蓝藻中多糖的研究进展

蓝藻中多糖的研究进展

随着分子生物学和细胞生物学的发展, 多糖及其缀合物作为支持组织和能量来源的传统观念早已被突破, 而被认为是生物体内除核酸以外的又一类重要的信息分子。因此与多糖有关的研究越来越受到人们的关注多糖类化合物在自然界分布十分广泛，随着海洋生物多糖的药用潜力逐渐被开发出来，海藻在海洋植物中数量和品种最多。且多糖含量占干质量的50％以上[1]成为目前最具有前景的一类活性物质，海藻多糖是由多个相同或不同的单糖基通过糖苷键相连而成的高分子碳水化合物[2]具有很高的应用价值，此外它还具有多种生物活性与药用价值,如抗病毒免疫调节抗肿瘤抗氧化等国内外学者曾对海藻多糖的生物活性进行了综述最近几年又有了新的研究进展本文简要介绍海藻多糖的生物活性及提取分离的方法。

1 海藻多糖的生物活性

1.1 抗病毒

海藻在海洋环境中生存会遭受外界生物的侵袭长期的进化使其对某种微生物产生抗活性化合物目前已从鸭毛藻酸藻松节藻孔石莼和海黍子中分离得到具有抗病毒活性的海藻多糖[1]Hayashi等人[3]研究了岩藻多糖对单纯疱疹病毒HSV 的防御作用发现岩藻多糖能使小鼠免受HSV 病毒感染其机理可能是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 病毒的感染朱萧等人[4]研究表明钝顶螺旋藻多糖PSP 可抑制病毒吸附感染细胞内病毒的复制随着PSP 浓度及作用时间的增加PSP 对抗单纯疱疹病毒 2 型DNA的抑制作用显著增强具有良好的剂量和时效关系PSP 在体外具有明显的抗HSV-2 病毒作用该作用发生在病毒吸附病毒基因复制等多个环节上

1.2 免疫调节

20 世纪70 年代后人们对糖类物质的生物学功能有了进一步认识发现多糖参与细胞的各种生命活动如免疫细胞间的信息传递与感受林丽琴等人[5]研究了紫球藻多糖对免疫低下小鼠的调节作用发现其可显著抑制小鼠的脾指数胸腺指数碳廓清能力单核细胞吞噬功能对小鼠免疫功能具有一定的正向调节作用且安全性较高常静瑶等人[6]研究表明螺旋藻多糖对小鼠细胞因子有促进免疫的作用推测螺旋藻多糖主要是通过对肠黏膜系统的受体相互作用刺激相应

细胞产生细胞因子来发挥其免疫调节作用和多种生理功能的目前临床上已将螺旋藻多糖作为放疗与化疗的重要辅助治疗剂之一

1.3 抗肿瘤

活性多糖可通过增强机体的免疫功能而间接抑制或杀死肿瘤细胞促进LAK 细胞活性诱导巨噬细胞产生肿瘤坏死因子具有抗肿瘤活性的作用侯洪宝等人[7]研究螺旋藻多糖对S180 荷瘤小鼠的抑瘤率结果显示螺旋藻多糖能显著抑制肿瘤生长抑瘤率>30% 其中高剂量组200 mg/kg 效果最好达到59.26% Hyun 等人[8]发现岩藻多糖能明显地抑制HCT-15 结肠癌细胞的生长处理后的细胞出现了DNA 断裂染色体凝聚G1 期亚二倍体细胞增加等细胞凋亡现象将海藻多糖应用于癌症辅助治疗，具有毒副作用、安全性高、抑瘤效果好等优点。1.4 其他作用

