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杜氏盐藻多糖的研究现状及应用前景

2017-04-08张云鹏赵延福王超超祁琳琳

山东化工 2017年15期
关键词:杜氏胡萝卜素抗炎

张云鹏,张 慧,李 慧,赵延福,王超超,祁琳琳,邢 涛

(青岛大学 化学工程系,山东 青岛 266071)

杜氏盐藻多糖的研究现状及应用前景

张云鹏,张 慧,李 慧,赵延福,王超超,祁琳琳,邢 涛

(青岛大学 化学工程系,山东 青岛 266071)

杜氏盐藻多糖含有酸性多糖和天然硫酸酯多糖,具有较高的营养价值和保健功能。本文主要介绍杜氏盐藻多糖的原料来源和提取工艺,概括了盐藻多糖的生理功能和营养价值,展示了盐藻多糖在各种类型产品中的应用,并借此说明杜氏盐藻多糖的发展前景和潜在的市场空间。

杜氏盐藻多糖;工艺;功能性产品

杜氏盐藻(Dunaliella peircei),简称盐藻,是一种单细胞嗜盐性真核藻类,细胞外没有细胞壁,却有糖蛋白包被,可以在高盐环境下生存,具有非常强的繁殖能力。盐藻和其他藻类不同的是,在缺乏氮的情况下会大量积累碳水化合物[1]。此外,盐藻中的甘油、胡萝卜素、多糖、蛋白质以及微量元素含量较高,在天然色素研究领域以及功能性食品领域等具有非常高的研究价值。

盐藻多糖多以提取β-胡萝卜素后的杜氏盐藻藻粉为原料,含有硫酸基以及己糖醛酸的糖蛋白是其重要组成部分[2]。盐藻多糖能够增强体内巨噬细胞的吞噬功能,从而提高机体免疫力;此外,盐藻多糖还具有明显的抗肿瘤功效[3]。

1 盐藻多糖的来源及制备方法

1.1 盐藻多糖的来源

盐藻多糖来源于杜氏盐藻,由于杜氏盐藻较强的生命力以及繁殖能力,制备盐藻多糖的原料储量也较为丰富,仅国内规模较大的盐藻生产基地就有两处:一是内蒙古吉兰泰盐湖盐藻生产基地,吉兰泰盐湖是我国的大型内陆盐湖之一,同时也是世界三大盐藻生产基地之一;二是青海大柴旦盐湖盐藻生产基地,大柴旦盐湖有“资源集中地”的美誉,特殊的地理环境也为盐藻的高品质提供了保障。不仅如此,我国在天津、甘肃、广西、海南等地也相继成功培育出了杜氏盐藻。近几年我国的盐藻年产量已破3000t,为盐藻多糖的原料储备提供了强有力的保障。

目前针对杜氏盐藻的开发与应用主要集中在提取盐藻中的甘油及β-胡萝卜素等方面,而对于盐藻中的盐藻多糖及蛋白等功能性成分的利用却没有广泛普及,提取β-胡萝卜素后的藻渣多用于饲料等,因而价格较为低廉。

而盐藻多糖的提取多使用去除β-胡萝卜素的杜氏盐藻藻渣,这样既减少了原料中天然色素以及其他杂质的影响,又避免了杜氏盐藻中β-胡萝卜素的浪费。这样一来,盐藻多糖的提取工艺便可以和盐藻中β-胡萝卜素的提取工艺做到完美的衔接,提高了对杜氏盐藻中功能性成分的有效利用率。

1.2 盐藻多糖的制备方法

根据盐藻多糖的理化性质,提取工艺一般采用水提醇沉,得到的粗多糖再经过纯化得到精制盐藻多糖。

1.2.1 原料的前处理

胡志利等对原料前处理进行了研究,用丙酮处理杜氏盐藻粉以去除其中的β-胡萝卜素,用乙醇回流的方法去除掉其中的甘油,再用这三种原料进行盐藻多糖的制备,结果表明,使用丙酮处理脱除β-胡萝卜素可以减少提取杂质,有利于盐藻多糖的提取,却不会造成多糖的损失,多糖得率最高,而乙醇回流处理却造成了多糖的损失[4]。所以选择脱除β-胡萝卜素的前处理方式最为有利。

1.2.2 提取工艺

盐藻多糖的提取工艺大同小异,本文以最常用的方法举例说明。

经过前处理的原料在弱碱性条件下进行加热搅拌提取,提取溶剂选择水溶液;水提后离心分离,分离后的固相在进行上述步骤多次以保证最大限度地提取藻渣中盐藻多糖;将分离后的液相浓缩,调节pH值使用等电点法脱除部分蛋白,离心取上清液;在搅拌的过程中将乙醇加入离心后的浓缩液,静置;离心分离并将固相使用乙醇等有机溶剂洗涤,得到粗制盐藻多糖[5]。

