海洋寡糖的生物活性研究進(jìn)展

孫慧慧，楊國(guó)淞,2，程伊夢(mèng),2，李昭悅，趙 玲，曹 榮,3,*，劉 淇

（1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所，山東 青島 266071；2.中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266003；3.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 海洋藥物與生物制品功能實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266237）

海洋占全球總面積的70%以上，廣闊的海洋水環(huán)境催生了龐大而復(fù)雜的海洋生態(tài)系統(tǒng)，海洋資源種類繁多，具有豐富的生物多樣性。在海洋環(huán)境中，多糖是有機(jī)碳中最大的成分之一。大量研究表明，海洋多糖具有抗腫瘤、抗病毒、抗炎和提高免疫力等有益特性，在保健品、化妝品、食品和醫(yī)藥行業(yè)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。但是海洋多糖分子質(zhì)量大，具有無序的分支和基團(tuán)的取代等復(fù)雜的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致海洋多糖的溶解度低，溶液黏度大，限制了海洋多糖的應(yīng)用。海洋多糖可以通過降解途徑制備得到寡糖，且研究表明，與海洋多糖相比，海洋寡糖不僅溶解性好，而且具有更好的生物活性，易于被機(jī)體吸收利用。本文綜述了幾種常見海洋寡糖的生物活性研究進(jìn)展，包括幾丁寡糖/殼寡糖、褐藻膠寡糖、卡拉膠寡糖和瓊膠寡糖，以期為海洋多糖資源的高價(jià)值利用及海洋寡糖的深度開發(fā)提供參考。

1 幾丁寡糖/殼寡糖

甲殼素是一種不溶于水的由-4-糖苷鍵連接的-乙酰氨基葡萄糖組成的陽(yáng)離子氨基多糖，是自然界中產(chǎn)量?jī)H次于纖維素的天然大分子，通常存在于甲殼類動(dòng)物的殼，昆蟲的表皮和真菌細(xì)胞壁中。由幾丁質(zhì)降解產(chǎn)生的幾丁寡糖（-acetyl chitooligosaccharide，NCOS）（圖1A）具有良好的溶解性和多種生物學(xué)功能，可用于農(nóng)業(yè)、食品和制藥等行業(yè)。

甲殼素完全或部分脫乙酰化生成殼聚糖，殼聚糖是一種陽(yáng)離子堿性多糖，它是由-葡糖胺通過-1,4-糖苷鍵連接而成。殼聚糖具有許多生物活性，例如抗腫瘤，抗菌和降血壓等。殼聚糖的降解產(chǎn)物殼寡糖（chitooligosaccharide，COS）（圖1B）是自然界中唯一發(fā)現(xiàn)的帶正電荷的堿性氨基低聚寡糖。與殼聚糖相比，殼聚糖具有分子質(zhì)量低、水溶性好、生物活性高、易于被人體吸收等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 幾丁寡糖（A）和殼寡糖（B）的結(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Structures of N-acetyl chitooligosaccharide (A) and chitooligosaccharide (B)

1.1 抗菌活性

1979年，自Allan等首次發(fā)現(xiàn)了殼聚糖的抗菌活性以來，殼聚糖及其降解產(chǎn)物殼寡糖的抗菌活性引起了研究者的廣泛興趣。研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖的抗菌活性受多種因素的影響，包括脫乙酰度或乙酰化率、聚合度或分子質(zhì)量、乙酰化模式、微生物種類以及其他一些理化性質(zhì)。Sánchez等發(fā)現(xiàn)脫乙酰度為63%的殼寡糖可以抑制大腸桿菌和單核細(xì)胞增生李斯特菌的生長(zhǎng)，而脫乙酰度為27%的殼寡糖則表現(xiàn)出更好的抗菌活性，說明殼寡糖乙酰化修飾對(duì)于發(fā)揮良好的抗菌能力是必需的。Younes等測(cè)試了15種具有不同脫乙酰度和分子質(zhì)量的均相殼寡糖在不同的pH值條件下對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌及真菌的抗菌活性，結(jié)果顯示殼寡糖可以顯著抑制大多數(shù)受試菌的生長(zhǎng)，其脫乙酰度越高，pH值越低，抗菌活性越高；隨著分子質(zhì)量的降低，殼寡糖對(duì)革蘭氏陰性菌的抗菌活性進(jìn)一步增強(qiáng)，而對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌則剛好相反。殼寡糖抗菌活性背后的機(jī)制以及其他因素的作用仍然尚未確定，但殼寡糖的抗菌活性及無毒性是毋庸置疑的。因此可以預(yù)見殼寡糖未來將作為常規(guī)的抗菌劑應(yīng)用于食品、農(nóng)業(yè)及醫(yī)藥行業(yè)等領(lǐng)域。

