海洋藻类天然产物防污剂研究进展
刘会会1，2 郑纪勇1 付玉彬2
（1. 海洋腐蚀与防护国防科技重点实验室，中国船舶重工集团公司第七二五研究所，山东青岛 266101 ；2. 中国海洋大学材料科学与工程研究院，山东青岛 266100）

海洋生物污损，是指海洋生物，如藻类、甲壳类等聚集在船体的任何位置，包括船壳、舵、螺旋桨和其它船体附件，或船内海水系统，如海水吸入箱、发动机冷却管线，或船载及附属设备，或水产养殖设施、系泊设施等移动或固定设施上形成的生物聚集和结垢。污损生物附着在船体上，会增大船体的自重和摩擦阻力，降低航行速度，严重影响船舶的机动性，同时也使燃料消耗增加，燃油费用上升，而且海生物的代谢介质会造成船体的腐蚀，增加船舶的维修费用，影响船舶的安全性；污损生物附着在渔网、渔具上，会阻塞网孔，影响内外水流和营养物质的交换，使鱼类繁殖量下降，严重影响渔业产量。所以，防止海生物污损已成为船舶行业及水产界等必须要解决的一个重要问题。
在长期的研究过程中，人们发现，海洋中的一些藻类表面常常保持洁净，不被污损，被认为是这些海洋藻类可以释放出代谢产物，直接抑制其他生物或其幼体附着。目前，人们已经对多种海洋藻类（主要为红藻、褐藻、绿藻）进行研究，获得了一系列具有防污活性的天然产物提取物，其中主要包括脂类、甾体、萜类、多酚、吲哚类、生物碱及含氮类化合物等。

1 红藻
红藻是海洋中广泛存在的一种植物，其体内含有丰富的倍半萜烯、二萜烯、三萜烯、乙酰苷等化合物［1］，是天然防污活性物质的重要来源之一。Bernardo A.P. DaGama 等人［2］对巴西沿岸的42 种海藻的51 种粗提物进行研究，并且用贻贝来评价提取物的防污活性，发现红藻中具有防污活性的提取物比例高（约55%），且防污性能强。Gabriele M. Konig 等人［3］从钝形凹
顶藻（Laurencia Rigida）的二氯甲烷提取物中得到了8种倍半萜烯化合物（1~8），见图1。其中化合物5、6 能够较强地抑制细菌、藻类的附着，而化合物2、3 并不能明显抑制真菌附着，化合物1、2、8 对藻类的抑制能力较弱。同时在化合物7、8 的藤壶金星幼虫、苔藓幼虫的抑制实验中发现，化合物8 浓度在100 μg/cm2时，能够完全抑制金星幼虫的附着，并且两种化合物在较低浓度时均可阻止苔藓幼虫的附着。CLAIREHELLIO 等人［4］利用甲醇- 氯仿- 水（12∶5∶3）的混合溶液，从带形蜈蚣藻（Grateloupia Turuturu）中提取得到了可以较强抑制藤壶金星幼虫附着的红藻糖苷（ 其EC50<1 μg/mL）和羟基乙磺酸，同时藤壶幼虫毒性测试显示，红藻糖苷对藤壶幼虫无毒性作用，而羟基乙磺酸对藤壶幼虫却呈现出较强的毒杀作用。
Erwan Plouguerne 等人［5］分别以正己烷、二氯甲烷、乙醚、乙酸乙酯、乙醇、丙酮、氯仿、甲醇、蒸馏水作为提取剂，从带形蜈蚣藻中获得了不同的提取物，并经防污活性检测显示，带形蜈蚣藻的正己烷提取物、二氯甲烷提取物、乙醚提取物对4 种微藻均具有较强的抑制能力。Denys R 等人［6］从栉齿藻（Delisea Pulchra）中分离纯化得到一系列次级代谢产物卤代呋喃酮混
合物，能够有效抑制纹藤壶（Balanus Amphitirite）、大型藻石莼（Ulva Lactuca）和海洋细菌SW8 的附着。其中部分化合物抑制纹藤壶幼虫附着能力极强，其EC50<25 μg/mL ；有的化合物浓度仅为25 μg/cm2 时，即可有效抑制藻类的生长和附着。同时实验结果还表明：红藻的粗提物具有广谱的防污作用，能同时抑制多种污损生物的附着，而分离提纯后得到的每一种化合物单体都只能有效抑制一种污损生物，而对其它种类无明显效果。因此，我们在防污剂的研发过程中，可以综合考虑使用几种具有不同防污活性的化合物，进而制备出具有广谱防污作用的高效防污剂。

