海带多糖的提取方法及生物活性研究

摘 要：海带多糖是海带中重要的天然活性成分，其具有抗氧化、抗肿瘤、免疫调节及降血糖等作用。本文对海带多糖不同提取方法进行比较，对海带多糖生物活性进行分析，旨在为海带多糖的进一步开发研究提供理论依据。

关键词：海带；多糖；提取方法；生物活性

Study on Extraction Method and Biological Activity of Polysaccharide From Laminaria japonica

YU Na， ZHANG Limin*， XU Tong

（College of Life Sciences， Jiamusi University， Jiamusi 154000， China）

Abstract： Laminaria japonica polysaccharides are important natural active ingredients in Laminaria japonica， which have antioxidant， anti-tumor， immune regulation， and hypoglycemic effects. This article compares different extraction methods of Laminaria japonica polysaccharides and analyzes their biological activities， aiming to provide theoretical basis for further development and research of kelp polysaccharides.

Keywords： Laminaria japonica; polysaccharides; extraction method; biological activity

海带别名江白菜，为多年生冷水性大型食用藻类，藻体褐色，呈扁平带状，具有软坚散结、消肿、利水及润下消痰等功效。海带含有多糖、钙、氨基酸等化学成分，在抗辐射、降血压、降血脂血糖以及抗肿瘤方面具有一定作用。目前，多种新型保健食品中已添加海带多糖作为有效成分，如海带多糖固体饮料、海带袋泡茶、海带醋等食品。多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的高分子化合物，通常由10个以上的单糖分子缩合而成。糖苷键在弱酸、弱碱的条件下容易断裂，所以提取工艺的选择会直接影响多糖的提取率。本文通过查阅并整合相关文献，综述了海带多糖的提取工艺和生物活性，为海带多糖的进一步开发利用提供理论支撑。

1 海带多糖的提取工艺

生物体内的多糖大多以游离态和结合态两种状态存在，主要有脂多糖和蛋白多糖两种形式。在提取海带多糖之前，应当充分考虑其存在形式及部位，是否要进行脱色或脱脂等处理。海带多糖的提取方法主要包括热水浸提法、酸提取法、酶提取法、超声辅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来，其原理是外界的酸性条件会使海带细胞吸水涨破，导致其细胞内的多糖充分外溢，该方法提取率较高，但易使糖苷键断裂，因此利用该方法提取多糖时应当严格控制提取时间和提取温度。王智荣等[1]通过研究pH值、提取料液比、提取时间及提取温度等因素对多糖提取率的影响，发现pH值对提取率的影响最大，并确定最佳提取工艺为pH=2、提取时间120 min、提取温度100 ℃和料液比25∶1，此条件下的提取率为12.95%。熊江燕等[2]采用柠檬酸浸提多糖，通过试验确定最佳浸提时间为4 h，海带粗多糖提取率为39.05%。试验表明，浸提时间对海带多糖的提取率有明显影响，且相对于碱性环境，酸性环境下的海带多糖化学稳定性更强。

1.2 超声辅助法

超声波提取也称超声波萃取，波长小于2 cm的机械波被称为超声波，超声波具有多种化学与物理效应，利用其空化效应可高效快速地提取海带多糖。该方法具有提取时间短、成本低、提取率高等特点，美国环保局已将其作为基本提取方法[3]。但由于设备方面受限，工业化生产还需一定的时间。吴紫云等[4]采用响应面试验确定最佳提取条件为提取温度68 ℃，超声功率89 W，料液比1∶64，此条件下的海带多糖提取率为17.73%。刘积威[5]利用超声波细胞破碎仪对已过筛的海带细粉末进行多糖提取，确定最佳提取时间为超声波处理20 min，多糖提取率与酸提法相比提高8.4个百分点（酸提取与超声提取率分别为18.9%和27.3%）。

1.3 酶提取法

酶提取法是利用一种或多种酶的共同作用破坏海带细胞的细胞壁，并将其细胞质和细胞液中的物质进行分离纯化得到多糖的一种方法。酶提取法的作用条件较为温和，耗能较少，提取工艺简单，但易受温度、pH值等影响。翟为等[6]通过单因素实验确定木聚糖酶、纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶的最适温度、最适pH值、最佳酶解时间，并确定最佳提取条件，得出海带多糖的提取率为21.6%。后继实验使用4种酶共同作用，多糖提取率为78.9%，显著高于单一酶提取法，极大地提高了经济效益。赵前程等[7]采用复合酶法分析了不同加酶方式对海带多糖提取率的影响，得出最佳添加顺序为纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶，比例为2∶1∶1，多糖提取率显著提升。