1.2 抗氧化活性

殼寡糖作為一種天然的抗氧化劑，具有非常好的自由基清除能力。與殼聚糖相比，殼寡糖的糖鏈短，具有較弱的分子內(nèi)及分子間氫鍵。因此，游離羥基和氨基被活化，這有助于促進(jìn)抗氧化活性。Li Kecheng等分別測(cè)試了殼三糖、殼四糖、殼五糖、殼六糖單糖和殼七糖至殼十糖混合物的抗氧化活性，結(jié)果表明低聚合度的殼寡糖與高聚合度殼寡糖相比表現(xiàn)出更好的清除羥自由基活性，而所有測(cè)試的殼寡糖中對(duì)超氧化物自由基的清除活性則隨聚合度的增加而增加。Yang Fan等將殼寡糖作為啤酒中的抗氧化劑，可有效清除啤酒中的自由基，防止啤酒老化，提高風(fēng)味穩(wěn)定性。Guo Xiaoyu等通過使用殼寡糖促進(jìn)了大麥萌發(fā)過程中酚類化合物的產(chǎn)生，提高了麥芽的抗氧化能力。這些研究結(jié)果表明，殼寡糖在制藥、農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中作為抗氧化劑具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.3 抗腫瘤活性

與傳統(tǒng)的腫瘤治療相比，殼寡糖具有毒性低的特點(diǎn)和免疫調(diào)節(jié)的功能，在治療和預(yù)防癌癥中顯示出強(qiáng)大的抗腫瘤生物活性。Han Fushi等研究了殼寡糖對(duì)人結(jié)腸癌細(xì)胞的抗增殖和放射增敏作用，結(jié)果表明殼寡糖可以有效抑制SW480細(xì)胞的增殖，增強(qiáng)SW480細(xì)胞的放射增敏作用，并可誘導(dǎo)其G2/M期阻滯和凋亡。潘珍等研究了不同聚合度殼寡糖單體對(duì)骨肉瘤細(xì)胞的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼五糖可以有效抑制骨肉瘤細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲能力，并推測(cè)其作用機(jī)制是通過調(diào)控磷酸肌醇-3-激酶/絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶（phosphateidylinositol 3 kinase/serine-threonine kinase，PI3K/AKT）信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路產(chǎn)生的。研究顯示殼寡糖可以在多個(gè)步驟（包括生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移）中斷癌癥的進(jìn)程，且體外實(shí)驗(yàn)表明，它會(huì)導(dǎo)致多種癌細(xì)胞死亡，包括膀胱癌、前列腺癌、肝癌、宮頸癌和結(jié)直腸癌細(xì)胞等。但是目前對(duì)殼寡糖的抗腫瘤活性機(jī)制還很不確定，其在不同階段抗腫瘤作用的潛在機(jī)制主要包括：1）在初始階段，殼寡糖通過抑制核轉(zhuǎn)錄因子（nuclear factor kappa B，NF-κB）活性和環(huán)氧化酶2（cyclooxygenase-2，COX-2）的表達(dá)并增強(qiáng)腺苷酸激活蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）活性和抗氧化酶表達(dá)來發(fā)揮化學(xué)預(yù)防作用；2）在生長(zhǎng)階段，殼寡糖通過抑制-連環(huán)蛋白、雷帕霉素機(jī)制靶點(diǎn)（mechanistic target of rapamycin，mTOR）、丙酮酸激酶和鳥氨酸脫羧酶等參與的相關(guān)途徑，激活腫瘤細(xì)胞中的半胱氨酸蛋白酶-3（caspase-3），以及刺激自然殺傷細(xì)胞釋放的干擾素γ（interferon gamma，IFN-γ）和白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-12來限制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)；3）在侵襲和轉(zhuǎn)移階段，殼寡糖通過下調(diào)CD147、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metallopeptidase，MMP）-2和MMP-9來抑制腫瘤細(xì)胞；4）在血管生成階段，殼寡糖還能夠通過抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和尿激酶型纖溶酶原激活劑（urokinase-type plasminogen activator，uPA）的表達(dá)來抑制腫瘤血管的生成。

