海星資源的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)-

1、海星資源的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)汪行舟 安立龍廣東海洋大學(xué)中圖分類號:S968 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1002-2813(200803-0064-03海洋生物種群復(fù)雜多樣,種類繁多,特殊的生長環(huán)境使得它們自身及其代謝產(chǎn)物具有特殊的功能,不僅具有豐富的營養(yǎng)價值,而且對人類及動物的多種疾病具有很好的療效。海星是海洋中為數(shù)眾多的一類海底棲息無脊椎動物,富含蛋白、氨基酸、不飽和脂肪酸、微量元素和維生素等,必需氨基酸比例合理,將其作為人類的營養(yǎng)美食有很好的開發(fā)前景。此外,海星還含有大量結(jié)構(gòu)獨特的具有生物活性的代謝產(chǎn)物,如皂苷、生物堿、甾醇、多糖、維生素、蛋白質(zhì)、多肽和氨基酸等,它們具有多種多樣的生理和藥

2、理活性,如抗癌、抑菌、抗病毒、抗炎、降血壓和降血脂等,將其應(yīng)用于醫(yī)藥、保健食品及動物飼料資源開發(fā)等領(lǐng)域中有著巨大的前景。1 海星的數(shù)量、種類、分布及生物學(xué)特性海星又名海盤車,屬棘皮動物門,海星綱。海星為海生底棲的無脊椎動物,分布廣泛,北太平洋區(qū)域分布最多,現(xiàn)存500種,垂直分布從潮間帶到水深600m處,容易獲得。我國沿海有100多種海星,尤其是在我國西沙、南沙和中沙群島海域資源及品種更豐富。海星身體扁平,外形為五角星,中央部分為體盤,由體盤發(fā)射出突起 腕,一般為5腕或10余腕,多者50腕,典型常見的種類為5腕的羅氏海星。海星的身體從口輻射出來可分為10個部分,排列于一個平面上。體壁堅實,有骨板

3、,骨板表面有棘刺,具有保護(hù)功能;體表有棘鉗,用來清除污物和捕捉食物;海星無排泄器官,代謝廢物借變形細(xì)胞排除體外;海星皮鰓位于體表突起,數(shù)目眾多,用于呼吸;海星屬于肉食動物,捕捉動物十分廣泛,如槭海星的胃中已發(fā)現(xiàn)有100種動物,口位于體盤中央,食管很收稿日期:2007-11-19通訊作者:安立龍短,連接膨大的胃 消化和吸收的主要部位;海星的運動系統(tǒng)為效能不高的水管系統(tǒng);其循環(huán)系統(tǒng)十分退化,僅有圍血系統(tǒng)和血竇系統(tǒng);神經(jīng)系統(tǒng)還處于低級發(fā)展階段;感覺器官不發(fā)達(dá),但能感受光線的強弱變化;雌雄異體,外形難于區(qū)分。海星的生殖季節(jié)一般在夏季,卵和精子都排出體外,在海水中受精,部分種類有抱卵和護(hù)卵的習(xí)性;海星幼

4、體浮游,成體底棲,一般來說,熱帶和溫帶無論種類和數(shù)量都較為豐富,我國南方多于北方,由于其對鹽度十分敏感,在低鹽度海域很少出現(xiàn);喜歡群居,棲息在有沙、巖石和珊瑚的海底,富于淤泥的海底很少見。海星生性兇殘,專食牡蠣、扇貝和鮑魚等海珍品,據(jù)報道,1只海星每天至少要食用超過20個牡蠣,對沿海的貝類養(yǎng)殖危害巨大。但若能對海星進(jìn)行有效的開發(fā)利用,就能變廢為寶,化害為利。2 海星的化學(xué)成分研究概況近幾十年來,世界各國科研人員已相繼從海星體內(nèi)獲得了十幾類化學(xué)物質(zhì),如皂苷、甾醇、多糖、胰島素類、胡蘿卜素類、維生素、蛋白質(zhì)、多肽和氨基酸等,它們具有多種多樣的生理和藥理活性。2.1 蛋白質(zhì)、酶類、氨基酸和多肽類最早

