（化学工艺专业论文）浒苔多糖的提取及其在纺丝方面的探索.pdf

s t u d i e so nt h ee x t r a t i o no fe n t e r o m o r p h ap o l y s a c c h a r i d e sa n di t s a p p l i c a t i o ni ns o l u t i o ns p i n n i n g a b s t r a c t e n t e r o m o r p h ai sm a r i n eg r e e na l g a e i th a sb e e nu s e dw i d e l yb e c a u s eo fi t sh i g h n u t r i t i o n a lv a l u ea n dr i c hs o u r c e s e n t e r o m o r p h au s e di nt h i st h e s i sw a sc o l l e c t e df r o m q i n g d a oc o a s t t h i st h e s i sh a ss t u d i e df r o mt h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： 1 t h en u t r i t i o nc o m p o s i t i o no fe n t e r m o r p h ac o l l e c t i n gf r o mq i n g d a oc o a s tw e r e a n a l y z e d t h er e s u l ts h o w e dt h a te n t e r o m o r p h ah a v e7 0 8 o fw a t e r , 18 3 7 o fa s h ， 1 3 1 o f f a t ，1 9 8 3 o f p r o t e i n 2 t h ew a t e r - s o l u b l ee n t e r o m o r p h ap o l y s a c c h a r i d e s ( e p ) w e r eo b t a i n e dt h r o u g h a q u e o u se x t r a c t i o n - a l c o h o lp r e c i p i t a t i o nt e c h n o l o g y b ys i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a l e x p e r i m e n t ，t h eo p t i m u me x t r a c t i n gc o n d i t i o n sw e r et h ef l o u rw i t hw a t e r ( w v 2 1 ：6 0 ) c o n d u c t i n ga t9 0 。c f o r4h o u r s ，a n dt h es u c c e s s i v eo r d e ro ff a c t o r sa f f e c t i n gt h ee x t r a c t i o n w a se x t r a c tt e m p e r a t u r e ，r a t i oo fs o l i dt ol i q u i da n de x t r a c tt i m e 3 f t i rw a su s e dt ov e r i f yt h es t r u c t u r eo fe p t h ec h e m i c a lc o m p o n e n t so ft h e w a t e r - s o l u b l ee pw e r ea n a l y z e d t h ee pc o n t a i n e d6 9 4 9 c a r b o h y d r a t eo nt h eb a s i so f f r a c t i o nd r yw e i g h t t h i sf r a c t i o nc o n t a i n e d1 5 4 2 o fs u l f a t ea n d1 9 5 1 o fu r o n i c a c i d s 4 t h ee pw a sp u r i f i e db yd e a e c e l l u l o s ec o l u m na n ds e p h a d e xg - 7 5 t h ep u r ee p o b t a i n e di sw