国晶晶,宋悦凡,何云海,汪秋宽

(1.大连海洋大学食品科学与工程学院,辽宁大连 116023; 2.国家海藻加工技术研发分中心,辽宁大连 116023; 3.辽宁水产品加工及综合利用重点实验室,辽宁大连 116023)

海藻种类繁多,最常见的海藻主要包括褐藻、红藻、绿藻和微藻类[1]。褐藻是植物界褐藻门的一类大型藻类,分布在水温较低的水域中,其种类大约有250个属,1500种之多。常见的褐藻主要包括海带、裙带菜、马尾藻属等几大类。目前研究发现,褐藻中主要的活性成分包括多糖类、蛋白类、萜类、多酚类、氨基酸类,还有多种维生素、矿物质和微量元素[2];这些活性成分具有抗癌、降血压、降血脂、抗病毒、抗肿瘤、抗凝血等多种生理活性[3-5],对于人类的身体健康和药用健康都具有重要的功效。褐藻作为我国重要的海产资源,产量巨大、价格低廉,利用褐藻提取功能性活性物质已成为国内外研究的热点。

高血压被称为心脑血管疾病的“隐形杀手”[6-7]。这类疾病严重危害人类的身体健康,且伴随着较高的并发症,威胁到人类的健康安全,目前我国高血压患病人数已超过2亿[8],且伴随着年轻化、城市到农村发展、患病率也在每年升高的趋势[9]。传统的化学合成性降血压药物存在副作用大、效果不显著等多种不良反应,无法满足人们对健康的要求。随着人类对天然营养保健食品的认可追求,食源性降血压物质与化学合成性降血压物质比较,无副作用、安全性强、降血压效果温和、不会对正常血压产生影响等多种优点而受到越来越多的关注,食源性具有降血压功效的活性物质已成为当前的研究热点。

本文综述了褐藻中降血压物质降血压肽、氨基酸、褐藻多酚、类胡萝卜素、多糖等的降血压作用,分析比较了褐藻中降血压物质的提取工艺。通过褐藻高效利用提取分离褐藻中的降血压活性物质,为其开发功能性食品提供参考。

1 降血压物质

1.1 降血压氨基酸及多肽

关于褐藻中的降血压氨基酸及多肽的报道很少,主要集中在褐藻氨酸和牛磺酸的降血压作用。褐藻氨酸即5氨基-5-羧基戊基三甲胺,又名昆布氨酸,是海藻中具有降血压、降血脂作用的一类碱性氨基酸[10]。褐藻氨酸分子量较小,被人体吸收后可直接或间接参与细胞代谢。因其是一种天然氨基酸，人体通过服用产生可吸收的氨基酸，且在服用过程中不会产生不良反应，天然安全无毒副作用。《嘉祐本草》中曾经记载:“昆布,出东海水石之上,有疗风(高血压)及下水之功效”,其中提到的昆布中具有降血压功效的物质就是指褐藻氨酸。日本小泽等[11]研究兔子通过静脉注射10～30 mg/kg褐藻氨酸的枸橼酸盐,其血压短时性可呈现下降的趋势。安建强等[12]观察褐藻氨酸对实验动物Wistar大鼠、犬和猫的降血压作用,认为其降血压作用较稳定,不产生快速耐受性。褐藻氨酸安全性强,对降血压的预防和治疗作用明显,是一种食源性降血压活性物质。

牛磺酸是一种含硫氨基酸,在心血管系统方面作用广泛、机制复杂,对于降血压具有改善效果,主要是通过中枢和外周发挥降血压作用,且只对高血压具有降低作用,不会影响正常血压的变化。吕秋凤[13]通过在雄性Wistar大鼠的饮水中添加不同浓度的牛磺酸，四周后结果表明，用L-NAME处理后使大鼠血压升高，但牛磺酸可通过抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统活性、阻止细胞因子PRA、TNF-α、ALD的分泌，升高血液中CGPR和心肌cGMP含量、改善VSMC增殖等机制起到预防高血压的效果。Inoue A等[14]通过实验证明,口服牛磺酸(6 g/d,6周)可以使原发性高血压病人的收缩压和舒张压显著(p<0.05)降低,说明牛磺酸对原发性高血压具有降低作用。Nandhini AT[15]研究报道,喂果糖可使血压升高,同时使尿中的钠含量降低,使用2%的牛磺酸可防止血压升高,并且能促进钠排泄。

