卡拉胶的应用及安全性研究进展【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述生物技术卡拉胶的应用及安全性研究进展摘要卡拉胶具有能形成高黏度溶液的胶体的性质，又具有一定的稳定性与悬浮性，是最重要的一类应用于食品添加剂的海洋红藻多糖。已有许多相关实验研究证明卡拉胶能够引起人和动物肠道疾病,但是由于卡拉胶引起人体炎症损伤的方式不确定，以及卡拉胶的致炎机理尚不明确，导致它的使用安全性在国际上存在很大争议。故明确卡拉胶的致炎方式及机理，对今后卡拉胶在食品添加剂和小分子量卡拉胶在药物开发等领域中提供安全参考值和理论依据，对食品安全及人类健康具有重要意义。本文将对卡拉胶的理化性质、生物活性、应用及安全性方面做一扼要论述，以便为下一步对卡拉胶致炎机理的研究提供一定的理

2、论基础。关键词卡拉胶；应用；安全性；致炎作用1引言卡拉胶（也称鹿角藻胶或鹿角菜胶，英文名CARRAGEEN）是存在于海洋红藻纲的麒麟菜属、角叉菜属、杉藻属和沙菜属等细胞壁中硫酸多糖1，2，因硫酸基团和内醚键位置不同，现已分为七种类型卡拉胶、和型3，其中、和卡拉胶的应用最为广泛4。它们具有独特的生物学性质，可以制成亲水胶体、凝胶、增稠、乳化、成膜、稳定分散剂等5，因此受到食品、日用化工和医药等行业的青睐6。近年来，我国已将卡拉胶列入食品添加剂目录，且它也已列入联合国粮农组织和世界卫生组织食用标准用量说明书，其应用前景非常广阔。但是，对于卡拉胶使用的安全性，国内外存在着较大的争议。2卡拉胶的理化性

3、质卡拉胶一般为白色或淡黄色，无臭、无味，呈半透明粒状或粉末状物7。另外，不同类型的卡拉胶在理化性质方面表现出一定的共性21黏性在较宽的PH范围内，所有的卡拉胶都为高粘度溶液，随着卡拉胶浓度的增大，它的粘度呈指数规律增大，分子量越大卡拉胶的粘度也越大8。22凝胶特性卡拉胶的浓度低至05，型卡拉胶形成具有微凝结能力的易碎的透明状凝胶体9，而型卡拉胶形成具有良好的凝结能力的柔软有弹性的凝胶体。根据PICULELL10的研究，型卡拉胶和型卡拉胶在冷却时即形成次序螺旋结构，其中型卡拉胶凝胶的次序螺旋结构是由两条平行和半交叉距离为26NM的右旋三维螺旋链构成的同轴双螺旋结构，型卡拉胶凝胶的次序螺旋结构是距

4、离为25NM的平行双螺旋结构，而型卡拉胶在冷却时不能形成凝胶。23可溶性所有的卡拉胶都能溶于热水和热牛奶，然而，在低温条件下，卡拉胶粉末在溶液中易结块，从而减慢了水合作用的速度，因此影响了溶液的粘度形成或凝胶强度11。加速卡拉胶水合速度的最好方法是利用水合作用即将卡拉胶和其他物质混合（如葡萄糖、蔗糖和盐类）并快速的搅拌12。3卡拉胶的生物活性卡拉胶属于天然硫酸多糖，是一类低毒的广谱抗病毒化合物。研究表明13，在体外，卡拉胶是人免疫缺陷病毒HIV、单纯疱疹病毒HSV、人巨噬细胞病毒、疱疹性口腔炎病毒、新培斯病毒等的有效抑制剂；在体内，卡拉胶能诱导多形核嗜中性白细胞渗入腹膜腔，抑制从腹膜腔到血浆的