h i t ep o w d e r , s o l u b l ei nw a t e r , e s p e c i a l l yi nh o tw a t e r ，b u tn o ti na l c o h 0 1 5 t h ec e l l u l o s eo fe n t e r m o r p h ac o l l e c t i n gf r o mq i n g d a oc o a s tw a sa n a l y z e d t h e r e s u l ts h o w e dt h a ti ne n t e r m o r p h a ，t h ec o n t e n to fc e l l u l o s ew a s6 5 7 t h em e t h o df o r d i s s o l v i n gc e l l u l o s ew a ss t u d i e du s i n gt h ec e l l u l o s eo fe n t e r m o r p h a 6 p o l y s a c c h a r i d ef i l m sw e r ep r o d u c e db yt h ew a t e r - s o l u b l ee p 、析t l ld i f f e r e n tm e t h o d s s o m ec h a r a c t e r i s t i c so f p o l y s a c c h a r i d ef i l m sh a v eb e e ns t u d i e d 7 t h ep r o b a b i l i t yo fs o l u t i o ns p i n n i n gu s i n gw a t e r - s o l u b l ee pa n dc e l l u l o s ew a s s t u d i e d k e yw o r d s ：e n t e r o m o r p h a ；p o l y s a c c h a r i d e ；p u r i f i c a t i o n ；s t r u c t u r a la n a l y s i ； s p i n n i n g 目录 第1 章绪论1 1 1 引言1 1 2 植物多糖的研究进展l 1 2 1 植物多糖的提取1 1 2 2 植物多糖的分离提纯2 1 2 3 植物多糖的结构分析3 1 2 4 植物多糖的应用4 1 3 海藻多糖的研究进展5 1 3 1 海藻多糖的分类6 1 3 2 海藻多糖的提取7 1 3 3 海藻多糖的分离提纯和分析8 1 3 4 海藻多糖的应用：9 1 4 浒苔的研究进展1 1 1 4 1 浒苔营养成分的分析1 2 1 4 2 浒苔多糖1 3 1 4 3 浒苔的应用1 4 1 5 本课题研究的目的及意义1 5 第2 章浒苔主要营养成分测定1 7 2 1 实验试剂与仪器1 7 2 2 实验样品的制各1 8 2 3 色素去除1 8 2 4 实验方法1 9 2 4 1 浒苔样品中水分测定1 9 2 4 2 浒苔样品中灰分测定1 9 2 4 3 浒苔样品中脂肪测定1 9 2 4 4 浒苔样品中总蛋白质测定2 0 2 5 结果与讨论2 0 2 5 1 浒苔样品中水分含量2 0 2 5 2 浒苔样品中灰分含量2 1 2 5 3 浒苔样品中粗脂肪含量2 l 2 5 4 浒苔样品中总蛋白含量2 l 2 6 本章小结2 2 第3 章浒苔水溶性多糖提取2 3 3 1 试验试剂及仪器2 3 3 2 实验方法2 3 3 2 1 单因素试验2 4 3 2 2 正交试验2 5 3 3 结果与讨论2 5 3 3 1 单因素试验结果2 5 3 3 2 正交试验结果2 7 3 4 本章小结2 8 第4 章水溶性多糖组分分析2 9 4 1 试剂与仪器2 9 4 2 实验方法3 0 4 2 1 粗多糖总糖含量测定3 0 4 2 2 粗多糖中硫酸基含量测定3 1 4 2 3 粗多糖中糖醛酸含量的测定3 2 4 3 结果与讨论3 2 4 3 1 粗多糖总糖含量3 2 4 3 2 粗多糖硫酸基含量3 4 4 3 3 粗多糖糖醛酸含量3 5 4 4 本章小结3 6 第5 章浒苔粗多糖提纯3 7 5 1 试验试剂与仪器3 7 5 2 实验方法3 7 5 2 1 纤维素柱( d e a e ) 3 7 5 2 2 凝胶色谱柱( g - 7 6 ) 3 9 5 3 结果与讨论3 9 5 3 1 纤维素柱( d e a e ) 3 9 5 3 2 凝胶色谱柱( g - 7 5 ) 4 l 5 4 本章小结4 3 第6 章浒苔中纤维素测定4 4 6 1 试验试剂与仪器4 5 6 2 实验方法4 