1.4 其他生物活性

此外，幾丁寡糖/殼寡糖其他方面的生理活性也受到很多的關(guān)注并已有相關(guān)的研究報(bào)道。如具有調(diào)控植物生長(zhǎng)、激活防御反應(yīng)、增強(qiáng)抗病性等活性，可以應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中。辛秀竹等的研究表明葉面噴施幾丁寡糖能顯著提高小麥葉綠素含量，促進(jìn)干物質(zhì)的積累進(jìn)而提高產(chǎn)量；沈奕等對(duì)煙草的研究也表明，幾丁寡糖可以提高煙草對(duì)黑脛病的抗性。幾丁寡糖還具有調(diào)控機(jī)體系統(tǒng)性炎癥和脂代謝紊亂等作用；殼寡糖則能夠改善葡萄糖代謝從而起到抗糖尿病的作用。在改善骨質(zhì)疏松癥方面的研究中發(fā)現(xiàn)，殼寡糖可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、增加骨密度和骨強(qiáng)度，從而達(dá)到改善骨質(zhì)疏松癥的目的。

2 褐藻膠寡糖

褐藻膠是一種酸性直鏈多糖，主要存在于褐藻的細(xì)胞壁和細(xì)胞間質(zhì)，是通過2種單體--古洛糖醛酸（guluronic acid，G）和--甘露糖醛酸（mannuronic acid，M）通過1→4糖苷鍵雜聚在一起形成的，它們以不同的比例和序列形成3種嵌段連接：聚甘露糖醛酸（polyM）、聚古洛糖醛酸（polyG）和雜聚物（polyMG）。褐藻膠寡糖（圖2）是褐藻膠的寡聚物，其聚合度在2～10之間，解聚后它的水溶性增強(qiáng)、易被機(jī)體吸收，是一種安全無毒的化合物。褐藻寡糖具有多種生物活性，可以廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)及化妝品等領(lǐng)域。

圖2 褐藻膠寡糖的結(jié)構(gòu)Fig. 2 Structures of alginate oligosaccharides

2.1 抗氧化活性

褐藻寡糖具有抗氧化活性，可有效清除自由基，作為抗氧化劑在食品保鮮、人類健康及飼料添加劑領(lǐng)域中有廣泛應(yīng)用。陳淑瓊等對(duì)酶解制備的褐藻寡糖進(jìn)行了自由基清除能力的測(cè)定，結(jié)果表明，褐藻寡糖可以通過減少氧化作用延長(zhǎng)對(duì)蝦的貨架期。Guo Junjie等的研究表明褐藻寡糖預(yù)處理后可減輕阿霉素誘導(dǎo)的心臟氧化應(yīng)激，改善阿霉素引起的心臟功能障礙并減弱心肌細(xì)胞凋亡，從而顯著提高小鼠存活率。在Pan Hui等的研究中，褐藻寡糖通過激活核因子紅素-2相關(guān)因子2（nuclear factor erythrogen-2 associated factor 2，Nrf2）途徑并增強(qiáng)內(nèi)源性抗氧化劑防御系統(tǒng)，顯著減輕了-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠腎臟衰老程度，該結(jié)果表明褐藻寡糖是延遲腎臟衰老的潛在藥物。褐藻寡糖還可作為抗氧化劑添加至飼料中，以防止或延緩飼料中某些活性成分發(fā)生氧化變質(zhì)。此外，褐藻寡糖的抗氧化活性與其分子質(zhì)量、M/G比及制備方法有關(guān)，研究表明，低分子質(zhì)量的褐藻寡糖具有更高的抗氧化活性；而具有相同分子質(zhì)量的褐藻寡糖，M/G比較高的表現(xiàn)出更強(qiáng)的自由基清除活性；酶法制備的褐藻寡糖其抗氧化活性優(yōu)于酸水解獲得的寡糖。