5、對海星提取物的研究,是從海星體內(nèi)的蛋白質(zhì)入手。1996年,E Legac從海星中提純了類I L22和TNF等具有免疫活性的蛋白分子。1999年,Is abellecande等在福氏海星再生組織中提取出了一種肝磷脂結(jié)合蛋白分子,此物質(zhì)是一種生長因子,可刺激纖維原細(xì)胞和表皮細(xì)胞(3T2、3HK21、Hella cells的增殖。Kishimur等在海星Asterina amurensis的幽門盲囊中提取了一種類似于羧肽酶A的物質(zhì),相繼又提取出類似羧肽酶B的物質(zhì)。在海星體壁中已提取了一種脫氫酶(TaDH, 此酶類似于脊椎動物中的煙 資源開發(fā)與利用64 飼料研究 FEED RE SEARCH NO.3

6、,2008酰胺腺嘌呤氧化還原酶(NAD,TaDH是一種單體蛋白,相對分子質(zhì)量32000,PI為5.2,在pH8.79.2有催化活性。2000年,Nao Iriyama等從福氏海星的卵巢中高度純化出一種唾液酸酶,海星唾液酸酶性質(zhì)與人胎盤中的唾液酸酶具有驚人的相似之處,此酶較哺乳類唾液酸酶穩(wěn)定,更易于獲得。有關(guān)海星分離純化出的酶的報道日漸增多,如谷胱甘肽過氧化物酶、抗氧化物酶、ATP二磷酸羥化酶和磷脂酶A2等。對Asterias amurensis和Sohmer p axillatus等海星的研究發(fā)現(xiàn),幽門盲囊和生殖腺中的游離氨基酸含量相對高于體壁中含量。在海星的所有組織中,甘氨酸是主要游離氨基酸

7、,并且測得海星中還含有較多?；撬帷?.2 脂類蘇聯(lián)學(xué)者曾對多種海星的磷脂成分進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),其含量一般占總脂的35%43%,主要是1-0-烷基-1-2-?；字Ｒ掖及泛?,2-二?；字Ｄ憠A2種磷脂成分,也有報道能從海星中得到純的磷脂成分。徐均望等發(fā)現(xiàn),海星生殖腺二十碳五烯酸(EPA和二十二碳六烯酸(D HA分別占總脂肪的11.14%和6.25%,EPA和DHA具有降血脂和抗癌等多種生物活性。此外,有人從Aste rias amurensis中獲得了6種腦苷脂和2種神經(jīng)節(jié)苷脂分子類型(GAA6,GAA7。2.3 皂苷類海星的所有組織中都含有皂苷,胃中皂苷含量最高,體壁、生殖腺和幽門盲囊中的皂

8、苷含量相近。海星中的皂苷屬于多甾體皂苷,結(jié)構(gòu)類型有環(huán)狀甾體皂苷、海星皂苷和多羥基甾體皂苷。大部分海星皂苷與糖蛋白和脂蛋白結(jié)合,只有約3%是以游離狀態(tài)存在。海星幽門盲囊所含皂苷中,木糖為主要糖成分,而其他組織的皂苷中則以異鼠李糖為主。2.4 甾類糖苷從海星中提取的甾類糖苷根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)不同將其分為3類:硫酸酯甾類糖苷、多羥基甾類糖苷和環(huán)甾類糖苷。硫酸酯甾類糖苷主要分布在海星的體壁和性腺中,在南極海水領(lǐng)域不同種類的海星中分離出7種硫酸酯甾類糖苷,13種多羥基甾類糖苷, 14種多羥基甾醇,選其15種研究發(fā)現(xiàn),它們對體外培養(yǎng)的支氣管肺癌細(xì)胞有細(xì)胞毒性,硫酸酯甾類糖苷類的活性明顯高于其他2類,多羥基甾類

