[紫菜多糖的提取及化学成分]紫菜多糖的提取
时间：2019-02-05 03:29:35 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:本文阐述了不同方法对紫菜多糖的提取、分离纯化技术的影响、紫菜多糖分子的结构以及化学成分发展史,并探讨了其应用价值和发展前景。 关键词:紫菜多糖;提取方法;化学成分
文章编号:1005-6629(2010)03-0052-04 中图分类号:TS255.5 文献标识码:E
紫菜是一种营养丰富的食用海藻,因具有高营养、低热量的特点而备受人们的青睐。紫菜属于红藻类(Rhodophyta), 红毛菜目(Bangiales), 红毛菜科(Bangiaceac), 紫菜属(Porphyra)。全世界约有50种左右,东南亚地区(如日本,中国大陆,台湾,韩国等)的紫菜养殖业都比较发达[1]。紫菜作为中药,具有“补肾养心,利水消肿”的功效。
近年来,人们对紫菜的提取成分及其应用价值进行了广泛的研究,发现它主要成分是紫菜多糖和蛋白质。紫菜多糖是多糖研究领域中极为重要的一个组成部分,它属于半乳聚糖硫酸酯,主要由半乳糖、3,6-内醚半乳糖和硫酸基等组成,占紫菜干质量的20 %～40 %,是紫菜的主要成分之一。自20世纪五十年代以来,研究人员对紫菜多糖的化学组分、结构以及生物活性进行了大量的研究。现介绍如下:
1紫菜多糖的提取方法
(1)紫菜多糖提取及分离纯化工艺步骤
干紫菜→粉碎→浸提→粗滤→离心→脱除蛋白→浓缩→沉淀→冷冻干燥→紫菜多糖。
(2)不同提取方式对多糖提取率的影响
①热水提取:条件设定为温度80 ℃,水与紫菜的液固重量比40∶1,提取时间120 min;②微波提取:条件设定为微波功率200 W,水与紫菜的液固重量比40∶1,微波处理时间8 min。分以下4种处理,结果见表1。
处理1(微波直接提取):样品先在微波功率200 W,水与紫菜的液固重量比40∶1,微波提取时间8 min,直接提取1次并计算提取率;处理2(微波浸泡提取):样品先在常温下浸泡2 h,用微波提取1次;处理3(微波2次浸泡提取):样品先在常温下浸泡2 h,用微波1次提取后将残碴加相同体积水再浸泡2 h,然后微波2次提取;处理4(微波冻融提取):样品先加水在-12 ℃低温冻结12 h,而后微波解冻,上述处理重复2次,而后按微波2次浸泡提取多糖。应用热水提取和不同微波提取方式对多糖提取率的影响,结果见表1。
从表1可见,微波提取优于热水提取,微波浸泡提取优于微波直接提取,2次浸泡提取, 优于1次浸泡提取, 微波冻融提取效果最高, 提取率达7.45 %。
(3)紫菜多糖的提取及纯化
去脂:称取市售干紫菜50.0 g,剪碎,用蒸馏水洗净,挤干水分,95 %乙醇浸泡去脂过夜,重复1次,纱布过滤。
除色素:滤渣以蒸馏水反复浸泡洗涤可有效去除色素。
水提:滤渣加10倍500 mL蒸馏水,文火沸水提取3小时,纱布过滤除渣。紫菜渣加蒸馏水重复提取1次,合并2次水提液。将水提液-50 ℃减压冻干,得紫菜粗多糖。
除蛋白:称取粗多糖5.6 g,蒸馏水56 mL配成水溶液,以1:1等体积加入5%三氯乙酸溶液,静置4 h,离心取上清液;取出部分上清液,加95%的乙醇至含醇量达80 %,静置过夜,沉淀物经无水乙醇洗涤后真空干燥,重复上述步骤4次,以有效去除蛋白质。-50 ℃减压浓缩,冻干得紫菜多糖(PP)。样品含量测定吸取样品液1.0 mL,按上述步骤操作测光密度以标准曲线计算多糖含量,结果含糖量达93.8 %。
2 紫菜多糖化学组分的研究历程[3]
1957年,Nunn从好望角紫菜(Porphyra capensis)中分离得到多糖,定性分析表明含有半乳糖,6-O-甲基-D-半乳糖,3,6-内醚-L-半乳糖和硫酸基。