降血压肽又称为血管紧张素转化酶(Angiotensin-converting enzyme,ACE)抑制剂,是指一类具有降血压功效的多肽(Angiotensin converting enzyme inhibitory peptides,ACEIP)。食源ACE抑制肽是Oshima等首次从食物蛋白明胶的酶解液中提取获得[16],随后ACEIP在鱼贝类、大豆、酪蛋白、玉米、酒糟等众多食物蛋白质中成功获得[17]。Suetsuna[18]利用胃蛋白酶酶解条斑紫菜(P.yezoensis)蛋白,将分离纯化的组分对自发性高血压大鼠按照剂量200 mg/kg进行口服实验,显示出良好的降血压效果,该组分进一步纯化后得到4个ACE抑制肽,其氨基酸序列分别为Ile-Tyr、Met-Lys-Tyr、Ala-Lys-Tyr-Ser-Tyr、Leu-Arg-Tyr,其对应的IC50值分别为2.69、7.26、1.52、5.06 μmol/L。Suetsuna等[19]利用热水浸提螺旋藻,分析纯化得到10个二肽,其中4个具有酪氨酸结构的二肽表现出较强的ACE抑制活性,氨基酸序列分别为Tyr-His、Lys-Tyr、Phe-Tyr和Ile-Tyr,其对应的IC50值分别为5.1、7.7、3.7、2.7 μmol/L。将这4种ACE抑制肽按照单次给药50 mg/kg和持续给药10 mg(d·kg)对自发性高血压大鼠进行动物实验,发现其具有降血压作用。刘淑集等[20]利用中性蛋白酶酶解坛紫菜蛋白制备降血压肽,将酶解液经过超滤膜、Sephadex G-15凝胶层析分离纯化后的组分显示较高的ACE抑制活性,其IC50值可达0.67 mg/mL。王茵[21]利用AS.1398中性蛋白酶制备紫菜降血压肽,以原发性高血压大鼠和正常对照京都wistar大鼠作为模型动物,通过单次给药和长期给药结果显示,紫菜降血压肽可以达到降血压的功效,并发现随着剂量(500～1500 mg/kg)的增加,血压降低的效果更显著。Rotimi E Aluko等[22]通过RP-HPLC法将豌豆蛋白的降血压肽分成10个多肽组分,并测定不同组分之间ACE抑制活性在22%～95%之间,同时实验发现分子量在1000 Da以上的多肽对自发性高血压大鼠具有较好的降血压功效。降血压肽的分离纯化为其结构分析、构效研究奠定了基础,但氨基酸的序列和降血压活性之间的构效关系仍存在疑点,这也是目前降血压肽研究的重点。

1.2 褐藻多酚

褐藻多酚是指由褐藻提取的多酚类化合物的总称。褐藻中存在多种褐藻多酚,多酚化合物通过形成糖蛋白类和蛋白质类化合物,从而抑制ACE活性,达到降血压功效。Athukorala等[23]采用风味蛋白酶水解褐藻E.cava得到褐藻多酚,发现其具有潜在的ACE抑制作用,同时将水解的其它6种褐藻得到的褐藻多酚,与合成的ACE抑制剂相比,发现前者具有更好的降压作用。Wijesinghe等[24]采用5种有机溶剂对褐藻E.cava提取分离得到5种褐藻多酚,分别为Phloroglucinol、Triphlorethol-A、Eckol、Dieckol、Eckstolonol,其IC50值分别为(2.57±0.09)、(2.01±0.36)、(2.27±0.08)、(1.47±0.04)、(2.95±0.28) μmol/L,由此可见其ACE抑制活性很强。Jung.H.A等[25]在天然海产品中筛选出六种褐藻多酚具有血管紧张素转换酶抑制活性,其中eckol 3、phlorofucofuroeckol A4、dieckol 5表现出显著的血管紧张素转换酶抑制活性,其IC50值分别为(70.82±0.25)、(12.74±0.15)和(34.25±3.56) μmol/L,表明褐藻多酚可能成为一种血管紧张素转换酶抑制剂。Cha等[26]研究海藻Ahnfeltiopsisflabelliformis提取物对降血压的影响,研究结果表明,其甲醇提取物IC50值最低可达到13.8 μg/mL。Noel Vinay Thomasa[27]通过调查指出,褐藻多酚可作为一种ACE抑制剂的重要来源,并建议在其他海藻种属中筛选海藻多酚,这些物质可成为天然ACE抑制剂。褐藻多酚因褐藻种类不同而含量不同,研究发现,不同来源的褐藻多酚可表现出血管紧张素转换酶抑制活性。