2 褐藻
许多海洋褐藻中也含有天然防污活性物质。褐藻提取物的结构见图2。褐藻多酚是从褐藻中获得的主要活性物质，Lau 等人［7］发现其单体间苯三酚是极具防污潜力的物质。Wisespoagpand 等人［8］发现圈扇藻（Zonaria Diesingiana）提取的3 种不同酰基侧链的间苯三酚具有明显的抗菌效果。Todd 等人［9］对大叶藻进行了研究，他们首次从大叶藻中分离出p- 肉桂酸硫酸酯，一种能有效地抑制海洋细菌和纹藤壶附着，且安全无毒的活性物质。此外，他们还发现人工合成的酚酸硫酸酯类似物与天然产物相比，具有相似的防污活性，其EC50 为10 μg/cm2 左右，但不含有硫酸基的化合物不具有防污作用。Yannick Viano 等人［10］利用氯仿/ 甲醇（1 ∶ 1）混合溶液从地中海网地藻（DictyotaSp.）中得到活性物质，并经多步分离纯化，借助IR，HRESIMS，1D、2D NMR 波谱数据分析，得到了4 种新型环形二萜（11~14）和几种已知代谢物（15~20）的分子结构。防污活性评价显示，化合物13、14、16~19 具有抑制海洋细菌生物膜（Pseudoalteromonas Sp. D41）黏附的性能，其EC50 分别为110 μM、250 μM、100 μM、30 μM、230 μM、330 μM。Gerald Culioli 等人［11］从岩衣藻（Halidrys Siliquosa）的有机提取物（氯仿/ 甲醇混合溶剂）中分离得到了9 种四烯基喹啉类似物（21~29），防污测试显示，活性成分化合物22、26、29 能够有效抑制4 种细菌生长（MIC<2.5 μg/mL）和藤壶金星幼虫的附着（EC50<5 μg/mL），并且毒性测试证明这几种活性化合物均无毒性现象（LC50>100 μg/mL）。RedouaneMokrini 等人［12］从囊叶藻（Cystoseira Baccata）中分离得到了7 种新型倍半萜烯（30~33）和几种衍生物（34~36），2D NMR 和MS 分析得到了它们的分子结构，并经防污评价显示，化合物33、34、36 能够抑制微藻和大型藻附着生长（MIC 均为1 μg/mL），影响贻贝酚氧化酶的活性，但对海胆幼虫、牡蛎并没有毒性（LC50>100 μg/mL）。Marechal 等人［13］研究了不同月份的双叉藻（Bifurcaria Bifurcate）天然提取物对纹藤壶金星幼虫附着的影响，发现在相同浓度下，5、6 月的
提取物较其他时期能更有效地干扰藤壶幼虫的附着，这可能与当地污损生物附着量的季节变化有关。

3 绿藻
近年来，从海洋绿藻中提取活性物质进行防污，也广为报道。TILMAN HARDER 等人［14］利用反式固相提取法，从绿藻石莼中提取得到具有抑制水螅虫附着和变形的水性化合物，并经超滤、气相色谱分离纯化，初步确定具有防污活性的化合物主要是多聚糖、蛋白质和相对分子质量大于100 kD 的复合糖。Vangelis Smyrniotopoulos 等人［15］从蕨藻（CaulerpaProlifera）中分离得到了能够抑制海洋细菌、微藻的16 种二级代谢产物，并且发现乙炔基倍半萜烯酯浓度在106 CFU/mL、1 μg/mL 时，分别对海洋细菌、微藻的生长繁殖具有显著的抑制作用，并借助光谱分析
得到这些物质的化学结构。Zheng Jiyong 等人［16］研究发现：孔石莼（Ulva Pertusa）乙酸乙酯粗提取物浓度大于0.5 mg/mL 时，对海洋底栖硅藻、贻贝附着的抑制率均达到95% 以上。分别用石油醚、乙酸乙酯、乙醇、乙醇/ 水（2 ∶ 1）作为洗脱剂，将乙酸乙酯粗提取物分为6 个组分，其中乙醇部分对海洋底栖硅藻、贻贝具有较好的抑制作用。进一步利用乙酸乙酯/ 乙醇（20 ∶ 1）作为洗脱剂，将具有较强防污活性的乙醇部分细分为EE1、EE2、EE3、EE4 4 个部分，其中EE2浓度在0.6 mg/mL 时，能完全抑制底栖硅藻的附着；浓度0.3 mg/mL 时，能完全抑制贻贝足丝附着。南春容等人［17］研究发现：孔石莼水溶性抽提液对多种赤潮藻种的生长皆呈现出明显的抑制效应，当孔石莼水溶性抽提液的浓度达2.0 g/L 时，赤潮异弯藻和中肋骨条藻被完全杀死，塔玛亚历山大藻的生长受到强烈抑制，此研究表明：利用孔石莼的克生作用进行有害藻类的生物防治具有广阔前景。

4 展望
到目前为止，人们已从多种海洋藻类中提取了一系列具有防污活性的天然产物，初步研究结果表明：这些物质都具有较强的防污能力，但实际应用的却很少。进一步研究表明：海洋天然产物的防污作用机制并非是原来想象的那样单一，而是多种机制综合起作用的，如有抑制附着、抑制变态、干扰神经传导（可恢复性麻醉、神经传导）和驱避作用等，因此深入探讨各种化合物的防污机理，在海洋藻类天然产物防污的研究中非常必要。此外，海洋藻类由于种类繁多，生活的环境、地理位置等不同，使得各种藻类所具有的防污活性物质不同。因此，应扩大藻类的研究范围，以便获得更广谱的防污活性物质。再次，从海洋藻类中分离提取多种具有较好防污活性的物质，然后研究这些防污活性物质的结构与防污效果的关系，找到防污活性功能团，再进一步通过人工合成此类防污活性化合物或其结构类似物，是防污剂研究中的一条重要途径。