2.2 抗腫瘤活性

早在1985年就有褐藻寡糖抗腫瘤活性的報(bào)道，但其作用機(jī)制至今尚不明確。最近的研究表明，該作用涉及多種機(jī)制，包括癌細(xì)胞的增殖和遷移、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化及抗炎作用等。Chen Jiayu等利用不同聚合度（2～5）的褐藻寡糖進(jìn)行了抗骨肉瘤的效果評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，五糖對(duì)于骨肉瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)具有明顯的抑制作用，進(jìn)一步的跟蹤研究表明，褐藻寡糖提高了血清中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽（glutathione，GSH）的含量，并降低了血清中的IL-1β和IL-6水平，通過改善患者的抗氧化和抗炎能力介導(dǎo)抗腫瘤作用。越來越多的研究已經(jīng)證實(shí)褐藻寡糖的抗腫瘤活性，但要將其用于腫瘤的治療還需要更多的臨床試驗(yàn)，此外，對(duì)于褐藻寡糖的抗腫瘤機(jī)制也需要更加深入的研究。

2.3 抗菌活性

褐藻寡糖具有抗菌活性，能夠抑制包括枯草芽孢桿菌、假單胞菌、不動(dòng)桿菌、念珠菌、鰻弧菌及青霉、曲霉在內(nèi)的多種細(xì)菌和真菌，此外，褐藻寡糖還可以增強(qiáng)某些抗生素及抗菌藥的活性。T?ndervik等使用一系列致病性真菌評(píng)估了褐藻寡糖干擾真菌生長(zhǎng)和增強(qiáng)常規(guī)抗真菌藥的能力，這項(xiàng)研究證實(shí)了褐藻寡糖的抗真菌活性，并為其在真菌感染的治療及降低臨床應(yīng)用中抗真菌藥物的毒性提供了依據(jù)。Bouillon等首次研究了褐藻寡糖對(duì)乳制品來源的常見腐敗真菌的抑制作用，結(jié)果表明褐藻寡糖的加入可以明顯降低副念珠菌、漢遜德巴利酵母和漢遜酵母菌的生長(zhǎng)速率。有關(guān)褐藻寡糖抗菌活性的作用機(jī)制也有許多研究報(bào)道。Wang Hengzhuang等的研究表明褐藻寡糖可以破壞生物被膜來達(dá)到抑菌的效果。也有研究報(bào)道，褐藻寡糖的抗菌功能是通過抑制和群體感應(yīng)信號(hào)、影響生物被膜的形成來實(shí)現(xiàn)的。Pritchard等在研究對(duì)白色念珠菌的抑制作用中發(fā)現(xiàn)褐藻寡糖能夠改變念珠菌中毒力因子的表達(dá)并抑制菌絲的形成和侵襲。

