大型海藻多糖的制备及应用研究

路海霞，吴靖娜，刘智禹*，王学良，乔 琨，陈 贝，苏永昌

[1.福建省水产研究所，国家海水鱼类加工技术研发分中心(厦门)，福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建 厦门 361013；2.福建省海洋生物资源开发利用协同创新中心，福建 厦门 361013；3.福建环球海洋生物科技有限公司，福建 漳州 363502]

大型海藻多糖的制备及应用研究

路海霞1，2，吴靖娜1，2，刘智禹1，2*，王学良3，乔 琨1，2，陈 贝1，2，苏永昌1，2

[1.福建省水产研究所，国家海水鱼类加工技术研发分中心(厦门)，福建省海洋生物增养殖与高值化利用重点实验室，福建 厦门 361013；2.福建省海洋生物资源开发利用协同创新中心，福建 厦门 361013；3.福建环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组成成分，其生物活性是近年来研究的热点和重点。本文综述了近年来海藻多糖的水提、醇提、酸碱提、酶提、超声波辅助提取和微波辅助提取等6种方法，比较了不同制备方法的适用性及优缺点，详述了海藻多糖的免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、降血糖、降血脂和抗氧化等生物活性及作用机理，介绍了海藻多糖在生物医药、食品以及化妆品领域的应用情况，展望了海藻多糖未来的研究重点，以期为海藻高值化开发利用研究提供一定的参考。

大型海藻；多糖；提取；生物活性；应用领域

海藻分为大型海藻和微藻两大类，大型海藻种类众多、形态繁杂，包括褐藻、红藻、蓝藻和绿藻等四大门类[1]。大型海藻生物活性物质主要分为两类，一类是可被消化吸收的小分子物质，具体有卤族化合物、海藻单宁、萜类化合物等；另一类是难以被消化的粘性多糖，包括红藻中的琼胶、卡拉胶、褐藻糖胶、硫酸多糖等[2]。大型海藻多糖(以下简称多糖)是由多个相同或不相同的单糖基通过糖苷键相连形成的高分子量碳水化合物，存在于海藻细胞壁及间质，约占海藻干重的50%以上，具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化等多种生物活性及药用价值[3-5]。本文就海藻多糖提取制备方法、活性功能及应用进行综述，为海藻多糖的制备及应用提供一定的参考。

1 海藻多糖的提取方法

目前，海藻多糖的提取制备方法众多，常见的提取方法有水提法、酸碱提法、醇提法、酶提法和辅助提取法等。

1.1 水提法

水提法是在热力的协助下，细胞发生质壁分离，水溶剂渗入细胞溶解多糖物质，并使其穿过细胞壁，扩散到外部溶剂中[6]。海藻多糖是含有大量羟基的极性大分子化合物，易溶于水，因此，传统的水提法较多应用于海藻多糖的提取[7]。刘秋英等采用水提法制备葡枝马尾藻和铜藻多糖，多糖得率分别可达35.7%和22.5%，并考证了该类多糖的抗肿瘤活性[8]。夏超等通过优化海藻多糖的水提工艺，发现提取温度对提取效果的影响最大，在80℃温度条件下，提取效率最佳[9]。水提法操作简单、成本低，但是该法有得率低、温度高等缺点。

1.2 醇提法

醇提法是通过降低水溶液的介电常数，使多糖脱水产生沉淀进而得到分离，适用于水溶性多糖。不同多糖可在不同浓度乙醇的条件下分步沉淀，如褐藻糖胶和褐藻淀粉在乙醇中溶解浓度有差异。宋彦显等人采用醇提法提取海藻多糖，提取率为6.0%，并发现提取的海藻多糖有降血糖的功效[10]。闵玉涛比较了水提法和醇提法提取海藻多糖的效果，结果表明醇提和水提的提取率分别为6.0%和7.8%，在相同浓度下，不同方法提取的多糖的降血糖活性差别不大[11]。醇提法因提取多糖较水提法成本高，且操作相对复杂，而较多应用于中药材活性成分的提取，如五味子多糖[12]、黄芪多糖[13]等。

1.3 酸碱提法

酸碱提法是通过酸碱液的充分作用，促使藻类细胞吸水膨胀，从而导致细胞外壁破裂，进而使多糖物质游离流出[14]。刘芳研究了NaOH溶液对细江蓠、浒苔、斜基马尾藻和灰叶马尾藻多糖的浸提效果，结果表明碱提斜基马尾藻多糖能使人血浆活化部分的凝血活酶时间延迟110.1 s、凝血酶时间延迟104.6 s[15]。酸溶液会裂解多糖的糖苷键，因此使用稀酸提取时，时间不宜太长，温度也不应太高。碱溶液提取时多糖得率较高，但是碱会破坏多糖的结构及活性。综上，酸碱提法虽然相对水提法有比较高的得率，但是提取得到的多糖结构和功能均受到影响。

