海帶多糖的提取方法及生物活性研究

于 娜，張麗敏，徐 彤

（佳木斯大學 生命科學學院，黑龍江佳木斯 154000）

海帶別名江白菜，為多年生冷水性大型食用藻類，藻體褐色，呈扁平帶狀，具有軟堅散結、消腫、利水及潤下消痰等功效。海帶含有多糖、鈣、氨基酸等化學成分，在抗輻射、降血壓、降血脂血糖以及抗腫瘤方面具有一定作用。目前，多種新型保健食品中已添加海帶多糖作為有效成分，如海帶多糖固體飲料、海帶袋泡茶、海帶醋等食品。多糖是由多個單糖分子通過糖苷鍵連接而成的高分子化合物，通常由10 個以上的單糖分子縮合而成。糖苷鍵在弱酸、弱堿的條件下容易斷裂，所以提取工藝的選擇會直接影響多糖的提取率。本文通過查閱并整合相關文獻，綜述了海帶多糖的提取工藝和生物活性，為海帶多糖的進一步開發利用提供理論支撐。

1 海帶多糖的提取工藝

生物體內的多糖大多以游離態和結合態兩種狀態存在，主要有脂多糖和蛋白多糖兩種形式。在提取海帶多糖之前，應當充分考慮其存在形式及部位，是否要進行脫色或脫脂等處理。海帶多糖的提取方法主要包括熱水浸提法、酸提取法、酶提取法、超聲輔助法以及微波提取法等。

1.1 酸提取法

酸提取法由水提醇沉法演化而來，其原理是外界的酸性條件會使海帶細胞吸水漲破，導致其細胞內的多糖充分外溢，該方法提取率較高，但易使糖苷鍵斷裂，因此利用該方法提取多糖時應當嚴格控制提取時間和提取溫度。王智榮等[1]通過研究pH值、提取料液比、提取時間及提取溫度等因素對多糖提取率的影響，發現pH 值對提取率的影響最大，并確定最佳提取工藝為pH=2、提取時間120 min、提取溫度100 ℃和料液比25 ∶1，此條件下的提取率為12.95%。熊江燕等[2]采用檸檬酸浸提多糖，通過試驗確定最佳浸提時間為4 h，海帶粗多糖提取率為39.05%。試驗表明，浸提時間對海帶多糖的提取率有明顯影響，且相對于堿性環境，酸性環境下的海帶多糖化學穩定性更強。

1.2 超聲輔助法

超聲波提取也稱超聲波萃取，波長小于2 cm 的機械波被稱為超聲波，超聲波具有多種化學與物理效應，利用其空化效應可高效快速地提取海帶多糖。該方法具有提取時間短、成本低、提取率高等特點，美國環保局已將其作為基本提取方法[3]。但由于設備方面受限，工業化生產還需一定的時間。吳紫云等[4]采用響應面試驗確定最佳提取條件為提取溫度68 ℃，超聲功率89 W，料液比1 ∶64，此條件下的海帶多糖提取率為17.73%。劉積威[5]利用超聲波細胞破碎儀對已過篩的海帶細粉末進行多糖提取，確定最佳提取時間為超聲波處理20 min，多糖提取率與酸提法相比提高8.4 個百分點（酸提取與超聲提取率分別為18.9%和27.3%）。

1.3 酶提取法

酶提取法是利用一種或多種酶的共同作用破壞海帶細胞的細胞壁，并將其細胞質和細胞液中的物質進行分離純化得到多糖的一種方法。酶提取法的作用條件較為溫和，耗能較少，提取工藝簡單，但易受溫度、pH 值等影響。翟為等[6]通過單因素實驗確定木聚糖酶、纖維素酶、果膠酶和木瓜蛋白酶的最適溫度、最適pH 值、最佳酶解時間，并確定最佳提取條件，得出海帶多糖的提取率為21.6%。后繼實驗使用4 種酶共同作用，多糖提取率為78.9%，顯著高于單一酶提取法，極大地提高了經濟效益。趙前程等[7]采用復合酶法分析了不同加酶方式對海帶多糖提取率的影響，得出最佳添加順序為纖維素酶、果膠酶、木瓜蛋白酶，比例為2 ∶1 ∶1，多糖提取率顯著提升。