1.3 类胡萝卜素

类胡萝卜素是一类具有聚异戊二烯长链结构的不饱和化合物。人体摄入的类胡萝卜素大部分来源于果蔬,而果蔬中的类胡萝卜素含量和种类受其品种、季节和成熟度的影响,不同种类的类胡萝卜素对于降血压的功效也有所不同。目前研究发现,海藻中类胡萝卜素主要包括胡萝卜素、叶黄素、虾青素、褐藻黄素[28]。李福枝等[29]研究提出,食品功能性色素例如番茄红素、虾青素、叶黄素等具有降血压作用,许朵霞等[30]利用乳化技术,将叶黄素制成叶黄素乳状液,可提高其稳定性,更好地发挥其降低心血管疾病率的功效。Hussein G等[31]通过进行虾青素抗高血压动物实验,连续给自发性高血压大鼠喂食虾青素14 d,发现其动脉血压明显得到降低。Hozawa等[32]人使用比例风险回归模型,在青少年中研究4种血清类胡萝卜素对高血压的影响,经过多年调查研究,结果表明类胡萝卜素具有很好的降血压作用。

1.4 褐藻多糖

褐藻多糖是一类包含多组分的混合物,主要包含褐藻糖胶(岩藻聚糖硫酸酯)、褐藻胶以及褐藻淀粉。其中岩藻聚糖硫酸酯是一种水溶性杂多糖,主要是由L-岩藻糖和硫酸根组成,还包含少量的半乳糖、甘露醇、糖醛酸、蛋白质和钠、钾、钙等金属离子[33]。研究发现,在厚叶海带(笼目海带)中岩藻聚糖硫酸酯含量较其它藻类高[34]。目前,植物多糖在降血压作用方面的研究主要集中在天麻、仙人掌、冬虫夏草、灵芝、枸杞等方面[35-39],不同来源的多糖在降血压药理作用和机制方面也存在差异。

关于褐藻多糖降血压功能的研究主要在岩藻聚糖硫酸酯的降血压功效方面,且降血压机制还待进一步研究。付雪艳等[40]通过给肾血管性高血压大鼠喂食12.5、25、50 mg/kg剂量的岩藻聚糖硫酸酯低聚糖,发现其能降低肾血管高血压大鼠的血压(收缩压和舒张压),同时岩藻聚糖硫酸酯低聚糖能有效降低大鼠血浆中血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)水平。研究表明,多糖能够降低血浆中AngⅡ的生成[41]。高脂血症可造成因脂质过多沉积在血管壁上而形成血栓,可导致血管狭窄、闭塞等一系列心脑血管疾病的发生,可通过降低血脂来预防心脑血管疾病的发生。Zhu等[42]研究Laminariajaponica低分子多糖的抗血栓活性,发现其主要通过抑制凝血酶的活性,从而达到治疗血栓引起的心血管疾病的目的。李鸶鸶等[43]利用岩藻聚糖硫酸酯粗提物对高血脂症小鼠进行灌胃,实验结果表明,粗提物可抑制高血脂症的三项指标(血清总胆固醇、血清甘油三脂、低密度脂蛋白),具有一定的降血脂作用。王亚芳等[44]利用动物实验,研究五种褐藻(羊栖菜、日本厚叶海带、真海带、大连厚叶海带和裙带菜)多糖硫酸酯粗提物低、高剂量组对于高血脂三项指标的影响,结果表明,这五种褐藻多糖硫酸酯具有明显的降血脂作用。岩藻聚糖硫酸酯在心血管疾病预防和治疗方面的研究主要集中在降血脂、治疗血栓等,而在降血压治疗方面研究较少,岩藻聚糖硫酸酯在降血压功效和机制方面具有广泛的研究前景。