5 6 2 1 纤维素含量测定4 5 6 2 2 纤维素的溶解4 6 6 3 结果与讨论4 6 6 3 1 纤维素含量测定4 6 6 3 2 纤维素溶解4 6 6 4 本章小结4 7 第7 章浒苔多糖在纺丝性方面的探索4 8 7 1 实验试剂与仪器4 8 7 2 实验方法4 8 7 2 1 多糖溶液性质4 8 7 2 2 多糖膜的制备4 8 7 2 3 多糖膜力学性能测定4 8 7 2 4 浒苔多糖膜的接触角测定4 9 7 2 5 浒苔多糖溶液喷丝4 9 7 3 结果与讨论4 9 7 3 1 浒苔多糖溶液性质4 9 7 3 2 多糖膜的外观表征4 9 7 3 3 多糖膜拉伸强度5 1 7 3 4 多糖膜接触角测定5 l 7 3 5 浒苔多糖纤维外观5 2 7 4 本章小结5 2 第8 章结论5 3 参考文献5 5 攻读学位期间的研究成果6 1 致谢6 2 学位论文独创性声明6 3 学位论文知识产权权属声明6 3 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 引言 人类对糖化学的研究起源可以追溯到古代文明，人类很早就懂得从植物中获取 天然糖分，例如亚洲文明用水浸渍亚麻来分离纤维素纤维。2 0 世纪5 0 年代后【2 l ，随 着多糖以及多糖复合物的分离、纯化及结构测定技术的发展，人们认识到糖不仅是 一种能量物质和结构物质，而且是一种重要的生命物质。它们能参与细胞传递生物 信息、影响机体的免疫能力及细胞分化等细胞的各种识别过程。随着工业的发展糖 在越来越多的领域扮演着重要的角色，如食品工业、纺织工业、医药工业及化学工 业领域。 多糖是分子量在几万甚至几百万的多聚糖，它们是由单糖通过o f , 、b 糖苷键连 接而成的聚合物，是地球上种类与数量最多的有机物之一。根据组成多糖的单糖是 否相同可以分为同多糖和杂多糖【3 】。多糖几乎在所有的生物体中都能发现，它们不 仅可以为动植物和微生物的生长提供所需的能量，而且参与生物细胞生命活动( 如 免疫功能的调节、遗传信息的传递和细胞之间的相互识别等) 。多糖主要通过植物 光合作用形成1 4 刁j ，故植物多糖是自然界中多糖的重要组成部分，因此对植物多糖的 研究也就显得尤为重要。植物多糖在早期的研究过程中由于其提纯单一多糖困难、 活性不明显，没有得到充分重视，主要被用于食品行业、造纸、纺织工业和发酵工 业。随着糖化学、生命科学的研究进展，人们对植物多糖的认识和应用模式发生了 很大转变，植物多糖在食品行业和发酵工业中的应用也得到了进一步完善，最主要 的是人们关于多糖化合物在生命科学中的研究使植物多糖研究技术得到了迅速的发 展。由于其具有来源广、品种多、毒副作用小【8 j 、对免疫力提高以及防衰老方面的 功效显著等特点，大受食品和医药行业青睐、甚至有人提出2 1 世纪是多糖的世纪1 9 j 。 多糖的研究不断深入，越来越多的植物多糖被提取分离出来。据f r a n z 报道【l o j ，被分离 提取出来的植物多糖已经有将近1 0 0 种，如灵芝多糖【l l 】和香菇多糖1 2 1 已经被广泛的 应用于临床医学上；人参多糖【1 3 l 和枸杞多糖【1 4 1 的研究也已经比较成熟。 1 2 植物多糖的研究进展 1 2 1 植物多糖的提取 植物多糖的提取是研究植物多糖的基础，由于多糖种类的不同以及植物种类的 不同，多糖在植物中的存在部位和存在状态也不相同。一般的植物有比较牢固的细 胞壁，因此在进行多糖提取之前首先需要破坏植物的细胞壁，常用的提取方法主要 有研磨法、组织粉碎法、生物酶降解法和超声波处理法等等【”】。 1 青岛人学硕士学位论文 植物多糖的提取方法主要有：溶剂法、酸碱提取法和生物酶提取法。 溶剂法主要利用相似相容的原理，由于植物多糖属于极性大分子，易溶于热水， 而且水对植物细胞组织的渗透性很好，所以对植物的多糖的提取多采用水提醇沉法， 即用热水作为溶剂，然后根据植物多糖不用于乙醇的性质，用高浓度乙醇把它从水 溶液中沉淀出来。邱宏端1 1 6 l 等，把水提醇沉法应用在对甘薯、枸杞红枣等多糖的提 取工艺优化研究中。 酸碱提取法主要是根据植物多糖的适用条件以及获得更高的提取率考虑的。赵 宇1 1 7 】等，把酸提法应用于海蒿子多糖的提取方法研究中，发现酸提法粗多糖产率和硫 酸基含量均高于水提方法；h a y a s h ik a t s u h i k o i 堪】发现用热水直接提取绿色藻类中酸 性多糖无法得到，但用碱提法在p h 1 0 的条件下即可获得。 酶提取法是今年来应用比较广泛的方法，其主要特点是通过加入相应的酶可以 降低多糖的提取条件，此外还可以对粗多糖中的蛋白质等杂质进行去除。如孟江【1 w 用多种酶对大枣渣多糖进行了提取，并根据多糖得率和粗多糖中蛋白质的含量进行 了比较，得出先胰蛋白酶和木瓜蛋白酶的复合酶最为理想；又如周峙苗1 2 0 1 在羊栖菜 多糖的提取实验中得到：加8 纤维素酶，加4 果胶酶，在5 0 。