1.4 微波提取法

微波是一種頻率介于300 MHz 和300 GHz 之間的非電離電磁波，其微波提取法的原理是借助微波輻射作用于細胞外界溶液，通過細胞外界溶液作用于細胞外層最終到達細胞內部，但由于溶劑及液泡中的液體不斷吸收微波能，使細胞內部溫度升高，壓力增加，當壓力增加到超過細胞壁所能承受范圍時細胞壁破裂，里面的內容物外流。此方法具有切入力強、選擇性高、加熱效率高等特點[8]。高夢祥等[9]采用微波提取技術在單因素實驗的基礎上采用正交實驗，確定了最佳提取條件為微波功率400 W、提取時間7 min、料液比1 ∶90 以及pH 值8，海帶多糖的提取率為77.6 mg·g-1。張海艷等[10]采用微波提取技術在單因素實驗的基礎上采用正交實驗，確定最佳提取條件為提取時間3 min，提取功率480 W，料液比1 ∶20，此條件下海帶多糖的提取率為17.5%。

2 海帶多糖的生物活性

2.1 抗氧化活性

自由基是一種異常活潑的帶電分子或基團，通常含有未配對的電子，具有高度的反應活潑性，在機體進行正常生命活動代謝時極易發生超氧化化學反應，從而攻擊和破壞細胞及執行功能正常的生物分子[11]。已有研究證明海帶多糖可作為出色的抗氧化物質，通過提高體內抗氧化物酶活性進而阻斷氧化反應的進程。林國榮[12]通過試驗表明海帶多糖對·OH 消除效果明顯，且濃度為2.0 mg·mL-1時消除效果最佳，清除率為38.36%。盧茳虹等[13]利用檸檬酸提取法通過響應面分析方法確定最佳提取條件，在此條件下測定DPPH 自由基清除能力IC50值為（0.82±0.011）mg·mL-1，氧自由基清除能力值為（392.482 ± 3.218）μmol Trolox·g-1，表明海帶多糖具有良好的抗氧化能力。

2.2 抗腫瘤活性

腫瘤是指機體在物理、化學、生物等致瘤因子的作用下，局部組織細胞不正常的增生分化所形成的新生物，這種新生物在形態上多表現為占位性凸出，稱為贅生物。而海帶中所含的海帶多糖可對腫瘤生長起直接的抑制作用，海帶多糖還可提高機體免疫功能，間接控制腫瘤生長和轉移。譚雪梅等[14]通過體外培養宮頸癌細胞，以PBS 作為空白對照，以順鉑作為陽性對照，檢測海帶多糖對宮頸癌細胞的生長抑制率、細胞侵襲能力以及經海帶多糖處理后宮頸癌細胞的AKT 和磷酸化AKT 的表達。結果表明海帶多糖可通過抑制APK 磷酸化抑制宮頸癌細胞的增長、遷移及侵襲。曾曼麗等[15]通過試驗探討海帶多糖對人鼻咽癌細胞的抑制作用，結果表明，海帶多糖可明顯抑制鼻咽癌細胞生長，其作用機理為誘導癌細胞凋亡。

2.3 降血糖

龍少華等[16]通過喂養高脂飼料制備2 型糖尿病小鼠，使用海帶多糖進行干預治療后，小鼠空腹血糖明顯降低，血清胰島素水平顯著提高，說明海帶多糖具有良好的降血糖作用。丁國玉等[17]使用不同劑量的海帶多糖對人工培育的高脂大鼠進行灌胃處理，實驗表明攝入量為250 mg·kg-1能起到降血糖作用，但攝入量為500 mg·kg-1、1 000 mg·kg-1的兩組效果并無明顯差異。攝入量為250 mg·kg-1時降血糖效果最為顯著，劑量增大對降血糖效果并無明顯的促進作用。

2.4 抑菌活性

LI 等[18]通過測定抑菌圈的大小來確定海帶多糖對大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抑菌濃度，其結果表明海帶多糖存在明顯抑菌作用。

3 結語

我國作為海帶繁殖的主要基地，海帶資源非常豐富。海帶多糖的生物活性強，在抗氧化、抗腫瘤、降血壓、降血糖方面具有顯著效果，是一種極具開發潛力的植物。可將海帶多糖的研究重點放在藥品、食品、保健品等應用方面，并加大市場推廣，提高海帶多糖的經濟效益及社會效益，為人體健康做出更大貢獻。