1.5 其他物质

海藻酸钾是海藻酸的一种钾盐,研究表明,海藻酸钾具有排钠和降低阻止自发性高血压大鼠血压升高的作用[45]。上世纪90年代,Keisuke等[46]报道在大鼠饲料中添加海藻酸钾,可降低自发性高血压大鼠的血压水平。胡春生等[47]通过对102例原发性高血压人群进行为期50 d的实验观察,对患者随机分成海藻酸钾组和对照组,在服用原降压药物不变的基础上,海藻酸钾组每天服用含海藻酸钾的奶粉(每份奶粉含有海藻酸钾3.5 g),50 d后,发现海藻酸钾组血压随着服用时间逐步下降,收缩压和舒张压平均下降13.89、10.15 mmHg。海藻酸钾可辅助降血压药物降低原发性高血压人群血压值,缓解临床症状。

黄宝玺等[48]指出,多不饱和脂肪酸可能具有降血压功效,主要是因为亚油酸可改变细胞膜脂肪酸的构成和细胞膜的流动性,从而影响离子通道活性和前列腺素的合成,最终影响血压的高低。孙翔宇等[49]指出,ω-3不饱和脂肪酸能够缓解血液粘度、血管痉挛度和血管收缩度升高等现象,同时能够对钠通道和钙通道起到抑制作用,从而降低心脑血管疾病的发生率。

2 褐藻中降血压物质的提取方法

2.1 氨基酸类的提取

2.1.1 褐藻氨酸的提取方法 由于褐藻氨酸在海藻中的含量很低,约为3/10万～7/10万,直接提取不可行,因此大部分都采用仿生合成的方法进行制备。上世纪中期,日本T Takemoto[50]对褐藻氨酸进行研究,以赖氨酸为原料,仿生合成褐藻氨酸盐。安建强[51]等人主要利用硫酸二甲酯和2,6-二氨基己酸的盐酸盐为原料,通过沉淀-分离-纯化的过程制得褐藻氨酸。由于实验室使用的硫酸二甲酯和硫化钠具有毒性,对人员和环境带来伤害,且该方法制备的褐藻氨酸纯度和回收率均较低等缺点,而未能得到广泛使用。彭衍磊[52]等利用L-氨基酸和碳酸二甲酯作原料制备褐藻氨酸,方法的缺点是,在提取过程中发现碳酸二甲酯与褐藻氨酸很难分离,导致产物的纯度和回收率都比较低。褐藻氨酸因其在褐藻中含量较低、制备工艺不成熟,目前而未能在降血压活性方面得到广泛的应用与研究。

2.1.2 牛磺酸的提取方法 目前对于牛磺酸的提取方法常用主要包括水煮提取法、溶剂提取法、酶解法等。

2.1.2.1 水煮提取法 水煮提取法是利用牛磺酸的水溶性,操作工艺简单,成本较低。崔璨等[53]利用水煮法,在鲍鱼内脏中提取牛磺酸,通过单因素和响应面分析,确定最佳提取工艺为固液比1∶4,94 ℃中提取140 min,提取次数4次,在此条件下,牛磺酸的提取量可达到(12.82±0.23) mg/g。由于水煮法提取的牛磺酸中含有水溶性的游离氨基酸,一般需要利用离子交换纯化,使用强酸性阳离子交换树脂进行分离纯化。杨广会等[54]利用水煮法,在水产废弃物中如扇贝肉、扇贝裙边和鱿鱼肝脏中提取牛磺酸,确定最佳的提取工艺为自溶时间22 h,料液比1∶5,提取温度80 ℃,提取时间50 min。

2.1.2.2 溶剂提取法 乙醇也常作为提取牛磺酸的溶剂,高梦祥等[55]从田螺中提取牛磺酸,确定最佳提取条件为:乙醇浓度60%,提取温度65 ℃,提取时间70 min,料液比1∶6,提取次数2次,在此条件下,牛磺酸的提取量达到8.15 mg/g。姜新发[56]在贻贝中提取牛磺酸,确定最佳提取工艺为:乙醇浓度60%,提取温度80 ℃,提取时间60 min,料液比1∶5,提取次数3次,牛磺酸提取液的收率达到0.92%。根据目前的研究发现使用不同的溶剂,对于牛磺酸的提取率影响不大,水提法安全、操作简单可作为提取牛磺酸的主要方法而得到广泛应用。

