岩藻多糖

一类含有岩藻糖和硫酸基团的多糖

岩藻多糖，被称为墨角藻多糖、岩藻聚糖硫酸酯、褐藻糖胶、褐藻多糖硫酸酯等，主要来源于褐藻，是一类含有岩藻糖和硫酸基团的多糖。它具有多种生物学功能，如抗凝血、抗肿瘤、抗血栓、抗病毒、抗氧化和增强机体免疫机能等，因而被广泛地应用于医药领域和现代食品工业。

背景介绍

我国是海藻生产和消费大国，藻类资源丰富，尤以褐藻资源十分重要。褐藻是附着生活的海洋低等植物，其中又以海带最为常见。我国的海带养殖面积达4.1万km2，养殖年产量达84万t以上，两者均居世界首位，已形成一个包括良种繁育、养殖、食品加工、藻类化工和生物制品开发的海藻产业，年产值近70亿元。褐藻类海藻含有丰富的多糖成分，如昆布多糖、琼脂、角叉菜多糖（卡拉胶）和羊栖菜多糖等，已成为重要的食品或医药原料并被广泛应用。除此之外，褐藻中还含有丰富的岩藻多糖，它存在于褐藻细胞间组织中，其含量随海藻种类、产地、季节和藻体的不同部位而变化。岩藻多糖为含有以岩藻糖为主和多种单糖残基以及硫酸基的水溶性多糖，具有抗凝血、抗肿瘤、抗血栓、抗病毒等生物学活性。近10年来，有关岩藻多糖的结构、生物学功能以及结构与功能之间的关系，受到了越来越多专家学者的关注。

岩藻多糖的来源

岩藻多糖的制备

岩藻多糖是一种水溶性的多糖，多采用水提法、酸提法或CaCl2法从褐藻或海带中提取出来;新近报道的提取方法还有超声波提取法和超滤膜提取法等。水提法主要是利用岩藻多糖易溶于热水、不溶于乙醇等有机溶剂的特点，得到岩藻多糖粗品，Wang等将100g的叶剪切后，放到3500mL、120℃的沸水中蒸煮3h，提取物经进一步纯化后，岩藻多糖的产量达到2.3%；酸提法是利用岩藻多糖溶于稀盐酸的水溶液，而褐藻酸在较低pH值下难以溶解的性质，将岩藻多糖提取出来，Teruya等将100g潮湿的海藻均匀处理后，加入2倍于其质量的0.05mol/LHCl，室温下搅拌4h，浸出物经进一步纯化，岩藻多糖得率达2.0%；氯化钙法是利用褐藻酸钙不溶于水，而岩藻多糖的钙盐溶于水的性质，往浸提液中加入一定浓度的CaCl2水溶液以沉淀溶出褐藻酸，达到与岩藻多糖分离的目的。Chandia等向100g干燥的海藻样品中加入500mL2%的CaCl2溶液，80℃维持5h，进一步处理后得到4.4%的多糖提取物;超声波法提取的原理是超声能量可以破碎细胞，在常温状态下，短时间可使多糖物质释放到水溶液中去，不仅减少褐藻胶等杂质溶出，还可以减少高温对糖结构的破坏，谭洁怡等通过正交试验得出，液固比100:1、超声功率1000W、超声时间25min时超声效果最佳，岩藻多糖得率达到16.87%；超滤膜法的特点在于用物理的方法浓缩多糖，把多糖中的小分子杂质除去，对多糖进行脱盐、分级和浓缩，收率高、极少破坏多糖的生物活性，又没有传统有机溶剂法的试剂残留问题，过菲等采用截留相对分子质量为6000的中空纤维超滤膜对羊栖菜粗多糖进行脱盐，脱盐率达99.9%，同时还能除去粗多糖中的部分色素物质，提高羊栖菜多糖的主要成分岩藻多糖的含量。