2.4 其他生物活性

褐藻寡糖除了上述生物活性外，還具有其他有益健康的作用，如抗炎、抗哮喘、抗高血壓、抗糖尿病、抗凝血、抗肥胖及神經(jīng)調(diào)節(jié)等。在最近的一項(xiàng)研究中，Wang Xinyi等將從褐藻中分離制備的寡甘露酸鈉（GV-971）用于阿爾茨海默病的治療中，臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，GV-971可以抑制腸道生態(tài)失調(diào)和相關(guān)的苯丙氨酸/異亮氨酸的積累，逆轉(zhuǎn)輕度至中度阿爾茨海默癥患者的認(rèn)知功能障礙。褐藻寡糖在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用，可用作生物農(nóng)藥和抗逆劑以促進(jìn)植物生長(zhǎng)、緩解植物脅迫。研究表明，葉面噴施褐藻寡糖后，可以減輕酸雨和高溫對(duì)水稻葉片的傷害，保持水稻的生物量和葉綠素含量，并保持葉片組織的結(jié)構(gòu)完整性。此外，褐藻寡糖在水產(chǎn)養(yǎng)殖、飼料添加劑及食品保存等方面也有重要的應(yīng)用。Bose等研究了褐藻寡糖對(duì)草莓儲(chǔ)藏過程的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)褐藻寡糖處理后可以抑制脫落酸信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞壁變性基因表達(dá)，從而延遲脫落輔助物的生長(zhǎng)，維持草莓在貯藏過程中的品質(zhì)，同時(shí)延長(zhǎng)了草莓的保質(zhì)期。

3 瓊膠寡糖

瓊脂是一種從石花菜、江蘺等紅藻中提取的天然產(chǎn)物，由瓊脂糖和硫瓊膠組成。瓊脂糖是由--半乳糖（-galactosamine，-Gal）和3,6-內(nèi)醚---半乳糖（3,6-anhydro--galactose，-AHG）的重復(fù)單元交替形成的線性多糖，硫瓊膠與瓊脂糖結(jié)構(gòu)類似，但硫瓊膠的某些羥基和伯醇基被甲氧基、丙酮酸殘基等取代。瓊膠寡糖是瓊脂的水解產(chǎn)物（圖3），分為瓊寡糖和新瓊寡糖，二者分別在還原端具有-AHG和-Gal。相較于瓊脂黏度高、溶解性差、不利于人體吸收等缺點(diǎn)，瓊脂寡糖具有良好的水溶性因此利于人體吸收，且多項(xiàng)研究表明瓊脂寡糖具有多種生物活性，在生物、食品、醫(yī)療等方面具有良好的應(yīng)用前景。

圖3 瓊膠寡糖的結(jié)構(gòu)Fig. 3 Structure of agarooligosaccharides

3.1 抗氧化活性

瓊膠寡糖作為一種無毒的天然化合物，其抗氧化活性引起了研究者的廣泛關(guān)注。李海新等的研究表明，瓊膠寡糖對(duì)2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）自由基、羥自由基和超氧陰離子自由基均具有較強(qiáng)的清除能力，且其抗氧化能力隨濃度的增大而增強(qiáng)。此外，瓊膠寡糖的抗氧化活性還與其水解方式及聚合度有關(guān)。在Hong等的研究中發(fā)現(xiàn)，與酶水解法相比，由酸水解法獲得的瓊寡糖具有較好的抗氧化活性。與之相反，在Xu Xinqi等的研究中則發(fā)現(xiàn)，酶法獲得的新瓊寡糖其抗氧化活性比酸水解獲得的瓊寡糖更高。因此，有關(guān)瓊寡糖和新瓊寡糖的抗氧化活性機(jī)制還需要更加深入的研究。宋香凝等利用瓊膠寡糖的抗氧化性對(duì)羅非魚肉進(jìn)行保鮮，結(jié)果表明聚合度為3的瓊膠寡糖具有最高的抗氧化活性，可以有效延長(zhǎng)羅非魚肉的保鮮期限。

