螺旋藻多糖研究进展

（４）由于多糖生物活性主要是在动物或人的体液
作者简介：刘志伟（１９６５～ ），男，湖北孝感人，博士，教授，硕士生导师，主要从事功能食品研究。
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中才得以实现，因此多糖的活性与其溶解度、粘度等物 理化学性质有关。
２ 螺旋藻多糖的制备
螺旋藻粗多糖的提取方法大致有２类，一类是化学 方法，主要采用不同温度的纯水、稀盐或稀碱溶液提 取，为了防止粗多糖糖苷键断裂而发生降解，应尽量避 免在酸性条件下提取；另一类是生物方法，即酶法，通
功能以结构为基础，多糖的生物活性与其初级结构 和高级结构密切相关，因此多糖的构效关系是人们研究 的重点。一般认为多糖的高级结构对其生物活性的影响 比一级结构大。但目前，多糖构效关系的研究主要集中 在多糖一级结构与其生物活性上：
（１）多糖的生物活性与分子大小有关。如从钝顶 螺旋藻提取的相对分子质量约１０００万的高分子多糖激活 体外单核细胞的能力比目前临床上用于癌症免疫疗法的 多糖制剂要大１００～１０００倍；
藻多糖得率 目前，已鉴定的螺旋藻有３６种，主要集中在钝项螺 旋藻和极大螺旋藻的研究和应用上，螺旋藻多糖的得率 也普遍较低。今后应加强螺旋藻其它种类多糖的研究， 丰富螺旋藻多糖资源；利用辐射育种等方法，辅以分子 遗传标记选育螺旋藻新品种；改进和优化制备方法，加 强影响螺旋藻多糖生成因素的研究，选择最适的培养条 件，提高螺旋藻多糖的生成量。 ５．１．３ 加强对螺旋藻多糖结构和构效关系研究，提高
最近发现多糖硫酸酯化物可抑制合胞体形成从而抑 制逆转录酶（ＲＴ）的活性，阻断ＨＩＶ的繁殖，最终使机 体病理损伤得以消失。多糖硫酸酯是一类治疗ＨＩＶ感染 并具有抗艾滋病发展的新药。现已在国外产生了用硫酸 酯化修饰多糖的热门研究。 ４．５ 抗辐射作用
张成武等报道，腹注ＰＳＰ １２５ ｍｇ／ｋｇ可刺激６０Ｃｏ辐 射后小鼠粒单系祖细胞和造血干细胞的形成，并增加骨 髓有核细胞的数量，增强辐射后小鼠外周白细胞功能的 恢复。庞启深等进一步用核酸内切酶实验考察了ＰＳＰ对 辐射损伤的保护机制。发现ＰＳＰ能显著增强辐射引起的 切除修复活性与程序外Ｄ Ｎ Ａ 合成，而且还能延缓以上２ 个重要修复反应的饱和度。许昌韶等发现，ＰＳＰ可能能 提高或保护内源性ＳＯＤ，使之能够更好地对抗由辐射产
把糖液置于透析膜中，在蒸馏水中透析４８ｈ以上， 除去小分子化合物等杂质。透析后，再真空浓缩、冷冻 干燥，即可得到均一精品。
４ 螺旋藻多糖的生物活性作用
４．１ 提高免疫力、抗肿瘤作用 抗肿瘤功能是螺旋藻多糖最重要的生物活性作用之
一，也是研究最活跃的部分。药理和临床实验证明，螺 旋藻多糖具有抑制小鼠Ｓ－１８０肉瘤和ＨＬ６０人早幼粒细胞 性白血病等细胞生长的生物学效应。一般认为，螺旋藻 多糖不能损伤癌细胞ＤＮＡ的复制模板，也不能直接杀伤 癌细胞，而只是代谢性地抑制癌细胞ＤＮＡ的合成，因此 螺旋藻多糖的抗肿瘤作用主要是通过提高机体的免疫功 能而间接抑制肿瘤的生长。
多糖的结构复杂、多样，结构的研究特别是高级结 构的研究难度大。目前，螺旋藻多糖结构研究多局限于 一级结构的研究，主要是分析多糖的组成、相对分子量 及糖苷键的类型等，高级结构的研究没有取得较大的突 破。研究表明，钝顶螺旋藻多糖的相对分子质量为 １２５９０，由Ｄ－甘露糖、Ｄ－葡萄糖、Ｄ－半乳糖和葡萄糖醛 酸组成，各组分的相对含量分别为３０．９３８％、２９．７７９％、 ２２．７５５％和１６．５２６％；极大螺旋藻多糖相对分子质量为 ２９５００，由Ｌ－鼠李糖、Ｄ－木糖、Ｄ－葡萄糖、Ｄ－半乳糖、