c 下酶解1 h 的酶提取 法为最佳实验条件。此外像超声法、微波法等辅助方法也用于植物多糖的提取。 1 2 2 植物多糖的分离提纯 植物粗多糖只有经过分离纯化后才能更有效的利用。在早期人类对多糖的研究 中也正是由于分离提纯手段的限制，制约了人们对植物多糖的进一步利用。随着科 技的进步人们对植物多糖的提纯技术也越来越多。水溶性的多糖是植物多糖中活性 比较大的组分，也是人们研究最多的。 对水溶性多糖最简单的纯化分级方法就是利用多糖不溶于高浓度乙醇的性质， 通过改变乙醇浓度来达到初步分级。但是这个过程中由于蛋白质的溶解性与多糖相 似，不能除去蛋白质杂质。蛋白质可以利用s e v a g l 2 l j 法去除，此外常用的方法还有三 氟三氯乙烷法和三氯乙酸法【2 2 1 。其中s e v a g 法是最常用的方法，此方法是用氯仿和正 丁醇按照一定的比例配成混合溶液，然后加入多糖液充分振荡，最后通过离心把蛋 白质去除。 对多糖的进一步分离提纯主要应用柱层析法，就是根据层析柱中填料的不同， 把植物多糖按照极性差异、分子量大小等方法进行分离提纯。常用的有大孔树脂柱 层析、纤维素柱层析和凝胶色谱柱层析。 大孔树脂柱层析可以应用于多糖粗溶液的纯化和脱色。如王元风幽j 等研究筛选 出了d a 2 0 1 c 、d 3 0 1 g 和d 3 1 5 三种交换树脂对茶多糖溶液中的色素脱除和多糖纯化 的影响。 阴离子交换柱层析适合于分离各种黏多糖、中性多糖和酸性多糖【2 4 。其中最常 2 第1 章绪论 用的阴离子交换层析柱填料就是d e a e 纤维素。如罗娅君等【2 5 l 在对大叶会花草多糖 的分离纯化过程中应用d e a e - 纤维素从中分离出酸性多糖和中性多糖。 凝胶柱层析主要是利用分子筛的原理，根据植物多糖分子的大小进行分离，分 子量大的多糖首先被洗脱液洗出，分子量小的最后被洗出，通过收集沈脱液就能得 到不同分子量的植物多糖。如刘柳1 2 6 j 等，在对黄精中的多糖组分研究中，首先运用 d e a e 一纤维素柱分出5 个黄精多糖，然后有反复利用葡聚糖系s e p h a d e xg 7 5 和丙烯 葡聚糖系s e p h a c r y ls - 3 0 0 反复分离纯化得到5 个均一的多糖组分。 其他的分离纯化方法还有制备性区域电泳法、透析法和膜分离法等。其中膜分 离法是一种新型的分离技术，它被广泛的应用于多糖的分离纯化研究领域。它是用 来除去植物多糖中与多糖分子量相差比较大的其他物质。超滤技术是应用比较多的 一种膜分离技术，如念保义【2 ”等在对香菇多糖分离的研究中，用超滤法得到了产率 为5 7 、总糖含量为8 9 2 的香菇多糖，因此证明利用超滤膜发提取分离香菇多糖 十分有效。 1 2 3 植物多糖的结构分析 植物多糖的结构分析包括分子量、单糖的组成、糖苷键的构型等。 植物多糖相对分子量的测定对研究植物多糖性质十分重要，但是由于植物多糖 的相对分子量不均一从而使分子量测定比较困难，通常所测得的分子量只是一个平 均值。相对分子量的测定法有很多，常用的有：凝胶色谱法、超滤法、粘度法、端 基法、高效液相色谱质谱联用和光散射法等。 凝胶色谱法是通过一系列已知分子量的多糖标准品的分子量保留时间的标准 曲线得出样品不同组分相应的分子量。其中要注意根据分离样品的分子量选择合适 的凝胶，如徐从立【2 8 j 等在对商陆多糖的的研究中采用了h p g f c e l s d 法，应用t s k 柱、水为流动相测得商陆多糖的重均相对分子量为7 6 8 9 6 4 。 对多糖结构分析的方法主要有物理方法和化学方法。物理方法主要包括红外光 谱法、紫外光谱法、质谱法、气相色谱法、核磁共振法等。红外光谱法主要是分析 多糖中的官能团以及糖苷键构型；紫外光谱法主要是根据蛋白质、核酸、多肽等的 紫外吸收峰来判断植物多糖中是否含有这些物质；质谱法主要解决低聚糖糖苷的连 接顺序，可以根据多糖质谱中的裂解碎片和裂解规律推测糖链的连接顺序；核磁共 振法主要研究多糖化合物的糖苷键构型、氧环的大小、优势构象、糖与糖之间的连 接顺序等。这种方法的优点在于不用破坏多糖样品。化学方法主要是分析形成多糖 的单糖组分，因此化学分析法要把多糖的糖苷键断裂，常用的方法有：酸水解法、 甲基化反应和碱降解法，其中酸降解法是最常用的鉴定组成多糖的单糖的方法。常 用的水解条件是2 m o l l 的硫酸，在9 0 c 密闭加热8 h ，水解完成后用色谱法进行分 3 青岛人学硕士学位论文 析。甲基化分析主要用来分析多糖中单糖的连接方式、末端单糖的性质、某种单糖 的数目等。甲基化的糖醇乙酰解衍生物水解后可以利用气相色谱进行分析。