海藻多糖的应用和不同的干燥方法、超声温度对海带多糖提取率的影响

海藻多糖是从海藻中提取的多组分混合物，根据其来源不同可划分为红藻多糖、绿藻多糖、褐藻多糖和蓝藻多糖4大类。褐藻多糖主要是海带多糖，因其抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、调节血糖血脂代谢、改善动脉粥样硬化等多种生物活性作用，以及稳定性、凝胶性、成膜性等多种特性，现已成为食品、医药保健和化妆品等行业的研究热点。食品中加入海带多糖不仅能够改善食品品质，增强食品的功能性，对于提高食品的营养价值也有积极的促进作用。同时，海带多糖可作为食品添加剂，在食品的涂膜保鲜方面也广泛应用。此外，海带多糖制成的可食性食品薄膜可用于食品包装。因此，海带多糖在饮料、糖果、肉制品等食品加工中应用广泛。

1.海带多糖的应用

1.1在食品方面的应用

1.1.1饮料

以海带多糖为原料，生产功能性饮料。比如，程伟青等采用复合酶法提取海带多糖，将海带多糖提取浓缩液与茶粉和甘草搭配，制备成饮料，味道柔和适口，既有茶的清香，还有茶多酚和海带多糖的功效成分，具有良好的保健作用。

1.1.2糖果

在硬糖中添加海带多糖，能使糖果更平整、光滑。将海带多糖添加在透明的糖果中，能增加糖块的透明度，减少粘牙。因此，海带多糖可作为糖果的稳定剂。

1.1.3肉和肉制品

海带多糖广泛应用于肉和肉制品中，如牛肉、鱼肉罐头、火腿肠、火腿等。将海带多糖添加到肉类及肉制品中，不仅能改善肉类及肉制品的质量，改善其风味，同时还能提高其柔软、持水性能；降低了营养和香味的损耗。

1.1.4食品薄膜

海带多糖具有良好的成膜性，可以用于制备食品薄膜。李春海等从海带中提取了褐藻胶，研究出一种断裂强度非常高的可食用膜。究其原因，海藻酸钙能与其他天然高分子聚合物共混，制作食用薄膜，可以改善海藻酸钙凝胶性质。

1.1.5食品涂膜保鲜

许多研究证明海带多糖能显著抑制微生物的活性，改善食品的理化性质及护色等感官特性。因此，海带多糖的保鲜效果较好。

1.1.6其他食品中的应用

海带多糖也广泛应用于果冻、焙烤食品、乳制品、酱油等产品的生产中。比如，冰淇淋中加入海带多糖，能改善冰淇淋的组织状态，提高其黏度及膨胀率。

1.2在医药保健方面的应用

海带多糖具有广泛的药理作用，以及多样的生物活性，如抗氧化、抗病毒、抗肿瘤、调节血糖血脂代谢、改善动脉粥样硬化等，在医药保健品行业有广泛的发展前景。吴紫云等研究发现海带多糖能显著刺激巨噬细胞生M1型分化，具有消炎作用。

1.3在化妆品方面的应用

海带多糖具有抗氧化和促进胶原蛋白合成等功能，是一种具有抗老化功效的美容产品原料。许雷等人研究了纤维素酶解后的褐藻胶低聚糖的保水性能，并对其进行了表征。另外，海带多糖还具有抗氧化、抗衰老等作用，可以加到抗衰护肤品里。其中，浒苔多糖具有良好的抗羟自由基和DPPH自由基活性，经过硫酸化改性后，浒苔多糖的抗氧化性能得到了改善。

2.海带开发研究的现状

海带是一种重要的、多年生可食用藻类，其营养及药用功能十分重要。有治疗咳嗽、支气管炎、甲状腺肿、肥胖等功效。近年来，人们开始重视海带的减肥、抗癌和降血脂等健康功效。研究表明，海带多糖是一类重要的天然多糖，其主要成分为岩藻胶、岩藻多糖和褐藻淀粉。海带多糖具有抗氧化，抗肿瘤和辐射的作用；在食品、医药和纺织等领域均有重要的应用价值。