5、病毒传播。近年来，卡拉胶的抗病毒研究集中于抗HIV和HSV的活性。研究结果显示，卡拉胶具有抗病毒作用，在一定条件下能抗艾滋病HIV1活性14，有望成为抗HIV和HSV的药物。科学家在对卡拉胶的研究中指出，饮食中适量的卡拉胶可加强先天免疫力，并可抵抗来自溶藻弧菌的感染15。4卡拉胶的应用情况41卡拉胶在食品工业中的应用卡拉胶广泛应用于乳制品、肉制品、酒类和软糖类等食品工业中，在这些食品工业中卡拉胶主要表现在具凝胶、增稠和蛋白反应性三个方面。411卡拉胶的蛋白反应作用溶液中的蛋白质聚集形成蛋白质胶束，卡拉胶游离在溶液中，和蛋白质胶束的裸露氨基酸片断产生离子反应，根据浓度和PH的不同，分别发生凝聚沉

6、淀、悬浮和胶凝16；而在肉制品固态中的蛋白质经过盐提取、热处理，蛋白质互相之间产生反应，形成蛋白质网状结构，卡拉胶能通过和蛋白质的互相作用加强这种结构。因此在蛋白质溶液中卡拉胶可以吸附蛋白质分子后，使蛋白溶液悬浮稳定17。412卡拉胶的凝胶作用PH95时，强度又回升。这是由于卡拉胶分子残基中存在交链扭结，使凝胶强度明显下降。适当浓度的OH在大分子中引入3,6脱水氧桥结构，有助于消除扭结，使分子链伸直，形成双螺旋结构，从而使凝胶强度增强18。413卡拉胶的增稠作用在实际应用中，弱凝胶卡拉胶的增稠作用一般用于冰淇淋和乳饮料中，结合卡拉胶蛋白质体系产生的弱凝胶网络结构，加上钙盐等作用，可以赋予物料一

7、定的稠度19。在冰淇淋中，卡拉胶加上甘露聚糖，赋予冰淇淋保型性，抗热变性，抑制冰晶长大，提高冰淇淋的膨胀率和融化率20。在乳饮料中卡拉胶一方面可起到增稠的作用，另一方面卡拉胶形成的弱凝胶并不会破坏其他物质产生的口感。42卡拉胶在非食品工业中的应用421应用于日用化工行业中包括彩条牙膏、润肤制品、洗涤剂等。以彩条牙膏为例，首先利用了卡拉胶优良的耐盐性和抗酶性，可有效提高膏体的稳定性；其次又利用卡拉胶非牛顿流体的特征，可明显提高膏体的触变性并改善膏体的成型性，从而很好地减少了彩条牙膏发生串色的几率21。422应用于医药领域中卡拉胶独特的类肝素特点（硫酸多糖高分子），赋予了它和蛋白质绝无仅有的非专一

8、性结合的反应性，产生了许多特殊的医药疗效，也使它们成为具有一定应用前景的候选药物。5卡拉胶的安全性研究进展通过以上所列举的一些卡拉胶的应用情况，可知卡拉胶工业的迅速发展，其食用安全性问题也在不断的受到国际机构的审视。卡拉胶是一种重要的食品添加剂22，其安全性使用范围备受关注。TOBACMAN等，对卡拉胶的安全性研究进行综述，表明卡拉胶能够诱导并促进肠道溃疡甚至癌变23。随后欧洲食品科学委员会（SCF）对TOBACMAN的报告进行了评价，认为没有证据显示食品级或其所含的降解卡拉胶对人有任何副作用。但是SCF认可分子量（MW）范围应限制在550KDA，可行的话，应尽量减小降解卡拉胶的存在24。、和

9、型这三种卡拉胶都有过致炎反应的报道。没有降解的型卡拉胶MW100,000喂养小鼠数天，小鼠体内的上皮细胞被破坏，巨噬细胞中的一些因子发生改变25。没有降解的型卡拉胶（MW为300,000）喂养小鼠数天，出现红斑远端结肠26。没有降解的型卡拉胶喂养小鼠数天，没有发现有致炎和溃疡反应27。对于这三种卡拉胶的致炎效果的高低的研究现在还是空白。降解卡拉胶可以引起致炎致癌反应已有相关研究。降解卡拉胶MW在20,00030,000，喂养豚鼠数天，观察到巨噬细胞和上皮细胞都有浸润28。用降解型卡拉胶MW30,000）喂养豚鼠数天，明显产生溃疡29。降解的型卡拉胶喂养小鼠和豚鼠数天，可以发现增加小鼠肠上皮细胞

