蓝藻中多糖的研究进展.doc

蓝藻中多糖的研究进展随着分子生物学和细胞生物学的发展, 多糖及其缀合物作为支持组织和能量来源的传统观念早已被突破, 而被认为是生物体内除核酸以外的又一类重要的信息分子。因此与多糖有关的研究越来越受到人们的关注多糖类化合物在自然界分布十分广泛，随着海洋生物多糖的药用潜力逐渐被开发出来，海藻在海洋植物中数量和品种最多。 且多糖含量占干质量的 50以上1成为目前最具有前景的一类活性物质，海藻多糖是由多个相同或不同的单糖基通过糖苷键相连而成的高分子碳水化合物2具有很高的应用价值，此外 它还具有多种生物活性与药用价值,如抗病毒 免疫调节 抗肿瘤 抗氧化等 国内外学者曾对海藻多糖的生物活性进行了综述 最近几年又有了新的研究进展 本文简要介绍海藻多糖的生物活性及提取分离的方法。1 海藻多糖的生物活性 1.1 抗病毒海藻在海洋环境中生存会遭受外界生物的侵袭长期的进化使其对某种微生物产生抗活性化合物目前 已从鸭毛藻 酸藻 松节藻 孔石莼和海黍子中分离得到具有抗病毒活性的海藻多糖1Hayashi等人3研究了岩藻多糖对单纯疱疹病毒 HSV 的防御作用 发现岩藻多糖能使小鼠免受 HSV 病毒感染其机理可能是通过直接抑制病毒复制 增强先天和后天的免疫防御功能来防御 HSV 病毒的感染 朱萧等人4研究表明 钝顶螺旋藻多糖 PSP 可抑制病毒吸附 感染细胞内病毒的复制 随着 PSP 浓度及作用时间的增加 PSP 对抗单纯疱疹病毒 2 型 DNA的抑制作用显著增强 具有良好的剂量和时效关系PSP 在体外具有明显的抗 HSV-2 病毒作用 该作用发生在病毒吸附 病毒基因复制等多个环节上1.2 免疫调节20 世纪 70 年代后 人们对糖类物质的生物学功能有了进一步认识 发现多糖参与细胞的各种生命活动 如免疫细胞间的信息传递与感受 林丽琴等人5研究了紫球藻多糖对免疫低下小鼠的调节作用 发现其可显著抑制小鼠的脾指数 胸腺指数 碳廓清能力单核细胞吞噬功能 对小鼠免疫功能具有一定的正向调节作用 且安全性较高 常静瑶等人6研究表明螺旋藻多糖对小鼠细胞因子有促进免疫的作用 推测螺旋藻多糖主要是通过对肠黏膜系统的受体相互作用刺激相应细胞产生细胞因子来发挥其免疫调节作用和多种生理功能的 目前 临床上已将螺旋藻多糖作为放疗与化疗的重要辅助治疗剂之一1.3 抗肿瘤活性多糖可通过增强机体的免疫功能而间接抑制或杀死肿瘤细胞 促进 LAK 细胞活性 诱导巨噬细胞产生肿瘤坏死因子 具有抗肿瘤活性的作用侯洪宝等人7研究螺旋藻多糖对 S180 荷瘤小鼠的抑瘤率 结果显示 螺旋藻多糖能显著抑制肿瘤生长抑瘤率 30% 其中高剂量组 200 mg/kg 效果最好 达到 59.26% Hyun 等人8发现 岩藻多糖能明显地抑制 HCT-15 结肠癌细胞的生长 处理后的细胞出现了 DNA 断裂 染色体凝聚 G1 期亚二倍体细胞增加等细胞凋亡现象 将海藻多糖应用于癌症辅助治疗，具有毒副作用、安全性高、抑瘤效果好等优点。1.4 其他作用海藻多糖除了上述的生物活性外，还具有降血脂、降血糖、抗突变、 抗辐射、吸附金属离子、抗衰老等作用。海藻多糖具有的胶体结构与粪便结合后膨胀发酵，可阻止脂类物质向小肠壁扩散，影响脂类的消化吸收，从而起到降血脂的作用,蓝藻细胞壁表面的胶鞘是由酸性黏多糖形成的，具有较强的吸附金属离子的能力。其分泌的胞外多糖具有阴离子特性,还能够有效络合重金属离子9在环保领域具有一定的应用前景，如梁文裕等人10研究发现念珠藻多糖对植物生长具有一定的调节的作用。低浓度的发菜多糖也能提高种子的发芽率 LilHF等人11研究表明：念珠藻多糖在体外具有良好的吸湿和保湿功效，能显著增加小鼠角质层含水量。在化妆品等行业具有良好的开发前景2海藻多糖的提取及分离纯化2.1.1 热水提取法 热水浸提法是海藻多糖最常用的提取方法之一，以水为提取剂，主要考虑料液比、浸提温度、提取时间、提取次数等因素对多糖提取率的影响。丁晓萍等12以海带作为原料，以提取率为指标，通过单因素和正交试验优化褐藻多糖硫酸酯的水提条件，获得提取最佳工艺参数是料液比1:40、提取温度80 、浸提时间8 h。刘秋英等13通过热水法提取了葡枝马尾藻和铜藻两种海藻中的多糖成分（主要成分为褐藻多糖硫酸酯），体外抗肿瘤作用研究结果表明，终浓度为0.12 %的匍枝马尾藻和铜藻多糖提取物的初筛抑瘤率分别为58.9 %和32.9 %。2.1.2超声波辅助提取法 此方法以水溶液浸提法为基础，超声辅助提取褐藻多糖硫酸酯，以多糖的提取率为评价指标进行质量控制。超声法是利用超声波的次级效应（包括热作用、机械作用、空化作用及击碎、扩散等）使植物体处于高温高压的情况下，组织细胞变形、破裂，从而促进植物中有效成分的溶出，充分混合溶剂后促使有效成分的提取，不仅提高提取率、缩短提取时间，还节约溶剂。超声辅助提取褐藻多糖硫酸酯还有活性成分损失少、提取效率高等优点14，缺点是可能导致可溶性多糖发生降解15。