叢 瑤，宋悅凡，汪秋寬

( 大連海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，國(guó)家海藻加工技術(shù)研發(fā)分中心，遼寧省水產(chǎn)品加工及綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023 )

褐藻多糖硫酸酯降解及其產(chǎn)物活性研究進(jìn)展

叢 瑤，宋悅凡，汪秋寬

( 大連海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，國(guó)家海藻加工技術(shù)研發(fā)分中心，遼寧省水產(chǎn)品加工及綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023 )

低分子量褐藻多糖硫酸酯；降解方法；生物活性

褐藻多糖硫酸酯廣泛存在于海藻和海洋棘皮動(dòng)物中，Kylin于1913年首次從掌狀海帶(Laminariadigitata)中提取并成功分離出了L-巖藻糖,將其命名為fucoidin；后許多研究者經(jīng)熱水法、酸法、酶法提取分離表明，褐藻多糖硫酸酯除巖藻糖和硫酸基團(tuán)外，還含有甘露糖、半乳糖、木糖、葡萄糖、鼠李糖及糖醛酸等成分,確定了褐藻多糖硫酸酯雜多糖存在[1-3]。近年來(lái)報(bào)道主要集中在褐藻多糖硫酸酯的結(jié)構(gòu)分析及其抗凝血、降血脂、抗腫瘤、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)[4-16]等作用研究。

隨著國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究不斷深入，研究者發(fā)現(xiàn)褐藻多糖硫酸酯相對(duì)分子質(zhì)量較大，從幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)，在水中溶解度低、分子體積大，不利于生物體吸收[17]。低分子質(zhì)量褐藻多糖硫酸酯主要由褐藻多糖硫酸酯分級(jí)或降解制得，分子式中含有硫酸基團(tuán)，是較母體而言更小的組分或片段，分子量范圍從幾千至幾十萬(wàn)不等；低分子褐藻多糖硫酸酯不僅可溶性好、黏度低、吸收率高，同時(shí)也保留了褐藻多糖原有的多種生物活性[18-20]，在食品、保健、醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)展前景良好。海藻中天然的低分子褐藻多糖硫酸酯含量極低，主要由褐藻多糖降解生成，或經(jīng)不同單糖合成獲得，后者生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，制約規(guī)模化生產(chǎn)。褐藻多糖硫酸酯降解研究中多以物理法、化學(xué)法及生物酶法為主。筆者綜述了褐藻多糖硫酸酯降解方法及其產(chǎn)物生物活性的研究發(fā)展現(xiàn)狀，以期為褐藻多糖硫酸酯的研究開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

1 低分子質(zhì)量褐藻多糖硫酸酯制備方法

1.1 物理降解法

物理法是一種綠色降解多糖的方法，操作簡(jiǎn)便，不引入其他化學(xué)試劑，污染小。其中對(duì)超聲波法降解多糖機(jī)制研究較多[18-19,21-25]，普遍認(rèn)為是自由基氧化還原機(jī)制及超聲波機(jī)械機(jī)制:自由基氧化還原是液體在超聲波作用下形成空穴，空穴瞬間閉合會(huì)產(chǎn)生局部的高溫高壓，形成高活性的自由基使聚合物降解；超聲壓強(qiáng)促使溶劑分子與樣品固體發(fā)生激烈高速運(yùn)動(dòng),高分子物質(zhì)在高速振動(dòng)和剪切力的作用下發(fā)生共價(jià)鍵斷裂，導(dǎo)致高分子多糖分解或解聚。陳亞靜等[26]以還原糖釋放量為指標(biāo)，用響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化超聲波降解馬尾藻(Sargassum)褐藻多糖硫酸酯條件，即超聲波功率350 W、溫度50 ℃、超聲時(shí)間59 min，研究結(jié)果表明，降解后產(chǎn)物分子量與原樣品相比降低了36倍，其中總糖和L-巖藻糖含量降低1%～2%、硫酸基和糖醛酸含量升高，分析其原因可能是在超聲降解過(guò)程中，糖醛酸中隱藏的硫酸基團(tuán)被釋放。Zhou等[27-28]在30 ℃、800 W條件下降解條斑紫菜(Porphyrayezoensis)多糖4 h，獲得21 ku的褐藻多糖，同時(shí)發(fā)現(xiàn)紫菜多糖降解速率隨超聲功率和反應(yīng)溫度的升高而增大，而降解速率與超聲時(shí)間成指數(shù)關(guān)系，根據(jù)Arrhenius公式可得條斑紫菜多糖降解產(chǎn)物糖苷鍵活化能為52.13 kJ/mol。胡尊麗等[29]以超聲功率、多糖質(zhì)量濃度和反應(yīng)時(shí)間為影響因素設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn),確定了最佳降解條件：超聲波功率200 W、多糖質(zhì)量濃度1 mg/mL、時(shí)間15 min，降解得到分子量為46.6 ku的褐藻多糖，經(jīng)測(cè)定降解前后樣品的多糖與硫酸根含量沒(méi)有發(fā)生明顯變化,表明超聲波法對(duì)海帶褐藻多糖降解作用明顯，短時(shí)間內(nèi)即可得到低分子量褐藻多糖硫酸酯，是一種很有前景的降解方法。

