海藻多糖是一类多组分的混合物。对其结构的研究主要集中于其所包含的糖单元及含量。
研究介绍
海藻生物活性物质大致可分为两种,一种是分子量较小,吸收后能直接或
间接影响体内代谢物质,主要包括
卤族化合物、
萜类化合物、溴
酚类化合物、
对苯二酚、海藻
单宁、
昆布氨酸等;另一种是难以被消化吸收的细胞间粘性多糖,主要包括褐藻中的
藻酸、褐藻糖胶、硫酸多糖、红藻中的琼胶、
卡拉胶等。多糖是所有生命
有机体的重要组分,并在控制
细胞分裂、调节
细胞生长以及维持生命有机体正常代谢等方面具有重要作用。
海藻多糖主要来自海带、鹿尾菜(
羊栖菜)、巨藻、泡叶藻、墨角藻等海藻。海藻多糖主要包括褐藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉。从海带中分离得到的褐藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉粗品均为白色略带黄色的粉末。经纯化得到的褐藻 酸钠为白色丝状物;褐藻糖胶为乳白色粉末;二者均 溶于水、不溶于乙醇、
丙酮、
氯仿等
有机溶剂。
结构
Bilan MI从褐藻中提取
岩藻依
聚糖,测定其部分片断结构组成,其中L-
岩藻糖、
硫酸盐、
醋酸盐的
摩尔比是1∶2.22∶0.08,
糖链结构由典型的多个
二糖单元聚合而成,二糖单元结构(见图1),可以看出其硫酸盐的含量比较高。
分类
海藻多糖就来源可分为
褐藻多糖、
红藻多糖、
绿藻多糖和
蓝藻多糖4大类,其中前两者研究较多。
1 红藻多糖 红藻多糖主要有琼胶、
卡拉胶和琼胶-卡拉胶中间多糖,均是以
半乳糖为单位结合而成的
半乳聚糖。
2 褐藻多糖 褐藻多糖主要来自海带、
巨藻、
泡叶藻和
墨角藻等,有
褐藻胶(Alginate)、
褐藻糖胶(Fucoidan)和褐藻淀粉(Laminarin)。
3 绿藻多糖 绿藻多糖为构成其细胞壁
填充物的
木聚糖和(或)
甘露聚糖,还有少量存在于
细胞质内的
葡聚糖。
4 蓝藻多糖 对蓝藻多糖的研究较少,主要以
螺旋藻多糖为代表。
生理功能
免疫调节作用
①对
免疫细胞和
细胞因子的调节。海藻多糖能刺激各种
免疫活性细胞(如
巨噬细胞、
T淋巴细胞、
B淋巴细胞等)的分化、成熟、繁殖,使机体的
免疫系统得到恢复和加强。②对
补体系统的作用。
补体过度激活,不仅会消耗大量的补体成分,导致机体的抗感染能力下降,而且在激活过程中产生大量的具有
生物活性的物质,引起机体发生过度的炎症反应而引起自身组织和细胞的损伤,而海带
水溶性多糖对
补体旁路有一定的作用。
抗病毒
海藻多糖大多含有硫酸基,并且抗
病毒作用与5042一含量成
正相关。天然硫酸醋化多糖的
抗病毒活性与其硫酸基团及其含量、分子量的大小有关。海藻多糖钙
配合物(CaSP)能
选择性抑制病毒在
宿主细胞中的复制和传播,而形成的钙离子赘合物和
硫酸根是在宿主细胞中抗病毒效果所必需的,CasP能够抑制少数有包膜病毒的复制。
抗氧化
过多的
活性氧自由基对
吞噬细胞本身及其它细胞、组织及
生物大分子有破坏作用,而
脂质过氧化加速又可造成
正常细胞的破坏和死亡。海藻多糖不仅具有清除活性氧的作用,还能够显著降低
脂质过氧化物(
LPO)的含量,提高
过氧化物酶(CAT)和
超氧化物歧化酶(SOD)的活性,具有清除过多自由基与抗脂质过氧化的作用,
钝顶螺旋藻多糖能显著增强机体抗氧化及抗自由基损伤的能力,其机制可能是通过促进机体对SOD、
GSH一Px(谷胧甘肤过氧化物酶)及GSH等的
生物合成而增强机体清除自由基的能力。
抗肿瘤
研究证明,海藻
多糖具有抗
