[科普中国]-生物活性物质

生物活性物质，也称之为生理活性物质，即具有生物活性的化合物，是指对生命现象具有影响的微量或少量的物质，包括多糖、萜类、甾醇类、生物碱、肽类、核酸、蛋白质、氨基酸、甙类、油脂、蜡、树脂类、植物色素、矿物质元素、酶和维生素等。1

多糖多糖是由很多单糖以昔键相连接而形成的高分子化合物。一个分子多糖水解后可生成几百、几千甚至上万个单糖分子。因此，多糖的相对分子质量都很大，一般在数万碳单位以上。多糖在生物界分布十分广泛，有些多糖是构成动植物机体骨架的物质，如纤维素、甲壳质等;有些多糖如淀粉、糖原等是动植物体内的营养储备;在生物体内具有重要生理功能的糖蛋白、蛋白聚糖及糖脂等分子中，均含有多糖或寡糖成分。自然界存在的多糖，有的如淀粉、糖原、纤维素水解后只产生一种单糖— 葡萄糖，这类多糖称为匀多糖或同多糖;而另一类多糖如透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、肝素等蛋白多糖，最终水解产物是两种以上的单糖或单糖衍生物，这类多糖称为杂多糖。因蛋白多糖分子中，含有大量重复的二糖结构单位，又称为糖胺聚糖。2

萜类萜类化合物为一类由甲戊二羟酸衍生而成﹐基本碳架多具有两个或两个以上异戊二烯单位结构的化合物。萜类化合物广泛存在于生物界﹐高等植物中存在较广泛﹐菌类和苔藓类植物中也有存在﹐总数约三万种。相当一部分萜类化合物具有苦味﹐中草药的苦味多源于它的存在﹐故其曾被称为 “苦味素”。萜类化合物种类繁多﹐性质各异﹐药理活性多样﹐如抗生育的芫花酯甲、促肝细胞再生的齐墩果酸、抗菌的穿心莲内酯、抗肿瘤的紫杉醇、抗炎的龙脑、扩张冠状动脉的芍药苷等都属于萜类化合物。科学家屠呦呦领导的科研小组因抗疟成分青蒿素的发现而为我国首次夺得诺贝尔生物学和医学奖﹐而青蒿素即属于萜类化合物。3

甾醇类甾醇类属于脂类中的不皂化物，在有机溶剂中容易结晶出来。一般甾醇结构都有一个环戊烷多氢菲环。在环戊烷多氢菲的AB环之间和CD环之间各有一个甲基，称为角甲基。带有角甲基的环戊烷多氢菲称 “甾”。4

植物甾醇溶于油脂和油溶剂(如乙醚、氯仿、丙酮等)，每一种植物所含甾醇不止一种，往往是几种甾醇的混合物，小麦、玉米胚油中含有多种甾醇。4

生物碱生物碱为一大类重要的天然化合物，广泛存在于天然植物、动物、微生物中，结构类型多、生物活性强，许多已作为常用药物在临床上广泛使用，如小檗碱（黄连素）、延胡索乙素、莨菪碱（阿托品）、利血平、喜树碱、奎宁、长春新碱、苦参碱、高乌头碱、吗啡等。生物碱类天然成分生物活性广泛，具有镇痛、抑制肿瘤、降压、抗菌、抗病毒等作用。有些生物碱既是活性成分，同时又是毒性成分，如乌头类生物碱。生物碱类成分在自然界分布具有一定的规律性，如二萜生物碱主要分布在毛茛科乌头属和翠雀属，其他科属植物中罕见。5

核酸核酸是生物体内最基本的物质之一。根据化学组成不同﹐核酸可分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质。RNA是所有生命体蛋白质合成不可或缺的部分﹐也能作为部分病毒的遗传物质。核酸在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。6

蛋白质蛋白质是由许多α氨基酸按照一定的序列通过酰胺键 （或肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象并具有一定生物功能的生物大分子。蛋白质是生命的载体，任何有生命的机体都不可能离开蛋白质。蛋白质在生命活动和种族繁衍中有重要的生物学意义，承担着强大的功能。7

