葡萄牙南部入侵大型褐藻Rugulopteryx okamurae的化学与生物活性特征分析支持其生物技术创新利用途径

《Journal of Marine Science and Engineering》：Chemical and Bioactivity Profiling of the Invasive Macroalga Rugulopteryx okamurae Collected in Southern Portugal Supporting Biotechnological Valorisation Approaches Amandine D’Unienville, Lucas Lasnel, Wadi Macquigneau, Riccardo Trentin, Adriana C. S. Pais, Maria Jo?o Rodrigues, Sónia A. O. Santos and Luísa Custódio

　　

研究人员针对入侵大型褐藻Rugulopteryx okamurae在地中海—大西洋区域的快速扩张及其引发的严重生态影响，结合循环生物经济框架下大量可利用生物质的资源化需求，对葡萄牙南部新鲜采集的漂浮生物质进行了系统的化学特征与生物活性整合分析。研究人员测定了近缘组分含量，并分别采用气相色谱—质谱（GC–MS）与分光光度法对亲脂性（正己烷）与亲水性（水）提取物进行分析；通过互补性的自由基清除、还原能力与金属螯合实验评估抗氧化活性，并以神经退行性疾病、代谢性疾病及皮肤疾病相关酶为靶点评价酶抑制活性。结果表明，亲脂组分以长链烷烃（约101 mg/g提取物）与甾醇为主，其中岩藻甾醇（fucosterol）含量约为43 mg/g提取物，但该组分自由基清除能力较低（DPPH与ABTS实验均未达到EC50值），且无显著酶抑制作用。相比之下，水提物中含有可定量测定的褐藻多酚（phlorotannins，6.61 mg PGE/g提取物），表现出中等强度的抗氧化活性（ABTS：EC50=5.17 mg/mL；FRAP：EC50=0.78 mg/mL）及酶抑制活性（BChE：IC50=5.17 mg/mL；酪氨酸酶：IC50=0.78 mg/mL）。与以往针对R. okamurae的研究相比，本研究首次将葡萄牙南部种群生物质系统分离为极性与非极性组分，并将详细的化学成分谱与多种生物活性关联起来，明确了不同组分的功能分化，证实生物活性主要与极性代谢产物相关。上述结果强调了结构化提取策略在生物质高值化中的重要性，并为R. okamurae的可持续管理提供了科学依据。

该研究由Amandine D’Unienville、Lucas Lasnel、Wadi Macquigneau、Riccardo Trentin、Adriana C. S. Pais、Maria Jo?o Rodrigues、Sónia A. O. Santos与Luísa Custódio合作完成，发表于《Journal of Marine Science and Engineering》。研究背景聚焦于入侵褐藻Rugulopteryx okamurae自西北太平洋原产地向地中海—大西洋区域扩散后的生态与经济影响。该物种生长迅速、生物量巨大，已造成底栖群落破坏与沿海产业损失，并于2022年被列入欧盟外来入侵物种名录。尽管已有研究提示其富含多糖、脂肪酸、多酚等潜在高值化合物，但葡萄牙种群缺乏将化学组成与生物活性系统关联的数据，限制了其在循环生物经济中的应用潜力。为此，研究人员通过对葡萄牙南部夏季漂浮生物质进行系统化学与生物活性表征，旨在为入侵藻类的可持续管理与高值化利用提供实证依据。

关键技术方法方面，研究人员于2023年7月在葡萄牙南部阿尔沃海滩（Praia de Alvor）采集潮间带漂浮生物质，经清洗、冷冻干燥及粉碎后获得分析样品。研究分别对生物质进行近缘组分分析、色素测定、总酚含量分析及亲水/亲脂组分的顺序提取；采用GC–MS对亲脂组分进行化学谱分析，并通过DMBA法对水提物中褐藻多酚进行定量；抗氧化活性评价涵盖DPPH与ABTS自由基清除、铁离子还原抗氧化能力（FRAP）、铜与铁螯合能力测定；酶抑制实验覆盖乙酰胆碱酯酶（AChE）、丁酰胆碱酯酶（BChE）、酪氨酸酶、α-淀粉酶、α-葡萄糖苷酶、胰脂肪酶与弹性蛋白酶等靶点。统计方法采用单因素方差分析与Tukey HSD检验，并结合GraphPad Prism计算EC₅₀与IC₅₀值。

研究结果方面，在近缘组分分析中，生物质含水量为82.5%，干重灰分占18.8%，脂质占5.26%，蛋白质为9.86%，碳水化合物估算值为66.1%，理论能量值为351 kcal/100 g干重。色素分析显示叶绿素a为主要光合色素（4.92±1.45 mg/g干重），叶绿素c为0.70±0.34 mg/g干重，总类胡萝卜素含量为1.20±0.07 mg/g干重。总酚含量测定结果为0.66±0.02 mg GAE/g干重。GC–MS分析表明，亲脂组分以长链烷烃为主，脂肪酸占总脂质的5.72%，其中饱和脂肪酸占67%，以棕榈酸（32.8%）与肉豆蔻酸（9.3%）为主；甾醇中岩藻甾醇含量最高（43.3±1.25 mg/g提取物），其次为campesterol等微量甾醇；萜类化合物以新植二烯与植醇为主。水提物中褐藻多酚含量为6.61±0.69 mg PGE/g提取物。抗氧化实验结果显示，水提物在ABTS与FRAP实验中活性较高，EC₅₀分别为5.17 mg/mL与0.78 mg/mL；亲脂组分则在铜螯合实验中表现更佳，EC₅₀为8.14 mg/mL。酶抑制实验表明，仅水提物对BChE与酪氨酸酶表现出可检测的抑制作用，IC₅₀值分别为5.17 mg/mL与0.78 mg/mL，其余酶靶点未观察到显著抑制。

讨论与结论部分指出，本研究首次将葡萄牙南部R. okamurae生物质按极性分离，并明确其化学组成与生物活性的对应关系，证实生物活性主要集中在亲水组分。亲脂组分中高含量的长链烷烃与饱和脂肪酸虽具潜在工业用途，但在所测生物活性模型中贡献有限；水提物的褐藻多酚可能是抗氧化与酶抑制的主要活性来源。研究同时强调，由于样品采自单一地点与季节，结果仅代表该特定条件下的生化特征，推广至全物种需更多时空维度的数据支持。总体而言，该研究建立了入侵大型褐藻化学—生物活性关联的系统研究方法，为后续基于生物精炼的高值化利用与生态管理提供了基础数据与可行路径。