多糖的輻射降解是另一種物理降解法，因降解時(shí)間短，不需要對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行后期的純化處理，且輻射降解具有一定的殺菌作用。γ射線輻射降解在降解一些多糖類高分子化合物中應(yīng)用較為普遍，降解效果與多糖分子單元結(jié)構(gòu)、輻照條件及環(huán)境等因素有關(guān)。近些年來(lái)，Choi等[17,30-33]在輻射法降解褐藻多糖硫酸酯方面做了大量研究，試驗(yàn)以10 mg/mL的褐藻多糖硫酸酯為原料，通過(guò)改變?chǔ)蒙渚€的輻射劑量(10、30、50、100 kGy)以獲得不同分子量的褐藻多糖硫酸酯。試驗(yàn)結(jié)果表明，產(chǎn)物分子量隨輻射劑量的增大而減小，在10 kGy輻射劑量下褐藻多糖硫酸酯分子量由217 ku降至38 ku，當(dāng)輻射劑量達(dá)到100 kGy時(shí)，所得產(chǎn)物分子量為7 ku。Quitain等[34]對(duì)褐藻多糖硫酸酯進(jìn)行微波輻射降解1 min，結(jié)果顯示當(dāng)輻射功率為300 W時(shí)多糖不發(fā)生降解，分子量約3000 ku；當(dāng)輻射功率增至900 W時(shí)，即可得到分子量低于100 ku的褐藻多糖硫酸酯。

1.2 化學(xué)法降解

化學(xué)法[35-37]降解褐藻多糖硫酸酯是最早引入研究的，對(duì)該法研究也最為廣泛，試驗(yàn)所需試劑低廉易得。在反應(yīng)體系中加入使糖鏈斷裂的試劑，促進(jìn)相對(duì)分子質(zhì)量降低，降解程度與褐藻多糖硫酸酯的結(jié)構(gòu)及降解試劑性質(zhì)有關(guān)。

酸法降解為常用的化學(xué)降解法，即向多糖溶液中加入酸溶液并在一定溫度下反應(yīng)以達(dá)到降解效果，所用的酸為質(zhì)子酸，無(wú)機(jī)酸類有鹽酸、硫酸、硝酸等，有機(jī)酸類有甲酸、乙酸、草酸等[35]。并且酸的濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間均為影響褐藻多糖降解程度的重要因素，不同的酸解條件得到的多糖分子量也不同，從而對(duì)其表現(xiàn)的生物活性也有影響[37-40]。Yang等[36]用0.01 mol/L HCl在沸水浴、微波兩種加熱方式下分別反應(yīng)0～15 min、0～120 s,所得褐藻多糖硫酸酯分子質(zhì)量為30～5100 ku。薛勇等[41]將1% (m/V)褐藻多糖硫酸酯與0.01 mol/L的H2SO4在100 ℃下水浴降解4 h，后經(jīng)中和、超濾可得到相對(duì)分子量高于5 ku、1～5 ku和低于1 ku 3個(gè)組分的褐藻多糖硫酸酯。蔡璐[42]采用不同濃度(0.01、0.05、0.10 mol/L)的H2SO4、不同降解溫度(40、60、80 ℃)及反應(yīng)時(shí)間(2、4、8 h)分別對(duì)馬尾藻褐藻多糖硫酸酯組分F1和F2進(jìn)行降解，得到的產(chǎn)物分子量范圍為7～16 ku，但降解后褐藻多糖的硫酸根含量下降顯著，尤其以組分F2損失嚴(yán)重，作者分析可能是硫酸在切斷糖苷鍵的過(guò)程中，硫酸基發(fā)生脫落，并且脫落程度隨反應(yīng)溫度的升高而加劇。酸法水解多糖后還需對(duì)降解產(chǎn)物進(jìn)行脫鹽純化處理，脫鹽處理可根據(jù)分子量大小采用超濾膜，也可通過(guò)不同類型的脫鹽柱進(jìn)行該操作[43-44]。