低分子质量岩藻多糖的制备

岩藻多糖分子质量大、溶解性差，不容易被吸收，严重限制了其应用，但经过部分水解转化成低分子质量岩藻多糖（LMWF）后，溶液的黏度会降低，溶解性增加，生理功能变得多样。常用于岩藻多糖降解的方法包括化学法和酶法。化学降解法是指将岩藻多糖配制成水溶液，加入硫酸、三氟乙酸、盐酸等氧化剂后加热降解得到低分子质量岩藻多糖，Azofeifa等将岩藻多糖浸于60℃下，2mol/L的硫酸中水解24h，得到平均分子质量大约10000的岩藻多糖;吴永沛等用0.2mol/L的HCl配制2%的岩藻多糖溶液，于80℃的水浴锅加热，制备不同酸解时间的低分子质量岩藻多糖。酶法降解岩藻多糖常使用岩藻多糖酶催化水解高分子质量岩藻多糖得到LMWF，岩藻多糖酶可以从以小型褐藻为食物的贝类肝胰脏中提取，也可以从海洋微生物中获得，Bakunina等从和褐藻中分离得到KMM3296和KMM3298菌株，由它们发酵产生的酶在pH值6.5～7.0时能有效的降解岩藻多糖，并且在40～50℃时还能保持较高的活力；蔡敬民等利用海洋真菌Dendryphiel-laarenariaTM94岩藻多糖酶水解海带岩藻多糖，获得了分子质量为8000～50000uLMWF。

岩藻多糖的结构组成

岩藻多糖的结构十分复杂，一方面不同种褐藻的岩藻多糖，化学组成不尽相同，除了主要成分岩藻糖和硫酸酯外，还含有其他单糖（甘露糖、半乳糖、葡萄糖等）和糖醛酸，有些还具有乙酰基和蛋白质;另一方面不同种褐藻中的岩藻多糖的结构也不相同，并且由不同提取方法得到的岩藻多糖也可能具有不同的结构，Ponce等在室温下从提取到的岩藻多糖，主要由岩藻糖、半乳糖和硫酸酯组成，而在70℃下提取到的岩藻多糖主要由岩藻糖和其他单糖（大部分甘露糖，小部分的葡萄糖、木糖、鼠李糖和半乳糖），以及大量的糖醛酸和少部分的硫酸酯组成。

岩藻多糖的生物学活性

改善胃部疾病功效

研究发现，岩藻多糖改善胃部疾病功效主要表现在以下三个方面：(1)岩藻多糖具有清除幽门螺杆菌功效，可以抑制幽门螺杆菌增殖以及抑制其与胃黏膜的结合；(2)岩藻多糖具有保护胃黏膜及治疗胃溃疡功效，对酒精及药物性胃黏膜损伤、慢性胃溃疡具有很好的缓解作用；(3)岩藻多糖具有抗胃癌功效，能够抑制胃癌细胞增殖，缓解化疗副作用，提高患者生活质量。

抗凝血作用

岩藻多糖具有多种生物学功能，但有关其抗凝血活性的研究最为广泛。研究表明，从不同海洋褐藻提取的岩藻多糖具有不同程度的抗凝血活性，如和岩藻多糖表现出高度的抗凝血活性，和的抗凝血活力较前者减半，而几乎没有抗凝血活性。

抗血栓作用

在活体动物实验模型中，岩藻多糖对静脉血栓形成和动脉血栓形成都具有抑制作用。Rocha等研究发现，岩藻多糖在体外没有抗凝血活性，而在形成静脉血栓的动物模型上表现出明显的抗血栓形成作用，而且该作用具有时间依从性，投药8h后达到最大，该岩藻多糖的抗凝血活性可能与其刺激内皮细胞产生硫酸肝素有关。

抗病毒作用

研究证明，硫酸化的多糖（包括岩藻多糖）在活体内和活体外都表现出抗病毒活力。Hayashi等研究了岩藻多糖对单纯疱疹病毒（HSV）的防御作用，他们发现岩藻多糖能使小鼠免受HSV病毒感染，并指出岩藻多糖可能通过直接抑制病毒复制，增强先天和后天的免疫防御功能来防御HSV病毒的感染；同时也发现和岩藻多糖对HSV-1和HSV-2均表现出抗病毒活力。Hidari等报道了岩藻多糖能有效的抑制登革热2型病毒（DEN2）的传染，同时表明岩藻多糖与DEN2颗粒专性结合，并与其包装糖蛋白发生相互作用。

