褐藻岩藻多糖生物活性研究进展

褐藻岩藻多糖生物活性研究进展 王鸿;张甲生;严银春;李鑫;陈小春;柯松泽;李钰金 【摘 要】褐藻岩藻多糖是一种主要由岩藻糖和硫酸基团组成的水溶性杂多糖,褐藻岩藻多糖在食品、保健品和制药等领域有着广泛的应用,其结构组成、分子量以及硫酸基团都会对生物活性产生一定的影响.通过对褐藻岩藻多糖结构、抗氧化活性、抗肿瘤活性、抗病毒活性以及抗凝血活性等展开综述,为褐藻岩藻多糖的进一步研究开发提供参考.%Fucoidan is a mainly composed of fucose and sulfate,water-soluble polysaccharide,and widely used in the fields of food,health care products and pharmaceutical etc.The biological activity depends on the structure,molecular weight and the sulfuric acid groups.Fucoidan polysaccharide structure,antioxidant activity,antitumor activity,anticoagulant activity and hypolipidemic activity are reviewed in this paper to provide a reference for further research and development of fucoidan polysaccharide.

【期刊名称】《浙江工业大学学报》 【年(卷),期】2018(046)002 【总页数】7页(P209-215) 【关键词】褐藻;岩藻多糖;结构;生物活性 【作 者】王鸿;张甲生;严银春;李鑫;陈小春;柯松泽;李钰金 【作者单位】浙江工业大学 药学院,浙江 杭州310014;浙江工业大学 长三角绿色制药协同创新中心,浙江 杭州310014;浙江工业大学 药学院,浙江 杭州310014;浙江工业大学 药学院,浙江 杭州310014;浙江工业大学 药学院,浙江 杭州310014;浙江工业大学 药学院,浙江 杭州310014;浙江工业大学 药学院,浙江 杭州310014;山东省海洋食品营养研究院,山东 威海264200

【正文语种】中 文 【中图分类】R932

全球有超过70%的表面积由海洋占据着，海洋环境是功能性原料的来源[1]，包括多不饱和脂肪酸(PUFA)、多糖、矿物质、维生素、抗氧化剂、酶和生物活性肽[2].在海洋生物中，海洋藻类作为一种新的生物活性物质来源越来越受到广泛关注[3].海藻分红藻、褐藻和绿藻三大类，褐藻(Phaeophyta)是海洋藻类中的第二大种群，因其含有绿棕色的藻褐素而得名[4].褐藻(Phaeophyta)分为25 个属，大约有1 500 种[3]，是生长在海洋中的低等植物，而褐藻(Phaeophyta)如墨角藻(Fucus)、海带(Laminaria japonica)和羊栖菜(Hizikia fusifarme)等被广泛作为食品来食用.同时，海藻提取物在功能膳食以及保健品开发上受到了全世界人们的极大关注[5-6]. 褐藻多糖硫酸酯(FCSPs)，又名岩藻多糖(Fucoidan)，是Kylin[7] 1913年首次从掌状海带中提取的，并命名为Fucoidan，是一类含有L-岩藻糖和硫酸基团，并伴有其他单糖(如半乳糖、甘露糖、木糖、葡萄糖醛酸和阿拉伯糖)的水溶性杂多糖[8].岩藻多糖性质为淡黄色，也存在于一些海洋无脊椎动物中.目前，海洋天然药物的使用已经在世界范围内得到认可和支持，在现代科学指导下，海洋天然药物在治疗特殊疾病方面已经有所成效.岩藻多糖作为一种天然糖聚合物，具有双向调和免疫力、消除胃肠系统紊乱和抗过敏功能，在食品应用方面已经得到人们的肯定.岩藻多糖还具有肌肤再生，皮肤保湿等超过20 项以上的生理功效.褐藻岩藻多糖一般采用水提法[9]或酸提法[10]进行提取.现今，在传统提取方法的基础上发展出了一些新的提取方法，如微波[11]、超声[12]带动细胞内水分子振动，破碎细胞辅助水法提取；酶[13]提取法是利用酶溶解细胞壁，使细胞内容物流出来，提高提取效率.研究表明：从褐藻分离得到的岩藻多糖具有广泛的生物活性[14]，包括抗凝血、抗病毒、抗氧化和抗炎等活性[15-16].近10 年来，褐藻岩藻多糖受到了人们极大的关注.笔者就褐藻岩藻多糖的结构及生物活性进行综述. 1 褐藻岩藻多糖结构 随着褐藻种类的不同，岩藻多糖的结构和组成也不同.墨角藻(Fucus)和泡叶藻(Ascophyllumnodosum)来源的岩藻多糖主要含有α(1→3)和α(1→4)硫酸岩藻聚糖，而海带(Laminaria japonica)来源的则主要是α(1→3)硫酸岩藻聚糖.几种常见典型的褐藻岩藻多糖[17]结构式为Usov等[18]从海带Laminaria japonica提取出岩藻多糖，Chizhov等[19]从褐藻Chorda filum中提取岩藻多糖，利用红外、核磁图谱进行结构解析，通过对比发现：这2 种岩藻多糖结构主要是由岩藻糖通过α-(1-3)糖苷键链接，但硫酸基团的位置不同，Usov等提取出的岩藻多糖结构的硫酸基团主要在C -4上，小部分在C -2上，Chizhov等提取出的岩藻多糖结构的硫酸基团主要在O -4位上，有一部分在O -2位置上.