9、糖苷有硫酸化與非硫酸化2種存在形式。環(huán)甾類糖苷在海星中含量很少,在刺海星屬的2類海星有所發(fā)現(xiàn),其特點是分子中沒有硫酸基團,但有葡萄糖醛酸。2.5 生物堿生物堿是含負(fù)氧化態(tài)氮原子的存在于生物有機體中的環(huán)狀化合物,主要分布于植物界,在動物中發(fā)現(xiàn)的生物堿極少。1986年有人從海星D.imb ricataz 中分離得到一種結(jié)構(gòu)獨特的苯基四氫異喹啉生物堿類化合物。1995年,Elio palagiano等在Fromia monil lis和Celerina he ffernani2種海星中發(fā)現(xiàn)了5種五輪列胍生物堿類分子,這5種化合物的主要結(jié)構(gòu)骨架是五輪列胍的亞精胺或羥亞精胺殘基上連接了一個線性的w-羥基

10、脂肪酸,這5種化合物的抗病毒和抗真菌活性非常顯著。2.6 其他在海星體壁中還含有酸性黏多糖,經(jīng)研究表明,海星酸性黏多糖具有抗凝血、降低血清膽固醇、抑制紅細(xì)胞凝聚及血栓形成、改善微循環(huán)等作用,是治療微循環(huán)障礙、冠心病及腦血栓的良好藥物來源。在海星Accanthaster planci毒液中提取了一種堿性糖蛋白,這種堿性糖蛋白具有溶血活性。在海星中還提取出了一系列蒽醌化合物和多胺類化合物等活性物質(zhì)。近年來,一些學(xué)者傾向于對海星體內(nèi)的毒素研究,如河豚毒素(TTX,而這些毒素是由海星體內(nèi)寄生的微生物所分泌。3 海星的藥理活性研究由于海星含有大量生物活性物質(zhì)及其代謝產(chǎn)物,如皂苷、甾醇、多糖、胰島素類、維

11、生素、蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸、脂類和生物堿等,它們具有多種多樣的生理和藥理活性,如抗癌、抑菌、抗病毒、抗炎、降血壓和降血脂等。3.1 抗菌及抗病毒作用意大利學(xué)者從海星L.chthrata和A.conspicuus 中分離得到具有抗菌活性的甾醇和皂苷,從海星A. cons picuus中提純得到的多羥基甾體二糖苷及甾醇具有很好的抗南極海洋菌活性,這表明,這些化合物在海星體壁表面起到了阻止微生物腐蝕的生態(tài)作用。此外,韓國學(xué)者報道,海星A.Pectini f era的水提物和醇提物具有抑制真菌生長和孢子發(fā)育的作用,并發(fā)現(xiàn)其具有明顯的與菌體寡糖苷相同的化學(xué)性質(zhì)。海星皂甙對偽狂犬病病毒(PRV有抑制作用,

12、其中多羥基皂甙效果較強,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),海星和資源開發(fā)與利用 飼料研究 FE ED RESE ARCH NO.3,2008 65海綿等海洋生物中分離得到的硫酸甾醇也具有一定的抗HIV-1和HI V-2活性。3.2 抗腫瘤作用王兵等測定海星總皂苷的體外和體內(nèi)抗腫瘤作用發(fā)現(xiàn),海星總皂苷對小鼠移植性肉瘤S180有顯著的劑量依賴性抑制作用,其低劑量組抑瘤率為21.8%,與對照組相比差異顯著。Masuda報道,從海星中得到一種酸性多糖對3種鼠瘤有抗腫瘤活性。海星A.Pectini f era中的外援凝集素(APL純化后對多種腫瘤細(xì)胞均有一定毒性。3.3 抗心率失常及降血壓作用據(jù)報道,海星甾醇CO1可顯著

