岩藻多糖的生物活性及应用

【背景及概述】^[1][2]

岩藻多糖是含有硫酸基团的水溶性多糖。岩藻多糖产品为淡黄色粉末，易溶于水，主要存在于褐藻和一些海洋无脊椎动物中。Kylin于1913年首次将从褐藻掌状的海带中提取的多糖命名为Fucoidin，现在已统一定名为岩藻多糖(Fucoidan)或岩藻聚糖硫酸酯(Sulfated Fucan)。由于来源的不同，提取的岩藻多糖的结构和分子量也会存在差异， 其中岩藻多糖为含有以 L-岩藻糖为主和多种单糖残基以及硫酸基的水溶性多糖，具有抗氧化、抗凝血和抗病毒等多种生物活性。近十年来，众多专家研究岩藻多糖的结构、功能以及两者之间的关系。岩藻多糖的提取方法、 低分子量岩藻多糖的制备和其结构特点、 活性及应用一直是研究热点。

【结构】^[2]

随着褐藻种类的不同，岩藻多糖的结构和组成也不同。墨角藻和泡叶藻来源的岩藻多糖主要含有α（1→3）和α（1→4）硫酸岩藻聚糖，而海带来源的则主要是α（1→3）硫酸岩藻聚糖。几种常见典型的褐藻岩藻多糖结构式为：

【生物活性及应用】^[1]

值得关注的是岩藻多糖的抗氧化、抗肿瘤、降血糖、抗病毒等活性。现如今， 发现了岩藻多糖更多的生物活性。Wang等研究发现岩藻多糖在一定程度上可以保护肾脏。而Benlier等用岩藻多糖治疗电伤小鼠实验结果显示岩藻多糖可以抑制电烧伤小鼠引起的组织损伤，减少坏死区域，水肿和中性粒细胞的数量。此外岩藻多糖被发现在其他方面也有进一步研究进展。Song等研究发现低分子量的岩藻多糖可以有效治疗顺铂引起的慢性胃肠道疾病。Immanuel 等研究显示岩藻多糖来补充饮食可以增强先天免疫力和抵抗白斑综合症病毒的感染。Kang等研究发现，在早期使用岩藻多糖治疗可以显著降低由脂多糖( LPS)治疗引起的加速缺血性损伤脑梗死面积，起到保护神经的作用。

除了岩藻多糖的药理作用， 最近有新的研究发现。Moroney 等发现岩藻多糖添加到饲料中不会影响猪的色泽， 可以保持猪肉的新鲜性。但岩藻多糖的添加量与鲜肉的货架期、质量的关系仍需进一研究。此外，陈西英等在对绵羊精液冷冻效果的研究发现，1.0 mg /mL的海带多糖在精子活率、 顶体完整率和质膜完整性方面表现效果理想，可为绵羊改良增产做贡献。易静楠等将岩藻多糖和胶原制备出复合支架材料，性能测定显示该支架材料无明显细胞毒性，岩藻多糖可以降低材料的降解速度，作为一种新型的组织工程支架材料有望使用在皮肤修复上，但仍需进一步研究。总而言之，近年来岩藻多糖在各个领域的研究都取得了突破性进展，但是在人体临床应用上亟需进一步验证，边缘性研究需要更多实验来证明其可行性。

【岩藻多糖的提取】^[1]

岩藻多糖是水溶性多糖，故岩藻多糖的提取多用水提、酸提取法，此外超声波提取法、超滤膜提取法、酶辅助提取法等新型复合提取法也被深入研究，本节就岩藻多糖的提取方法进行简单的概括。

1.传统提取方法

水提法是利用岩藻多糖易溶于热水、不溶于乙醇等有机溶剂的特点，分离得到岩藻多糖。Barros等采用热水提法从红藻 G.caudata中提取岩藻多糖，以100℃水浴 2 h，乙醇沉淀，岩藻多糖(PGC)得率为32.8% 。Rodríguez-Jasso 等采用水提法从褐藻 F．vesiculosus 在180℃、20 min获得岩藻多糖，产率为16.5%。该方法作为一种传统的方法具有成本低、 操作简单、 耗时长的特点。与水提法相比，酸提法是利用岩藻多糖能够溶于稀盐酸的水溶液， 褐藻酸在较低 pH 值下难以溶解和部分钠盐溶于水的性质来分离提取岩藻多糖。

Rabanal 等采用酸法从海 藻 D.dichotoma 提取岩藻多糖的产率为7.2%。该方法提取率不高，容易破坏岩藻多糖的结构进而影响活性。超声波法是利用超声波的能量破碎细胞，可以在常温状态下，以较短的时间使岩藻多糖溶出，减少褐藻胶等杂质溶出。曲桂燕等响应面优化超声法提取岩藻多糖的提取工艺条件为超声时间11 min、温度为 100 ℃、液料比为1:35、时间2 h。比同样条件下未超声岩藻多糖提取率提高了 5.42% ，同时实验研究发现， 超声作用可以增加粗岩藻多糖提取率、 降低褐藻胶含量而不会对多糖、 硫酸根含量造成影响。

酶提取法则是利用酶来破坏细胞壁的骨架结构，促使细胞内的活性成分岩藻多糖的流出，其中纤维素酶作为一种用来破坏细胞壁的酶被广泛使用，由于酶的高效性、专一性、反应条件温和、可以提取胞内多糖，使得提取具有高效性。张换等选用纤维素酶提取海带多糖， 并结合响应面法优化得出的提取条件是液料比为40，纤维素酶的用量为1.5% ，提取的温度44 ℃ ，pH 4.0，时间2 h， 海带多糖得率高达(11.62± 0.03) % 。传统提取方法经过早些年实验的证明，且生产设备容易制作和调整及操作步骤相对简单，为在工业上大批量生产提供了便利。然而以上方法的效率却不高，耗时长等缺点，新型方法的研究应运而生。

【展望】^[1]

岩藻多糖具有的抗氧化、抗肿瘤等多种生物活性在医药、食品和工业等方面有着广泛的应用。纵观近年来研究，岩藻多糖的提取方法、低分子量岩藻多糖的制备和结构分析等研究均与其生物活性有一定关系，由于生物活性的多样性，应采取怎样的提取方法、分子量的大小及结构特点与特定的生物活性的关系还需得到更深入的研究， 为岩藻多糖在未来各方面的应用提供理论基础。从国内外的研究可以看出，国外关于岩藻多糖结构和生物活性及应用的研究仍领先于国内。纵向系统的研究分析岩藻多糖的提取，低分子量岩藻多糖制备，结构分析将有利于其工业上发展，同时着重研究克服大批量生产的困难也将使得岩藻多糖的应用进一步扩大。

【主要参考资料】

[1]王芸,张淑平.岩藻多糖制备及结构研究进展[J].应用化工,2015,44(01):146-149.

[2]王鸿,张甲生,严银春,李鑫,陈小春,柯松泽,李钰金.褐藻岩藻多糖生物活性研究进展[J].浙江工业大学学报,2018,46(02):209-215.