碱降解 法可以用来分析多糖中糖苷键的键型，因为碱降解主要发生在与单糖的羧基或者羟 基连接的酯上。化学降解的方法还包括酶水解法、免疫化学法、碘酸盐氧化法1 2 州和 高效毛细管电泳法，如王义明【3 0 】，杨一【3 l 】等，研究了高效毛细管电泳在糖分析应用 中常见的问题和分析方法，并与其他分析方法进行了比较。 1 2 4 植物多糖的应用 人类对植物多糖的应用已经有很长的历史，但是很长一段时间以来都是停留在 食品、发酵和造纸工业等。近几年随着分子生物学的研究进展，人们逐渐认识到多 糖分子重要的生物功能。植物多糖在二十世纪四十年代开始作为药用，短短的几十 年时间里引起了人们极大的兴趣，作为药用的植物多糖种类也越来越多。目前植物 多糖的生物活性主要包括：抗肿瘤活性、免疫调节活性、抗衰老活性、抗病毒活性 和降血糖、血脂的活性，表1 1 【3 2 j 中给出了一些植物多糖的来源结构及主要活性。 表1 - 1 一些植物多糖的来源、结构及主要活性 金槿实p 3 】等在对掌叶大黄多糖的研究中发现：掌叶大黄多糖对肿瘤细胞d n a 的合成有明显的抑制作用，因此可以明显的杀伤肿瘤细胞并抑制肿瘤细胞的扩散； 沈爱英 3 4 1 等在对姬松茸多糖的研究中发现：姬松茸多糖能影响白血病细胞的增殖周 期，可以直接抑制白血病细胞的增殖，并且得出这种抑制作用与多糖的用量以及作 用时间都有相关性。 田庚元p 5 j 认为，多糖主要通过激活吞噬细胞、激活t 细胞和b 细胞、激活网内 皮层系统、激活体补、促进干扰素生成、促进白细胞介素生成和诱生肿瘤坏死因子 4 第1 章绪论 等方式和途径实现其免疫调节活性；龚晓健【3 6 】等在对人工虫草多糖对小鼠免疫功能 影响的研究中发现：人工虫草多糖能显著提高小鼠体内溶血素水平，说明人工虫草 多糖具有增强细胞免疫的作用。 免疫学说认为衰老是因为人体年龄增大，机体的免疫力下降造成的，所以如果 增强免疫力对机体的衰老具有一定程度的延缓。李宗锴1 3 7 】等在对牛膝的化学成分与 药理作用的研究中发现：牛膝多糖可以提高小鼠淋巴细胞增殖能力、活化巨噬细胞， 增强小鼠的免疫能力从而延缓衰老；对家蚕有抗衰来促进生长发育的功效。此外像 黄芪多糖、银杏外种皮多糖【3 8 j 、人参多糖、油柑多糖1 3 9 l 、枸杞子多糖等都有抗衰 老的作用。 关于植物多糖对多种病毒( 如巨细胞病毒、艾滋病毒、流感病毒等) 抑制作用 的报道已经有很多，其中硫酸酯化多糖是当今研究的热点，经研究发现其抗病毒作 用效果显著。王岳五1 4 0 j 等从甘草中分离提出了甘草多糖，通过研究发现甘草多糖对 牛艾滋病病毒、柯萨奇病毒和腺病毒i i 型有直接灭活和一定的抑制作用，尤其是对 牛艾滋病毒有明显功效；王学兵【4 l j 等通过对从板蓝根中提取的多糖研究发现：板蓝 根多糖在安全氛围内对猪繁殖和呼吸综合症病毒有明显的阻碍和抑制效果。此外研 究发现硫酸葡聚糖、硫酸戊聚糖、硫酸香菇多糖、卡拉胶等也具有抗病毒作用。 方晓【4 2 】、陈福君【4 3 j 等在对桑叶多糖对患糖尿病大鼠的作用研究中发现：桑叶对 糖尿病大鼠有显著的降血糖作用，对正常的大鼠有提高血液中胰岛素水平的功效； t a d a s h ik i h 0 1 4 4 1 等研究了一种从银耳中分离出来的酸性杂多糖的降血糖原理，证明这 种多糖降血糖的机理不是促进胰岛素分泌，而是加速肝脏代谢；m a u f i c am 1 4 5 】等研究 了不同提取方法获得的山药多糖对降血糖的作用，发现乙醇提取的水溶液部分具有 降血糖活性，氯仿提取的部分能使饥饿的小鼠血糖升高。用甲醇和水1 ：1 混合物提 取的多糖降低小鼠血糖的功能十分明显。已有报道【4 6 】称猴头多糖、灵芝多糖、茶叶 多糖、人参多糖、麻黄多糖和黄芪多糖等8 0 多种多糖具有降血糖的作用。 叶盛英1 4 ”等用不同浓度的南瓜多糖分别经胃注入正常小鼠和糖尿病小鼠体内 后，发现南瓜多糖有明显的降低正常和糖尿病小鼠血液中的血脂。冯磊1 4 8 】等给正常 小鼠腹腔注射茶多糖，发现3 个小时后小鼠血清中总胆固醇含量就有明显下降，给 小鼠口服茶多糖2 0 小时后血清中总胆固醇也有明显下降。李亚娜【4 9 】等在对羊栖草多 糖减肥功能研究时发现羊栖草多糖对肥胖大鼠有明显的降血脂作用，但不会影响大 鼠的体力。此外已经报道出的具有降血脂活性的植物多糖还有山楂叶多糖【5 0 1 、沙棘 多糖【5 1 1 、枸杞多糖5 2 1 、虫草多糖【5 3 1 和桑叶多糖5 4 】等。 1 3 海藻多糖的研究进展 占地球总面积7 1 的海洋是地球上有机物的最大生产者，其中蕴藏着巨大的生 5 青岛大学硕十学位论文 物资源。海藻是海洋中种类最多的生物之一，目前已知的海藻种类已经超过一万种， 根据形态结构、所含色素可以分为红藻类、绿藻类、蓝藻类、褐藻类、硅藻类、金 藻类、黄绿藻类、甲藻类等1 1 种，其中红藻类、褐藻类、绿藻类和蓝藻类是数量最 多的四类。