我国每年海带产量高、养殖成本低且养殖技术成熟，海带生产大多是粗制的干制品，以低价出售，很少有深加工的产品。因此，海带深加工有广阔的发展空间。不同的干燥方法对成品的品质有很大的影响，使用不同的干燥方法，即使是相同的原材料，也能得到截然不同的产品。目前，我国海带生产主要采用自然光照法，但该工艺容易受到自然环境的影响，容易发生霉变，有效成分流失严重，产品质量不稳定。研究开发能有效改善海带干制产品质量的新工艺和海带多糖获得率的提取方式。研究表明，与自然干燥相比，热风干燥、微薄干燥和真空干燥能提高海带多糖得率。

海带多糖的提取方法有溶剂提取法、物理强化法、酶解法和复合法。溶剂提取法包括水提法、酸提法和碱提法。水提法耗能大，且得率低；酶法的生产成本高；酸提法酸度过高，存在破坏多糖成分的缺点。物理强化法包括超声辅助法、反复冻融法、高压电脉冲电场提取法和微波辅助法等。其提取原理是破裂细胞结构，使细胞内的多糖流出，使得多糖得率大大提高。目前常用的方法为微波辅助法以及超声辅助法。采用超声波技术提取海带多糖，速度快，时间短，稳定性好。总之，采用物理强化法提取海带多糖，可显著提高多糖的产量，节省资源。酶解法对设备要求高，需要考虑的影响因素众多。将多种方法结合提取多糖称为复合提取法，通过工艺优化达到最优的提取效果，如超声辅助水提取、超声辅助酶提取法等，能大大加速多糖的溶出。张丹鹤等人的研究发现，马尾藻多糖经超声波波-酶解法后，其多糖的含量比单纯酶法要高得多。张胜帮等采用超声波和超声波-酶解复合法对裙带菜多糖进行了提取，并对其抗羟基自由基能力进行研究。结果显示，超声波-酶解技术对裙带菜多糖的萃取效率和羟基自由基清除率均有显著提高。

目前，对海带多糖的提取、分离和利用研究已有一定的成果，但仍有许多不足之处。其中，海带多糖的提取方法有很多，优点和缺陷也各不相同。但是，目前主要采用的是热水提取，这种方法耗时长、效果不佳。而且，海带多糖的提取和分离方法的差异对其结构和功能的影响还不清楚。关于海带多糖的结构研究多以其单糖组分为主，而对其高级结构的研究甚少。海带多糖的抗氧化机制和构效关系还不清楚。此外，海带多糖在其它领域的应用也可以不断地研究和扩展。这些都是海带多糖研究未来要面临的挑战。

本文以海带为实验对象，对热风干燥、自然干燥和真空冷冻干燥，不同超声温度（40℃-80℃）对海带多糖提取率的影响及特性进行探究。

2.1材料与方法

2.1.1材料

新鲜海带。

2.1.2仪器设备

FD-1A-50真空冷冻干燥机，101-3A型电热恒温鼓风干燥箱，高速离心机，紫外-可见分光光度计和F-020S超声波清洗机。

2.1.3试验方法

2.1.3.1 海带干燥处理

（1）自然干燥：取大小厚度接近的新鲜海带，清洗后平铺于托盘上，白天置于通风处太阳光下照射，傍晚收至室内，晒3d后至恒重，粉碎后，待用。

（2）热风干燥：取大小厚度接近的新鲜海带，清洗后平铺于托盘上，置于预热到设定温度的恒温鼓风干燥箱内，在温度60℃干燥至恒重，粉碎后，待用。

（3）真空冷冻干燥：取大小厚度接近的新鲜海带，清洗后平铺于托盘上，放在-20℃冰箱中速冻12h后，均匀放置于托盘放入真空冷冻干燥机中冷冻干燥至恒重，粉碎后，待用。

2.1.3.2海带多糖测定

称取一定重量的海带粉，加25倍蒸馏水放入超声波中处理30min，其中以超声温度（40℃-80℃）为变量，处理液冷却后离心15min（转速5000r/min），上清液倒出，沉淀中再加入原海带粉15倍蒸馏水重复提取1次，两次处理的上清液混合，浓缩至原体积的1/5，加入浓缩液5倍体积的95%乙醇，5℃静置过夜，离心5min（转速5000r/min），沉淀冷冻干燥得到海带粗多糖。海带粗多糖用蒸馏水配制成2.0mg/L的海带粗多糖溶液备用。

多糖提取：采用苯酚-硫酸法。取适量多糖提取液，依次加入1mL 5%苯酚水溶液和5mL浓硫酸，加水补足至10mL，涡旋混匀后，于30℃水浴反应20min，后在490nm测定吸光度，代入葡萄糖标准曲线，求得提取液中多糖浓度，并计算多糖提取率。