自由基氧化降解也是目前制備相對(duì)低分子量褐藻多糖硫酸酯的一種化學(xué)降解方法，以過(guò)氧化氫與銅或鐵金屬離子相結(jié)合的形式為主，反應(yīng)機(jī)制復(fù)雜，與Fenton反應(yīng)類似，在催化作用下H2O2分解產(chǎn)生HOO-、HO·、O2·，這些自由基均含有不成對(duì)電子，可以?shī)Z取糖鏈上的氫原子，使糖苷鍵發(fā)生斷裂[18-19]。趙雪等[45-46]采用Cu2+-H2O2自由基氧化結(jié)合法并經(jīng)分步超濾得到一種巖藻糖、硫酸根含量均較高的褐藻多糖硫酸酯；此外，該研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)H2O2含量為4.5%時(shí)，所得褐藻多糖硫酸酯相對(duì)分子質(zhì)量分別為7.68 ku和3.89 ku，硫酸根含量分別為30.32% 和32.48%；其中相對(duì)分子質(zhì)量為7.68 ku的組分主要由巖藻糖和半乳糖構(gòu)成，二者比例約為2∶1；此外，作者還發(fā)現(xiàn)經(jīng)自由基降解法制得的低分子褐藻多糖的硫酸根含量與H2O2反應(yīng)含量有關(guān)：當(dāng)H2O2含量分別為4.5%和9%時(shí)，所得產(chǎn)物硫酸根含量較為接近，分別為38.5%、36.5%；當(dāng)H2O2含量達(dá)到15%時(shí)，產(chǎn)物硫酸根含量大幅度下降，僅為22.5%，研究人員推斷在自由基降解褐藻多糖過(guò)程中，H2O2含量過(guò)高時(shí)，使自由基氧化反應(yīng)劇烈，產(chǎn)物的脫硫現(xiàn)象較為嚴(yán)重。Ouyang等[37]將質(zhì)量濃度為30 mg/mL的海帶(Saccharinajaponica)褐藻多糖溶液與30%H2O2混合后在90 ℃下反應(yīng)2 h，后經(jīng)黏度測(cè)定法、GPC法測(cè)定褐藻多糖硫酸酯分子量分別為9.6、9.4 ku，但降解后硫酸根含量略有下降，這是因?yàn)槊摿蚍磻?yīng)常發(fā)生于高溫和酸性條件下，該降解反應(yīng)溫度為90 ℃、H2O2溶液恰為弱酸性體系，因此導(dǎo)致了硫酸根的損失。Hou等[47]研究發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度、過(guò)氧化氫質(zhì)量和反應(yīng)時(shí)間是氧化法降解褐藻多糖的主要影響因素，而多糖溶液初始pH值對(duì)降解反應(yīng)無(wú)顯著影響；當(dāng)反應(yīng)溫度分別為30、50 ℃時(shí)，多糖降解趨勢(shì)穩(wěn)定，相對(duì)分子量隨時(shí)間延長(zhǎng)而減小，當(dāng)溫度分別升高至70、90 ℃時(shí)，產(chǎn)物相對(duì)分子量在2 h內(nèi)迅速降至最低，之后無(wú)顯著變化。

