路海霞，吳靖娜，劉智禹*，王學(xué)良，喬 琨，陳 貝，蘇永昌

[1.福建省水產(chǎn)研究所，國(guó)家海水魚類加工技術(shù)研發(fā)分中心(廈門)，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361013；2.福建省海洋生物資源開(kāi)發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 廈門 361013；3.福建環(huán)球海洋生物科技有限公司，福建 漳州 363502]

大型海藻多糖的制備及應(yīng)用研究

路海霞1，2，吳靖娜1，2，劉智禹1，2*，王學(xué)良3，喬 琨1，2，陳 貝1，2，蘇永昌1，2

[1.福建省水產(chǎn)研究所，國(guó)家海水魚類加工技術(shù)研發(fā)分中心(廈門)，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 廈門 361013；2.福建省海洋生物資源開(kāi)發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心，福建 廈門 361013；3.福建環(huán)球海洋生物科技有限公司，福建 漳州 363502]

海藻多糖是大型海藻重要的組成成分，其生物活性是近年來(lái)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。本文綜述了近年來(lái)海藻多糖的水提、醇提、酸堿提、酶提、超聲波輔助提取和微波輔助提取等6種方法，比較了不同制備方法的適用性及優(yōu)缺點(diǎn)，詳述了海藻多糖的免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗病毒、降血糖、降血脂和抗氧化等生物活性及作用機(jī)理，介紹了海藻多糖在生物醫(yī)藥、食品以及化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用情況，展望了海藻多糖未來(lái)的研究重點(diǎn)，以期為海藻高值化開(kāi)發(fā)利用研究提供一定的參考。

大型海藻；多糖；提取；生物活性；應(yīng)用領(lǐng)域

海藻分為大型海藻和微藻兩大類，大型海藻種類眾多、形態(tài)繁雜，包括褐藻、紅藻、藍(lán)藻和綠藻等四大門類[1]。大型海藻生物活性物質(zhì)主要分為兩類，一類是可被消化吸收的小分子物質(zhì)，具體有鹵族化合物、海藻單寧、萜類化合物等；另一類是難以被消化的粘性多糖，包括紅藻中的瓊膠、卡拉膠、褐藻糖膠、硫酸多糖等[2]。大型海藻多糖(以下簡(jiǎn)稱多糖)是由多個(gè)相同或不相同的單糖基通過(guò)糖苷鍵相連形成的高分子量碳水化合物，存在于海藻細(xì)胞壁及間質(zhì)，約占海藻干重的50%以上，具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗病毒、抗氧化等多種生物活性及藥用價(jià)值[3-5]。本文就海藻多糖提取制備方法、活性功能及應(yīng)用進(jìn)行綜述，為海藻多糖的制備及應(yīng)用提供一定的參考。

1 海藻多糖的提取方法

目前，海藻多糖的提取制備方法眾多，常見(jiàn)的提取方法有水提法、酸堿提法、醇提法、酶提法和輔助提取法等。

1.1 水提法

水提法是在熱力的協(xié)助下，細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，水溶劑滲入細(xì)胞溶解多糖物質(zhì)，并使其穿過(guò)細(xì)胞壁，擴(kuò)散到外部溶劑中[6]。海藻多糖是含有大量羥基的極性大分子化合物，易溶于水，因此，傳統(tǒng)的水提法較多應(yīng)用于海藻多糖的提取[7]。劉秋英等采用水提法制備葡枝馬尾藻和銅藻多糖，多糖得率分別可達(dá)35.7%和22.5%，并考證了該類多糖的抗腫瘤活性[8]。夏超等通過(guò)優(yōu)化海藻多糖的水提工藝，發(fā)現(xiàn)提取溫度對(duì)提取效果的影響最大，在80℃溫度條件下，提取效率最佳[9]。水提法操作簡(jiǎn)單、成本低，但是該法有得率低、溫度高等缺點(diǎn)。

