海带多糖的提取方法及生物活性研究

2023-11-23张丽敏

食品安全导刊 2023年28期

于娜，张丽敏，徐彤

（佳木斯大学生命科学学院，黑龙江佳木斯 154000）

海带别名江白菜，为多年生冷水性大型食用藻类，藻体褐色，呈扁平带状，具有软坚散结、消肿、利水及润下消痰等功效。海带含有多糖、钙、氨基酸等化学成分，在抗辐射、降血压、降血脂血糖以及抗肿瘤方面具有一定作用。目前，多种新型保健食品中已添加海带多糖作为有效成分，如海带多糖固体饮料、海带袋泡茶、海带醋等食品。多糖是由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的高分子化合物，通常由10 个以上的单糖分子缩合而成。糖苷键在弱酸、弱碱的条件下容易断裂，所以提取工艺的选择会直接影响多糖的提取率。本文通过查阅并整合相关文献，综述了海带多糖的提取工艺和生物活性，为海带多糖的进一步开发利用提供理论支撑。

1 海带多糖的提取工艺

生物体内的多糖大多以游离态和结合态两种状态存在，主要有脂多糖和蛋白多糖两种形式。在提取海带多糖之前，应当充分考虑其存在形式及部位，是否要进行脱色或脱脂等处理。海带多糖的提取方法主要包括热水浸提法、酸提取法、酶提取法、超声辅助法以及微波提取法等。

1.1 酸提取法

酸提取法由水提醇沉法演化而来，其原理是外界的酸性条件会使海带细胞吸水涨破，导致其细胞内的多糖充分外溢，该方法提取率较高，但易使糖苷键断裂，因此利用该方法提取多糖时应当严格控制提取时间和提取温度。王智荣等[1]通过研究pH值、提取料液比、提取时间及提取温度等因素对多糖提取率的影响，发现pH 值对提取率的影响最大，并确定最佳提取工艺为pH=2、提取时间120 min、提取温度100 ℃和料液比25 ∶1，此条件下的提取率为12.95%。熊江燕等[2]采用柠檬酸浸提多糖，通过试验确定最佳浸提时间为4 h，海带粗多糖提取率为39.05%。试验表明，浸提时间对海带多糖的提取率有明显影响，且相对于碱性环境，酸性环境下的海带多糖化学稳定性更强。

1.2 超声辅助法

超声波提取也称超声波萃取，波长小于2 cm 的机械波被称为超声波，超声波具有多种化学与物理效应，利用其空化效应可高效快速地提取海带多糖。该方法具有提取时间短、成本低、提取率高等特点，美国环保局已将其作为基本提取方法[3]。但由于设备方面受限，工业化生产还需一定的时间。吴紫云等[4]采用响应面试验确定最佳提取条件为提取温度68 ℃，超声功率89 W，料液比1 ∶64，此条件下的海带多糖提取率为17.73%。刘积威[5]利用超声波细胞破碎仪对已过筛的海带细粉末进行多糖提取，确定最佳提取时间为超声波处理20 min，多糖提取率与酸提法相比提高8.4 个百分点（酸提取与超声提取率分别为18.9%和27.3%）。

1.3 酶提取法

酶提取法是利用一种或多种酶的共同作用破坏海带细胞的细胞壁，并将其细胞质和细胞液中的物质进行分离纯化得到多糖的一种方法。酶提取法的作用条件较为温和，耗能较少，提取工艺简单，但易受温度、pH 值等影响。翟为等[6]通过单因素实验确定木聚糖酶、纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶的最适温度、最适pH 值、最佳酶解时间，并确定最佳提取条件，得出海带多糖的提取率为21.6%。后继实验使用4 种酶共同作用，多糖提取率为78.9%，显著高于单一酶提取法，极大地提高了经济效益。赵前程等[7]采用复合酶法分析了不同加酶方式对海带多糖提取率的影响，得出最佳添加顺序为纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶，比例为2 ∶1 ∶1，多糖提取率显著提升。

1.4 微波提取法

微波是一种频率介于300 MHz 和300 GHz 之间的非电离电磁波，其微波提取法的原理是借助微波辐射作用于细胞外界溶液，通过细胞外界溶液作用于细胞外层最终到达细胞内部，但由于溶剂及液泡中的液体不断吸收微波能，使细胞内部温度升高，压力增加，当压力增加到超过细胞壁所能承受范围时细胞壁破裂，里面的内容物外流。此方法具有切入力强、选择性高、加热效率高等特点[8]。高梦祥等[9]采用微波提取技术在单因素实验的基础上采用正交实验，确定了最佳提取条件为微波功率400 W、提取时间7 min、料液比1 ∶90 以及pH 值8，海带多糖的提取率为77.6 mg·g-1。张海艳等[10]采用微波提取技术在单因素实验的基础上采用正交实验，确定最佳提取条件为提取时间3 min，提取功率480 W，料液比1 ∶20，此条件下海带多糖的提取率为17.5%。

2 海带多糖的生物活性

2.1 抗氧化活性

自由基是一种异常活泼的带电分子或基团，通常含有未配对的电子，具有高度的反应活泼性，在机体进行正常生命活动代谢时极易发生超氧化化学反应，从而攻击和破坏细胞及执行功能正常的生物分子[11]。已有研究证明海带多糖可作为出色的抗氧化物质，通过提高体内抗氧化物酶活性进而阻断氧化反应的进程。林国荣[12]通过试验表明海带多糖对·OH 消除效果明显，且浓度为2.0 mg·mL-1时消除效果最佳，清除率为38.36%。卢茳虹等[13]利用柠檬酸提取法通过响应面分析方法确定最佳提取条件，在此条件下测定DPPH 自由基清除能力IC50值为（0.82±0.011）mg·mL-1，氧自由基清除能力值为（392.482 ± 3.218）μmol Trolox·g-1，表明海带多糖具有良好的抗氧化能力。

2.2 抗肿瘤活性

肿瘤是指机体在物理、化学、生物等致瘤因子的作用下，局部组织细胞不正常的增生分化所形成的新生物，这种新生物在形态上多表现为占位性凸出，称为赘生物。而海带中所含的海带多糖可对肿瘤生长起直接的抑制作用，海带多糖还可提高机体免疫功能，间接控制肿瘤生长和转移。谭雪梅等[14]通过体外培养宫颈癌细胞，以PBS 作为空白对照，以顺铂作为阳性对照，检测海带多糖对宫颈癌细胞的生长抑制率、细胞侵袭能力以及经海带多糖处理后宫颈癌细胞的AKT 和磷酸化AKT 的表达。结果表明海带多糖可通过抑制APK 磷酸化抑制宫颈癌细胞的增长、迁移及侵袭。曾曼丽等[15]通过试验探讨海带多糖对人鼻咽癌细胞的抑制作用，结果表明，海带多糖可明显抑制鼻咽癌细胞生长，其作用机理为诱导癌细胞凋亡。

2.3 降血糖

龙少华等[16]通过喂养高脂饲料制备2 型糖尿病小鼠，使用海带多糖进行干预治疗后，小鼠空腹血糖明显降低，血清胰岛素水平显著提高，说明海带多糖具有良好的降血糖作用。丁国玉等[17]使用不同剂量的海带多糖对人工培育的高脂大鼠进行灌胃处理，实验表明摄入量为250 mg·kg-1能起到降血糖作用，但摄入量为500 mg·kg-1、1 000 mg·kg-1的两组效果并无明显差异。摄入量为250 mg·kg-1时降血糖效果最为显著，剂量增大对降血糖效果并无明显的促进作用。