1、毕业论文 文献综述 生物工程 海带多糖的研究进展 摘 要： 综述了海带多糖的水提、酸提、碱处理等多种提取方法，以及近年来研究较多的酶法、微波法和超声波法，为海带多糖的提取提供方法依据。海带多糖结构、性质迥异，具有多种生物活性。综述了其在免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗菌、抗凝血、降血脂、降血糖、抗辐射、抗突变、抗氧化和耐缺氧等方面的生物功用。 关键词： 海带多糖；提取；微波；超声波；生物活性 多糖在自然界高等植物、藻类、细菌类及动物体内均有存在，分布极光。近年来，随着科技的发展和医药界的需求，多糖的研究越来越深入 ，人们逐渐发现多糖具有复杂的、多方面的生物活性和功能，因此海带多糖的研究也倍受关注。
2、 海带 （ Laminaria japonica Aresch） 是一种大型的褐藻，含有丰富的功能性物质。现代 药理和临床研究表明，海带大部分生物活性与其主要成分多糖密切相关。 海带多糖是一类组成与结构复杂的多糖类物质。采用不同的分离提取方法得到的多糖组分结构与组成也不同 1,2。 笔者现就近年来海带多糖的成分、提取分离方法和生物功能研究等进行综述。 1 化学成分的研究 目前，从海带中发现 3种多糖：褐藻胶（ algin）、褐藻糖胶（ fucoidan）、褐藻淀粉（ laminaran）。褐藻胶和褐藻糖胶是细胞壁的填充物，褐藻淀粉存于细胞质中。褐藻胶在海带中相对含量最丰富，约为 19.17%，
3、它是由 -1， 4-L-古罗糖醛酸（ G）和 -1， 4-D-甘露糖醛酸（ M）为单体构成的嵌段二共聚物；海带中褐藻糖胶的含量一般在 0.3% 1.5%,其主要成分是岩藻多糖，即 -L-岩藻糖 -4-硫酸酯的多聚物，以碳 1、 3键和碳 1、 4键键合，同时还含有不同比例的半乳糖、木糖、葡萄糖醛酸和少量蛋白质；褐藻淀粉又称海带多糖、昆布糖，有水溶性和水不溶性两种，主要由葡萄糖的 多聚物组成 ,其在海带中含量一般为 1%左右。 2 海带多糖的提取、分离纯化方法 2.1 海带多糖的提取 2.1.1 水提法 水提法为海带多糖的传统提取方法。邢氏等 3采用固定因素法对海带多糖的水提条件进行优化，以多糖
4、提取率为指标得最佳工艺：提取温度为 100，提取时间为 6h，加水量为 90mL/g。张氏等 4采用单因素分析法对硫酸酯化多糖的提取工艺条件进行了优选，得出提取时间为 2h、提取温度为 90、加水量为干净海藻质量的 25倍。该工艺多糖产率达 1.99%，其主要理化指标“硫酸根 +多糖”质量分数为 61.26%。 2.1.2 酸提法 周氏等建立了一套用改良酸化法提取、纯化海带中多糖类化合物的方法，即在提取海带多糖的传统方法的基础上，延时、增加固液比、稍稍提高水浴温度，通过酸液的充分作用，使海带细胞、细胞壁充分吸水膨胀而破裂，从而使海带多糖充分游离出来，提高产量。该法将粗品用乙醇、丙酮、 TCA沉
5、淀交替处理，同时可以去除脂肪和蛋白质，脱色效果较好。经测定，采用该法，海带总多糖（含海带胶）的得率为 35.1%5。 2.1.3 碱处理法 刘氏等 6以干海带为原料，采用二次浸泡和碱处理工艺，以褐藻酸的提取率作为多糖提 取率的评价（ 70二次水浸提后，采用 20倍 1.5%Na2CO3， 60碱提 1h），提取率达到 76.88%，高于其它方法。并指出，用 Na2CO3溶液作为浸提介质较 NaOH效果好，其浓度应控制在 1% 2%。 2.1.4 分类提取法 李氏等 1根据海带多糖中的褐藻胶不溶于稀酸溶液而其钠盐溶于水的性质，以0.1mol/L HCl水溶液从海带粉末中提取褐藻糖胶和褐藻淀粉（根
6、据溶解度的差异，用不同浓度的乙醇沉淀分离），而使含量很高的褐藻胶留存于滤渣中，然后以 1%Na2CO3溶液使其生成褐藻酸钠来提取。 2.1.5 微 波法 高氏 7等根据微波射线的穿透性极好，在接近环境温度下抽取所需的有效成分，对热敏性成分的浸提极为有效的特点，利用微波技术研究了固液比、微波作用时间和微波功率对海带多糖的影响规律，采用正交试验，得出了海带多糖提取工艺的最佳参数组合：以水为提取剂，微波功率为 400W，提取时间为 7min，固液比 1 90（ g/mL） ， pH值为 8.0。在此条件海带多糖的提取量为71.66mg/g。研究表明，该方法提取多糖，与传统加热浸提取时间相比，热效率高