1.4 微波提取法

微波是一种频率介于300 MHz和300 GHz之间的非电离电磁波，其微波提取法的原理是借助微波辐射作用于细胞外界溶液，通过细胞外界溶液作用于细胞外层最终到达细胞内部，但由于溶剂及液泡中的液体不断吸收微波能，使细胞内部温度升高，压力增加，当压力增加到超过细胞壁所能承受范围时细胞壁破裂，里面的内容物外流。此方法具有切入力强、选择性高、加热效率高等特点[8]。高梦祥等[9]采用微波提取技术在单因素实验的基础上采用正交实验，确定了最佳提取条件为微波功率400 W、提取时间7 min、料液比1∶90以及pH值8，海带多糖的提取率为77.6 mg·g-1。张海艳等[10]采用微波提取技术在单因素实验的基础上采用正交实验，确定最佳提取条件为提取时间3 min，提取功率480 W，料液比1∶20，此条件下海带多糖的提取率为17.5%。

2 海带多糖的生物活性

2.1 抗氧化活性

自由基是一种异常活泼的带电分子或基团，通常含有未配对的电子，具有高度的反应活泼性，在机体进行正常生命活动代谢时极易发生超氧化化学反应，从而攻击和破坏细胞及执行功能正常的生物分子[11]。已有研究证明海带多糖可作为出色的抗氧化物质，通过提高体内抗氧化物酶活性进而阻断氧化反应的进程。林国荣[12]通过试验表明海带多糖对·OH消除效果明显，且浓度为2.0 mg·mL-1时消除效果最佳，清除率为38.36%。卢茳虹等[13]利用柠檬酸提取法通过响应面分析方法确定最佳提取条件，在此条件下测定DPPH自由基清除能力IC50值为（0.82±0.011）mg·mL-1，氧自由基清除能力值为

（392.482 ± 3.218）μmol Trolox·g-1，表明海带多糖具有良好的抗氧化能力。

2.2 抗肿瘤活性

肿瘤是指机体在物理、化学、生物等致瘤因子的作用下，局部组织细胞不正常的增生分化所形成的新生物，这种新生物在形态上多表现为占位性凸出，称为赘生物。而海带中所含的海带多糖可对肿瘤生长起直接的抑制作用，海带多糖还可提高机体免疫功能，间接控制肿瘤生长和转移。谭雪梅等[14]通过体外培养宫颈癌细胞，以PBS作为空白对照，以顺铂作为阳性对照，检测海带多糖对宫颈癌细胞的生长抑制率、细胞侵袭能力以及经海带多糖处理后宫颈癌细胞的AKT和磷酸化AKT的表达。结果表明海带多糖可通过抑制APK磷酸化抑制宫颈癌细胞的增长、迁移及侵袭。曾曼丽等[15]通过试验探讨海带多糖对人鼻咽癌细胞的抑制作用，结果表明，海带多糖可明显抑制鼻咽癌细胞生长，其作用机理为诱导癌细胞凋亡。

2.3 降血糖

龙少华等[16]通过喂养高脂饲料制备2型糖尿病小鼠，使用海带多糖进行干预治疗后，小鼠空腹血糖明显降低，血清胰岛素水平显著提高，说明海带多糖具有良好的降血糖作用。丁国玉等[17]使用不同剂量的海带多糖对人工培育的高脂大鼠进行灌胃处理，实验表明摄入量为250 mg·kg-1能起到降血糖作用，但摄入量为500 mg·kg-1、1 000 mg·kg-1的两组效果并无明显差异。摄入量为250 mg·kg-1时降血糖效果最为显著，剂量增大对降血糖效果并无明显的促进作用。

2.4 抑菌活性

LI等[18]通过测定抑菌圈的大小来确定海带多糖对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抑菌浓度，其结果表明海带多糖存在明显抑菌作用。

3 结语

我国作为海带繁殖的主要基地，海带资源非常丰富。海带多糖的生物活性强，在抗氧化、抗肿瘤、降血压、降血糖方面具有显著效果，是一种极具开发潜力的植物。可将海带多糖的研究重点放在药品、食品、保健品等应用方面，并加大市场推广，提高海带多糖的经济效益及社会效益，为人体健康做出更大贡献。

参考文献

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