1.4 酶提法

酶提法是通过特定的酶处理后，藻类细胞外壁成分发生水解，细胞的通透性增加，因而细胞内有效成分便容易流出[16]。纤维素是海藻细胞壁的主要组成成分，因此经过纤维素酶处理后，细胞壁组织结构被破坏，海藻多糖便可流出细胞。杨仙凌等采用纤维素酶酶解羊栖菜获取的多糖的得率比传统的水提法高7.41%，酶解的温度仅为46.5℃，提取条件温和[17]。刘敏等采用纤维素酶酶解紫菜提取多糖，最终优化工艺是酶添加量1.5%、提取温度51℃、PH 5.0、提取时间80 min，多糖得率为19.46%[18]。与常规方法相比，酶解条件温和，能明显地提高得率和提取效率，且尽可能保留多糖原有组成结构和生物活性，是目前动植物活性成分提取首选方法之一。

1.5 超声波辅助提取法

超声波辅助提取法是一种物理破碎的方法，通过超声波高频振荡所产生的空化、机械及热学等作用，使细胞内产生局部高温、高压，进而发生细胞变形、破裂，促使有效成分的溶出率增大[19]。杨永利等研究超声波辅助提取坛紫菜多糖的最佳工艺，结果在超声波功率为400 W，处理时间为45 min，提取温度为50℃的情况下效率最高[20]。王永良等比较了超声波辅助提取法和水提法制备异枝麒麟菜多糖的效果，结果表明超声波辅助提取法的多糖得率和含量分别比水提法高12.08%和8.07%[21]。超声波辅助提取法较传统的溶剂浸提法有常压操作、低温提取、效率高的优势，但有造成可溶性多糖发生降解的缺点。

1.6 微波辅助提取法

微波辅助提取法是经微波处理的细胞吸收了能量后，内部产生高温高压的环境，在微波的强穿透力作用下，细胞壁破裂促使内部有效成分流出。杨华等研究了龙须菜多糖的微波辅助提取工艺，优化得到提取工艺是功率495 W、提取时间17 min、液料比100∶1，在此工艺条件下多糖的提取率高达33.11%[22]。张双灵在用微波辅助法提取紫菜多糖时发现，在微波功率120 W、提取时间8 min、液料比1∶30条件下，紫菜多糖提取率最高，可达8.48%[23]。该法操作方便、提取时间短、效率高，但耗电量大、易破坏多糖活性。

2 海藻多糖的生物活性

2.1 免疫调节

刺激机体免疫系统重要组成-淋巴细胞和巨噬细胞是多糖实现免疫调节作用的重要途径之一。苗本村等研究表明海洋硫酸多糖911能刺激小鼠胸腺、脾脏淋巴细胞增殖，促进 ConA诱导的T淋巴细胞及LPS诱导的B淋巴细胞增殖，具有明显的免疫调节功能[24]。邱伟芬等研究结果表明条斑紫菜多糖在质量浓度25～250 μg/mL范围内能够显著促进小鼠腹腔巨噬细胞的增殖及提高吞噬中性红的能力，免疫调节作用显著[25]。随着研究的深入以及消费者对免疫调节药物需求的增加，海藻多糖免疫调节保健品在医药领域的应用前景广阔。

2.2 降血脂

近年来，心脑血管病是老年人多见病症，主要的发病机理是动脉粥样硬化，其中一个重要因素就是血脂增高。常用的调血脂西药在一定程度上能够减轻和治疗这些疾病，但副作用大，并易诱发其它病症；开发毒性小、天然降血脂新药是当下亟待解决的问题[26]。金春花等研究海藻多糖胶囊对高血脂大鼠血脂的影响，结果发现海藻多糖可明显降低血清中的总胆固醇、甘油三酯及低密度脂蛋白胆固醇的含量，降血脂作用明显[27]。原泽知等提取海带多糖并探究其降血脂功能活性，通过实验发现海带多糖可降低高血脂小鼠甘油三酯和总胆固醇水平，为海带多糖保健功能食品的研发提供依据[28]。

2.3 抗肿瘤

海藻多糖抗肿瘤的机理和其来源、结构、组成成分有直接的关系[29]。癌症是人类的一大杀手。目前治疗癌症的医疗技术主要有手术、放疗、化疗，但如何提高自身免疫功能，清除残余肿瘤细胞并减少治疗带来的副作用是当今医学界十分重视的问题。海藻多糖的抗肿瘤作用研究给临床治疗肿瘤提供了新的思路。朱正日等通过检测不同剂量海藻多糖对H22肝癌小鼠体内相关因子的影响来判断海藻多糖拮抗癌细胞增殖的效果，结果表明各剂量组对肿瘤都有抑制作用，以中剂量(50 mg/kg·d)组最为明显，增加了血清中T细胞生长因子的含量，减少血管内皮生长因子水平，降低瘤组织中抗凋亡蛋白相关基因的表达能力[30]。顾佳雯等研究表明条斑紫菜多糖对人乳腺癌细胞MCF-7的生长有抑制作用，为抗肿瘤研究领域提供了新思路[31]。

