[科普中国]-藻类多糖

概述

海洋藻类植物极其丰富，根据形体可以分为两类：一类是微型藻类，包括蓝藻，甲藻，硅门藻等，在藻类资源中，微型藻类的制品是高生物活性化合物；另一类是巨型藻类，包括绿藻，褐藻和红藻等等。藻类中中所含有的多糖成分多具有各种药理作用。

海藻中包括两种生物活性物质，一种分子量较小，吸收后能直接或间接影响体内代谢，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。1

多糖是生物有机体除蛋白质、核酸之外的第三类生物大分子, 主要以糖蛋白、糖脂和蛋白聚糖的形式存在。多糖作为信息分子广泛参与细胞间配体与受体的相互识别、细胞内信号转导等生理过程, 与细胞活化、增殖、分化及产生细胞因子等有关。海藻中含有丰富的多糖具有抗感染、抗肿瘤、抗凝血、抗辐射、清除氧自由基和延缓衰老等作用。

藻类多糖是一类多组分的混合物，由不同的单糖基通过糖苷键相连而成，是藻类细胞间和细胞内所含的各种高分子碳水化合物的总称。不同来源的藻类多糖，组成多糖的糖基单体也不相同。

结构藻类多糖主要包括琼胶(agar)、卡拉胶(carrageenan)、褐藻胶(algin)等。琼胶来自于红藻门(Rhodophyta)，分为琼脂糖和硫琼脂。前者由3-O-β-D-半乳糖和4-O-3 、6-内醚-α-L-半乳呋喃糖残基交替连接而成，后者结构比较复杂含有D-半乳糖、(3 , 6)-半乳糖苷、半乳糖醛及硫酸盐等。卡拉胶也来自于红藻，由(1 , 3)-β-D-半乳糖基-(1 , 4)-3 , 6-内醚-α-D-半乳糖为重复二糖的多糖。褐藻胶是由多聚D-甘露糖醛酸(M)n 和多聚L-古罗糖醛酸(G)n 以不同规则的排列顺序分布于分子链中。2

功能活性多糖的生物活性与其相对分子质量、空间构象、硫酸根含量等有关。相对中分子质量多糖的活性大于相对高分子质量和相对低分子质量多糖；具有β 螺旋型立体结构的多糖有较强的抗病毒活性。我们可通过化学法、酶法等降解相对高分子质量的多糖，以及硫酸化、乙酰化等方法修饰多糖以提高其生物学活性。

抗肿瘤海藻多糖抑制肿瘤的效果，一般认为不是直接作用于肿瘤细胞，而是作为生物免疫反应调节剂通过增强机体的免疫功能而间接抑制或杀死肿瘤细胞，如能促进淋巴因子激活杀伤细胞(LAK)、自然杀伤细胞(NK ) 活性，诱导巨噬细胞产生肿瘤坏死因子等。

抗病毒许多海藻中都含有大量硫酸化多糖的络合物，这些多糖可抑制有包膜病毒的复制过程，这些病毒包括：黄病毒属、披盖病毒、沙粒病毒、杆状病毒、痘苗病毒亚组和疱疹病毒。这些多糖的抗病毒活性由它们的性质决定，如化学结构、硫酸化的程度、分子量、糖的组成、构象和动力学特性等。硫酸化多糖可以干扰病毒复制过程的旱期阶段—病毒吸附。其作用机理如下: 硫酸化多糖能抑制宿主细胞中病毒的初始附着物，而且能与病毒的包装糖蛋白的正电荷相互作用，发生介导。其中，病毒的包装糖蛋白是与寄主细胞上的硫酸类肝素蛋白多糖有关的病毒附属物。多糖组分中硫酸盐基团的硫酸化程度和分配程度对多糖的抗病毒能力起主要作用。硫酸化程度低的海藻多糖通常比较稳定，硫酸化程度高的多糖和其他合成的硫酸化物质( 硫酸葡聚糖和硫酸化树状结晶) 都能抑制病毒的吸附作用。中性多糖也能抑制病毒感染，这说明了多糖的抗病毒能力不仅与阴离子有关，而且与其他的分子特性有关3。

抗凝血从绿门藻中提取的Apolysaccharidewas 多糖具有抗凝血功能4。Apolysaccharidewas 多糖是一种鼠李糖含量较高的硫酸化多糖，通过分析这种硫酸化多糖的部分凝血致活酶时间及凝血酶时间，得出这种硫酸化多糖具有很高的抗凝血活性。它具有高抗凝血活性，是由于多糖中肝素辅因子Ⅱ增强了凝血酵素的活性。

抗氧化近年来的研究表明，过多的活性氧自由基对吞噬细胞本身及其他细胞、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。海藻硫酸多糖(SPS) 具有清除活性氧的作用，是有效的自由基清除剂，低浓度的SPS对多形核白细胞(PMN) 呼吸爆发产生的活性氧自由基的作用是直接清除；而高浓度的SPS除直接清除PWN 呼吸爆发产生的氧自由基外，尚能部分抑制PWN 活性，阻止氧自由基的生成。5

降血脂、减肥消脂及降血胆固醇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。羊栖菜多糖不仅具有良好的降血糖作用，而且可作为降血脂药物的功能成分对高血脂患者以及由高血脂引起的动脉粥样硬化、肥胖和冠心病患者产生极为有益的影响。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%6。

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。

提取纯化海藻多糖是极性大分子，含大量的羟基，易溶于水。传统海藻粗多糖提取方法主要有：水提、酸提和碱提。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。而且这些方法均具有提取率低、活性损失较大、提取时间长的缺点，限制了海藻多糖的大规模生产。因而，为有效提高海藻多糖的提取效率，一些辅助提取技术如酶解法、微波与超声波辅助法等辅助技术在近几年被广泛采用。

海藻粗多糖的分离纯化是海藻多糖研究的重要步骤，对于海藻粗多糖的分离纯化要注意两个问题：一是海藻粗多糖的得率，二是海藻粗多糖的纯度。在保证海藻粗多糖在提取过程中不会被破坏，所得多糖的纯度不影响相关研究的前提下尽量提高多糖的得率。影响多糖提取的因素很多，如提取温度、提取时间、加水量、除蛋白和色素的方法以及酸碱提取方法中酸碱的浓度问题等等。另外，用不同的海藻多糖提取方法所得到的多糖成分也会有差异。

海藻多糖是一类组成相当复杂的生物大分子，纯化起来相当困难。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。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、毛细管电泳等等方法来实现7。

应用前景近年来，多种新型的海藻保健食品、风味食品已上市，人们已不仅仅满足于单一把海藻制成各式食品，而是把视野转向更广阔的海藻生物活性多糖。我国海藻资源十分丰富， 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，其在医药、食品、饲料、化工和化妆品等领域具有广阔的开发应用前景。随着海藻多糖保健功能研究的不断深入，对其具有的生物活性物质的开发利用也越来越多。