此外，也有部分研究采用物理法輔助化學(xué)法對(duì)褐藻多糖硫酸酯進(jìn)行降解[48-50]，通過(guò)物理作用增加糖苷鍵與化學(xué)試劑接觸，從而提高降解速度。Li等[48]利用微波輔助酸法水解滸苔(Enteromorphaprolifera)褐藻多糖，通過(guò)改變酸濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間得到了分子量為3.31～446.5 ku的褐藻多糖。馬夏軍等[50]利用30%H2O2、超聲波輔助降解異枝麒麟菜(Eucheumastriatum)硫酸多糖，相對(duì)分子質(zhì)量可降至5 ku。上述研究表明，物理輔助化學(xué)法降解褐藻多糖硫酸酯具有可行性。

1.3 酶解法

酶解法制備低分子量褐藻多糖硫酸酯是利用糖苷酶特有的專一性、高效性促使褐藻多糖中的糖苷鍵發(fā)生斷裂，一般不影響硫酸基團(tuán)的含量及其在單糖殘基上的位置。酶解反應(yīng)條件溫和，不引入其他試劑，可以對(duì)降解產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量進(jìn)行有效控制，且酶解后無(wú)副產(chǎn)物生成。目前主要以生物酶為主，通常以貝類肝胰腺和海洋微生物等作為酶的提取原料[44，51-53]。1966年Thanassi等[54]成功從鮑(Haliotussp.)肝胰腺中提取出一種褐藻多糖水解酶，經(jīng)CM-Sephadex (A-50)凝膠過(guò)濾法測(cè)定該酶分子量為100～200 ku，利用純化后的水解酶與褐藻多糖硫酸酯反應(yīng)2 h后還原糖產(chǎn)率可達(dá)31.5%。Tanaka 等[55]同樣以鮑肝胰腺為原料，提取得到了α-L-巖藻糖苷酶和褐藻多糖水解酶兩種底物酶，并比較了兩種水解酶活性與pH的關(guān)系，褐藻多糖水解酶在pH 4.5時(shí)活性最高，略低于α-L-巖藻糖苷酶的pH 5。1999年,Daniel等[51]從歐洲大扇貝(Pectenmaximus)消化腺中分離出一種巖藻糖苷酶，該酶可促使褐藻多糖硫酸酯釋放L-巖藻糖，酶解產(chǎn)物相對(duì)分子量顯著下降。Keiko等[56]以蝦夷扇貝(Patinopectenyessoensis)肝胰腺為提取原料，經(jīng)硫酸銨分段鹽析、陰離子交換層析、等電點(diǎn)沉淀等一系列方法純化得到了一種巖藻多糖酶；通過(guò)TSK gelG 3000SW 凝膠柱和SDS凝膠電泳兩種方法測(cè)定該酶分子量分別為85 ku和84 ku；利用該酶降解海蘊(yùn)褐藻多糖硫酸酯，結(jié)果顯示多糖溶液黏度降低，硫酸化寡糖的得率約為29.9%。閆相勇等[57]自九孔鮑(Haliotisdiversicoloraquatilis)肝胰腺中提取純化出兩種巖藻聚糖裂解酶，底物褐藻多糖硫酸酯降解率為8%～15%，且酶解后產(chǎn)物的硫酸根含量無(wú)顯著變化。除從海洋生物中提取褐藻多糖降解酶之外，海洋微生物是獲得具有降解效果的多糖酶的另一重要來(lái)源。經(jīng)單因素和正交試驗(yàn)，萬(wàn)瑋等[58]優(yōu)化了太平洋火色桿菌(Flammeovirgapacifica)降解龍須菜(Gracilarialemaneiformis)多糖的條件，使得發(fā)酵液中海藻寡糖含量達(dá)到3.83 g/dm3。Kim等[59]培養(yǎng)一種海洋細(xì)菌—鞘氨醇單胞菌(Sphingomonassp.)PF-1，該菌株可將褐藻多糖硫酸酯降解成7種含有巖藻糖的低聚糖，分子量為305～3749 u，經(jīng)鑒定該菌株所釋放的酶可能是具有內(nèi)切作用的巖藻多糖酶。