3.2 抗炎活性

有關(guān)瓊膠寡糖的抗炎活性也已有多項(xiàng)研究，且其活性與瓊膠寡糖的結(jié)構(gòu)、聚合度有關(guān)。Yun等測(cè)試了包括新瓊二糖、-AHG和-AHG在內(nèi)的幾種瓊膠寡糖的抗炎活性，結(jié)果只有-AHG顯示出明顯的抗炎作用，因此瓊寡糖還原端的-AHG被認(rèn)為是抗炎活性的關(guān)鍵。但是Wang Wei等的研究發(fā)現(xiàn)，新瓊寡糖特別是新瓊四糖可以通過抑制iNOS和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)和分泌來降低脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的小鼠巨噬細(xì)胞中NO的產(chǎn)生和釋放，表現(xiàn)出顯著的抗炎作用。此外，Zou Yaxue等利用脂多糖誘導(dǎo)小鼠巨噬細(xì)胞和斑馬魚模型，分別進(jìn)行體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，比較了不同聚合度瓊膠寡糖的抗炎活性，結(jié)果顯示由于瓊膠寡糖的協(xié)同作用，未經(jīng)分離純化的寡糖混合物表現(xiàn)出更高的抗炎活性，這一發(fā)現(xiàn)可以省去瓊膠寡糖制備過程中的分離純化工作，使步驟大為簡(jiǎn)化，在食品、醫(yī)藥和化妝品領(lǐng)域展現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值。

3.3 抗腫瘤活性

多項(xiàng)研究表明瓊膠寡糖具有抗腫瘤活性，并能預(yù)防相關(guān)疾病的發(fā)生。Higashimura等發(fā)現(xiàn)口服瓊膠寡糖可以防止小鼠高脂肪飲食引起的腸道菌群失調(diào)，包括小鼠微生物組成、短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）含量和膽汁酸代謝的改變，從而抑制結(jié)腸癌的發(fā)生。Lee等采用皮下注射B16F1黑色素瘤細(xì)胞的小鼠模型研究了瓊膠寡糖的抗腫瘤免疫作用，瓊膠六糖通過以Toll樣受體4（toll-like receptor 4，TLR4）依賴性方式控制樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DC）和自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞之間的串?dāng)_，對(duì)B16F1黑色素瘤細(xì)胞表現(xiàn)出抗腫瘤活性。此外，瓊膠寡糖還可以通過調(diào)節(jié)肌肉生長(zhǎng)抑制素的表達(dá)來抑制腫瘤壞死因子誘導(dǎo)的肌管收縮相關(guān)蛋白降解和基因表達(dá)，從而維持肌管質(zhì)量和張力。

3.4 其他生物活性

據(jù)報(bào)道瓊膠寡糖還有其他一些有益健康的活性，比如抗肥胖、抗糖尿病、抗疲勞、保肝等。Hong等研究發(fā)現(xiàn)高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠攝入瓊膠寡糖后，可以通過提高血液中的脂聯(lián)素濃度抑制肥胖，并極大地改善了糖尿病相關(guān)指標(biāo)。Lin Fudi等的研究也證實(shí)了瓊膠寡糖可以用于治療2型糖尿病引起的一些并發(fā)癥，有利于控制血糖水平，并緩解肝和胰島的損傷。瓊膠寡糖還可以調(diào)節(jié)腸道微生物，增加SCFA的濃度，從而對(duì)胃腸道產(chǎn)生有益效應(yīng)。最近一項(xiàng)研究顯示，與木糖醇相比，瓊膠寡糖對(duì)變形鏈球菌的生長(zhǎng)和乳酸產(chǎn)生具有更高的抑制活性，因此被建議作為一種新型抗齲糖來使用。多項(xiàng)研究證實(shí)瓊膠寡糖還具有美白作用，它可以抑制酪氨酸酶的活性，降低黑色素合成，并且Hong等的研究表明瓊膠寡糖混合物比寡糖單體的美白效果更好。此外，瓊膠寡糖還有其他一些生物活性，如促進(jìn)植株生長(zhǎng)、提高抗性、改善果蔬品質(zhì)、提高魚蝦免疫力等，可以廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖中。