13、降低氯化鈣誘發(fā)心室顫動(VF的發(fā)生率,抑制小鼠房顫(撲的發(fā)生,對大鼠結(jié)扎期和再灌期各時間點都有顯著的抗心率失常作用,減輕結(jié)扎造成的心肌缺血及再灌所致的心肌損傷,中高劑量組可顯著提高家兔室顫閾值,降低VF的發(fā)生。此外有研究證明,海星皂苷可直接作用于血管系統(tǒng),而不受迷走神經(jīng)分布的影響,與觸角的傳導(dǎo)和膽堿能作用無關(guān)。3.4 促進(jìn)大腦發(fā)育許東輝等研究發(fā)現(xiàn),海星甾醇明顯縮短Y型迷宮試驗小鼠到達(dá)安全區(qū)的時間,減少跳臺試驗中的錯誤次數(shù),延長潛伏期,避暗法試驗中小鼠進(jìn)入暗箱的潛伏期增長,減少錯誤次數(shù),24h重復(fù)試驗得出類似結(jié)果,達(dá)到或優(yōu)于正常對照組水平。3.5 其他作用海星提取物及所含化合物還具有抗疲勞、降血

14、糖、抗炎、抗休克、抗?jié)?、神?jīng)肌肉傳導(dǎo)和性激素樣等藥理作用和生理功能。4 海星的營養(yǎng)價值海星幽門盲囊脂肪中有DHA和EPA,含量分別為6.25%和11.14%,EPA和DHA有降血脂、降血壓、抗腫瘤和抗炎等生物活性,法國沿海居民有食用海星幽門盲囊的習(xí)慣,我國部分地區(qū)居民也有食用的記載。海星所含必需和半必需氨基酸占氨基酸總量的49.82%,按蛋白質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說,必需和半必需氨基酸所占比例越高則營養(yǎng)價值越大。海星的生殖腺和消化腺俗稱海星黃,營養(yǎng)豐富,沿海居民早有食用的歷史。姬勝利等對海星黃的基本成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),其中蛋白含量為15.92%。因此,將其作為新的海洋蛋白源用于食品和功能性食品的研究引起廣泛

15、關(guān)注,如海星明膠代血漿和海星黃等產(chǎn)品已上市。此外,市面上已出現(xiàn)金海星營養(yǎng)液和金海星膠囊等系列藥物或保健品。日本將海星經(jīng)一系列處理后,可制成調(diào)味品、飲食制品和化妝品等,具有促康復(fù)、提高機體健康水平和增加皮膚彈性等作用。以上資料表明,海星不但是一種很好的營養(yǎng)品,也是一種保健品。5 關(guān)于海星棘皮海星棘皮占海星整體的絕大部分,約占其質(zhì)量的75%80%。但因其不可食,故經(jīng)常將其廢棄。研究表明,海星棘皮中不但富含營養(yǎng)物質(zhì),還含有皂苷、生物堿和甾醇等多種生物活性物質(zhì)。徐均望等對海星棘皮的化學(xué)成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),海星棘皮干粉所含蛋白質(zhì)為55.01%,所含10種必需和半必需氨基酸占氨基酸總量的49.82%。海星棘皮中含有銅、鐵和鋅等10種對人體和動物體所必需的微量元素,其中含鋅量為77.60 g/g,鋅對于動物的生長及免疫起到重要作用。但海星棘皮中所含鋅是以螯合物形式存在(高分子有機化合物,其生理功能遠(yuǎn)高于在動物飼料中另行添加的無機鋅鹽(ZnCl2。此外,測得海星棘皮中牛磺酸含量達(dá)12354.8mg/kg,?；撬峋哂写龠M(jìn)大腦發(fā)育、調(diào)節(jié)脂類代謝及提高機體抗氧化能力等多種生理功能,作為動物飼料添加劑可提高動物生產(chǎn)性能和胴體品質(zhì)。海星棘皮中還富含皂苷和生物堿等活性物質(zhì),具有調(diào)節(jié)生殖發(fā)育、抗炎、抗菌、降血壓、抗炎及抗癌等多種功效。因此,如何更加有效的開發(fā)