生的自由基，让生物大分子免受损伤，达到抗辐射的目 的。这些研究表明，ＰＳＰ对放射性损伤有很好的促进修 复作用。
ＰＳＰ具有较好的抗辐射作用，可防止肿瘤病人因放 化疗引起的白细胞破坏，是肿瘤病人理想的辅助治疗药 物，进一步扩大了ＰＳＰ在肿瘤治疗方面的应用价值。 ４．６ 抗突变作用
ＰＳＰ能消除免疫抑制剂环磷酰胺对机体免疫系统的 抑制作用。ＰＳＰ对Ｃｙ引起的Ｂａｌｂ／ｃ小鼠造血细胞功能等 的损伤具有保护作用。当给小鼠Ｃｙ 时，若能同时给予 ＰＳＰ，就能大大减轻Ｃｙ引起的造血功能障碍，并引起小 鼠体重下降，降低死亡率。ＰＳＰ对诱发小鼠骨髓细胞微 核率有明显抑制作用，能拮抗小鼠染色体的突变，且随 着ＰＳＰ浓度的增加抑制率有所增强。
其生物活性 目前对螺旋藻多糖的高级结构研究还不能从结构上
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阐述多糖的生物活性。今后应充分利用生物、化学和物 理学的方法以及高新技术研究多糖结构，如利用核磁共 振技术、ｘ射线衍射技术研究多糖的组成和结构，利用 高分子溶液研究的方法研究多糖在溶液中的构象，利用 原子力显微镜研究多糖的分子形貌和精细结构等，从结 构上阐明多糖的生物活性。利用合适的分子修饰的方法 对螺旋藻多糖进行改造，如将多糖衍生化、磷酸酯化、 碘化、氨化等，改变多糖的结构，提高多糖的生物活性 或降低其毒副作用，以达到充分发挥螺旋藻多糖生物活 性的目的。 ５．２ 未来展望
中国食物与营养
利于肿瘤患者的康复。 ４．２ 抗氧化、抗衰老作用
根据Ｈａｒｍａｎ 的衰老自由基理论，机体代谢过程中 产生的活性氧基团或分子（·Ｏ ２、·Ｏ Ｈ 、Ｈ ２Ｏ ２等）可 引发脂质、蛋白质和核酸分子的氧化性损伤，导致衰 老。研究表明，螺旋藻多糖具有抗氧化性，能清除活性 氧自由基，如钝顶螺旋藻多糖、极大螺旋藻多糖分别可 以显著地清除·Ｏ ２、·ＯＨ ，达到抗衰老的目的。螺旋 藻多糖还能提高血浆中ＳＯＤ的活性，减小脂质的氧化性 损伤；改善机体的造血功能，提高机体免疫力；促进蛋 白质合成等，这些也可能是其延缓衰老的重要原因。 ４．３ 抗疲劳作用
试验表明，多糖是螺旋藻抗疲劳作用的主要成分， 它能减少蛋白质和其它含氮化 合物的分解代谢，降低 血清尿素氮的形成，提高肝糖原和肌糖原贮备能力，明 显延长了小鼠游泳运动耐力时间，起到抗疲劳作用。 ４．４ 抗病毒作用
于红等发现螺旋藻多糖可干扰病毒向宿主细胞吸 附，并可有效地抑制病毒的复制，但不影响病毒的释 放；ＰＳＰ 亦可明显抑制ＨＳＶ－１ 糖蛋白ｇＧ ｍＲＮＡ 的表达。 表明ＰＳＰ抗病毒靶位在于阻断病毒吸附和抑制感染细胞 内病毒的复制及抑制ＨＳＶ 糖蛋白基因的转录。ＰＳＰ 可抑 制乙型肝炎ｅ抗原（ＨＢ－ｓＡｇ）、表面抗原（ＨｂｅＡｇ）的 分泌及细胞Ｈ Ｂ Ｖ—ＤＮＡ的复制，抑制作用具有明显的剂 量反应关系。由于病毒常利用宿主细胞的羟基化过程产生 外壳糖蛋白部分，这种糖与宿主糖蛋白的糖部分几乎无 区别，使得病毒在宿主细胞中出现而能避免免疫系统的监 视。因此干扰病毒的糖基化可能是多糖抗病毒的原因。