据统计，世界上海藻的年产量可以达到2 4 0 多力吨，其中中国、朝鲜半 岛和日本地区海藻的产量约占世界总产量的7 0 ，其总产值甚至占到9 0 以上。海 藻中含有丰富的多糖，由于其潜在的生物活性，特别是硫酸基的存在，所以研究海 藻中多糖的提取并测定其中硫酸根的含量，将在生物活性研究方面具有深刻的意义。 随着对海藻认识的深入和科学技术的进步，人们对海藻的利用不再仅仅停留在食品 行业和饲养行业，对海藻各种活性物质的研究已经成为近几年研究的热点。海藻多 糖是海藻含量最大的一种化学成分，可以占到干重的5 0 以上，它具有降血脂、降 血糖、调节免疫力、抗肿瘤等生物活性，因此海藻多糖是海藻活性部分研究的重点。 1 3 1 海藻多糖的分类 海藻多糖是海藻细胞间和细胞内所含的各种高分子碳水化合物的总称。至今为 止，已经有很多海藻多糖被发现并获得，根据海藻多糖来源的不同，可以把海藻多 糖分为：褐藻多糖、红藻多糖和绿藻多糖【5 5 l ；根据海藻多糖化学结构的不同又能对 这三大类海藻多糖进行细分： 褐藻多糖主要有海带淀粉、褐藻糖胶、褐藻胶和岩藻依聚糖等。褐藻糖胶和褐 藻胶是褐藻细胞壁的填充物质，海带淀粉是从海带细胞的细胞质中提取出来的。根 据三者的化学结构也可以区分：海带淀粉主要是由葡萄糖聚合成的葡聚糖；褐藻糖 胶是含硫酸基的褐藻糖；褐藻胶主要是糖醛酸的线性聚合物。岩藻依聚糖二糖单元 结构图见图1 1 p 6 i 。 红藻多糖包括：卡拉胶、琼胶、卡拉胶琼胶中间多糖、木聚糖、甘露聚糖等。 可从分子的基本结构骨架区分卡拉胶和琼胶：琼胶类型是以母- ( 1 3 ) - d 一半乳糖基一( 1 - - 4 ) 3 ，6 内醚q l 半乳糖为重复二糖的多糖；而卡拉胶类型是以1 3 一( 1 3 ) 一d - 半乳糖基( 1 4 ) 3 ，6 内醚q d 半乳糖为重复二糖的多糖，两种类型都有的就是为 琼胶卡拉胶中间多糖。 最常见的绿藻多糖是浒苔多糖。 6 第1 章绪论 s o ；s o ； ll 23 - - - 4 ) 一a l - f u c 爷( i 呻2 ) 一a l 。f u c p 一( 1 - 4 l s o ； o c h 2 a 电c h 3 s 0 3s 0 3 il 2 2 _ - 4 ) - q 吨哼u c p ( 1 3 ) - 0 一l f u ( 卜 4 f s o ； o e h 2 c h 2 c h 3 图1 - 1 岩藻依聚糖两种二糖单元结构图 1 3 2 海藻多糖的提取 海藻多糖的提取方法同其它植物多糖提取方法类似主要有溶剂法、酸碱提取法 和生物酶提取法。超声提取法和微波提取法也应用于海藻多糖的提取。 z h o uhp 1 5 7 l 等在对紫菜多糖的提取过程中采用热水直接提取，然后加9 5 乙醇 沉淀，真空干燥的方法，紫菜粗多糖得率为1 7 。周峙刮2 0 l 通过实验得出提取温度 为1 0 2 ，p h = 3 ，固液比为1 ：4 0 的提取条件是获得羊栖菜多糖的最佳工艺条件。李 战1 5 8 j 通过对三种紫球藻多糖的提取工艺研究分别总结出铜绿紫球藻、单色紫球藻和 血色紫球藻三种紫球藻的最佳提取工艺。k o u h a t a l 5 9 j 等在7 5 、强酸性条件下( p h 2 ) 对单细胞藻类植物多糖进行提取，经过过滤或离心除去沉淀物，然后冷冻干燥 等到这种藻类的粗多糖。 周峙苗1 2 啦用酶提法对羊栖菜多糖的提取时总结出最优提取条件为：加入4 的 果胶酶和8 的纤维素酶，在p h = 3 ，温度为5 0 的条件下提取3 小时。 赵兵1 6 0 j 等利用超声法破碎鼠尾藻提取海藻多糖，并得出在p h 值为6 、固液比为 l ：2 0 、超声功率1 0 8 w 、作用2 0 分钟为最佳操作条件；王谦【6 l 等研究了超声法提取 海带硫酸酯多糖得出：在超声功率1 2 0 w 、p h = 5 0 、液固比为1 ：4 5 、4 0 下提取时 间2 5 m i n 、海带硫酸酯多糖的提取率可达到1 8 6 ，指出此方法的提取率明显比常规 7 青岛人学硕十学位论文 提取方法的提取率高。 刘青梅【6 2 j 等在对紫菜多糖的提取过程中比较了微波提取与热水直接提取两种方 法对紫菜多糖提取率的影响，结果表明：微波提取法多糖最高得率达到7 4 5 ，热 水直接提取多糖的产率为2 0 5 ，并指出影响微波提取法的因素主要有提取时间、 微波功率和固液比，选取最优方案为：在微波功率2 0 0 w 下，固液比为l ：4 0 下提取 8 分钟。 1 3 3 海藻多糖的分离提纯和分析 1 海藻多糖的分离和提纯 海藻多糖的分离纯化在对海藻多糖的研究过程中十分重要。对海藻多糖的分离 纯化要注意海藻多糖的得率和海藻多糖的纯度这两个主要问题【6 3 】，首先要保证海藻 多糖在分离过程中不会被皮坏，然后才考虑尽量是海藻多糖的得率提高。