部分藻類褐藻多糖硫酸酯的降解方法及其產(chǎn)物分子量的分布范圍見(jiàn)表1。

表1 部分藻類褐藻多糖硫酸酯降解方法及產(chǎn)物分子量分布范圍

2 低分子量褐藻多糖硫酸酯生物活性及應(yīng)用

隨著生物分子學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究者對(duì)低分子量褐藻多糖硫酸酯也日益了解。低分子量褐藻多糖硫酸酯的低黏度、高溶解性、無(wú)毒等特點(diǎn)使其在藥物、食品應(yīng)用方面具有很大的潛在用途，包括清除體內(nèi)自由基、保護(hù)腎臟、抗腫瘤[72-77]、治療心腦血管疾病[78-79]、改善糖尿病高血壓[80]、促進(jìn)腸道健康等[81-83]，對(duì)促進(jìn)健康、預(yù)防疾病等作用越來(lái)越大，甚至超過(guò)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

2.1 清除自由基

2.2 抗腫瘤

惡性腫瘤是目前危害人類生命健康的重大疾病之一，由惡性腫瘤引起的死亡率呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。惡性腫瘤生長(zhǎng)繁殖快，易浸潤(rùn)轉(zhuǎn)移，故而會(huì)造成人體器官功能損害，重則危及生命，在臨床上具有較大的根治難度。Anastyuk等[87]發(fā)現(xiàn)從墨角藻中所提取的天然褐藻多糖硫酸酯及其降解產(chǎn)物具有抗腫瘤功能，在同一劑量下，低分子量褐藻多糖硫酸酯對(duì)人皮膚惡性黑色素瘤細(xì)胞SK-MEL-5的增殖、集落形成抑制效果弱于褐藻多糖硫酸酯，而對(duì)人皮膚惡性黑色素瘤細(xì)胞SK-MEL-28表現(xiàn)出的抑制活性與褐藻多糖硫酸酯效果相當(dāng)，可能與多糖主鏈上硫酸基團(tuán)、巖藻糖殘基位置或降解產(chǎn)物片段的硫酸根含量相關(guān)。Yang 等[36]通過(guò)沸水浴加熱方式酸水解褐藻多糖，所得低分子量褐藻多糖硫酸酯表現(xiàn)出一定的抗癌活性，當(dāng)褐藻多糖在沸水浴中酸解10 min后降解產(chǎn)物的抗癌活性更加顯著。Choi等[17]研究了γ射線照射制備的低分子量褐藻多糖硫酸酯對(duì)人體乳腺癌細(xì)胞MCF-7、胃癌細(xì)胞AGS和肝癌細(xì)胞HepG-2的抑制作用，結(jié)果表明，低分子量褐藻多糖對(duì)癌細(xì)胞抑制力隨對(duì)褐藻多糖照射量的增加而增大，當(dāng)射線照射劑量達(dá)到 100 kGy時(shí),抑制效果最佳；此外，Choi等[33]還發(fā)現(xiàn)低分子量褐藻多糖對(duì)黑色素瘤細(xì)胞B16-BL6同樣具有抑制作用。