7、，升温快速均匀，能大大缩短萃取时间，提高萃取效率。 2.1.6 超声波法 廖氏等 8以海带多糖得率为指标，得出最优提取条件为：海带干粉加入 62.5倍体积水，pH2.0的条件下超声波提取 45min。按此条件提得粗提物中糖含量为 28.19%，大分子的杂质含量为0.97%。而酸提法得到的多糖含量为 19.8%，大分子的杂质为 1.92%。二者差别显著（ P 0.01），且抗肿瘤实验表明两种提取方法效果相当，提出该方法为一种有希望的多糖提取新方法。王氏等 9采用气升式反应器超声破碎海带提取硫酸酯多糖，提取率高达 1.86%，比传统的水提法高。 2.1.7 酶解法 刘氏 2采用酶解法从海 带中提取
8、制备海带硫酸多糖（ LPS）， 即海带浆加入纤维素酶、果胶酶和蛋白酶， 50 水解 4h，而后升温至 90 ，使酶失活，冷至室温进行过滤，取滤液加入氯化钙，离心去除海藻酸钙；上清液加入十六烷基三甲基溴化铵（ CTAB）与 LPS结合沉淀，离心收集CTAB-LPS沉淀物；加入氯化钙溶液进行盐解，游离出 LPS后加入乙醇使其析出，经离心烘干得 LPS。与水煮提取法比较，该提取工艺得到的 LPS产率是前者的 2倍。 2.2 海带多糖的分离、纯化 海带多糖粗品通常采用离子交换色谱和凝胶过滤色谱两种技术进行分离纯化。郑氏等 10采DEAE-Sephrose Fast Flow离子交换层析，以 60mL/
9、h的流速进行洗脱，分离纯化褐藻糖胶粗多糖，得到 F1、 F2和 F3三个级分。杜氏等 11将热水从海带中提取的昆布多糖用 Sevage法除蛋白、蒸馏水透析、95%乙醇醇析，得 F1、 F2、 F3三个级分，并用 SephadexG200柱色谱、葡聚糖凝胶对 F1洗脱纯化，测其相对分子质量约 1.8104，经纸色谱测定 F1的单糖组分为岩藻糖、半乳糖、木糖。刘氏等 2对采用离子交换色谱和凝胶过滤色谱分离纯化酶解法提得的海带硫酸多糖，得到 4个主要多糖组分 ，分子量分别为 210、 120、 400 和 140KD。李氏等 1采用 DEAE纤维素（ OH）和葡聚糖凝胶 G-25分离纯化褐藻酸钠糖胶
10、和褐藻糖胶，并测得二者分子量均大于 2万。吴氏等 12将岩藻粗糖经 DEAE 纤维素纯化后得 Fu 、 Fu 、 Fu 、 Fu 4个组分，测得其硫酸根质量分数依次为 7.2%、 19.5%、 26.0%和 17.2%。 3 海带多糖生物活性的研究 3.1 抗肿瘤作用 多糖抗肿瘤作用的免疫学机制 ,除了其本身具有直接抑制肿瘤细胞生长 13外，还可能通过增强机体免疫功能抑制肿瘤细胞生长扩散。 Hoffman R等 14对海带多糖的抗肿瘤活性进行了研究。廖氏等 15研究发现从海带中得到的三种多糖对 Heps瘤株均有抑制作用（抑制率分别为 42.68%、 43.63%、61.15%）；特别是组分，抑
11、瘤的同时不影响小鼠的正常生长。王氏等 16经研究指出，海带多糖对肝癌 H22的抑制率为 43.8%，其抑瘤的最佳剂量为 1g/kg。薛氏等 17给小鼠腹腔注射海带多糖（ 4010-6），能明显激活小鼠腹腔内的巨噬细胞，在脂多糖（ LPS） 10g/L存在的条件下，能在体外分泌肿瘤坏死因子。 3.2 免疫调节作用 海带 多糖是一种免疫调节剂，其作用强度与香菇多糖和枸杞多糖相近，可对巨噬细胞、 T细胞直接进行免疫调节。詹氏 18研究发现，海带粗多糖（ 100mg/kg）能恢复由环磷酰胺引起的免疫低下小鼠的免疫功能。王氏等 19从细胞免疫、体液免疫、非特异性免疫 3个方面研究了海带多糖的免疫功能，发
12、现海带多糖能明显增强巨噬细胞吞噬功能，增强小鼠的细胞免疫力。 Zvyagintseva20研究表明，海带水溶性多糖对补体旁路（ APC）的作用，发现 20g/L褐藻糖胶溶解产生 50%的抑制，但褐藻糖胶硫化的程度并不影响其对 APC的作用。 3.3 降血糖作用 在研究海带多糖对糖尿病的预防和治疗中发现，海带多糖可降低四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠的高血糖。李氏等 21发现从海带中逐级分离出的 3种多糖即粗多糖、岩藻半乳多糖硫酸酯（ FGS）、和FGS 的高纯组分之一 F4，经口给 FGS一次，对正常小鼠四氧嘧啶致高血糖小鼠降糖作用不明显，但在给药（ 20d）剂量为 80010-6/d时，粗多糖和 F