4 卡拉膠寡糖

卡拉膠是從紅藻（如紫菜、角叉菜等）中提取的線性硫酸酯化多糖，主要由半乳糖和脫水半乳糖單元通過-1,3-和-1,4-糖苷鍵交替連接而成。根據(jù)其主鏈糖環(huán)上硫酸鹽取代的數(shù)量和位置不同，可以分為多種類型，目前3種商業(yè)上開發(fā)最多的是-、-、-卡拉膠。卡拉膠寡糖（圖4）是其降解產(chǎn)物，與卡拉膠相比，具有分子質(zhì)量更低、溶解度更高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)因其活性基團(tuán)充分暴露，活性顯著提高，在生物醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。

圖4 卡拉膠寡糖的結(jié)構(gòu)Fig. 4 Structures of carrageenan oligosaccharides

4.1 抗氧化活性

有關(guān)卡拉膠寡糖及其衍生物的抗氧化活性已有多項(xiàng)研究，且其活性受多種因素影響。Sun Yujiao等分別采用了自由基解聚、弱酸水解、酶解和部分水解的方法降解卡拉膠，通過測(cè)定超氧陰離子自由基清除活性、羥自由基清除活性、還原力和DPPH自由基清除活性，研究了卡拉膠寡糖的抗氧化活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用過氧化氫解聚方法獲得的產(chǎn)物顯示出最高的抗氧化能力，進(jìn)一步的研究表明卡拉膠寡糖的抗氧化活性與其聚合度、還原糖及硫酸基團(tuán)的含量有關(guān)。毛俊龍等制備了硒化卡拉膠寡糖，并進(jìn)行了體外抗氧化活性測(cè)試，包括羥自由基、超氧陰離子自由基、DPPH自由基的清除能力及還原力，結(jié)果表明硒化卡拉膠寡糖具有較強(qiáng)的清除自由基能力和還原力，且卡拉膠寡糖硒化后其抗氧化活性顯著提高，優(yōu)于亞硒酸鈉、硒化卡拉膠和卡拉膠寡糖，并與濃度呈正相關(guān)。

4.2 抗腫瘤活性

卡拉膠寡糖在開發(fā)潛在的抗腫瘤藥物方面吸引了研究者越來越多的興趣，一些研究人員報(bào)道了其抗腫瘤活性。Yuan Huamao等首先研究了卡拉膠寡糖對(duì)攜帶肉瘤S180的小鼠具有抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)的作用，然后又檢驗(yàn)了卡拉膠寡糖的不同化學(xué)修飾對(duì)其抗腫瘤活性的影響，結(jié)果表明卡拉膠寡糖衍生物的活性均顯著高于原始寡糖，特別是進(jìn)行硫酸化修飾后可以提高其抗腫瘤活性。Yao Zi’ang等采用酶法制備了不同聚合度的卡拉膠寡糖混合物，并探索了其抗腫瘤和抗血管生成活性，結(jié)果表明，卡拉膠寡糖能夠抑制S180和MCF-7腫瘤的生長(zhǎng)，抑制ECV304細(xì)胞的增殖、遷移和管形成，在雞絨毛尿囊膜實(shí)驗(yàn)中可以抑制心血管的生長(zhǎng)，降低MCF-7腫瘤的微血管濃度，并具有抑制腫瘤細(xì)胞向內(nèi)皮細(xì)胞分化的功效。