2.3 糖尿病治療

糖尿病是一種世界性的常見(jiàn)病和多發(fā)病，患者在高血糖、高血脂等多種有害因素刺激下會(huì)引起血管內(nèi)皮功能紊亂及血管病變，進(jìn)而造成動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓及血管疾病[88-89]，某些抗氧化劑、L-精氨酸或蛋白激酶C抑制劑對(duì)心血管可起到保護(hù)作用。Cui等[80]以GK大鼠建立2型糖尿病模型，分別測(cè)定海帶低分子量褐藻多糖硫酸酯對(duì)大鼠體內(nèi)血壓、局部血流量和離體血管內(nèi)皮依賴性舒張反應(yīng)、內(nèi)皮一氧化氮合成酶表達(dá)以及對(duì)體外內(nèi)皮細(xì)胞中eNOS磷酸化作用，結(jié)果表明低分子量褐藻多糖硫酸酯具有維護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞活性的特點(diǎn)，可用來(lái)預(yù)防治療糖尿病心血管并發(fā)癥。Jeong等[90]發(fā)現(xiàn)低分子量褐藻多糖硫酸酯可減少肥胖，維持db/db糖尿病小鼠體內(nèi)血脂和葡萄糖平衡，并通過(guò)在體內(nèi)外激活A(yù)MP依賴的蛋白激酶來(lái)改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo)的胰島素抵抗，緩解2型糖尿病引起的代謝失衡。Chen 等[91]同樣以GK大鼠模型研究低分子量褐藻多糖硫酸酯對(duì)糖尿病性腎病的預(yù)防保護(hù)作用，通過(guò)組織學(xué)評(píng)價(jià)、蛋白質(zhì)印記分析、血液肌酐和尿素氮等試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)低分子量褐藻多糖硫酸酯可顯著降低糖尿病大鼠模型中血液肌酐和尿素氮，蘇木精—伊紅染色、高碘酸—希夫反應(yīng)染色和馬松三色染色的腎組織顯示腎間質(zhì)纖維化顯著減少，證明低分子量褐藻多糖是預(yù)防治療糖尿病腎病腎臟纖維化的潛在藥物。Yang等[92]研究了低分子褐藻多糖硫酸酯對(duì)糖尿病小鼠血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的生長(zhǎng)增殖的保護(hù)作用。對(duì)小鼠喂食低分子量褐藻多糖 [50、100、200 mg/(kg·d)]4個(gè)月，分別通過(guò)免疫熒光染色和熒光素血管造影、ELISA、RT-PCR技術(shù)檢測(cè)缺氧誘導(dǎo)因子-1α水平表達(dá)及視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子，結(jié)果表明低分子褐藻多糖硫酸酯通過(guò)抑制缺氧誘導(dǎo)因子-1α和視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子過(guò)度表達(dá)來(lái)緩解由糖尿病引起的視網(wǎng)膜病變，可作為預(yù)防或治療糖尿病性視網(wǎng)膜病變的候選藥物。Yu等[93]以goto-kakizaki大鼠建立糖尿病性心肌病模型，用低分子褐藻多糖[50、100 mg/(kg·d)]處理3個(gè)月，經(jīng)超聲心動(dòng)圖、離體心臟灌注及心室染色等試驗(yàn)，表明低分子量褐藻多糖硫酸酯可增強(qiáng)心肌收縮力、減少心臟纖維化、改善機(jī)體中的超氧化物歧化酶；此外，低分子褐藻多糖硫酸酯對(duì)糖尿病心臟中活性氧產(chǎn)生和肌細(xì)胞凋亡也具有一定的抑制作用，也可抑制蛋白激酶Cβ在糖尿病心臟中的過(guò)度激活。

2.4 心腦血管治療

心腦血管疾病是心臟血管和腦血管疾病的統(tǒng)稱，主要由體內(nèi)一些不必要的脂類醇類等物質(zhì)氧化后損傷血管引起，是目前危害人類健康的重大疾病之一，而吸煙飲酒、不健康飲食、肥胖、糖尿病等不良因素均可增大患病風(fēng)險(xiǎn)[94-96]。Millet等[97]通過(guò)對(duì)雄性新西蘭兔皮下注射褐藻多糖硫酸酯(分子量8 ku)，并在離體條件下分析該樣品對(duì)血液樣品的抗凝血活性、出血效應(yīng)及對(duì)凝血酶產(chǎn)生的影響，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低分子量褐藻多糖硫酸酯具有抗靜脈血栓活性，且呈劑量相關(guān)，在單次皮下注射(20 mg/kg) 30 min后活性最佳，4 h時(shí)活性可達(dá)70%。 Hlawaty等[68]建立大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷模型，用低分子量褐藻多糖硫酸酯[5 mg/(kg·d)]注射14 d，經(jīng)形態(tài)學(xué)分析和增殖細(xì)胞核抗原免疫染色后表明，低分子量褐藻多糖可防止大鼠胸主動(dòng)脈內(nèi)膜增生，而體外研究證明質(zhì)量濃度為10 μg/mL的低分子量褐藻多糖硫酸酯可使人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的遷移率增加，血管平滑肌細(xì)胞的遷移率降低，還可通過(guò)基質(zhì)細(xì)胞衍生因子的釋放來(lái)促進(jìn)干細(xì)胞動(dòng)員，對(duì)大鼠頸動(dòng)脈球囊損傷后內(nèi)膜增生具有預(yù)防和減弱作用。針對(duì)治療性血管再生，Luyt等[98]建立大鼠后肢缺血模型，并通過(guò)靜脈對(duì)大鼠進(jìn)行低分子量褐藻多糖硫酸酯(5 mg/kg)注射，結(jié)果顯示大鼠血漿中的基質(zhì)細(xì)胞衍生因子水平顯著增加。