1.2.3 纯化工艺

粗制盐藻多糖的多糖含量较低,通常会采用各种方法对其进行分离纯化,将其中多余的蛋白质以及其他杂质脱除,以提高盐藻多糖含量。

提取工艺中提到的等电点法除蛋白,优点是操作简便,工业成本低,但仅能脱除部分蛋白,故通常使用酶解法辅助以增强蛋白质脱除效果,也可使用酶解法或其他除蛋白手段替代等电点法。

盐藻多糖的纯化主要手段有透析、柱层析等;其中透析可将单糖以及其他小分子物质脱除,同时,柱层析在盐藻多糖的纯化和结构分析中占有不可或缺的地位,常用的有DEAE-SephadexG25柱层析等。

1.2.4 分析检测方法

盐藻多糖的分析检测方法有蒽酮-硫酸法、苯酚-硫酸法等,其原理是相通的,盐藻多糖会在硫酸的作用下先水解成单糖,然后迅速脱水生成糖醛衍生物,与试剂发生显色反应,生成带有颜色的化合物,再使用UV等手段检测原盐藻多糖含量。

硫酸根含量检测方法则可用氯化钡明胶比色法[6]。

2 盐藻多糖的生理功能

多糖类的生理活性、药理功效等一直都是多糖类各项研究中最受关注、发展最迅速的领域,自从各项研究发现多糖类物质在人体免疫、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗辐射等多个领域均有不俗表现后[7],多糖类在保健、药理等方面的应用也如雨后春笋般出现在大众面前。作为功能性多糖中不可或缺的一份子,盐藻多糖在生理功能上的显著功效也备受科研工作者的喜爱。

2.1 体内抑菌和抗炎作用

许多研究表明,多糖类中天然硫酸脂多糖具有显著的抗炎抑菌和抗病毒作用,盐藻多糖中就含有大量的天然硫酸脂多糖,经过例证,盐藻多糖在抑菌方面和抗炎方面具有显著的生理功效。

尹鸿萍和盛玉青以小鼠作为研究对象,通过腹腔注射的方法使小鼠感染金黄色葡萄球菌,以此来研究盐藻多糖对哺乳动物的体内抑菌作用;使用巴豆油和醋酸作用于小鼠,并以此来研究盐藻多糖在哺乳动物体内的抗炎作用,实验结果表明,不同剂量的盐藻多糖均能明显抑制小鼠的腹腔通透性增加以及耳廓炎性肿胀,并在抑菌实验中明显增加小鼠24 h内的存活率[8]。

2.2 抗肿瘤活性

隋晓以人体白血病细胞株P388作为实验研究对象,通过盐藻多糖和细胞株的相互作用,发现盐藻多糖在一定时间段内可以明显抑制P388细胞株的增殖,证明了盐藻多糖的抗肿瘤活性[9]。

2.3 抗病毒作用

张婷婷等使用细胞病变效应法来测定盐藻多糖的体外抗流感病毒活性,发现盐藻多糖有明显的抗病毒特性[10]。国外还有研究表明,盐藻多糖还可以抑制败血症病毒和非洲猪热病毒的复制[11]。

2.4 防衰老

盐藻多糖的功效不仅仅局限于抗炎抑菌、抗病毒、抗肿瘤这几个方面,盐藻多糖还可以激活人体的各种免疫细胞,活化细胞因子,并促进其生成,从而达到抗病毒、防衰老等功效[12]。

3 盐藻多糖的应用

由于目前针对盐藻多糖的研究和开发较少,盐藻多糖在功能性产品中的应用目前也并不完善。盐藻多糖生理功能主要集中在体内的抗炎抑菌、抗病毒、抗肿瘤、抗衰老等,盐藻多糖的应用也以功能性食品和医药行业为主。

3.1 压片糖果

盐藻多糖可加入淀粉等辅料通过湿法制粒、压片,形成片剂,便于携带和服用,压片后也可以更好地保护盐藻多糖;而市面上的产品很少直接以盐藻多糖作为主要原料,更多的是直接利用盐藻粉制备压片糖果,盐藻粉中富含β-胡萝卜素、盐藻多糖等多种功能性成分,会使产品的保健功能更全面。

3.2 固体饮料和功能性饮料

由于盐藻多糖可溶于水,作为功能性成分可以和麦芽糊精等辅料进行湿法制粒,制作成即冲即饮的固体饮料,也可直接添加到功能性饮料中,盐藻多糖具有提高人体免疫力、抗炎抑菌等功效,可有效改善人体亚健康状况。