2.4 抗病毒

多糖抗病毒机理是通过强化病毒抗原刺激，打破病毒损伤机体免疫系统造成的免疫耐受，提高免疫系统对病毒的识别，从而提高临床疗效[32]。肖美添等研究坛紫菜多糖的抗甲I型流感病毒活性，结果显示该多糖能使病毒滴度降低12倍，与金刚烷胺有明显协同作用，使病毒对红细胞凝集滴度由96降至2[33]。陈美珍等研究了龙须菜多糖的抗流感病毒效果，结果显示龙须菜多糖的抗病毒能力随着硫酸基含量的增加而增大，在硫酸基含量为13%时，抗病毒能力最强[34]。邹沐平等发现琼枝麒麟菜多糖对5种抗呼吸道病毒均有抑制作用，为呼吸道病毒新药的开发研究奠定了基础[35]。

2.5 其他活性

随着科学技术的升级创新，海藻多糖新的活性功能不断地被发现，抗凝血、降血糖、抗衰老、抗炎和抗氧化等活性的研究也是促进海藻多糖在医药保健领域快速发展的重要基础[36-39]。

3 海藻多糖的应用领域

3.1 医药和保健领域

海藻多糖是重要的多糖类物质，种类多、来源丰富。随着多糖的深入开发和海洋药物的重视，对海藻多糖的研究也日益增多。海藻多糖不仅能够提供机体免疫调节能力，还具有抗肿瘤、抗病毒、降血糖、降血脂和抗氧化等生物活性，因此海藻多糖将成为一种非常有开发前景的医药制剂，在医学领域中的应用潜力巨大。海藻多糖衍生物还可用作药品支撑剂、改良剂或增效剂。

3.2 食品领域

海藻多糖产业化生产是海藻产业的关键研究点，代表性产品有褐藻胶、琼胶和卡拉胶等，多应用于糖果、罐头、糕点和饮料等；也可用于酿酒的澄清剂和泡沫稳定剂。姚兰将提取的海带膳食纤维添加到面条制品中，结果发现1 kg面粉中添加海带膳食纤维50 g，面条的品质最好[40]。胡志和等研究开发了富含海带多糖的保健饮料，获得最佳海带多糖的提取条件：酶用量1.5%、pH 6.0、酶解温度40℃、酶解时间 6 h，粗海带多糖的得率达10.89%[41]。李颖畅等研究了紫菜多糖对极易腐败变质的对虾货架期的影响，结果发现紫菜多糖在对虾冷藏保鲜过程中能够有效抑制细菌的繁殖生长，同时还可以减缓脂肪氧化，为延长对虾的货架期提供了有效的保证[42]。

3.3 化妆品领域

海藻中的活性多糖具有护发、润肤保湿、抗紫外辐射等功效，为其在化妆品领域的应用提供了巨大的前景[43]。郭子叶研究表明浒苔多糖能减少人皮肤成纤维细胞受UVB损伤，防晒效果优于曼秀雷敦户外防晒喷雾；1.5 mg/mL多糖对DPPH自由基清除率达92.11%，3 mg/mL多糖对羟自由基清除率达83.40%；在湿度为55%和85%时，多糖的吸湿性明显优于甘油和千纤草丝瓜水[44]。黎静等人研究发现海带多糖可以调节皮肤基质金属蛋白酶活性，进而调节光老化皮肤胶原蛋白的代谢，减少日光照射对皮肤的损伤[45]。

4 展望

海藻生存环境异于陆生植物，因此其含有的多糖结构独特、生物活力强，受到国内外科学家的重视。我国海域辽阔，海藻资源丰富，海藻的高值化深加工开发利用水平不断提升，应用现代新技术新工艺尽可能地保留海洋生物的天然活性和营养成分，进一步开发成为营养添加剂或具有某些功效的保健品、化妆品等。随着对海藻多糖研究的加强，我国的海藻高新技术产业将有更为广阔的前景。

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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 ，Fisheries 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

国家海洋公益性行业科研专项(201305015)； 厦门市海洋经济发展专项(14CZP041HJ15)；福建省海洋高新产业发展专项；海洋经济创新发展区域示范项目(12PYY001SF08)；福建省海洋经济创新发展区域示范项目(2014FJPT01)；厦门南方海洋研究中心项目(14PZY017NF17).

路海霞(1988-)，女，研究实习员，硕士研究生，研究方向：水产品加工与综合利用研究.E-mail：878112503@qq.com

刘智禹(1972-)，男，教授级高工，博士，研究方向：水产品加工与综合利用研究.E-mail：13906008638@163.com

S985.4

A

1006-5601(2017)01-0079-06

路海霞，吴靖娜，刘智禹，等.大型海藻多糖的制备及应用研究[J].渔业研究，2017，39(1)：79-84.