褐藻多酚的生物活性及提取技术研究进展

褐藻多酚的生物活性及提取技术研究进展张丽斌;熊何健;吴靖娜;刘智禹【摘要】本文对不同褐藻中的褐藻多酚存在的形式进行了分析,综述了褐藻多酚抗菌、抗氧化、抗凝血、抗肿瘤以及化学防御等生物活性的研究进展,并比较了有机溶剂浸提、超声波辅助提取、微波辅助提取以及有机溶剂萃取纯化等方法的提取效果,旨在为褐藻多酚的进一步研究和利用提供参考依据.【期刊名称】《福建水产》【年(卷),期】2013(035)006【总页数】5页(P480-484)【关键词】褐藻多酚;生物活性;提取纯化【作者】张丽斌;熊何健;吴靖娜;刘智禹【作者单位】集美大学生物工程学院,福建厦门361021;福建省水产研究所,福建厦门361013;集美大学生物工程学院,福建厦门361021;福建省水产研究所,福建厦门361013;福建省水产研究所,福建厦门361013【正文语种】中文【中图分类】TS201.1在大力发展蓝色海洋经济的形势下，海藻资源的开发和利用已经取得了一定的成果，特别是在食品领域得到了广泛利用，并开发出系列产品。

褐藻门海藻是藻类中比较高级的一大类群，约有250属，1 500种以上。

褐藻具有生长快、藻体大、分布广等特点，潜在的经济价值巨大，在我国沿海品种纷繁的经济资源中占据显著地位，是我国三大经济海藻之一[1]。

褐藻多酚(Phlorotannins)属褐藻类的次生代谢产物，是一类结构独特的天然产物，其基本结构单元是间苯三酚[2]，具有抑菌、抗凝血、降血脂、抗肿瘤、抗氧化、抗过敏、脱臭等生物活性功能[3-4]。

本文收集近年来国内外相关的研究成果，综述了褐藻多酚的生物活性及提取技术研究进展，旨在为褐藻多酚的进一步研究和利用提供参考依据。

1 褐藻多酚存在的形式与含量羟基是决定褐藻多酚化学性质和生物学活性的最主要的官能团。

严小军等[5]认为褐藻多酚在结构上除通常的间羟基外，还具有部分连三羟基。

研究认为，褐藻多酚的聚合方式有6种形式[6-8]：多羟基联苯(Fucols)型，其每个间苯三酚分子以环对环C-C键相连，主要存在于墨角藻属(Fucus)、网地藻目(Dictyomles)，但在海带目中未见，如2，4，5，2′，4′，5′-六乙酸基联苯；多羟基苯醚(phlorethols)型，该型的间苯三酚分子间以醚键连接，存在于柽柳囊链藻(Cystoseira tamariscifolia)；混合多羟基联苯多苯醚(Fucophlorethols)型，为多羟基二联苯和多羟基苯醚的混合型，主要存在于Fucus、马尾藻(Sargassum spinuligerum)；多(间、邻)羟基苯醚(Fuhalols)型，其每单位间苯三酚均保证有3个相邻位置被氧化，主要存在于Sargassum spinuligerum；二苯杂二氧和二苯呋喃(Eckols)型，以3个间苯三酚单元脱水形成的脱水寡聚物存在，主要存在于昆布属(Ecklonia)、马尾藻属(Sargassaceae)；卤代、硫酸酯化、烷基化多酚(Halogenated phlorotannins)型，主要存在于Fucus，Dictyomles，其中l，2，3，5-四羟基苯为褐藻多酚的结构单元，它在褐藻细胞中的存在形式为1，2，3，5-四羟基苯-2，5-二硫酸酯或1，2，3，5-四羟基苯-2-硫酸酯。