10、的通透性，出现溃疡反应。目前，低MW的低聚卡拉胶（聚合度DP20）主要涉及药用开发30。这些研究的方向多偏重于免疫增强剂、抗肿瘤等，活性研究的焦点集中在一些免疫因子或免疫细胞的上调，其结果的评价倾向于药用化方向31，但是研究中很少考虑剂量使用的安全性问题。而近有研究表明，低MW的低聚卡拉胶可促进结肠上皮细胞产生炎症因子，以不同聚合度的卡拉胶降解物对人结肠上皮细胞的影响入手，从而研究其引发溃疡的程度及原因32。TAKESHI等人33，已经利用CACO2细胞与RAW2647细胞建立体外共培养模型来进行肠道炎症的研究，该共培养模型能较好地模仿体内类似的肠道炎症IBD。SUMIT等人34，也研究表明卡

11、拉胶可以诱导体外人肠上皮细胞周期发生阻滞。所以有必要对卡拉胶，特别是低MW卡拉胶的使用安全范围的研究确定，可以为其作为药物候选物的开发提供其安全性值。6结语本项试验旨在通过CACO2和THP1细胞共培养模式模拟体内环境，以一些重要相关的免疫因子的变化作为实验的指标分析卡拉胶的致炎方式,来研究卡拉胶的致炎程度及机理，阐明卡拉胶的使用限度及非安全性来源。这一研究结果将有助于卡拉胶在食品添加剂行业的重新定位，也给海藻寡糖或多糖在医药领域的应用提供了可开拓的空间和安全性的指导。此研究领域将成为目前国际上关于卡拉胶的致炎模型使用、食品安全评价和海洋藻类多糖应用前景的焦点。参考文献1周革非,邢荣莲,孙利芹

12、等不同分子量的角叉菜CHONDRUSOCELLATUS卡拉胶的抗氧化活性术J海洋与湖沼,2009,5405455492何新益,殷七荣,张兴全卡拉胶的特性与应用J食品工业,2002,330313周卫国,王文智卡拉胶的生产及应用C学术交流论文,2006,31621644胡亚芹,竺美卡拉胶及其结构研究进展J海洋湖沼通报,2005,1951035袁华茂卡拉胶寡糖与衍生物的制备及生物活性研究C中国科学院海洋研究所,博士论文,20056徐强,管华诗卡拉胶研究的发展及现状J青岛海洋大学学报,1995,S11171247尚一平卡拉胶的性能及其在肉类工业中的应用J肉类工业,2006,1231328梁国珍,陈文谱

13、卡拉胶特性及其在乳制品加工中的应用J怀化学院学报,2008,253559ARITOFTD,IPSENR,MADSENK,ETALINTERACTIONBETWEENCARRAGEENANSANDMILKPROTEINSAMICROSTRUCTURALANDRHEOLOGICALSTUDYJBIOMACROMOLECULES,2007,872973610IZYDORCZYKM,CUISW,WANGQPOLYSACCHARIDESGUMSSTRUCTURES,FUNCTIONALPROPERTIES,ANDAPPLICATIONINFOODCARBOHYDRATESMFIRSTEDITIONED,

14、CUI,SW,EDTAYLORFENNEMA,OR,ED,MARCELDEKKER,INCNEWYORK,199621125513陶慧娜,孙涛等卡拉胶及其衍生物的生物活性研究进展A安徽农业学,2008,197967796814王长云,管华诗多糖抗病毒作用研究进展卡拉胶及其抗病毒作用J生物工程进展,2000,3394215CHENGAC,CHENYY,CHENJCDIETARYADMINISRATIONOFSODIUMALGINATEANDKEAMAGEENANENHANCESTHEINNATEIMMUNERESPONSEOFBROWNMARBLEDGROUPEREPINEPHELUSFUSCO