研究表明，超声波功率180 W、温度60 、提取时间30 min、料液比1:50时，海带多糖的提取效果最佳，提取率能达到10.8 %16，与传统的热水提取方法相比大大缩短了提取时间，且粗多糖的色泽比传统方法要好得多。2.2 分离纯化采用一般方法提取的粗多糖通常是多糖的混合物可能含有多种糖组分与小分子杂质 需进一步分离纯化 才能得到海藻多糖的单一纯品 目前 分离纯化多糖的主要手段有 分步沉淀法 季铵盐沉淀法 盐析法 金属络合物法 柱层析法 超滤法和电泳法等 其中 分级沉淀法和柱层析法较为常用2.2.1 分级沉淀法分级沉淀法是根据多糖在不同浓度的低级醇或酮中具有不同溶解度 逐次按比例由低浓度到高浓度加入醇或酮 分步沉淀制得多糖的方法 该法适用于大量粗多糖的初级纯化 杨宝灵等人17对螺旋藻多糖的提取工艺进行优化 确定最佳组合为 pH=11 浸提温度=80，固液比1:30，浸提次数2次，经体积分数 95%乙醇沉淀 氯仿 正丁醇溶液 （体积比 4：1）分离纯化，得到脱蛋白粗多糖，粗多糖的浸提率最多可达 4.21%。2.2.2 柱层析法 褐藻多糖硫酸酯带负电荷，可采用阴离子型DEAE-纤维素柱或DEAE-Sephadex柱吸附，用氯化钠溶液分级洗脱。葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶均为亲水性凝胶，广泛应用于多糖的纯化，分离过程中常用水或稀盐溶液洗脱。侯庆爱等18以海带为原料，研究褐藻多糖硫酸酯的提取工艺，得出最佳组合为：料液比1:20、温度80 、提取3次、提取时间10 h，褐藻多糖硫酸酯得率为25 %，经葡聚糖凝胶柱层析纯化，纯度可达93 %。3.展望 传统的海藻制品多为初级产品 种类少 档次低 效益低 应用现代新技术新工艺可有效保留海洋生物的天然特点和营养成分 进一步开发成为营养添加剂或具有某些疗效的保健品 海洋功能性食品正以其独特的魅力越来越受到人们欢迎 我国海藻资源十分丰富，海藻的综合性开发有着广阔的前景。1胡晓珂 江晓路 管华诗. 海藻多糖降解酶的性质和作用机理 J . 微生物学报 2001, 41(6): 762-765.2 刘晋 郭长江 刘嘉喜. 海藻多糖免疫调节作用的研究进展 J . 微生物学通报 2007 (5): 49-51.3 Hayashi K Nakano T Hashimoto M et al Defensive effects of a fucoidan from brown alga Undaria pinnatifida against herpes simplex virus infection J . International Immunopharmacology 2008, 8: 109-116.4朱萧 于红 张文卿. 钝顶螺旋藻多糖抗单纯疱疹病毒2 型的作用 J . 中山大学学报, 2008 29( 1): 72-76.5林丽琴 刘丽平 黄键 等. 紫球藻及其胞外多糖对小鼠免疫功能的调节作用 J . 天然产物研究与开发,2011, 23: 236-239.6常静瑶 庞广昌 李杨. 螺旋藻多糖通过腹腔黏膜对小鼠产生的免疫调节作用 J . 食品科学 2010 31 1281-285.7侯洪宝 高世勇 季宇彬. 螺旋藻多糖对 S180 荷瘤小鼠肿瘤生长及红 细胞免疫功能的影响 J . 草 药2009 40 200-202.8Hyun J H Kim S C Kang J I et al. Apoptosis Inducing activity of fucoidan in HCT-15 colon carcinoma cells J .Biol Pharm Bull 2009, 32 (10) 1 760-1 764.9陈思嘉 郑文杰 杨芳. 蓝藻对重金属的生物吸附研究进展 J . 海洋环境科学 2006 ,25( 4): 103-106.10梁文裕,马秀丽,郑国旗等. 发状念珠藻多糖的提取及其对农作物种子发芽率的影响 J . 安徽农业科学,2008 ,36( 23): 9 944-9 945.11Lil H F Xu J Liz Y M et al. Antioxirdant and moistureretention activities of polysaccharide from Noseoc communeJ . Carbohyd Polym 2011 83( 4): 1 821-1 822.12 丁晓萍, 谢玲, 颜秀花. 海带中提取岩藻多糖J. 广州化工, 2012, 40(16): 82-83.13 刘秋英, 孟庆勇, 刘志辉. 两种海藻多糖的提取分析及其体外抗肿瘤作用J. 广东药学院学报, 2003, 19(4): 336-337.14Hahn T, Lang S, Ulber R, et al. Novel procedures for the extraction of fucoidan from brown algaeJ. Process Biochem, 2012, 47(12):1691-1698 15 钟丹, 张建新, 张世恒. 超声波提取牛蒡菊糖J