不同属间藻类的多酚含量不同，甚至同一属的藻类，多酚的含量也有很大的差异，部分品种甚至不能检出。

严小军[9]对中国常见褐藻的多酚含量进行测定发现海黍子中多酚含量达干重的2.8%，羊栖菜为2.0%、鼠尾藻为0.9%、海带为0.3%。

同时，严小军等[10]研究表明褐藻多酚在不同的季节含量不一样，海黍子和鼠尾藻褐藻多酚的含量随季节变化范围分别在1.5%～3.1%和0.8%～1.8%。

因此，应选择合适的季节采集褐藻，从而获得高含量的褐藻多酚。

2 褐藻多酚生物活性2.1 抑菌活性杨会成的研究表明[7]，褐藻多酚对细菌、真菌、病毒有明显的抑制作用，并且在适当的抑制浓度条件下不会影响动物体细胞的生长，可以利用此特性制备海洋天然药物来防治海产养殖动物病害，提高养殖动物的抗病力，可见，褐藻多酚是一类具有潜在应用价值的天然抑菌保鲜化合物。

王亮等[11]研究表明，0.2 g/L的海带多酚可有效延缓南美白对虾pH的升高，抑制其细菌总数和挥发性盐基氮(TVB-N)的增加，达到较好的保鲜效果。

郭奇等[12]研究表明，在一定浓度范围内鼠尾藻多酚各分级组分对沙蚕弧菌、副溶血弧菌、哈维氏弧菌、金黄色葡萄球菌、鳗弧菌、大肠杆菌、溶藻弧菌和四联微球菌等受试菌株均有抑菌活性。

刘尊英等[13]研究表明，鼠尾藻多酚有很强的抗细菌和抗真菌活性，其抑制大肠杆菌、铜绿假单胞菌、枯草杆菌和金黄色葡萄球菌生长的最小抑菌浓度(MIC)为5～12 mg/mL，抑制灰葡萄孢和扩展青霉真菌生长的MIC为12～16 mg/mL，可降低草莓的发病率和减少病斑。

林超等[14]研究结果也证实了上述观点。

而周贞兵等[15]认为，当马尾藻的多酚浓度为140.055 μg/张时，对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌的抑菌效果不明显，但对沙门氏杆菌和大肠杆菌则有一定的抑制作用。

2.2 抗氧化活性褐藻多酚作为一种强抗氧化剂，其抗氧化机制比较复杂，一般认为存在三种途径：①酚羟基的离解，即褐藻多酚被空气中的氧所氧化，尤其是在水溶液或者是多酚氧化酶存在的条件下，酚羟基通过离解，生成氧负离子，再进一步失去氢，生成邻醌，从而表现出抗氧化活性；②清除自由基，多酚通过接枝改性和氧化耦合反应，以氢供体的形式形成活泼的自由基，发生竞争反应，作为氢供体夺取过氧化过程中产生的脂质过氧化自由基或1，1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基(DPPH·)，而形成相对稳定的自由基；③络合有催化作用的金属离子，多酚可以多个邻位酚羟基与金属离子螯合，从而阻止金属离子对活性氧等自由基生成和链反应的催化作用。

因此，酚羟基通过离解褐藻多酚具有很强的抗氧化活性，可利用此特性来发展海洋生物天然抗氧化剂和自由基清除剂[16]。

康静等[17]研究表明海带多酚可显著提高小鼠抗氧化能力，能有效地降低小鼠血清和肝脏中丙二醛(MDA)的含量，提高谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)活性。

欧阳小琨等[18]实验证明鼠尾藻多酚具有一定的抗氧化能力，其清除自由基能力明显高于同等浓度的其他物质多酚。

魏玉西等[19]研究表明鼠尾藻和海黍子两种褐藻中高相对分子质量褐藻多酚具有较强的抗氧化活性，对羟自由基(·OH)、DPPH·均有很高的清除效率，且效果相近。

于曙光[20]研究表明，用乙醇从鼠尾藻和海黍中提取的酚类物质对DPPH·的清除率分别高达95.5%和92.3%。

范晓等[21]研究发现海黍子中的高分子量褐藻多酚不具有清除自由基的能力，而清除DPPH·能力、清除·OH能力、抑制烷基自由基引发的亚油酸氧化的活性分别为77%，27%，21%。

Vijayabaskar等[22]研究褐藻中的喇叭藻多酚的抗氧化性，其清除DPPH·自由基活性为(84.27±2.17)%，清除能力为(61.86±2.03)%，清除·OH能力为(70.12±2.03)%，喇叭藻多酚具有很好的抗氧化活性。