不同的提取方法，对同种褐藻中的岩藻多糖的化 学组成和结构组成也会产生一定的影响.Lu等[20]用水提取、柠檬酸提取2 种方法，从海带Laminaria japonica中提取岩藻多糖，水提取岩藻多糖(LJPW)由岩藻糖、半乳糖、木糖和甘露糖组成，单糖比例分别为63.44%，20.65%，10.31%，5.60%.而用柠檬酸提取岩藻多糖，单糖组成为半乳糖(36.96%)，岩藻糖(20.27%)，甘露糖(12.81%)，木糖(12.43%)，葡萄糖(10.29%)，还伴有少量鼠李糖(4.51%). 2 褐藻岩藻多糖生物活性 褐藻岩藻多糖具有多种生物活性，包括抗凝血、抗氧化、抗肿瘤和抗病毒等.近年来，对褐藻岩藻多糖的研究已成为天然海洋药物的研究热点. 2.1 抗氧化活性 人体内产生的活性氧(ROS)会攻击大分子化合物如脂质、蛋白质和DNA，从而导致癌症、糖尿病和炎症等疾病，抗氧化剂可以保护人体免受活性氧的损伤[21].褐藻岩藻多糖具有良好的抗氧化活性，通过自由基清除及还原力实现抗氧化作用，是良好的天然抗氧化剂.Wang等[22]从海带Laminaria japonica中提取的岩藻多糖(DFPS)经Tris-HCl分离得到的DF1，DF2，DF3等对超氧阴离子清除活性均高于丁基羟基茴香醚(BHA)、丁化羟基甲苯(BHT).DFPS，DF1，DF2，DF3等对超氧阴离子清除活性的EC50分别为9.5，12.6，13.8，9.9 μg/mL；BHA，BHT对超氧阴离子清除活性的EC50分别为31.6，88 μg/mL. 分子量会影响褐藻岩藻多糖的抗氧化活性.Hou等[23]降解岩藻多糖得到不同分子量的片段(1.0，3.8，13.2，35.5，64.3，144.5 kDa).利用超氧阴离子清除率评价抗氧化活性，在质量浓度为0.02 mg/mL时，这7种不同分子量的岩藻多糖清除率分别为50%，65%，80%，82%，84%，77%，70%.同时，羟基自由基清除活性测定，清除率在90%时，3.8，13.2，35.5，64.3 kDa所需质量浓度分别为1.78，2.67，3.56，4.44，0.89 mg/mL. 提取方法也会影响褐藻岩藻多糖的抗氧化活性.Imbs等[24]使用热酸法和无水CaCl2法2 种方法从Fucus evanescens中提取岩藻多糖，热酸法提取的岩藻多糖(FCSP-1)和无水CaCl2法提取的岩藻多糖(FCSP-2)，硫酸根的质量分数分别为9.0%，40.3%，岩藻糖的质量分数分别为59.4%，90.0%.使用DPPH自由基清除率评价抗氧化活性，在质量浓度为1.0 mg/mL时，FCSP-1，FCSP-2的DPPH自由基清除率分别为(57.6±3.0)%，(19.4±0.5)%.因此，提取方法不同，导致岩藻多糖化学组成不同，从而会对其抗氧化活性产生影响.而Jing等[25]对从海带Laminaria japonica中得到的岩藻多糖进行硫酸化、乙酰化以及苯甲酰化，并用羟基自由基清除率评价其抗氧化活性，结果表明这3 种岩藻多糖的EC50分别为2.58，2.14，0.51 mg/mL.所以，多糖片段上取代基也会对岩藻多糖的抗氧化活性产生影响. 2.2 抗肿瘤活性 岩藻多糖抗肿瘤活性的作用机理可能是激活巨噬细胞[26]，被激活的巨噬细胞释放一些响应信号分子(IL-2，IFN-γ，IL-12)，这些信号分子可以激活自然杀伤细胞(NK)，从而诱导癌细胞凋亡(图1). 图1 岩藻多糖抗肿瘤活性机制Fig.1 Proposed mechanism responsible for fucoidan bioactivity 在体内研究中，Alekseyenko等[27]研究了岩藻多糖对患有肺腺癌小鼠的肿瘤抑制情况，喂养小鼠岩藻多糖的剂量为10 mg/kg，结果可以有效控制肿瘤转移，有一定的抗肿瘤活性. 岩藻多糖对不同肿瘤细胞的抑制率是有差异的.Ermakova等[28]从3 种褐藻Sargassum horneri，Eclonia cava，Costaria中获得的岩藻多糖，通过离子交换柱分别获得ShF1，ShF2，ShF3 3 个馏分；EcF1和EcF2 2 个馏分；CcF 1 个馏分.在质量浓度为100 μg/mL时，对人结肠腺癌细胞(DLD-1)的抑制率分别为ShF1(56%)，ShF2(68%)，ShF3(69%)，EcF1(50%)，EcF2(64%)，CcF(45%)；对人皮肤恶性黑色素瘤细胞(SK-MEL-28)的抑制率分别为ShF1(85%)，ShF2(68%)，ShF3(68%)，EcF1(70%)，EcF2(91%)，CcF(80%). 岩藻多糖也可以通过化学修饰来增强抗肿瘤作用.Soeda等[29]将岩藻多糖(NF硫酸基团质量分数为31.2%)过度硫酸化，使硫酸化岩藻多糖(OSF)硫酸基团质量分数为52.4%，研究发现：在质量浓度为100 μg/mL时，NF和OSF对内皮细胞的抑制作用分别为27%和60%，而OSF可以有效抑制内皮细胞血管的形成，比NF