2.1.3.3海带多糖清除羟自由基（·OH）活性的测定

将9mmol/L硫酸亚铁、9mmol/L水杨酸-乙醇混合溶液和8.8mmol/L过氧化氢各取0.5mL加入4mL海带多糖溶液中，在40℃水浴下反应半小时。作空白对照（以蒸馏水代替海带多糖溶液），于510nm波长处测吸光度值。

·OH清除率计算公式：

·OH清除率（%）=［（A0-A1）/A0］×100%

式中：A0为空白对照管的吸光度值，A1为样品管的吸光度值。

2.1.3.4海带多糖清除超氧阴离子自由基（O2-·）活性的测定

将4.5mL的Tris-HCl缓冲液（50mmol/L，pH8.0）加入到4.0mL的海带粗多糖溶液中，在25℃下水浴20分钟，添加0.1mL的25mmol/L的邻苯三酚溶液进行搅拌，在25℃下反应5分钟，再加入1mL mmol/L HCl。作空白对照（用Tris-HCl缓冲液替代样品），在300nm下测量吸光度。

O2-·清除率计算公式：

O2-·清除率（%）=［（A0-A1）/A0］×100%

式中：A0空白对照管的吸光度值，A1为样品管的吸光度值。

2.2结果与分析

2.2.1不同干燥方式对海带多糖提取率的影响

从图1可以看出，不同的干燥方式对海带多糖的提取率有显著影响（P＜0.05）；结果表明，在真空冷冻干燥条件下，海带多糖的提取率最高，达12.47%。由此可见，不同的干燥方法对海带多糖的浸出率有很大的影响，真空冻干对海带多糖的浸出率有明显的促进作用，自然干燥会导致海带多糖有较大的损失。

2.2.2温度对海带多糖提取率的影响

由图2可知，用真空冷冻干燥后的海带粉做原料，当超声功率为100W，随着提取温度的升高，海带多糖的提取率先升高，再缓慢下降。当提取温度为70℃时，海带多糖的提取率达到最高。结果表明，适当地提高超声温度有助于海带多糖的提取。

2.2.3干燥方式对海带多糖体外抗氧化活性的影响

不同干燥方式对海带多糖清除羟自由基（·OH）和超氧阴离子自由基（O2-·）活性有显著的影响（P＜0.05）。其清除率由小到大的顺序为自然干燥、热风干燥和真空冷冻干燥。海带多糖的体外抗氧化活性受自然干燥影响较大，自然干燥会导致其抗氧化活性大幅降低；热风干燥持续时间长、温度高也会降低海带多糖体外抗氧化活性。因此，真空冷冻干燥海带多糖的体外抗氧化活性较高。

2.3结论与展望

本实验对海带干燥方法和超声温度条件进行探究，不同干燥方式和超声温度均对海带多糖提取率和海带多糖特性有影响。采用真空冷冻干燥海带的多糖提取率明显高于热风干燥和自然干燥，真空冷冻干燥使得海带多糖的体外抗氧化活性较高。超声温度适当升高有助于海带多糖提取率增加，实现海带中营养价值的低损耗、高保留。

海带多糖具有多样的生物活性，如调节血糖血脂代谢、改善动脉粥样硬化、抗肿瘤、抗氧化等，在功能食品开发中发展前景广阔。我国海带养殖产业庞大，海藻多糖的市场需求量逐年加大，就海带多糖领域而言，海带多糖的综合提取，是海带综合利用的一个重要方向。然而，如何将海带多糖综合提取利用实现产业化，生产出高品质的海带多糖产品，提高经济效益，需要多方面的共同努力。

未来，可以对海带多糖工业进行深入研究。首先，采用不同的组合工艺对海带多糖进行萃取，提高多糖提取率。深化对海带多糖结构的研究，阐明其构效关系，为其在食品和医药等领域的应用奠定基础。此外，海带多糖类型多样，其分子改造已逐步成为研究的热点，可进一步强化该领域的研究，以期发现结构新颖、高效、低毒的多糖类药物。

课题项目

海带多糖饮料的营养价值及工艺研究（编号：QZQGXJ2022-11）。

作者简介

吴惠娟（1993.11-），女，汉族，福建漳州人，硕士学历；研究方向：食品营养与质量安全。