由于海藻 多糖分子的复杂性使得海藻多糖的提纯相当困难，一般采用的方法是先通过三氟三 氯乙烷法、s e v a g e 法【2 1 】或三氯乙酸澍2 2 l 脱去游离的蛋白质( 也可加入蛋白酶脱去蛋 白质) ，再利用各种柱色谱进行简单的分离提纯，通过高压液相色谱、气相色谱、 毛细管电泳等方法可以得到更高纯度的海藻多糖。 常用的柱色谱根据填料的不同主要分为两类：一种填料为凝胶的凝胶色谱，又 叫尺寸排阻色谱，它是根据多糖分子的大小来达到分离的目的，常用的填料有葡聚 糖凝胶和s e p h a c r y l 等。洗脱液为盐溶液或者缓冲液；另一种是离子交换色谱，它是 根据多糖分子的极性大小进行分离，常用的填料有d e a e 纤维素、d e a e 一琼脂糖等， 大孔树脂也能起到对植物多糖的初步分离提纯作用。 c h e ny 【6 4 j 等在对海藻多糖的分离过程中先通过d e a e c e l l u l o s e 3 2 阴离子柱， 透析后再用凝胶柱s u p e r d e x2 0 0 得到了比较纯净的海藻多糖u s a ；周慧萍1 6 5 j 等在 对紫菜多糖的提取分离过程中，将提取的紫菜多糖半纯品用d e a e s e p h a d e xa 一2 5 层析柱进行分离纯化得到了紫菜多糖精品；刘青梅【删等在对紫菜多糖的提纯过程中， 先采用s e v a g 法去除粗多糖中的蛋白质，然后用d e a e s e p h a d e xa - 5 0 凝胶层析法， 采用o 5 1 5 m o l l 的n a c l 梯度洗脱分离提纯了紫菜多糖；白日霞【6 7 】在红海藻多糖的 提取过程中采用甲醇分级沉淀和s e p h a r o s e4 b 凝胶柱对红海藻多糖进行了纯化。 2 海藻多糖的结构分析 海藻多糖的分析包括多糖纯度的测定、多糖分子的测定以及组成多糖的单糖成 分测定等。 常用的方法有：化学分析法和物理分析法。化学分析法包括酶水解法、酸碱降 解法、甲基化法等；物理分析法包括红外光谱法、气相色谱法、质谱法、核磁共振 法、气质联用色谱、高效液相色谱法、毛细管电泳法，以及近几年兴起的电喷雾电 r 第1 章绪论 离质谱、快原子轰击质谱等 5 5 , 6 8 , 6 9 】。 1 3 4 海藻多糖的应用 1 海藻多糖的生物活性 2 0 世纪7 0 年代以来，人类对海藻多糖类物质的生物学功能有了新的认识，逐 渐发现许多海藻多糖的生物活性。由于海藻多糖具有其他植物多糖无毒副作用的特 点，并且来源广泛，逐渐成为理想的药物来源。 ( 1 ) 免疫调节功能 r a m i 7 0 j 等发现从海藻细胞壁中分离出来的多聚硫酸酯多糖能够有效的阻止免 疫性脑脊椎炎在试验小鼠体内发生，并且指出免疫性脑脊椎炎的产生是由于肝素酶 的降解作用造成的。给小鼠注射这种多聚硫酸酯多糖后能明显的降低肝素酶的降解 作用，从而达到防治目的。 傅德爿7 1 1 等用半叶马尾藻多糖多与f e 3 + , z n 2 + 反应形成马尾藻多糖配合物，然后 以此为饲料喂养小鼠，发现小鼠体内的血红蛋白和红细胞数量明显增多，以此证明 海藻多糖能提高生物体的免疫能力。 郭朝华1 7 2 1 ，王友顺1 7 3 l 等，对螺旋藻多糖的生物活性进行了研究发现：螺旋藻多 糖能够提高小鼠巨噬细胞的吞噬率，不仅能提高机体的细胞免疫能力，还能促进生 物体体液的免疫能力。 o t t e r l e i 7 4 】等，发现褐藻胶能够激活人体内单核细胞产生大量的白介素和t n f q ，而白介素和t n f q 是重要的免疫因子，并认为褐藻胶中的有效物质能够增强巨 噬细胞的作用。 ( 2 ) 抗病毒活性 海藻多糖可以起到抵抗人类免疫缺陷病毒的作用，国内外很多学者从红藻和褐 藻中提取出硫酸酯多糖【7 5 】并对其抗病毒作用进行了研究。 徐明芳【7 6 1 等发现从裂膜藻中提取出的硫酸多糖是人类免疫缺陷病毒逆转录酶的 特异性抑制剂，一定浓度时对逆转录酶的抑制率最高达到9 2 ，并且发现对其他病 毒的逆转录酶也有一定的抑制作用。 w i t v r o u w 7 7 】等发现海藻多糖对人类免疫缺陷病毒的抑制作用与人工合成多糖不 同。海藻多糖能有效的抑制这种病毒造成的细胞突变，当多糖硫酸基团含量增多、 分子量增大时，对病毒的抵抗作用也明显加强。 c a r l u c c im j 7 8 j 等对从红藻中提取的交叉藻聚糖进行了研究，发现不同结构的交 叉藻多糖能有效的抑制单纯疱疹病毒，并且发现它们是通过对病毒的吸附作用以抑 制病毒跟细胞的相互组合来达到抑制病毒的作用。 ( 3 ) 抗肿瘤活性 9 青岛大学硕十学位论文 海藻多糖抗肿瘤与抗突变的作用一种是海藻多糖通过提高机体的免疫力来达到 抑制或者杀死肿瘤细胞的作用；另一种是海藻多糖通过提高细胞内c a 2 + 的浓度、影 响拓扑异构酶而诱导肿瘤细胞死亡。