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海藻多糖

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海藻多糖
概述 性质与结构 生理功能 制备方法 发展趋势
中文名称:海藻多糖
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海藻多糖
海藻多糖 性质
海藻多糖 用途与合成方法
概述海藻多糖是海洋天然活性多糖,主要来自海带、鹿尾菜( 羊栖菜)、巨藻、泡叶藻、墨角藻等海藻的多组分的混合物。就其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。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,具有很高的应用价值,如琼脂、卡拉胶、褐藻酸盐已在工业上长期使用。此外,它还具有免疫调节作用、抗肿瘤作用、抗突变作用、诱导细胞分化、抗病毒等多种功效。
广阔的海洋占地球总面积的71%, 蕴藏着极其丰富的生物资源, 是有机物的最大生产者。海藻(Algae或Aeaweeds) 是海洋生物资源的重要组成部分。在分类学上, 海藻属于低等隐花植物, 主要分为四大类—蓝藻、绿藻、红藻和褐藻, 另外还包括硅藻、甲藻、金藻等微藻。估计全世界海洋中生长有15000余种海藻。海藻是海洋中有机物的原始生产者和无机物的天然富集者(包括氯、溴、碘等卤素), 它在海洋生态系统中处于金字塔的底层—被捕食者吞食的地位, 海藻与附生、共生于其中的微生物还存在着复杂的拮抗、共生关系, 所以海藻常能合成某些具有细胞毒、抗菌等活性的次级代谢产物来适应生存, 保护自己。海藻中含有丰富的多糖, 占海藻干重的50%以上。
性质与结构海藻多糖是一类海藻提取物,海藻属于低等植物,主要分为蓝藻、绿藻、红藻和褐藻四大类。海藻生物活性物质大致可分为两种,一种是难以被消化吸收的细胞间黏性多糖,主要包括褐藻中的藻酸、褐藻糖胶、红藻中琼胶、卡拉胶等海藻多糖。另一种是相对分子质量较小,吸收后能直接或间接影响体内代谢物质,主要包括萜类化合物、海藻单宁、昆布氨酸等。
海藻多糖是一类多组分的混合物, 由不同的单糖基通过糖苷键(一般为C1,3-键和C1,4-键)相连形成, 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。一般为水溶性, 大多数含有硫酸基,具有高黏度或凝固的能力。海藻多糖的种类很多,根据其来源不同, 可分为红藻多糖、绿藻多糖、褐藻多糖等, 其中褐藻多糖的种类和数量最多。
目前,对海藻多糖结构的研究主要集中于其所包含的糖单元和含量。如褐藻细胞壁的多糖含有25%的L- 岩藻糖、26%的D- 木糖、19%的D- 乙醇醛酸、13%的硫酸盐和12%的蛋白质。从褐藻中提取岩藻依聚糖,测定其部分片断结构组成, 得出L-岩藻糖、硫酸盐、醋酸盐的摩尔比是1∶2.22 ∶0.08,糖链结构是由多个二糖单元聚合而成,其中硫酸盐的含量比较高。
岩藻依聚糖两种二糖单元结构图
图1为岩藻依聚糖两种二糖单元结构图
生理功能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。海藻多糖能够组成带负电荷的大分子量的海藻酸盐聚合物,能有效地富集微量元素,可形成许多具有特殊生理功能的生物有机物,对肠道黏膜有刺激作用,促进生命机体代谢活动、调节免疫功能。
1.免疫调节作用
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。
3.抗病毒
海藻多糖大多含有硫酸基,并且抗病毒作用与S O42-含量成正相关。天然硫酸酯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) 能选择性地抑制病毒在宿主细胞中的复制和传播,而形成的钙离子螯合物和硫酸根是在宿主细胞中抗病毒效果所必需的。CaSP还能够抑制少数有包膜病毒的复制,这些病毒包括单纯疱疹病毒Ⅰ型、人巨细胞病毒、麻疹病毒、流行性腮腺炎病毒、流行性感冒病毒和H IV-Ⅰ。
4.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。
5.抗肿瘤
研究证明,海藻多糖具有抗肿瘤作用。目前,已从海带、羊栖菜、海蒿子、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。
6.其他生物活性
除上述活性外,海藻多糖还具有降血糖、抗高血压、抗动脉粥样硬化、抗衰老和抗辐射等生物活性。
制备方法 水提、酸提和碱提:水提条件是80℃下提取1h并重复3次;酸提条件是60℃下0.2mol/L HCl 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。为提高多糖提取得率,依据多糖的性质,应用一些新型的分离提取技术也是必要的,如超声波提取、溶剂辅助萃取、双水相萃取、微波萃取辅以酶法等,或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。想要获得纯度更高的多糖纯品,就需要通过高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳等方法来实现。
发展趋势海藻多糖被广泛应用于医药、食品、饲料、化工等领域。我国海藻资源十分丰富,亟待人们去认识与开发。因此,以廉价海藻为物质基础,以生物工程为技术手段,在医药、食品、饲料、化工和化妆品等行业生产出大批量有重要价值的产品,应该成为学术界和产业界共同奋斗的方向与目标。
有关海藻多糖的概述、性质与结构、生理功能、制备方法、发展趋势是由Chemicalbook的侍艳编辑整理。(2015-10-23)
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