15、GUTTATUSANDRESISTANCEAGAINSTVIBRIOALGINOLYTICUSJVETERINARYIMMUNOLOGYANDIMMUNOPATHOLOGY,2008,12120621516中华人民共和国国家标准食品添加剂一卡拉胶M北京中国标准出版社,199417吴剑锋,吴晖,吴涛几种亲水性胶体凝胶特性研究J广州食品工业科技,2004,44618黄来发食品增稠剂M北京中国轻工业出版社,2000,70838419胡坤,赵谋明物理作用力对卡拉胶凝胶体质构特性影响的研究J食品与发酵工业,2003,2565820浮吟梅,王林山卡拉胶在食品工业中的应用A开发应用中国食品添加剂,2009,

16、416016221胡茵,黄宏光,韦曲颖卡拉胶在彩条牙膏中的试验与研究J牙膏工业,2006,1323422宁发子,何新益,殷七荣等卡拉胶的特性与食品应用J食品科技,2002,3363823孟凡玲,罗亮,宁辉卡拉胶研究进展J高分子通报,2003,10495624周皓5种酶制剂对卡拉胶降解作用的研究J饮料工业,2001,5242725WILCOXDK,HIGGINSJ,BERTRAMTACOLONICEPITHELIALCELLPROLIFERATIONINARATMODELOFNONGENOTOXININDUCEDCOLONICNEOPLASIACLABINVEST,1992,6740541126

17、CALVERTRJ,REICKSMALTERATIONSINCOLONICTHYMIDINEKINASEENZYMEACTIVITYINDUCEDBYCONSUMPTIONOFVARIOUSDIETARYFIBERSMPROCSOCEXPBIOLMED,1988,189455127ARAKAWAS,OKUMUAM,YAMADAS,ETALENHANCINGEFFECTOFCARRAGEENANONTHEINDUCTIONOFRATCOLONICTUMORSBY1,2DIMETHYLHYDRAZINEANDITSRELATIONTOGLUCURONIDASEACTIVITIESINFECESAN

18、DOTHERTISSUESJNUTRSCIVITAMINOLTOKYO,1986,3248148528陈方小分子量硫酸多糖卡拉胶衍生物的制备及抗流感病毒活性研究C福州大学,硕士论文,200629MARCUSSN,MARCUSAJ,MARCUSR,ETALTHEPREULCERATIVEPHASEOFCARRAGEENANINDUCEDCOLONICULCERATIONINTHEGUINEAPIGMINTJEXPPATHOL,1992,7351552630KITSUKAWAY,SAITOH,SUZUKIY,ETALEFFECTOFINGESTIONOFEICOSAPENTAENOICACIDET

19、HYLESTERONCARRAGEENANINDUCEDCOLITISINGUINEAPIGSMGASTROENTEROLOGY,1992,1021859186631ZHOUGF,XINH,SHENGWX,ETALINVIVOGROWTHINHIBITIONOFS180TUMORBYMIXTUREOF5FUANDLOWMOLECULARCARRAGEENANFROMCHONDRUSOCELLATUSJPHARMACOLOGICALRESEARCH,2005,5115315732陈海敏,严小军,王峰等不同聚合度的卡拉胶降解物对人结肠上皮细胞的影响J中国食品学报,2009,1899333TAKESHIT,YOSUKEN,KAZUKIK,ETALINVITROMODELTOESTIMATEGUTINAMMATIONUSINGCOCULTUREDCACO2ANDRAW2647CELLSABIOCHEMICALANDBIOPHYSICALRESEARCHCOMMUNICATIONS,2008,37456556934SUMITB,ALIPB,PRADEEPKD,ETALCARRAGEENANINDUCESCELLCYCLEARRESTINHUMANINTESTINALEPITHELIALCELLSINVITROJTHEJOURNALOFNUTRITION,2009,15469475