除上述提到的幾種生物活性之外，低分子量褐藻多糖硫酸酯在預(yù)防治療高血脂癥、風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肌細(xì)胞分化、腸道免疫[19,99-101]等方面具有一定療效。

3 低分子量褐藻多糖硫酸酯的研究趨勢(shì)

物理法、化學(xué)法以及生物酶法在低分子量褐藻多糖硫酸酯的制備中均具有重要意義；超聲及輻射等物理方法作為降解多糖的新技術(shù)，無(wú)污染、不會(huì)造成多糖結(jié)構(gòu)破壞，目前對(duì)物理法的研究多集中于多糖的降解效果，與多糖降解機(jī)制的相關(guān)報(bào)道較少，而且物理法對(duì)儀器設(shè)備性能要求較高、樣品處理量小，在實(shí)現(xiàn)工業(yè)與綠色化生產(chǎn)相結(jié)合過(guò)程中具有一定困難。酶法反應(yīng)條件溫和、不會(huì)產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，生物酶的來(lái)源也較為廣泛，目前可降解褐藻多糖硫酸酯的酶試劑尚未完全商品化，大多數(shù)報(bào)道還處在實(shí)驗(yàn)室酶提取發(fā)酵階段，制備成本較高；此外，生物酶試劑需在特定條件范圍內(nèi)才可保持活性。化學(xué)法降解多糖反應(yīng)操作簡(jiǎn)便，在短時(shí)間內(nèi)即可獲得大量的低分子量褐藻多糖，目前工業(yè)生產(chǎn)多采用此法降解；但化學(xué)法降解具有隨機(jī)性，產(chǎn)物分子量分布范圍廣，且會(huì)對(duì)多糖結(jié)構(gòu)造成一定程度的破壞，可考慮與物理法相結(jié)合，使降解反應(yīng)溫和高效化。低分子質(zhì)量褐藻多糖硫酸酯在生物醫(yī)藥、保健食品研究上已獲得一定成果，可為各類臨床試驗(yàn)提供理論依據(jù)，主要以動(dòng)物體內(nèi)、外試驗(yàn)居多，未能廣泛的應(yīng)用到實(shí)際治療當(dāng)中，特別是與抗炎免疫、糖尿病和心腦血管治療等領(lǐng)域的相關(guān)研究較少，此外低分子量褐藻多糖硫酸酯也是近年來(lái)一些熱門功能性食品組成成分。因而在未來(lái)研究中可將目光聚焦在新領(lǐng)域中，在現(xiàn)有資源基礎(chǔ)上獲得更深層次的成果。

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AdvancesonResearchofDegradationofFucoidanandActivitiesofItsProducts

CONG Yao, SONG Yuefan, WANG Qiukuan

( National Research and Development Branch Center for Seaweed Processing, Key Laboratory of Fishery Product Processing and Utilization of Liaoning Province, College of Food Science and Technology, Dalian Ocean University, Dalian 116023, China )

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叢瑤(1991-)，女，碩士研究生；研究方向：海洋生物活性物質(zhì).E-mail:congyao2030@163.com. 通訊作者：汪秋寬(1962-)，女，教授；研究方向：水產(chǎn)品加工及綜合利用.E-mail:wqk320@dlou.edu.cn.

S986.2

C

1003-1111(2017)05-0674-09