岩藻多糖对病毒体没有直接的钝化作用，其抗病毒机制是通过抑制病毒的吸附作用，来抑制病毒合体细胞的形成。

抗肿瘤作用

岩藻多糖被誉为一种天然防癌剂，有关其抗肿瘤活性的报道也越来越多。Alekseyenko等研究了岩藻多糖对患有Lewis肺腺癌小鼠的抗肿瘤活性，将岩藻多糖以10mg/kg的剂量喂养小鼠，结果引起适度的抗肿瘤活性和抗肿瘤转移效果。也有研究发现，岩藻多糖对5种含有S180肉瘤动物的肿瘤抑制率达30%，其中有2种动物的肉瘤完全消退;利用从海带中获取的天然岩藻多糖处理大约1万个结肠癌细胞的培养皿中，经过24h后，有50%的癌细胞死亡，72h后癌细胞几乎全部死亡。Hyun等发现，岩藻多糖能明显的抑制HCT-15结肠癌细胞的生长，利用岩藻多糖处理HCT-15细胞系后，出现DNA断裂、染色体凝聚、G1期亚二倍体细胞增加等细胞凋亡事件。

抗氧化作用

大量体外实验表明岩藻多糖具有显著的抗氧化活性，它是一种天然的抗氧化剂，能十分有效地阻止自由基引起的疾病。Costa等从11种热带海藻中提取出硫酸化的多糖，所有的硫酸化多糖都具有抗氧化活性、形成亚铁螯合物能力和还原力，5种具有清除羟自由基的能力，6种具有清除过氧自由基的能力。Micheline等报道了和岩藻多糖对羟自由基和超氧自由基的形成具有抑制作用。

免疫活性

岩藻多糖具有多种免疫活性，主要包括抗补体活性，抗炎症反应和免疫调节作用。Tissot等证实岩藻多糖能抑制正常人血清中补体蛋白，从而抑制由补体激活导致绵羊红细胞被溶解的现象，也能通过抑制经典激活途径的第一步反应（包括补体第一成分、第二成分、第四成分）来抑制补体的激活。Yang等发现，岩藻多糖能选择性地抑制炎症细胞中诱导型一氧化氮合酶的表达，具有抗炎活性。Mizuno等利用肠上皮Caco-2细胞和巨噬细胞RAW264.7的共培养系统来评价食物因素的抗炎症效果，结果表明岩藻多糖能刺激RAW264.7产生肿瘤坏死因子α，从而抑制Caco-2细胞中白细胞介素的mRNA表达。

提高精子质量

岩藻多糖给药可以通过改善血液代谢产物和肠道微生物群从而改善精子质量和数量。研究人员发现，通过岩藻多糖给药后，小鼠睾丸中与精子生成相关的基因表达水平显著提高。同时，肠道微生物群与血液代谢产物之间存在良好的相关性，岩藻多糖通过对二者的调节改善了睾丸代谢产物，增加抗氧化保护，上调生殖细胞相关基因的表达水平，从而助力精子生成和质量改善。

岩藻多糖的毒性研究

研究表明岩藻多糖可以食用，没有毒害作用。Kim等在SD小鼠中，详尽的测试了岩藻多糖的毒性，结果显示试验期间没有小鼠死亡以及中毒现象，岩藻多糖没有改变体重增加速度和食物、水的摄入量，眼底镜检查、尿分析、血液学、组织病理学的参数都没有明显的改变，说明在这种喂食模式下岩藻多糖没有毒性。Yoon等同样利用SD小鼠来评估低分子质量岩藻多糖的毒性，发现岩藻多糖与小鼠死亡率、临床特征、体重、器官重量、病理学特征的变化没有关系。Irhimeh等报道，志愿者每天口服3g75%的岩藻多糖，持续12d，没有表现出任何副作用和毒性现象。

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