2.3 抗凝血活性血液在离开血管后由液体状态变为凝胶状态称为血液凝固。

抗凝血药是一类延缓血液凝固或加速纤维蛋白溶解的物质，是预防和治疗血栓性疾病的重要药物[1]。

血栓性疾病是对中老年人健康造成严重影响的常见疾病之一。

研究褐藻多酚的抗凝血活性对血栓性疾病的预防和治疗有潜在的应用价值。

于曙光[20]认为，灌胃海黍子或鼠尾藻提取液均可使血小板数量减少，血栓长度变小，优球蛋白溶解时间变短，聚集率、粘附率下降，从而证明二者具有抗凝血和抗血栓作用，但海黍子的提取物要比鼠尾藻的抗凝血和抗血栓作用稍强。

魏玉西等[23]采用超滤膜进行分级获得5个不同分子质量的鼠尾藻分级组分，分别对小鼠灌胃用毛细管法测定凝血时间和剪尾法测定出血时间，加入血浆中测定凝血酶时间、凝血活酶时间和部分凝血活酶时间，结果表明褐藻多酚不仅能够延长新西兰兔全血的凝固时间，也能够显著延长新西兰兔血浆的凝血酶时间、凝血活酶时间和部分凝血活酶时间，对内源性、外源性凝血系统都有一定的抑制作用。

2.4 抗肿瘤活性褐藻多酚抗肿瘤活性机理主要是通过清除自由基、抑制肿瘤基因表达、抑制细胞增生、抑制亚硝化过程、代谢解毒和代谢活化以及生理免疫调节作用等机制来抑制癌症的发生[7]。

对此深入研究，人类有望利用褐藻多酚的这一活性开发天然海洋抗肿瘤药物。

魏玉西等[24]研究表明，鼠尾藻多酚化合物具有较强的的抗肿瘤活性，对人肺腺癌A-549细胞、人肝癌BEL-7402细胞均有较强的增殖抑制作用，高分子量的褐藻多酚抗肿瘤作用高于低分子量褐藻多酚。

白蕾[16]采用噻唑蓝比色法测定海带多酚的体外抗肿瘤活性，当海带多酚粗提物达到6.91μg/mL时可杀死HeLa、MCF-7和PC-12细胞株这三种肿瘤细胞。

2.5 其他活性褐藻多酚除了上述主要活性外还具有化学防御、除臭、降血脂等活性。

化学防御活性主要表现在抗辐射、重金属元素的强鳌合等方面[1]。

有研究表明爱森藻、昆布、空径昆布三种褐藻均表现出明显的对甲硫醇的除臭活性，爱森藻中的多酚化合物除臭活性比天然除臭剂如叶绿素和叶绿素铜钠盐更高[7]；林超[1]研究表明褐藻多酚溶液能较好地改善小鼠血脂的各项指标。

3 褐藻多酚提取3.1 有机溶剂浸提法由于褐藻多酚物质的分子结构中具有酚羟基、羧基等，因而具有一定的极性。

在植物体内通常与蛋白质、多糖以氢键和疏水键形式形成稳定的化合物，而有机溶剂有断裂氢键的作用，因此可以用甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂[16]来提取褐藻多酚。

不同的有机溶剂会影响褐藻多酚浸出率，此外，影响褐藻多酚浸提的因素还有溶剂体积分数、液料比、浸提温度、浸提时间、浸提次数等。

有机溶剂浸提法因成本低、工艺简便、纯度高而被广泛使用，但其缺点是提取率低、耗时长、有机溶剂有毒易燃。

3.2 超声波辅助提取法超声波辅助提取法，是利用超声波产生的强烈振动、高加速度、强烈的空化效应和搅拌作用等有效地破碎海藻的细胞壁，使有效成分呈游离状态、加速接触并溶入提取溶媒中的提取技术，它具有操作时间短、简便快捷、提取率高、提取物结构不易被破坏的特点，该法的缺点是获得的产品纯度不高[7]。

杨会成等[25]以超声波、微波复合浸提为前处理手段，乙醇体积分数85%、液料比7∶1、温度70℃、浸提次数2次、浸提时间4 h，在该条件下海带总多酚的浸出率可以达到2.08%。

3.3 微波辅助提取法微波辅助提取法是以微波能作为辅助手段，对样品中欲分离组分进行有选择性的提取，从而达到使欲分离组分与样品的基体分离[26]的目的。