1.2 醇提法

醇提法是通過(guò)降低水溶液的介電常數(shù)，使多糖脫水產(chǎn)生沉淀進(jìn)而得到分離，適用于水溶性多糖。不同多糖可在不同濃度乙醇的條件下分步沉淀，如褐藻糖膠和褐藻淀粉在乙醇中溶解濃度有差異。宋彥顯等人采用醇提法提取海藻多糖，提取率為6.0%，并發(fā)現(xiàn)提取的海藻多糖有降血糖的功效[10]。閔玉濤比較了水提法和醇提法提取海藻多糖的效果，結(jié)果表明醇提和水提的提取率分別為6.0%和7.8%，在相同濃度下，不同方法提取的多糖的降血糖活性差別不大[11]。醇提法因提取多糖較水提法成本高，且操作相對(duì)復(fù)雜，而較多應(yīng)用于中藥材活性成分的提取，如五味子多糖[12]、黃芪多糖[13]等。

1.3 酸堿提法

酸堿提法是通過(guò)酸堿液的充分作用，促使藻類細(xì)胞吸水膨脹，從而導(dǎo)致細(xì)胞外壁破裂，進(jìn)而使多糖物質(zhì)游離流出[14]。劉芳研究了NaOH溶液對(duì)細(xì)江蘺、滸苔、斜基馬尾藻和灰葉馬尾藻多糖的浸提效果，結(jié)果表明堿提斜基馬尾藻多糖能使人血漿活化部分的凝血活酶時(shí)間延遲110.1 s、凝血酶時(shí)間延遲104.6 s[15]。酸溶液會(huì)裂解多糖的糖苷鍵，因此使用稀酸提取時(shí)，時(shí)間不宜太長(zhǎng)，溫度也不應(yīng)太高。堿溶液提取時(shí)多糖得率較高，但是堿會(huì)破壞多糖的結(jié)構(gòu)及活性。綜上，酸堿提法雖然相對(duì)水提法有比較高的得率，但是提取得到的多糖結(jié)構(gòu)和功能均受到影響。

1.4 酶提法

酶提法是通過(guò)特定的酶處理后，藻類細(xì)胞外壁成分發(fā)生水解，細(xì)胞的通透性增加，因而細(xì)胞內(nèi)有效成分便容易流出[16]。纖維素是海藻細(xì)胞壁的主要組成成分，因此經(jīng)過(guò)纖維素酶處理后，細(xì)胞壁組織結(jié)構(gòu)被破壞，海藻多糖便可流出細(xì)胞。楊仙凌等采用纖維素酶酶解羊棲菜獲取的多糖的得率比傳統(tǒng)的水提法高7.41%，酶解的溫度僅為46.5℃，提取條件溫和[17]。劉敏等采用纖維素酶酶解紫菜提取多糖，最終優(yōu)化工藝是酶添加量1.5%、提取溫度51℃、PH 5.0、提取時(shí)間80 min，多糖得率為19.46%[18]。與常規(guī)方法相比，酶解條件溫和，能明顯地提高得率和提取效率，且盡可能保留多糖原有組成結(jié)構(gòu)和生物活性，是目前動(dòng)植物活性成分提取首選方法之一。

1.5 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法是一種物理破碎的方法，通過(guò)超聲波高頻振蕩所產(chǎn)生的空化、機(jī)械及熱學(xué)等作用，使細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生局部高溫、高壓，進(jìn)而發(fā)生細(xì)胞變形、破裂，促使有效成分的溶出率增大[19]。楊永利等研究超聲波輔助提取壇紫菜多糖的最佳工藝，結(jié)果在超聲波功率為400 W，處理時(shí)間為45 min，提取溫度為50℃的情況下效率最高[20]。王永良等比較了超聲波輔助提取法和水提法制備異枝麒麟菜多糖的效果，結(jié)果表明超聲波輔助提取法的多糖得率和含量分別比水提法高12.08%和8.07%[21]。超聲波輔助提取法較傳統(tǒng)的溶劑浸提法有常壓操作、低溫提取、效率高的優(yōu)勢(shì)，但有造成可溶性多糖發(fā)生降解的缺點(diǎn)。

