhang等 141也发现RAW264.7巨噬细胞经长茎葡萄蕨藻多糖处理后,可促进细胞因子孔IL-6、TNF-a、IL-1β和NO的合成和分泌,增强吞噬能力,并无毒性作用。

综上,长茎葡萄蕨藻多糖在调节机体免疫作用时，与其他海藻 多糖的作用机制是相似的,都是通过促进相关细胞因子的表达和激活免疫信号通路来实现的,这也可以说明长茎葡萄蕨藻有望与其他藻类共同开发成具有临床价值的免疫调节剂。

抗凝血作用

抗凝剂可用于多种循环系统疾病和血栓性疾病的治疗, 并用于血液学分析的血液采样。肝素是最早使用也是应用最广泛的抗凝血药物,但普通肝素具有许多不可预见的副作用,近年来,根据肝素抗凝血作用制得的硫酸多糖因其副作用低和传染疾病小等特点引起广泛的关注。研究发现,抗凝血作用是海藻硫酸多糖一个非常 重要的生物活性,从天然海藻提取物中获取抗凝剂成为近年来一种新兴的途径。Althea R发现混合长茎葡萄蕨藻提取物的血液凝血时间延长,简单线性回归显示二者呈正相关,即长茎葡萄蕨藻提取物的剂量越高,抗凝作用越好。

降血脂

研究发现,海藻多糖能够降低血脂异常动物的血脂水平,改善健康状况。海藻多糖也属于膳食纤维的一类,进入体内可在肠道中吸水形成特异性胶体,这种特异性胶体可与粪便结合，体积变大 ,被微生物发酵所利用,阻止脂类物质向小肠肠壁的扩散,抑制脂类的消化吸收,起到降血脂的作用。比较了通过乙醇沉淀法获得长茎葡萄蕨藻多糖的理化性质和胆汁酸结合能力,发现WCLP-55和WCLP-70具有较高的胆汁酸结合能力,与胆汁酸结合能力越强,降血脂的能力越强,因此,可将长茎葡萄蕨藻开发为具有降低血脂的功能性食品。

抗炎

海藻多糖的抗炎活性在神经系统、消化系统及骨关节炎系统等模型中均已得到验证,其作用机制主要是通过调节一系列的作用信号通路来实现的,包括NF-kB、MAPK、 PI3K/AKT等133),从而调节各种炎症因子的生成 ,进而发挥抗炎作用。

Sun从长茎葡萄蕨藻中提取出了四种多糖(CLGP1、CLGP2、CLGP3和CLGP4),CLGP4可抑制IL-1b、 TNF a、SIgA和mucin2的产生,下调LPS诱导的IL-1b和TNF-a的表达,从而对LPS诱导的HT29细胞产生抗炎作用。长茎葡萄蕨藻来源丰富,是一种常见无毒副作用的食品,逐渐成为抗炎药物研究领域的热点。

降血糖作用

常见的降血糖药物主要有二甲双胍、阿卡波糖、格列美脲等,长期使用会产生库欣综合征B35]、胃肠道反应、过敏等副作用。从天然药物中开发无副作用的降血糖药代替化学药已成为一种迫在眉睫的手段。目前,从海洋生物中寻找降糖药是一种趋势 ,尤其是海洋藻类,具有较高的降血糖活性。

Sharma和Rhyu发现长茎葡萄蕨藻醇提物可以降低二肽基肽酶IV和a-葡萄糖苷酶的活性,还能有效抑制白细胞介素1β和干扰素y诱导的RIN细胞的细胞死亡和iNOS表达，具有抗糖尿病的潜能;除此之外,它还可增加大鼠胰岛素瘤细胞的胰岛素分泌,并刺激3T3-L1脂肪细胞摄取葡萄糖。Sharma研究发现,长茎葡萄蕨藻提取物能够显著降低小鼠的空腹血糖、OGTT和IPITT血糖水平、血浆胰岛素、稳态模型评估-胰岛素抵抗(HOMA-IR)、TNF-a、 IL-6、 FFA、 TG和TC水平以及肝糖原含量,因此,长茎葡萄蕨藻可作为预防糖尿病的候选药物。

其他药理作用

除了.上述研究比较详细的药理作用外,长茎葡萄蕨藻还有调节心脑血管系统功能以及抑菌等药理作用。

目前,地球的陆地资源已经被过度开发,但海洋资源仍然丰富,利用率不高,故可将目光着眼于海洋资源的开发利用。于高盐压低温这种极为特殊的生态环境,海洋中孕育着数十万种生物资源,因此海洋资源的利用研究变得尤为重要。但人类关于海洋生物的研究有限,利用率低,如何应用现代科学技术充分利用海洋生物资源已成为国内外研究的热点与难点。

长茎葡萄蕨藻是我国一种非常重要的经济海藻,传统的运用方式主要是作为食物,仅在日本及我国福建沿海等地被广泛种植,因其储运条件极为苛刻,在我国内陆并不属于常见的经济作物,也没有深加工及产品的报道。但近年来,随着科学工作者对其化学成分的分离与分析,发现其具有丰富的药理活性,如抗氧化、免疫刺激活性、降血糖、抗凝血等,扩大了长茎葡萄蕨藻在医药领域的应用。但对其具体药理作用机制和作用通路的文献几乎没有,药效学物质基础也不清楚,制约了人们对长茎葡萄蕨藻的深入研究。

分析文献资料后认为，为了进一步深入探讨长茎葡萄蕨藻的生物活性 ,后续的研究可以集中在以下几个方面。

(1)分离纯化单糖,分析单糖的化学结构及关键基团,探讨其化学结构与药理作用之间的相关性;

(2)分离纯化多酚,分析多酚的药理活性及影响因素, 并阐明其作用机制;

(3)将长茎葡萄蕨藻提取物的抗氧化活性与常用的抗氧化剂如维生素C做阳性对照,分析其作为天然抗氧化剂的收益比;

(4)构建免疫缺陷大鼠模型,探讨长茎葡萄蕨藻多 糖对大鼠免疫能力的影响;

(5)构建具有凝血障碍的大鼠模型,研究长茎葡萄蕨藻多糖对大鼠凝血作用的影响;扮离出单糖,研究单糖的硫酸化程度与凝血时间是否存在线性关系;

(6)构建动物模型,研究长茎葡萄蕨藻提取物的抗炎、降血脂、降血糖等生物活性。