1961年,Turvey进一步研究了紫菜多糖的结构。采用碱处理、甲基化分析等方法证明紫菜多糖的结构与琼胶类似,是由3-连接的β-D-半乳糖和4-连接的α-L-半乳糖单位交替连接而成的线性多糖。其中D-半乳糖单位部分地被6-O-甲基-D-半乳糖取代,而其中的L-半乳糖单位由L-半乳糖或3,6-内醚半乳糖构成。
1974年,Arnott, S. 1975年渡赖、峰南曾报道紫菜多糖的双螺旋体结构,由D-半乳糖和3,6-内醚半乳糖胶体排列,趋向螺旋状结合,通过羟基所形成的氢键与另一股螺旋体相联,形成稳定的微晶结构。紫菜琼胶的氢键结合形式如图1所示,紫菜多糖的硫酸酯结构如图2所示。
1981年,Vallarroel & Zanlungo对智利楼斗紫菜(Porphyra columbina)的紫菜多糖的结构进行了研究。证明主要成分为2,4,6-三-O-甲基-D-半乳糖,此外尚有一定量的2,3-二-O-甲基-D-半乳糖和2,3,4,6-四-O-甲基-D-半乳糖存在。
1984年,Morrice采用酶解和13C-NMR波谱等方法测定了脐形紫菜多糖的基本结构。中性寡糖主要是63-O-甲基-新琼胶四糖,此外还有63,65-二-O-甲基-新琼胶六糖和部分的新琼胶六糖和一甲基新琼胶六糖。
经过大量研究,紫菜多糖的基本结构已经被确定。其基本结构单位为3-β-D-半乳糖苷-1,4-α-L-3,6-内醚半乳糖组成的二糖。在有些L-半乳糖残基中,存在6-硫酸基,此外紫菜多糖还含有其他取代基团(Brasch, 1981)。但是由于紫菜品种、生长环境及其他条件的差异,不同的紫菜多糖,其结构也有所不同。Rees(1962)分析不同种类、不同季节和不同生长条件下的约40种紫菜属海藻样品,结果发现3,6-内醚半乳糖含量从5%～19%不等,硫酸基含量从6 %～11 %不等。
坛紫菜是我国南方主要的经济海藻之一,国内外对坛紫菜多糖的研究很少,从80年代起,纪明侯等(1986)对坛紫菜多糖的化学组成进行了研究,坛紫菜多糖是含高电荷的半乳聚糖,硫酸基的含量为10.4%,3,6-内醚半乳糖含量只有10 %。
1992年,高洪峰等对分别产于福建和青岛的我国南、北方坛紫菜中多糖的化学组成的差异进行了比较研究。分析结果显示南方坛紫菜的热水和冷水提取多糖中3,6-内醚半乳糖的含量分别低于北移坛紫菜,而硫酸基的含量却分别高于北方坛紫菜,说明北方坛紫菜中含有较多的高电荷半乳聚糖。13C-NMR波谱分析表明南方坛紫菜多糖的甲基化程度要明显高于北方坛紫菜多糖,这是坛紫菜由南方移植到北方后,其多糖最显著的差异。说明紫菜的生长条件如水温等对藻体中多糖的合成有直接的影响。
1994年,高洪峰等对不同生长期的坛紫菜多糖中组分含量的变化也作了研究。他们采用化学分析和13C-NMR方法研究中国南方和移植北方养殖的不同生长发育阶段的坛紫菜多糖的组分变化。结果表明,随着藻体的生长发育,坛紫菜多糖中3,6-内醚半乳糖和6-O-甲基-D-半乳糖的含量逐渐增加,而硫酸基的含量呈现先增加后减少的规律,北移坛紫菜多糖中3,6-内醚半乳糖的含量高于南方坛紫菜,而硫酸基和6-O-甲基半乳糖的含量低于南方坛紫菜。说明紫菜多糖的化学组分随着生长阶段的不同在不断发生变化。
2001年,吕燕等从广东产坛紫菜中经过分离纯化得到中性多糖组分PP2和酸性多糖组分PP1。之后他们通过红外光谱、化学分析、气相色谱以及高碘酸氧化、Smith降解等方法对二者的组成和结构进行了分析。PP1由半乳糖、3,6-内醚半乳糖、甘露糖、葡萄糖组成,具有 α,β 型糖苷键,连接方式有(1→4), (1→3), (1→2)三种方式。其中总糖、3,6-内醚半乳糖、及硫酸基的含量分别为85.4 %、5.95 %和14.0 %。PP2由半乳糖、3,6-内醚半乳糖、甘露糖、葡萄糖、木糖和阿拉伯糖组成,具有α,β型糖苷键, 连接方式有(1→4),(1→3),(1→2)三种方式。