肿瘤作用。已从海带、
羊栖菜、海篙子、
螺旋藻、褐藻等多种生物中提取到具有抗肿瘤作用的多糖海藻多糖抑制肿瘤的效果,不是
直接作用于
肿瘤细胞,而是通过提高生物机体对肿瘤细胞的防御能力和增强宿主
免疫系统的功能来实现的不同来源和不同分子量的海藻多糖,其抑瘤活性也不一样将从海带等褐藻中提取的高纯度U一岩藻多糖类物质注人人工培养的骨髓性
白血病细胞和
胃癌细胞后,这两种细胞内的染色体就会被自有酶所分解,而正常细胞不受影响。
作用
藻类的
细胞壁主要有多糖、
蛋白质和脂肪构成的
网状结构。带有一定的
负电荷,且有较大的
表面积与钻性。此外,
细胞膜是具有高度选择性的
半透膜,这些结构决定了藻类可富集
金属离子。
抗菌、抗炎
海藻在
海洋环境中生存会不断受到外界生物的侵袭,因此在长期的进化过程中可能产生对各种微生物有
抗菌活性的化合物。已经在
鸭毛藻、孔石药、
酸藻和
松节藻中分离得到具有抑制
大肠杆菌活性较强的提取物。在鸭毛藻、酸藻、
海黍子和松节藻小私膜藻中分离到抗
金黄色葡萄球菌活性较强的提取物海藻中所含抗菌
活性物质的活性有显著的
季节性变化。一般在
藻体生长发育旺盛季节里,其活性物质含量最高。利用海藻中的
褐藻酸钠制备褐藻酸银,其抗菌活性通过测定600nm时液体
培养液的光
吸收值确定。海藻多糖作为天然的
免疫增强剂,不仅可以增强机体的免疫力和抵抗疾病的能力,而且能够减少机体耐性的产生,促进动物的生长,海藻多糖与
矿物元素的络合,不仅能够提高矿物元素的
利用率,减少残留,还能产生
协同效应。
其它功能
7.1 护肤润肤功能
海藻是一种优良的
润肤剂,这不仅因为海藻中的活性物质能与皮肤
蛋白结合形成
保湿性的凝胶,而且它还可以通过
水合作用在皮肤的表面形成保护膜,防止水分蒸发。研究人员对大量繁殖在沿海潮汐的绿海藻进行了研究,发现其中的硫酸化多糖具有明显的保湿作用。
7.2 减肥消脂功能
海藻中含有丰富的
多糖类物质。研究表明,该物质有明显的降血脂作用。如从
紫菜中提取得到的紫菜多糖能明显的降低健康
小鼠血中
胆固醇量,还可促使高脂肪、
高胆固醇喂养的
大鼠血清中
甘油三酯和胆固醇含量分别下降30.0% 和48.6%。此外,研究人员从红藻中提取出的一种化合物,当该化合物含量在2.5%~5.0%时,其解脂能力比传统的解脂剂如
茶碱大。
提取与纯化
提取和分离
水提条件是80℃下提取1h并重复3次;
酸提条件是60℃下0.2mol/LHCl 0.5h重复3次;
碱提条件是15%、10%、5%的
NaOH在60℃下提取0.5h。
提取过程中要防止多糖降解,所以酸碱方法提取温度和时间要有所控制。
纯化
海藻多糖是一类组成相当复杂的
生物大分子,提纯常采用
乙醇沉淀法、季胺盐沉淀法、DEAE纤维柱层析和凝胶柱层析法。采用普通的
分子筛只能进行初步的纯化,这样也只能得到分子量相近的海藻多糖混合物,它的纯度不能用通常
小分子化合物的纯度来衡量,通常提到的多糖纯品实质上只能是一定分子量范围的均一组分。不过通过分子筛或者阴离子交换柱等可以达到多糖与蛋白分离的目的。
纯度鉴定的方法有
乙酸纤维素膜电泳:
葡聚糖凝胶G-75
色谱图等。
应用前景
海藻多糖具有抗病毒、抗肿瘤、抗突变、抗辐射和
增强免疫力等作用。近年来,国内外专家们均致力于海藻多糖的药理功能、
生物活性功能的研究,取得了长足的进展。我国
海藻资源十分丰富,
生物活性物质的种类也很多,有待进一步开发。海藻资源在医药、食品、饲料、化工和化妆品等领域具有广阔的开发应用前景,以廉价海藻多糖为物质基础可生产出大批量具有重要价值的产品。海藻
多糖类研究有望成为今后
生命科学领域的热点之一。