1.6 微波輔助提取法

微波輔助提取法是經(jīng)微波處理的細(xì)胞吸收了能量后，內(nèi)部產(chǎn)生高溫高壓的環(huán)境，在微波的強(qiáng)穿透力作用下，細(xì)胞壁破裂促使內(nèi)部有效成分流出。楊華等研究了龍須菜多糖的微波輔助提取工藝，優(yōu)化得到提取工藝是功率495 W、提取時(shí)間17 min、液料比100∶1，在此工藝條件下多糖的提取率高達(dá)33.11%[22]。張雙靈在用微波輔助法提取紫菜多糖時(shí)發(fā)現(xiàn)，在微波功率120 W、提取時(shí)間8 min、液料比1∶30條件下，紫菜多糖提取率最高，可達(dá)8.48%[23]。該法操作方便、提取時(shí)間短、效率高，但耗電量大、易破壞多糖活性。

2 海藻多糖的生物活性

2.1 免疫調(diào)節(jié)

刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)重要組成-淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是多糖實(shí)現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)作用的重要途徑之一。苗本村等研究表明海洋硫酸多糖911能刺激小鼠胸腺、脾臟淋巴細(xì)胞增殖，促進(jìn) ConA誘導(dǎo)的T淋巴細(xì)胞及LPS誘導(dǎo)的B淋巴細(xì)胞增殖，具有明顯的免疫調(diào)節(jié)功能[24]。邱偉芬等研究結(jié)果表明條斑紫菜多糖在質(zhì)量濃度25～250 μg/mL范圍內(nèi)能夠顯著促進(jìn)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的增殖及提高吞噬中性紅的能力，免疫調(diào)節(jié)作用顯著[25]。隨著研究的深入以及消費(fèi)者對(duì)免疫調(diào)節(jié)藥物需求的增加，海藻多糖免疫調(diào)節(jié)保健品在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。

2.2 降血脂

近年來(lái)，心腦血管病是老年人多見(jiàn)病癥，主要的發(fā)病機(jī)理是動(dòng)脈粥樣硬化，其中一個(gè)重要因素就是血脂增高。常用的調(diào)血脂西藥在一定程度上能夠減輕和治療這些疾病，但副作用大，并易誘發(fā)其它病癥；開(kāi)發(fā)毒性小、天然降血脂新藥是當(dāng)下亟待解決的問(wèn)題[26]。金春花等研究海藻多糖膠囊對(duì)高血脂大鼠血脂的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)海藻多糖可明顯降低血清中的總膽固醇、甘油三酯及低密度脂蛋白膽固醇的含量，降血脂作用明顯[27]。原澤知等提取海帶多糖并探究其降血脂功能活性，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)海帶多糖可降低高血脂小鼠甘油三酯和總膽固醇水平，為海帶多糖保健功能食品的研發(fā)提供依據(jù)[28]。

2.3 抗腫瘤

海藻多糖抗腫瘤的機(jī)理和其來(lái)源、結(jié)構(gòu)、組成成分有直接的關(guān)系[29]。癌癥是人類的一大殺手。目前治療癌癥的醫(yī)療技術(shù)主要有手術(shù)、放療、化療，但如何提高自身免疫功能，清除殘余腫瘤細(xì)胞并減少治療帶來(lái)的副作用是當(dāng)今醫(yī)學(xué)界十分重視的問(wèn)題。海藻多糖的抗腫瘤作用研究給臨床治療腫瘤提供了新的思路。朱正日等通過(guò)檢測(cè)不同劑量海藻多糖對(duì)H22肝癌小鼠體內(nèi)相關(guān)因子的影響來(lái)判斷海藻多糖拮抗癌細(xì)胞增殖的效果，結(jié)果表明各劑量組對(duì)腫瘤都有抑制作用，以中劑量(50 mg/kg·d)組最為明顯，增加了血清中T細(xì)胞生長(zhǎng)因子的含量，減少血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子水平，降低瘤組織中抗凋亡蛋白相關(guān)基因的表達(dá)能力[30]。顧佳雯等研究表明條斑紫菜多糖對(duì)人乳腺癌細(xì)胞MCF-7的生長(zhǎng)有抑制作用，為抗腫瘤研究領(lǐng)域提供了新思路[31]。