海藻多糖除了上述的生物活性外，还具有降血脂、降血糖、抗突变、抗辐射、吸附金属离子、抗衰老等作用。海藻多糖具有的胶体结构与粪便结合后膨胀发酵，可阻止脂类物质向小肠壁扩散，影响脂类的消化吸收，从而起到降血脂的作用,蓝藻细胞壁表面的胶鞘是由酸性黏多糖形成的，具有较强的吸附金属离子的能力。其分泌的胞外多糖具有阴离子特性,还能够有效络合重金属离子[9]在环保领域具有一定的应用前景，如梁文裕等人[10]研究发现念珠藻多糖对植物生长具有一定的调节的作用。低浓度的发菜多糖也能提高种子的发芽率LilHF等人[11]研究表明：念珠藻多糖在体外具有良好的吸湿和保湿功效，能显著增加小鼠角质层含水量。在化妆品等行业具有良好的开发前景

2海藻多糖的提取及分离纯化

2.1.1 热水提取法热水浸提法是海藻多糖最常用的提取方法之一，以水为提取剂，主要考虑料液比、浸提温度、提取时间、提取次数等因素对多糖提取率的影响。丁晓萍等[12]以海带作为原料，以提取率为指标，通过单因素和正交试验优化褐藻多糖硫酸酯的水提条件，获得提取最佳工艺参数是料液比1:40、提取温度80 ℃、浸提时间8 h。刘秋英等[13]通过热水法提取了葡枝马尾藻和铜藻两种海藻中的多糖成分（主要成分为褐藻多糖硫酸酯），体外抗肿瘤作用研究结果表明，终浓度为0.12 %的匍枝马尾藻和铜藻多糖提取物的初筛抑瘤率分别为58.9 %和

2.1.2超声波辅助提取法此方法以水溶液浸提法为基础，超声辅助提取褐藻多糖硫酸酯，以多糖的提取率为评价指标进行质量控制。超声法是利用超声波的次级效应（包括热作用、机械作用、空化作用及击碎、扩散等）使植物体处于高温高压的情况下，组织细胞变形、破裂，从而促进植物中有效成分的溶出，充分混合溶剂后促使有效成分的提取，不仅提高提取率、缩短提取时间，还节约溶剂。超声辅助提取褐藻多糖硫酸酯还有活性成分损失少、提取效率高等优点[14]，缺点是可能导致可溶性多糖发生降解[15]。研究表明，超声波功率180 W、温度60 ℃、提取时间30 min、料液比1:50时，海带多糖的提取效果最佳，提取率能达到10.8 %[16]，与传统的热水提取方法相比大大缩短了提取时间，且粗多糖的色泽比传统方法要好得多。

2.2 分离纯化

采用一般方法提取的粗多糖通常是多糖的混合物可能含有多种糖组分与小分子杂质需进一步分离纯化才能得到海藻多糖的单一纯品目前分离纯化多糖的主要手段有分步沉淀法季铵盐沉淀法盐析法金属络合物法柱层析法超滤法和电泳法等其中分级沉淀法和柱层析法较为常用

2.2.1 分级沉淀法

分级沉淀法是根据多糖在不同浓度的低级醇或酮中具有不同溶解度逐次按比例由低浓度到高浓度加入醇或酮分步沉淀制得多糖的方法该法适用于大量粗多糖的初级纯化杨宝灵等人[17]对螺旋藻多糖的提取工艺进行优化确定最佳组合为pH=11 浸提温度=80℃，固液比1:30，浸提次数2次，经体积分数95%乙醇沉淀氯仿—正丁醇溶液（体积比4：1）分离纯化，得到脱蛋白粗多糖，粗多糖的浸提率最多可达 4.21%。

2.2.2 柱层析法褐藻多糖硫酸酯带负电荷，可采用阴离子型DEAE-纤维素柱或DEAE-Sephadex柱吸附，用氯化钠溶液分级洗脱。葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶均为亲水性凝胶，广泛应用于多糖的纯化，分离过程中常用水或稀盐溶液洗脱。侯庆爱等[18]以海带为原料，研究褐藻多糖硫酸酯的提取工艺，得出最佳组合为：料液比1:20、温度80 ℃、提取3次、提取时间10 h，褐藻多糖硫酸酯得率为25 %，经葡聚糖凝胶柱层析纯化，纯度可达93 %。