其中总糖、3,6-内醚半乳糖、及硫酸基的含量分别为86.3 %、5.43 %和12.2 %。但是他们只是分析了糖苷键的连接方式,对坛紫菜多糖的结构并没有进行具体深入的研究。图3、4、5、6分别为甘露糖、葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的结构式。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 Zhang等人于2004年进一步研究了坛紫菜多糖的结构。他们从福建产坛紫菜用热水提取得到了粗多糖物,之后采用离子交换纤维素柱色谱进行分级得到三个多糖分级组分F1、F2和F3。三者均为半乳聚糖硫酸酯,其化学组成与其他紫菜属多糖基本一致,但是其分子量较大,硫酸基的含量均高于其它的紫菜多糖,而3,6-内醚半乳糖含量较低。其中F3硫酸基含量最高(见表2)。NMR分析表明F1、F2和F3都是主要由1,3连接的β-D-半乳糖与1,4连接的α-L-半乳糖-6-硫酸基组成的二糖重复单位构成的多糖,其中部分L-半乳糖残基为 3,6-内醚半乳糖。在D-半乳糖的C-6位和L-半乳糖的C-2发生部分甲基化。多糖中的单糖组成是由气相色谱分析得出。在所有多糖中,半乳糖是主要成分,在F1、F2和F3中分别占到中性单糖的76.8 %,66.2 %,和85. 0%(摩尔百分数)。除半乳糖外,多糖中还含有岩藻糖、木糖、阿拉伯糖等成分,中性单糖组分的摩尔比率见表3。
3 紫菜多糖的生物学活性
周慧萍等实验结果表明,紫菜多糖在体内外均有明显的抗凝血作用, 并且能降低全血和血浆粘滞度。周慧萍等研究发现,紫菜多糖可作为一种理想的抗衰老因子应用于保健食品行业,也可将紫菜多糖作为医药品应用于临床。顾佳雯, 张陆曦等将条斑紫菜多糖作用于乳腺癌细胞,实验结果发现条斑紫菜多糖对乳腺癌细胞的生长有明显的抑制作用。钱伟靖等研究表明条斑紫菜提取液具有降血脂、防止动脉粥样硬化的功能。对条斑紫菜多糖进行实验性血栓的研究显示条斑紫菜多糖具有抑制血栓形成的作用,不仅可延长特异性血栓形成时间及纤维蛋白血栓形成时间,而且血栓长度、干重和湿重均有明显降低。紫菜多糖作为一种免疫调节剂,能起到刺激机体的各种免疫细胞的成熟、分化和繁殖,增加巨噬细胞(Macrophage,Mφ)非特异性细胞毒, 诱导白细胞介素-l(IL-1)、白细胞介素-2(IL-2)、 肿瘤坏死因子(INF)、干扰素(IFN)等细胞因子的产生和细胞因子受体的表达,促进抗体形成,活化补体系统的经典途径及变更途径等作用[4-5]。此外,紫菜多糖还具有较好的抗炎症作用[3]。
4 结论
紫菜多糖主要由半乳糖、3,6-内醚半乳糖和硫酸基等组成,占紫菜干质量的20 %～40 %;微波提取优于热水提取,微波浸泡提取优于微波直接提取,微波2次浸泡提取优于1次浸泡提取,微波冻融提取最高达7.45 %,而热水提取最高仅达2.05 %;浙江省苍南县霞关镇南关岛产野生紫菜中含糖量达93.8 %;紫菜多糖具有抗凝血、抗衰老、抗肿瘤、降血脂、提高机体免疫力等生物活性,且具有较好的应用前景。
参考文献:
[1]王艳华.紫菜多糖免疫抑制活性的初步研究[J].沈阳:中国医科大学研究生院,2007.
[2]王守芹.紫菜多糖对小鼠NK细胞杀伤活性和淋巴细胞转化功能的上调作用.沈阳:中国医科大学研究生院,2006.
[3]赵婷婷.不同分子量坛紫菜多糖的制备及其抗衰老活性的研究.青岛:中国科学院海洋研究所,2007.
[4]陈惠黎.糖复合物的结构和功能.上海:上海医科大学出版社.1997:25～36.
[5]吴寿金,赵泰,秦永琪.现代中草药成分化学.北京:中国医药科技出版社.2002:102～119.
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