许多学者【7 9 】对海藻多糖中的抗肿瘤和抗突变成 分进行了分析发现，起这一作用的主要是酸性海藻多糖。 季字彬隅o l ，项华8 1 1 等发现海藻多糖可以抑制小鼠体内肿瘤的生长速度，海藻 多糖对小鼠生殖细胞和体细胞有非常明显的抑制基因突变的作用。 k e nu m e m u r a l 8 2 1 等研究发现从涡鞭藻中分离得到的胞外多糖可以抑制d n a 拓 扑异构酶，多糖跟d n a 拓扑异构酶结合后，干扰酶的活性，从而达到对肿瘤的抑 制作用。 王庭欣【8 3 1 等从海带中提取海带多糖，经过对荷瘤h 2 2 小鼠作用发现，对h 2 2 的抑制率最高可达3 4 1 。 ( 4 ) 降血糖、降血脂活性 海藻多糖降血糖、降血脂的作用与其多糖的机构有关。 廖建民( 8 4 1 等发现从海带中提取的海带多糖对高血脂大鼠血脂中的t g 、t c 成分 有明显的降低，从而证明褐藻多糖有降血脂和降血糖作用。 吴寿金【4 6 】等研究了多种能够降血糖的植物多糖，其中从海带、紫菜中提取的海 藻多糖对四嘧啶糖引起的高血糖症动物有明显的降血糖作用。 ( 5 ) 抗辐射作用 张成武【8 5 】等在对钝顶螺旋藻多糖对小鼠急性放射病的防护作用的研究中发现： 用致死剂量的6 0 c oy 射线对实验小鼠进行照射，注射过钝顶螺旋藻多糖的小鼠存活 率比未处理过的提高3 3 ，并且证明钝顶螺旋藻多糖对照射后的小鼠造血功能有明 显的恢复作用。 李德剐8 6 1 等对海带岩藻糖胶及褐藻胶抗辐射效应进行了研究发现：腹腔注射岩 藻糖胶的小鼠在受到6 0 c oy 射线照射后，体内白细胞和淋巴细胞都会增加，从而增 强小鼠的抗辐射能力。 ( 6 ) 抗氧化活性 海藻硫酸多糖具可以有效的清除活性氧自由基。研究表明，活性氧自由基过多 会对吞噬细胞和生物大分子有破坏作用、会引起脂质的过氧化，而脂质的过氧化加 速又能破坏正常细胞。 g u a m a n l 8 7 1 等从小球藻中提取的水溶性多糖成分具有消除自由基的作用；q i 【8 8 】 等研究发现石莼多糖有抗氧化的活性，并且发现乙酰化后的石莼多糖的抗氧化能力 明显提高，说明化学修饰能够有效改变多糖的抗氧化能力。 海藻多糖已经逐渐被应用于食品、药品和其他产品中，其利用价值越来越得到 人们的重视。人们对海藻多糖的认识和利用不在仅仅停留在食品和饲料行业，而是 1 0 单，使其 的重点。 来自于海 ，然后通 金属阳离 采用溶液 纳米银海 藻纤维和相变调温海藻纤维等。海藻纤维的弹性、强度都不够理想，可以通过海藻 纤维和其他可生物降解的环保型高分子材料共混以改善其性能，通过共混方法获得 的海藻纤维具有良好的使用性能和加工性能。已报道的新型的共混海藻纤维有：海 藻酸钠水溶性甲壳素共混纤维、海藻酸钠果胶共混纤维、海藻酸钠聚乙烯醇共混 纤维等。 夏延致1 9 1 1 等人将海藻纤维和聚乙烯醇进行复合，提高了海藻纤维的弹性和强度， 同时保持了纤维的生物相容性，得到了具有较好的强度、弹性以及生物相容性的纤 维，这种纤维可应用于纺织服装领域、医用纱布绷带等医用纺织品及产业用纺织品 领域。 1 4 浒苔的研究进展 浒苔是绿藻门绿藻纲石莼目石莼科浒苔属的藻类植物，俗称“苔条”、“青海苔” 等。根据外观不同可以分为e n t e r o m o r p h ac l a t h r a t ( 条浒苔) 、e n t e r o m o r p h al i n z a ( 缘管 浒苔) 、e n t e r o m o r p h ac o m p r e s s a ( 扁浒苔) 、e n t e r o m o r p h ai n t e s t i n a l i s ( 肠浒苔) 等【9 2 1 。 浒苔是野生的大型藻类，自然繁殖能力特别强，所以产量巨大。浒苔中含有大量人 体所必须的营养物质，人们很久以前就已经把浒苔作为食用和药用藻类。在我国和 日本等国家的沿海居民很早之前已经开始食用浒苔，我国江浙沿海一带的居民把浒 苔晾干粉碎后直接当做调味品食用，日本人向来就有食用海藻的习惯，在日本浒苔 干品年产量等达至u l o o o 多吨。早在本草纲目中就有关于浒苔的记载，称其“烧末吹鼻 止衄血；汤浸捣敷手背肿痛”。海藻多糖已经被证明有调节免疫力、降血脂、降血糖、 11 青岛人学硕十学位论文 抗肿瘤等生物活性，浒苔作为一种海藻多糖也具有类似生物活性，有报道称，浒苔 多糖具有提高s o d 酶活力、降血脂、抑制癌细胞扩散、消炎等生理功能。浒苔的研 究对生产以浒苔为基础的药品和保健食品有十分重要的意义，同时也为浒苔的进一 步开发提供重要依据。 1 4 1 浒苔营养成分的分析 由于浒苔总类或者浒苔生活环境( 生活海域、生长时间等)