2.1.2.3 酶解提取法 刘亚南等[57]将酶解技术应用在牡蛎提取液中提取牛磺酸,选择中性蛋白酶进行酶解,并通过响应面实验结果表明:在酶解过程中加酶量对于牛磺酸的提取影响最大,其次是pH,温度的影响最小。刘芳等[58]利用混合酶解法在南海海洋珍珠贝肉中提取牛磺酸,结果发现木瓜蛋白酶和胰蛋白酶组合,测得珍珠贝肉中牛磺酸质量分数为11.63×10-3,中性蛋白酶和胰蛋白酶组合,测得珍珠贝肉中牛磺酸质量分数为13.61×10-3。

2.1.2.4 其他方法 由于牛磺酸是两性物质,其等电点pH=5.00,两性物质在pH与其等电点相同时溶液中极易产生沉淀,因此通常可通过调节溶液的pH,从而在溶液中沉淀出牛磺酸。姜传福等[59]采用等电点法,在文蛤中提取牛磺酸,提取率可达到1.3%。

2.2 褐藻多酚的提取方法

褐藻多酚的提取方法主要有溶剂提取法、生物酶解提取法、离子沉淀法、超临界流体萃取法、膜技术提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法等[60]。

2.2.1 溶剂提取法 溶剂提取法主要包括水溶剂提取和有机溶剂提取两种。由于褐藻多酚中存在羧基、羟基,具有一定的极性,因此利用甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂提取褐藻多酚。褐藻多酚的提取率也因有机溶剂的不同而存在差异,同时还受物料比、浸提时间、浸提温度等多种因素影响。

2.2.2 超声波、微波辅助提取法 白蕾[61]比较了浸提法、乙醇回流法、微波提取法、超声波提取法这四种方法对海带多酚提取的影响,微波辅助提取法和超声波提取法主要是一种利用微波和超声波来增加提取率的方法,结果发现微波提取法具有高效性、易操作、副产物少、产率高和产物易于纯化的特点。杨会成等[62]以超声波、微波复合浸提,采用乙醇(体积分数85%)、液料比7∶1、浸提次数2次、浸提时间4 h,温度70 ℃作为最佳提取工艺,获得海带总多酚的浸出率为2.08%。不同种属间的藻类所含褐藻多酚的含量和存在形式不同,采用不同的提取方法对于多酚的得率至关重要。而目前对于褐藻多酚的提取方法主要采用超声、微波辅助提取和生物酶解法,避免褐藻多酚氧化而影响其含量和存在形式,减少多酚的损失。

2.2.3 其他提取方法 生物酶解提取法最大特点是其反应温和,因其在非有机条件下进行,最终所得产物纯度高、活性强、稳定性高,解决了有机溶剂提取法回收困难、用量大等缺点。离子沉淀法主要是利用多酚能与金属离子络合物生成沉淀,在浸提液中与其他物质分离,得到纯度较高的多酚,因在浸提过程中需要调节酸碱度,导致酚类物质因其氧化而遭到破坏,多酚损失较大。

2.3 类胡萝卜素的提取方法

类胡萝卜素的种类繁多,同样的材料采用了不同的提取方法,会对结果产生很大的影响[63]。目前提取类胡萝卜素的主要方法包括有机溶剂直接提取法[64]、皂化后提取法[65]、超声波辅助提取法[66]等。

2.3.1 有机溶剂提取法 类胡萝卜素是一种天然的脂溶性维生素,不溶于水,但却易溶于丙酮、乙醚、石油醚等有机溶剂中,在提取过程中有机溶剂的选择主要取决于样品中类胡萝卜素的种类和存在形态。Vicario等[67]采用甲醇∶丙酮∶正己烷(体积比1∶1∶2)提取得到浓缩橘汁中的类胡萝卜素,通过定量分析,其总类胡萝卜素含量达到1.37～5.89 mg/L。李帑洛等[68]在甘薯中提取类胡萝卜素,确定其最佳提取条件:提取溶剂为乙酸乙酯,料液比1∶25,浸提时间50 min,浸提温度50 ℃,在此条件下类胡萝卜素的提取量可达到135.5 mg/kg。