① 结构功能：蛋白质是生物组织和细胞的组成成分，并发挥着保护和支持细胞的作用，如生物膜中的蛋白质。7

② 催化功能：生物体内所进行的生化反应，几乎全部要由酶来催化，而绝大多数的酶都是蛋白质。7

③ 运动功能：高等动物肌肉的收缩和舒张是由肌动蛋白和肌球蛋白的相对滑动来实现的，由此产生躯体运动、呼吸、消化和血液循环等现象。7

④ 储藏功能 机体的胚胎和幼体的发育需要营养，营养的提供者正是蛋白质，如蛋类中的卵清蛋白、种子中醇溶蛋白等。7

除了以上功能外，它还有诸如血红蛋白的运输功能、激素的调节功能、疫苗的免疫功能等，可以说，蛋白质参与生物体的生长、繁殖、遗传和变异等各个环节。7

功能作用天然生物活性物质具有消炎、抗癌、抗氧化等生理活性，广泛分布于多种动植物、海洋生物和微生物中。果蔬是日常缮食的重要组成部分，目前已确认的主要功能因子有膳食纤维、果低聚糖、植物甾醇、类胡萝卜素、类黄酮、二烯丙基二硫化合物、白藜芦醇、异硫氰酸盐、柠檬烯等。如苹果是是日常膳食黄烷醇和黄酮醇的主要来源，具有提高免疫、抗氧化的作用；龙眼多糖具有调节并提高免疫力、记忆力、抗氧化、抗肿瘤等保健功能；葡萄果实及种子中含有的白藜芦醇，有抑制脂质氧化的作用；坚果中的类黄酮具有抑制血小板凝聚、抑菌与抗肿瘤等作用。蔬菜中的主要生物活性物质有胡萝卜素、有机硫化合物、多糖及类黄酮中的番茄红素、花青素等，能显著地促进人体健康与预防疾病，如南瓜多糖具有食疗防病等多种保健功能；苦瓜中的三萜、甾体类、生物碱、蛋白、有机酸及糖类等活性化学成分，具有降血糖血脂、调节酶活性、抗病毒、抗肿瘤等功能。8

此外，大豆及其制品中的大豆异黄酮、皂甙、多肽、低聚糖、卵磷脂等主要功能因子，具有抗癌、免疫调节、保护心血管、抗自由基、降血脂等作用；茶叶中的茶多酚、茶多糖、茶γ-氨基丁酸等生物活性物质具有较高 的保健功能；食用菌的抗肿瘤、免疫调节、抗病毒、抗菌消炎、降血脂等功效，与其富含多糖类、三萜类、多肽氨基酸类等活性成分密切相关；海洋生物也含有多种抗肿瘤、抗病毒、抗氧化的生物活性物质。8

一些功能食品也对菌类进行了使用, 例如, 我国生产的药酒会将不同的动物植物部分放在一起炮制, 同时加入菌类;使用灵芝进行药酒的制作;使用双孢菇制作膨化食品等。我国也存在着一些神奇的生物, 最具特色的就是冬虫夏草。虫草是由于真菌寄生在虫子体内, 直到虫体死亡、真菌占领虫子的身体, 钻出地面, 看上去像草一样。由于形成的特殊性, 也使虫草中含有一些对人体极为有利的活性因子。当前, 我国已经研发出很多与之相关的功能产品, 如虫草酒、虫草果冻和虫草药膳等。9

研究重点新资源挖掘功能食品的关键是其包含的天然生物活性物质 对人体生理机能具有调节作用，要实现多学科的基础研究与创新性产品的开发，就必须不断开发和挖掘新的功能性食品原料。动、植物中的生物活性物质资源非常巨大，应用现代先进科学技术全面开展资源鉴定 评价，包括功效成分及活性物质的鉴定、生理活性机制的探究等，深入挖掘植物栽培种、近缘种、野生种资 源，丰富、保护、创新利用药食同源植物。在深入利用资源研发高效专用功能食品的同时，还要开展高产优质、全营养素植物资源功能遗传背景和优良品种选育研究，以满足日常膳食的需求。8

提取分离工艺优化提取分离的最终目的是既去除杂质又最大限度地保留天然生物活性物质的生物活性和稳定性，即要求探讨提取方法的最佳条件，优化无害化绿色分离工 艺与纯化技术，为深入开展制备工艺改进、特性应用、 改性产品、专用功能食品的研制提供技术指导，更好 地发挥功能食品的绿色、保健功效。在天然生物活性物质的提取中应广泛采用现代科学技术如低温粉碎技术、超微粉碎技术、超临界萃取技术等；分离纯化工 程中采用膜片分离技术、分子蒸馏技术、纳米技术等；在追求科学营养、绿色食品的消费趋势中，还应根据植物品种特性，采用无菌包装技术、微胶囊技术、干燥 技术（冷冻干燥和升华干燥）等高新技术，生产高含量、高活性、高纯度、高稳定性的功能食品。8

功能性评价以各种动、植物为原料提取的活性物质，一般为多种成分的混合物，在分离纯化的基础上，应采用现代科学方法和实验手段对其组分结构、功效及作用机制等进行深入研究。首先，应用以细胞工程、基因工 程、酶工程为主体的现代生物技术手段对各种天然生 物活性物质的理化性质、药用功效及其构效、量效关系进行系统研究，从分子、细胞、器官水平上探讨其作 用机理和可能存在的毒副作用，明确功能因子的功效、安全性和稳定性。其次，研究多种天然生物活性物质的联合作用效果及机制，包括多种天然生物活性成分间的协同、拮抗作用或独立表现作用，为来源于多层次、多方面资源的深加工和综合开发提供理论依据，也为制订功能食品的管理规范提供依据。8

本词条内容贡献者为:

王建林 - 教授 - 兰州大学