2.4 抗病毒

多糖抗病毒機(jī)理是通過(guò)強(qiáng)化病毒抗原刺激，打破病毒損傷機(jī)體免疫系統(tǒng)造成的免疫耐受，提高免疫系統(tǒng)對(duì)病毒的識(shí)別，從而提高臨床療效[32]。肖美添等研究壇紫菜多糖的抗甲I型流感病毒活性，結(jié)果顯示該多糖能使病毒滴度降低12倍，與金剛烷胺有明顯協(xié)同作用，使病毒對(duì)紅細(xì)胞凝集滴度由96降至2[33]。陳美珍等研究了龍須菜多糖的抗流感病毒效果，結(jié)果顯示龍須菜多糖的抗病毒能力隨著硫酸基含量的增加而增大，在硫酸基含量為13%時(shí)，抗病毒能力最強(qiáng)[34]。鄒沐平等發(fā)現(xiàn)瓊枝麒麟菜多糖對(duì)5種抗呼吸道病毒均有抑制作用，為呼吸道病毒新藥的開(kāi)發(fā)研究奠定了基礎(chǔ)[35]。

2.5 其他活性

隨著科學(xué)技術(shù)的升級(jí)創(chuàng)新，海藻多糖新的活性功能不斷地被發(fā)現(xiàn)，抗凝血、降血糖、抗衰老、抗炎和抗氧化等活性的研究也是促進(jìn)海藻多糖在醫(yī)藥保健領(lǐng)域快速發(fā)展的重要基礎(chǔ)[36-39]。

3 海藻多糖的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 醫(yī)藥和保健領(lǐng)域

海藻多糖是重要的多糖類物質(zhì)，種類多、來(lái)源豐富。隨著多糖的深入開(kāi)發(fā)和海洋藥物的重視，對(duì)海藻多糖的研究也日益增多。海藻多糖不僅能夠提供機(jī)體免疫調(diào)節(jié)能力，還具有抗腫瘤、抗病毒、降血糖、降血脂和抗氧化等生物活性，因此海藻多糖將成為一種非常有開(kāi)發(fā)前景的醫(yī)藥制劑，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用潛力巨大。海藻多糖衍生物還可用作藥品支撐劑、改良劑或增效劑。

3.2 食品領(lǐng)域

海藻多糖產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)是海藻產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵研究點(diǎn)，代表性產(chǎn)品有褐藻膠、瓊膠和卡拉膠等，多應(yīng)用于糖果、罐頭、糕點(diǎn)和飲料等；也可用于釀酒的澄清劑和泡沫穩(wěn)定劑。姚蘭將提取的海帶膳食纖維添加到面條制品中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1 kg面粉中添加海帶膳食纖維50 g，面條的品質(zhì)最好[40]。胡志和等研究開(kāi)發(fā)了富含海帶多糖的保健飲料，獲得最佳海帶多糖的提取條件：酶用量1.5%、pH 6.0、酶解溫度40℃、酶解時(shí)間 6 h，粗海帶多糖的得率達(dá)10.89%[41]。李穎暢等研究了紫菜多糖對(duì)極易腐敗變質(zhì)的對(duì)蝦貨架期的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)紫菜多糖在對(duì)蝦冷藏保鮮過(guò)程中能夠有效抑制細(xì)菌的繁殖生長(zhǎng)，同時(shí)還可以減緩脂肪氧化，為延長(zhǎng)對(duì)蝦的貨架期提供了有效的保證[42]。