3.3 水解盐藻多糖保湿液

水解盐藻多糖保湿液以及同类保湿剂在市场上的需求日益增长,主要被应用于化妆品行业,而国内却少有工业化规模生产,市场潜力巨大[13]。

3.4 医药行业中的应用

盐藻多糖在生理活性、药理功能方面有不俗的表现,而盐藻多糖是一种无急性毒性物质[3],可以制备成医药制剂辅助治疗肿瘤等疾病。

4 盐藻多糖的发展前景

目前有关盐藻多糖的研究还并不完善,不过其抗炎抑菌、抗病毒、抗肿瘤、提高人体免疫力等功效证明了它有巨大的潜力。在大健康产业蓬勃发展的背景下,随着人们对健康生活认识的不断提高,对安全的天然健康食品和保健品的需求必然会不断增大,对于盐藻多糖的研究也会随着市场需求量的不断增加而显得越来越重要。同时,盐藻多糖相关产品的开发和应用也会顺应市场需求不断推陈出新,向多样化发展。不过目前盐藻多糖的提取纯化工艺不够精简,原料产地局限性较强也是阻碍盐藻多糖扩大市场的重要因素。进一步简化提取纯化工艺,降低工业成本,不断通过培育开发新的原料产地,将成为亟待解决的问题。

[1] Mclachlan J.Some considerations of the growth of marine algae in artificial media[J].Canadian Journal of Microbiology,1964,10(5):769-782.

[2] 伍先绍,贺稚非,龚 霄.杜氏盐藻及其在功能食品中的应用[J].中国食品添加剂,2008(2):127-130.

[3] 丁 新,李玲凤.关于盐藻多糖的研究[J].盐业与化工,1995(6):4-6.

[4] 胡志利,张慧婧.盐藻多糖提取工艺研究[J].食品与药品,2012(9):336-337.

[5] 戴 军,王 旻,尹鸿萍,等.杜氏盐藻多糖提取工艺的优化[J].食品与发酵工业,2007,33(3):123-127.

[6] Dodgson K S,Price R G. A note on the determination of the ester sulphate content of sulphated polysaccharides[J].Biochemical Journal,1962,84(1):106.

[7] 王长云,管华诗.多糖抗病毒作用研究进展Ⅰ.多糖抗病毒作用[J].中国生物工程杂志,2000,20(1):17-20.

[8] 尹鸿萍,盛玉青.盐藻多糖体内抑菌及抗炎作用的研究[J].中国生化药物杂志,2006,27(6):361-363.

[9] 隋 晓.盐藻中β-胡萝卜素及多糖的研究[D].青岛:中国海洋大学,2005.

[10] 张婷婷,尹鸿萍,盛玉清,等.杜氏藻多糖抗病毒及免疫活性研究[J].药物生物技术,2009(4):330-333.

[11] Fábregas J,Garca D,Fernandez-Alonso M,et al.In vitro inhibition of the replication of haemorrhagic septicaemia virus (VHSV) and African swine fever virus (ASFV) by extracts from marine microalgae[J].Antiviral research,1999,44(1):67-73.

[12] 黄 芳,蒙义文.活性多糖的研究进展[J].天然产物研究与开发,1999(5):90-98.

[13] 孙培霞.盐湖盐藻活性提取物市场前景分析[J].精细与专用化学品,2007,15(21):31-33.

(本文文献格式:张云鹏,张 慧,李 慧,等.杜氏盐藻多糖的研究现状及应用前景[J].山东化工,2017,46(15):80-81.)

Research Status and Application Prospect of Polysaccharide from Dunaliella Salina

ZhangYunpeng,ZhangHui,LiHui,ZhaoYanfu,WangChaochao,QiLinlin,XingTao

(College of Chemistry and Chemical Engineering,Qingdao University,Qingdao 266071,China)

Polysaccharide from Dunaliella salina contains acidic polysaccharide and natural sulfated polysaccharide; and it is rich in nutritional value and health function. In this paper,we introduced the extraction process and the source of raw materials of polysaccharide from Dunaliella salina,and then summarized the physiological function and nutritional value of polysaccharide from Dunaliella salina. We demonstrate the application of polysaccharide from Dunaliella salina in various types of products. By means of the research,we explain the development prospects of polysaccharide from Dunaliella salina and the potential market space.

polysaccharide from dunaliella salina;technology;functional products

2017-05-25

张云鹏(1993—),男,山东东营人,在读研究生,主要从事分离工程研究;通讯作者:张 慧(1966—),男,黑龙江齐齐哈尔人,青岛大学副教授,2006年博士毕业于天津大学化工系,主要研究方向:天然产物的提取、分离、纯化、表征、功能性产品制备和产业化。

Q539

A

1008-021X(2017)15-0080-02

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