13、GS分别可使四氧嘧啶致糖尿病小鼠的血糖水平降到82.3%（ P 0.05）和 76.2%（ P 0.01）；腹注 F4剂量为 500mg/kg对正常小鼠及四氧嘧啶致高血 糖小鼠，分别给药 3h和 7h，使血糖水平降到 68.5%和 52.8%，且在 24h内维持降糖作用。李氏等 22给经四氧嘧啶诱导生成的糖尿病小鼠注射褐藻糖胶，发现褐藻糖胶对缓解糖尿病小鼠症状、减少饮水量具有一定的作用，糖耐量明显改善；海带淀粉对实验性糖尿病小鼠的预防和治疗也有一定的作用。 3.4 抗凝血作用 海带多糖在体内外均有抗凝血作用。彭氏 23研究发现，褐藻糖胶对内源性和外源性两种凝血酶原途径形成的凝血均有抑制作用，从
14、而推测它的作用靶点可能类似于肝素，但由于多糖的分子质量大不易吸收，起抗凝效果比肝素弱，适 应于血粘度高的患者保健。海带淀粉硫酸酯可延长血纤维蛋白的凝血时间和凝血酶的作用时间，在临床上防治动脉粥样硬化和血栓形成具有重要意义 24。藻酸双酯钠（ PSS）有明显的抗凝血、降低血粘度、降低血脂、抑制红细胞和血小板聚集，以及改善血循环作用，其治疗心血管疾病的总有效率达 91% 98%25。甘糖脂（ PGMS）是在 PSS基础上研制的一种相对低分子质量的类肝素海洋药物，其疗效更高，不良反应小 26。 3.5 抗疲劳作用 阎俊等分析了给予不同剂量海带多糖的受试小鼠在密闭缺氧条件下的存活时间及血红蛋白含量检测
15、结 果 , 发现海带多糖能使氧合血红蛋白解离 , 促进氧的释放 , 提高缺氧小鼠组织对氧的利用。海带多糖可显著延长小鼠负重游泳的时间 , 能显著延长常压下缺氧小鼠的存活时间。在常压密闭缺氧的条件下 , 可提高小鼠的血红蛋白的含量 , 但并不呈剂量关系 , 对预防高海拔地区由缺氧引起的高血红蛋白症有一定的意义 19。 海带多糖能使脑的耗氧量减少 , 增强脑组织的耐缺氧能力 , 还能显著延长小鼠断头后的喘息时间。 3.6 抗炎 、 抗菌 、 抗病毒作用 海带多糖能降低阿霉素肾病模型大鼠的外周血淋巴细胞及肾组织类肝素酶的表达 ， 减弱炎症趋化因子 IL-6和 IL-8的表达 ， 对肾病大鼠具有明显的
16、抗炎损伤治疗作用。海藻中所含抗菌活性物质的活性有显著的季节性变化 , 海带类型以冬季海带的活性物质含量最高。褐藻酸银是由海带中的褐藻酸钠制备的 , 当该盐的加入量大于 0.6%时 ， 能抑制处于旺盛生长期的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌这两种细菌的生长。海带多糖具有抗 HIV作用 ， 可用于艾滋病治疗。从海带中水提得到的具一定浓度的多糖作用于 HIV， 并与淋巴细胞温育后 ，则 不存在抗原阳性的细胞 ， 病毒的逆转录酶活性被 501000g/mL的多糖强烈抑制。 4 小结与展望 纵观现有资料 , 海带多糖数年来之所以一直倍受推崇 , 是与其较丰富的营养价值和多方面的生物学活性密不可分的。大量的报道表
17、明，海带多糖还在抗高血脂、抗辐射以及消除自由基和抗氧化方面发挥了不可忽视的作用。海洋蕴涵着生物种类的 80%以上，是生物多样性的巨大储存库。我国海带资源丰富，但目前，我国对海带多糖的研究无论是化学上还是药理上多为其粗制品，缺乏纯化和鉴定技术，分级工作做得很少。今后应在对海带多糖组分分离纯化和组成鉴定以及药理学的研究基础上，进一步研究多糖的结构和生物活性之间的关系，提高产品的质量和纯度，为其产业化建立完善的技 术平台，从而综合利用我国的海带资源，为新药的开发奠定基础。 参考文献： 1 李林 ， 罗琼 ， 张声华 海带多糖的分类提取、鉴定及理化特性研究研究 J 食品科学 ， 2000，21（ 4）
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