将沉淀物溶于蒸馏水中，用ＤＥＡＥ－ 纤维素柱（３ ． ５ ×４５ｃｍ）进行层析，以适宜流速流出，用蒸馏水洗脱， 得单一的洗脱峰，减压浓缩至成为膏状物，冷冻干燥得 白色粉末制品。 ３．２．４ 凝胶过滤
将上述制品溶于蒸馏水中，用Ｓｅｐｈａｄｅｘ Ｇ－２００柱 （２．２６×６０ｃｍ）进行过滤、水洗，得螺旋糖多糖液体。 ３．２．５ 透析
真空浓缩
酒精沉淀，离心分离
（脱蛋白）
藻粉
上清液
浓缩液
沉淀
Hale Waihona Puke 用Ｓｅｖａｇ法酒精沉淀，离心分离
水层
（脱水）冷冻干燥
（脱蛋白）
酒精沉淀
溶解，离子交换柱层析
浓缩，冷冻干燥
沉淀
螺旋藻多糖粗品
水层
沉淀
洗脱液
用丙酮洗
溶解，凝胶过滤
透析 ，冷冻干燥
白色粉末
滤液
螺旋藻多糖精品
３．２ 提取过程中的多糖分离方法 ３．２．１ 酒精沉淀、分离
研究表明，从钝顶螺旋藻分离出来的相对分子质量 约１０００万的高分子多糖具有促进白细胞介素ＩＩ和肿瘤坏 死因子的生长，在提高机体免疫力的同时对肿瘤细胞有 细胞毒、细胞溶解和抑制增殖等作用，起到抗肿瘤的效 果。此外，螺旋藻多糖是一种天然化合物，毒副作用 低，可预防或治疗放疗和化疗中对正常细胞的损伤，有
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螺旋藻多糖作为一种免疫增强剂，一方面能增强骨 髓细胞的增殖活力，有利于巨噬细胞、Ｔ 淋巴细胞和Ｂ 淋巴细胞等免疫细胞的形成和活性的激活；另一方面能 促进白细胞介素ＩＩ的生成，通过促进血清蛋白的生物合 成调节机体抗体的形成；再者，螺旋藻多糖能促进脾、 胸腺等免疫器官的生长，减轻或消除免疫抑制剂对机体 免疫系统的抑制作用。因此螺旋藻多糖不仅能提高机体 非特异性的细胞免疫功能，还能提高机体特异性的体液 免疫功能，从而提高机体抗肿瘤免疫能力。
由于不同种类的螺旋藻制备的多糖不同，提取分离 纯化方法的不同，同一螺旋藻制备的多糖也不同，因 此，理论上讲螺旋藻多糖的种类繁杂，基本上没有规范 的多糖种类名称，妨碍多糖进一步的研究和应用。今后 应从螺旋藻多糖的组成、结构和生物活性等方面入手， 制定相应标准，规范螺旋藻多糖的研究开发。 ５．１．２ 选育螺旋藻新品种，改进制备方法，提高螺旋
２００７ 年第 １１ 期
中国食物与营养 Food and Nutrition in China
Ｎｏ．１１，２００７
螺旋藻多糖研究进展
刘志伟，邵学良
（武汉工业学院食品科学与工程学院，武汉 ４３００２３）
摘 要：针对螺旋藻多糖制备、生物活性、结构、构效关系及其开发利用前景进行了阐述，为螺旋藻多糖的进 一步研究开发提供参考。
（２）多糖的生物活性与其主链连接方式有关。如 从钝顶螺旋藻中制备的一种含钠离子的硫酸酯多糖，主 链由两种不同类型的含硫酸基团的双糖组成，能强烈地 抑制血管内皮细胞的增殖，其活性远比肝素强，若将主 链解聚，这种抑制活性消失；
（３）多糖的生物活性与侧链基团有关。如螺旋藻 多糖硫酸酯化后，多糖清除自由基的能力比酯化前显著 增强；酸性多糖清除·ＯＨ 的能力比碱性多糖强；多羟 基化基团在螺旋结构外周的存在可能增加葡聚糖的内在 免疫活性等；
常先用胰蛋白酶水解，再用木瓜蛋白酶水解。粗多糖经 脱蛋白、脱色和去除小分子杂质，得到较纯的多糖混合 物，再经柱层析纯化分级，得到精制的单一多糖。
３ 螺旋藻多糖分离提纯的一般方法