4.3 免疫調(diào)節(jié)活性

為了檢測(cè)卡拉膠寡糖的免疫調(diào)節(jié)活性，Yao Zi’ang等制備了-卡拉膠寡糖及其脫硫酸鹽衍生物，結(jié)果顯示卡拉膠寡糖可以保護(hù)小膠質(zhì)細(xì)胞免受LPS的激活，且其抑制作用與濃度和硫酸基含量有關(guān)。劉雪冰研究了卡拉膠三糖、十一糖和十九糖對(duì)小鼠單核巨噬細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)活性，其中卡拉膠十一糖顯示出最高的促進(jìn)細(xì)胞增殖能力，并能提高細(xì)胞的吞噬能力。郭娟娟采用LPS誘導(dǎo)的小鼠單核巨噬細(xì)胞為炎癥細(xì)胞模型，研究了不同聚合度卡拉膠寡糖的免疫調(diào)節(jié)活性，結(jié)果表明卡拉膠寡糖的免疫活性與其聚合度有關(guān)，聚合度越高，活性越高；相同聚合度的寡糖則是硫酸基團(tuán)含量越多活性越高，進(jìn)一步的研究表明，卡拉膠寡糖通過抑制NF-κB信號(hào)通路上的蛋白表達(dá)，從而起到免疫調(diào)節(jié)的效果。

4.4 其他生物活性

卡拉膠寡糖還具有許多其他活性，如具有抗凝血、降血壓、抗病毒、抗菌、抗炎等。吳海歌等通過體外實(shí)驗(yàn)檢測(cè)卡拉膠寡糖的抗凝血活性，表明其可以顯著延長(zhǎng)凝血時(shí)間，且濃度越大，效果越好。陳夢(mèng)等研究了卡拉膠寡糖鉀對(duì)原發(fā)性高血壓大鼠（spontaneously hypertensive rat，SHR）的降血壓作用，結(jié)果顯示，灌胃卡拉膠寡糖后可以顯著降低腎素和血管緊張素II的水平，并能降低血液中LPS水平，改善腸道上皮結(jié)構(gòu)的完整性。Johnson等在LPS刺激的人牙齦成纖維細(xì)胞中觀察到了加載表面活性素的卡拉膠寡糖連接的纖維素納米顆粒具有抗菌和抗炎作用，在納米顆粒的存在下，會(huì)降低活性氧、轉(zhuǎn)錄因子和細(xì)胞因子的產(chǎn)生，為加載表面活性素的納米顆粒用于牙周炎的治療提供了依據(jù)。此外，卡拉膠寡糖還具有益生元活性，Han Zhenlian等對(duì)3種海藻寡糖進(jìn)行了益生元潛力評(píng)價(jià)，包括瓊膠寡糖、褐藻膠寡糖及卡拉膠寡糖，結(jié)果顯示，3種寡糖均可以增加SCFA的濃度，并改變微生物群的組成。在水產(chǎn)品保鮮領(lǐng)域中，卡拉膠寡糖也表現(xiàn)出優(yōu)異的性質(zhì)。在魷魚凍藏過程中加入卡拉膠寡糖，可明顯抑制肌原纖維蛋白的氧化變性，改善魷魚肌肉品質(zhì)。吳海瀟等發(fā)現(xiàn)，卡拉膠寡糖在南美白對(duì)蝦的冷凍過程中表現(xiàn)出抗凍保水作用，有利于蝦仁品質(zhì)的保持。

5 結(jié) 語

海洋多糖是重要的海洋資源，由此制備的海洋寡糖因其優(yōu)異的生物活性越來越受到關(guān)注，在食品、藥品、化妝品、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。目前海洋寡糖主要是由物理、化學(xué)和酶解方法獲得的，相較于其他方法，酶解法具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、產(chǎn)物可控、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)，因此開發(fā)獲得具有高活性、高穩(wěn)定性、高專一性的海洋多糖降解酶是發(fā)展海洋寡糖產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要方向。另外，目前的研究表明海洋寡糖的生物活性與其聚合度、取代基位置及含量等多種因素相關(guān)，因此對(duì)海洋寡糖生物活性的構(gòu)效關(guān)系也需要更加深入的研究。此外，盡管目前已經(jīng)對(duì)海洋寡糖的各種生物活性進(jìn)行了多項(xiàng)研究，但其大部分的作用機(jī)制尚不明確，未來的研究需要著眼于分子水平功能的探討與揭示，這也是促進(jìn)未來海洋寡糖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。隨著先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展和技術(shù)人員的深入研究，必將促進(jìn)海洋寡糖產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和進(jìn)步。