3.3 化妝品領(lǐng)域

海藻中的活性多糖具有護(hù)發(fā)、潤(rùn)膚保濕、抗紫外輻射等功效，為其在化妝品領(lǐng)域的應(yīng)用提供了巨大的前景[43]。郭子葉研究表明滸苔多糖能減少人皮膚成纖維細(xì)胞受UVB損傷，防曬效果優(yōu)于曼秀雷敦戶外防曬噴霧；1.5 mg/mL多糖對(duì)DPPH自由基清除率達(dá)92.11%，3 mg/mL多糖對(duì)羥自由基清除率達(dá)83.40%；在濕度為55%和85%時(shí)，多糖的吸濕性明顯優(yōu)于甘油和千纖草絲瓜水[44]。黎靜等人研究發(fā)現(xiàn)海帶多糖可以調(diào)節(jié)皮膚基質(zhì)金屬蛋白酶活性，進(jìn)而調(diào)節(jié)光老化皮膚膠原蛋白的代謝，減少日光照射對(duì)皮膚的損傷[45]。

4 展望

海藻生存環(huán)境異于陸生植物，因此其含有的多糖結(jié)構(gòu)獨(dú)特、生物活力強(qiáng)，受到國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的重視。我國(guó)海域遼闊，海藻資源豐富，海藻的高值化深加工開(kāi)發(fā)利用水平不斷提升，應(yīng)用現(xiàn)代新技術(shù)新工藝盡可能地保留海洋生物的天然活性和營(yíng)養(yǎng)成分，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)成為營(yíng)養(yǎng)添加劑或具有某些功效的保健品、化妝品等。隨著對(duì)海藻多糖研究的加強(qiáng)，我國(guó)的海藻高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)將有更為廣闊的前景。

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Study on the preparation and application of large seaweed polysaccharide

LU Haixia1，2，WU Jingna1，2，LIU Zhiyu1，2*，WANG Xueliang3，QIAO Kun1，2，CHEN Bei1，2，SU Yongchang1，2

[1.National Research and Development Center for Marine Fish Processing(Xiamen)，Key Laboratory of Cultivation and High-value Utilization of Marine Organisms in Fujian Province ，F(xiàn)isheries Reasearch Instiute of Fujian，Xiamen 361013，China;2. Fujian Collaborative Innovation Center for Exploitation and Utilization of Marine Biological Resources，Xiamen 361013，China;3. Fujian Global Ocean Biotecnology Co.Ltd， Zhangzhou 363502，China]

With the upgrading of science technology and the change of consumer’s concept，the research of the large-scale marine algae is becoming more and more intensive，and the seaweed polysaccharide as an important component of the seaweed is the focus and key point of the research. In this paper，methods of water extraction，alcohol extraction，acid alkali extraction，enzyme extraction，ultrasonic assisted extraction and microwave assisted extraction of polysaccharides from marine algae were reviewed，and the immune regulation，anti-tumor，antiviral，hypoglycemic，blood lipid and antioxidant activity of marine algal polysaccharide were detailed described. The paper introduced the application of seaweed polysaccharides in biological medicine，food and cosmetics fields，and put forward the future focus direction of research，in order to provide a reference for the development and utilization of high value seaweed.

large-scale marine algae; polysaccharide; extraction; biological activity; application field

2016-07-21

國(guó)家海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201305015)； 廈門市海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展專項(xiàng)(14CZP041HJ15)；福建省海洋高新產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)；海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范項(xiàng)目(12PYY001SF08)；福建省海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范項(xiàng)目(2014FJPT01)；廈門南方海洋研究中心項(xiàng)目(14PZY017NF17).

路海霞(1988-)，女，研究實(shí)習(xí)員，碩士研究生，研究方向：水產(chǎn)品加工與綜合利用研究.E-mail：878112503@qq.com

劉智禹(1972-)，男，教授級(jí)高工，博士，研究方向：水產(chǎn)品加工與綜合利用研究.E-mail：13906008638@163.com

S985.4

A

1006-5601(2017)01-0079-06

路海霞，吳靖娜，劉智禹，等.大型海藻多糖的制備及應(yīng)用研究[J].漁業(yè)研究，2017，39(1)：79-84.