2.3.2 皂化提取法 皂化主要是破坏样品的组织细胞,使组织中的脂肪水解,可使非游离态的类胡萝卜素转化为游离态的类胡萝卜素,使样品中的类胡萝卜素完全释放出来,提高类胡萝卜素的提取率,此种提取方法主要应用于作为纯化检测的类胡萝卜素样品。王星等[69]采用超声波辅助皂化法提取枸杞皮渣中的类胡萝卜素,确定最佳皂化工艺条件为:KOH浓度1.8 mol/L,皂化温度40.7 ℃,皂化时间1 h,超声波功率205 W,在此条件下,类胡萝卜素的提取量可达到129.121 mg/hg。

2.3.3 超声波辅助提取法 由于类胡萝卜素多数为细胞内产物,在提取过程中将细胞进行破碎,可提高其提取率。马少君等[70]应用Box-Behnken正交试验设计优选参数,利用超声波技术提取甜橙果皮中类胡萝卜素,结果显示其优选参数为:料液比1∶50,超声功率270 W,超声时间7～10 min,超声温度30～50 ℃,提取次数4～5次为最佳,在此条件下,类胡萝卜素的提取量可达到0.152 mg/g。高效液相色谱分析结果证明此试验条件下利用超声波提取类胡萝卜素对类胡萝卜素的主要成分没有显著的影响。余炼等[71]研究在蚕沙中提取类胡萝卜素,皂化温度55 ℃,利用石油醚和丙酮(体积比为4∶1)作为提取溶剂,料液比1∶15,超声波功率为400 W,超声波提取次数2次,每次超声波提取时间5 min,最终类胡萝卜素得率为1.782 mg/g,将超声波提取法与溶剂提取法对比,蚕沙中类胡萝卜素的提取率提高近一倍。

2.3.4 其他提取方法 近年来,使用超临界流体萃取法提取类胡萝卜素越来越广泛。主要因其较传统的提取分离技术相比具有良好的溶解和传质特性、流体粘度小、扩散能力强、溶剂使用量小、安全性高、效率高等一系列优点,而受到广泛关注。Schonemann H等[72]采用超临界流体和二甲酯作为共溶剂,对雨生红球藻类胡萝卜素进行提取,通过优化确定最佳提取方案,类胡萝卜素的提取率显著提升。Magaret Barth[73]利用高压法提取类胡萝卜素,优化发现在50 ℃,3×107Pa,时间为1 h条件下,10%的乙醇作为夹带剂,提取胡萝卜中的类胡萝卜素为最佳。

目前对于类胡萝卜素的提取方法除以上常规方法外,国内外也有研究学者使用膜分离法、微波[74]及高压辅助法、酶解萃取法[75]等提取方法。目前对于类胡萝卜素的提取方法,国内外研究广泛,主要集中在使用超声波、超临界流体萃取技术等现代新兴技术的应用,可减少化学试剂的添加,有效保持类胡萝卜素的结构,提高类胡萝卜素的得率。

2.4 岩藻聚糖硫酸酯的提取方法

由于岩藻聚糖硫酸酯是一种水溶性多糖,目前对于多糖的制备研究方法主要包括物理提取法、生物酶提法[76]、溶剂萃取法[77]和超声波提取法[78]等。

2.4.1 物理提取法 物理提取法是一种绿色制备岩藻聚糖硫酸酯的方法,主要是依据其水溶解原理,不同于化学法添加化学试剂,其操作简单,污染小,安全性强。这种方法可以避免岩藻聚糖硫酸酯发生降解,可保持其完整的分子结构。Bilan等[77]人通过优化热水提取法,在海带(L.japonicaAresch)中提取多糖,利用甲醇-三氯甲烷-水溶液除去海藻中的色素和脂类,之后用2%氯化钙在85 ℃条件下浸提5 h,采用乙醇分级沉淀,最后用DEAE-纤维素纯化即可制得粗多糖。酸提法是最早制备岩藻聚糖硫酸酯的方法。主要是利用褐藻酸不溶于酸性条件,可将褐藻酸和岩藻聚糖硫酸酯进行分离。应用此原理,还可将氯化钙作为提取液,用氯化钙的水溶液进行提取,可避免褐藻酸的溶出。程忠玲等[79]采用酸提法,在海带中制备岩藻聚糖硫酸酯,采用MgCl2和乙醇分级沉淀法进行纯化,确定最佳提取工艺为:提取温度70 ℃,pH2.5,乙醇浓度70%,提取3 h,该提取条件下提取率最高达到7.3%。Hemmingson等[80]利用风干的裙带菜叶片作为原料,用1%H2SO4溶液在室温条件下提取2次,每次6 h,每20 g原料中加入1 L H2SO4。过滤后的提取液用NaOH调至中性,使用截留分子量为14 kDa的透析袋除去盐及小分子物质,最后通过低压冷冻干燥制得褐藻多糖硫酸酯,得率为4.5%。水提法添加其他试剂较少,且不需要特殊的仪器设备,成本低廉,但提取效率较低且比较耗时。酸提法和水提法提取所得多糖得率没有明显的差别,但酸提法的缺点在于,分离过程中若操作不当极易引起岩藻聚糖硫酸酯的降解,从而改变其结构。近年来随着现代高新技术的发展,物理法的应用也随之较少。

2.4.2 生物酶解法 因酶具有专一性、反应条件温和,在反应过程中不产生有毒有害成分,目前利用酶解反应提取岩藻聚糖硫酸酯得到广泛的研究。王庆钧等[76]以萱藻作为原料,利用酶解法提取岩藻聚糖硫酸酯,通过正交试验,确定最佳的提取工艺为:料液比1∶18,纤维素酶混合酶(纤维素酶∶果胶酶∶木瓜蛋白酶的质量比4∶3∶2)酶加量2.95%,酶解温度50 ℃,pH5.5,酶解时间60 min,在该酶解条件下,海带中岩藻聚糖硫酸酯的提取率达到4.28%。李鸶鸶等[43]利用正交试验,优化岩藻聚糖硫酸酯的提取工艺,确定最佳提取工艺为:加酶量0.10%,温度50 ℃,pH5.5,酶解时间30 min,在此条件下岩藻聚糖硫酸酯的提取率达到1.859%,总糖含量达到1.416%,总硫酸根含量达到0.972%。酶解法具有迅速、安全、操作简便、提取多糖活性高等优点,相比较物理法可有效提高岩藻聚糖硫酸酯的提取效率,具有广阔的应用前景。

2.4.3 超声波提取法 超声波提取即超声萃取,即从固-液、液-液物料中提取到有效成分,由于多糖物质主要存在于细胞的细胞壁中,微波、超声波等具有较强的穿透能力,可将细胞壁和细胞完全破碎,实现多糖的分离,该提取方法已经成为美国环保局的一种基本分析方法[78]。超声波提取法是一种新型的提取岩藻聚糖硫酸酯的方法,能够使提取时间缩短、得率提高,但是在超声波振荡过程中可能引起局部温度的升高,破坏多糖结构,影响其生物活性。聂小伟等[81]利用响应面优化海带下脚料中岩藻聚糖硫酸酯的提取工艺,最佳工艺参数为:浸提液pH1.60,液料比37∶1,浸提温度为78 ℃,浸提2次,超声波功率为150 W,超声波处理时间为70 min,获得岩藻聚糖硫酸酯的提取率为33.86%。通过对比不同的岩藻聚糖硫酸酯提取方法,发现超声波结合传统的物理法和酶解法,更有利于多糖的分离,可提高岩藻聚糖硫酸酯的提取率,是一种有前景的提取方法。

3 结论与展望

褐藻产量巨大且含有丰富的活性物质,在疾病预防和治疗方面存在广泛的应用,本文对褐藻中降血压活性物质及其提取方法进行综述,阐明了褐藻中牛磺酸、昆布氨酸、降血压肽、褐藻多酚和多糖等物质的降血压活性。目前的研究表明,对于褐藻中降血压活性物质的研究主要集中在降血压应用方面,而对于降血压作用机制的研究较少,这也将是未来的研究方向之一;由于褐藻中降血压活性物质含量较低,单独提取原料浪费较多,未来可以确定综合利用海藻作为最佳提取利用技术,根据降血压活性物质的特性,在海藻食品前处理工艺、褐藻胶生产、褐藻聚糖硫酸酯提取过程中分步骤将褐藻氨酸、牛磺酸、岩藻黄素等提取分离出来,实现原料综合高效利用的目的。