吳 澤, 魏琦峰, 邱慶慶, 任秀蓮

哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 威海 264200

?

褐藻多糖的分離提取及生理活性研究進(jìn)展

吳 澤, 魏琦峰, 邱慶慶, 任秀蓮*

哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東 威海 264200

褐藻多糖是海藻膠、褐藻糖膠和褐藻淀粉的統(tǒng)稱，主要存在于褐藻中。褐藻糖膠作為其主要的生理活性物質(zhì)，主要由L-巖藻糖和硫酸酯基組成，具有抗氧化、抗凝血、防癌抗腫瘤、抗病毒和消炎等活性。綜述了褐藻多糖的提取分離方法和褐藻糖膠的生理活性研究進(jìn)展，以期為褐藻多糖的應(yīng)用提供參考。

褐藻多糖；褐藻糖膠；提取分離；生物活性

近年來，從海洋尤其是海藻中提取生物活性物質(zhì)，用作功能膳食和營養(yǎng)食品的開發(fā)引起了人們極大的關(guān)注[1]。全球海藻產(chǎn)業(yè)每年產(chǎn)值高達(dá)55～60億美元，其中食品產(chǎn)業(yè)占據(jù)了約50億美元的市場份額，其余由藻膠、化肥、動物飼料、化妝品和藥品產(chǎn)業(yè)分?jǐn)俒2]。海藻多糖是一種廣泛應(yīng)用的高附加值、高活性天然產(chǎn)物，其中又以褐藻多糖為代表。褐藻多糖的提取原料主要有海藻(如褐藻)和海洋棘皮動物(如海膽、海參等)兩大類[3]。褐藻在海洋中儲量大、可再生，使得褐藻多糖的分離提取、結(jié)構(gòu)測定和生理活性成為目前研究的主要內(nèi)容[4]。這里所指的褐藻多糖是廣義的，狹義范圍的褐藻多糖主要由褐藻淀粉、褐藻膠和褐藻糖膠3部分組成，其中褐藻膠是褐藻酸及褐藻酸鹽衍生物的統(tǒng)稱，代表性物質(zhì)為褐藻酸鈉。褐藻糖膠，別稱褐藻多糖硫酸酯(FCSPs)，是一種含有大量L-巖藻糖和硫酸酯基的特殊多糖[5]。褐藻多糖表現(xiàn)出的高生物活性往往是由褐藻糖膠提供的。

由于褐藻糖膠有著廣泛的生理活性，在醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。但是由于褐藻糖膠的活性與其分子量、單糖組分、硫酸鹽含量和硫酸酯基的組成有關(guān)，因此在分離過程中容易造成硫酸鹽的損失以及目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，褐藻多糖的提取分離方法是制約其廣泛應(yīng)用的瓶頸。本文綜述了褐藻多糖的分離提取方法、褐藻糖膠的生理活性等研究現(xiàn)狀，以期為褐藻多糖的研發(fā)與應(yīng)用提供參考。

2 褐藻多糖的提取分離現(xiàn)狀

2.1 海藻預(yù)處理工藝

海藻中褐藻多糖硫酸酯的含量只占少數(shù)，在提取過程中為了避免對其他成分的協(xié)同提取，預(yù)處理工藝很有必要[6]。在水溶液中，海藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)容易被水解，通常使用甲醇∶氯仿∶水=4∶2∶1的混合溶液作為預(yù)處理溶液，此三相體系可以除去脂質(zhì)、萜類和酚類物質(zhì)[7]。生物黃質(zhì)、酚類物質(zhì)較易結(jié)合在褐藻多糖硫酸酯及褐藻酸鹽上，產(chǎn)生協(xié)同提取效應(yīng)，一般采用甲醛對原料進(jìn)行預(yù)處理[8]。乙醛主要用于除去原料中的葉綠素和甘露醇，通常是將乙醛溶于較高濃度的乙醇水溶液中，避免了預(yù)處理過程中褐藻多糖硫酸酯的初次提取[9,10]。上述預(yù)處理工藝不會破壞目標(biāo)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)，但甲醛可能會引發(fā)蛋白質(zhì)與多酚或者核酸之間的共價鍵合，產(chǎn)生大分子的復(fù)雜物質(zhì)，這種物質(zhì)容易與目標(biāo)產(chǎn)物反應(yīng)，降低最終得率[11]。

2.2 褐藻多糖的分離提取

褐藻多糖提取的相關(guān)研究最早出現(xiàn)在1913年，Kylin[12]對各種海藻采取先酸提后純化的方法得到了褐藻多糖硫酸酯，主要成分是巖藻糖、甘露醇和海藻酸等物質(zhì)。早期的FCSPs提取一般都采用稀酸，如乙酸和鹽酸進(jìn)行所謂的初步提取以水解非FCSPs多糖，在不同的研究中具體的提取與純化方法都經(jīng)過各自優(yōu)化有一定不同。傳統(tǒng)的褐藻多糖提取法主要有酸提法、水提法和CaCl2法，新近發(fā)展的提取方法主要有超聲波、微波輔助提取法和酶輔助提取法。

2.2.1 傳統(tǒng)提取法 Marais等[13]將43 g褐藻研磨后常溫提取，再用含1% CaCl2的0.01 mol/L NaCl在70℃下提取，重復(fù)2次后合并提取物?；旌衔镆哉麴s水透析，濃縮至100 mL，得到粗多糖提取物。粗提物隨后以乙醇沉淀，離心收集得粗褐藻多糖。純化后進(jìn)行成分分析，結(jié)果表明，得到的褐藻多糖僅含有L-巖藻糖和硫酸鹽。結(jié)合甲基化、紅外和核磁共振分析，結(jié)果表明得到的褐藻多糖中以α-1,3-糖苷鍵為主，僅有少量的1,4-糖苷鍵。支鏈主要存在于α-1,3-糖苷鍵中3號所在糖單元的2號位上，以巖藻糖殘基為主。Duarte等[14]在室溫、機(jī)械攪拌條件下從海藻粉末中提取褐藻多糖，反應(yīng)完成后離心，上清液先濃縮再以蒸餾水透析，之后經(jīng)離心分離得粗多糖。粗多糖以乙醇沉淀，接著用CaCl2處理之后再以氯化十六烷基吡啶(pH 7)沉淀。所得沉淀溶解在3 mol/L的CaCl2溶液中以除去吡啶鹽，再以乙醇沉淀。不溶于乙醇的物質(zhì)懸浮在水中，離心得到水溶性與水不溶性組分，水溶性多糖得率為0.4%(0.5 mol/L NaCl和水透析)，水不溶性多糖經(jīng)乙二醇雙四乙酸(EGTA)(1%，pH 7)、0.5 mol/L NaCl和水透析后又恢復(fù)其可溶性，最終得率為0.3%。Cumashi等[15]在85℃條件下以2%的CaCl2從脫脂后的干燥海藻中提取褐藻多糖硫酸酯5 h，得到的清液用塞太弗侖(cetavlon)進(jìn)行沉淀，之后再以鈣鹽洗滌掉塞太弗侖鹽，堿洗去乙酰化的同時將褐藻多糖硫酸酯轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。檢測所得褐藻多糖硫酸酯的主要成分為巖藻糖、木糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖、糖醛酸及硫酸鹽。

Ponce等[16]以貍藻為原料，分別用蒸餾水、2%CaCl2、pH為2的稀鹽酸作溶劑提取褐藻多糖硫酸酯。各體系都是先進(jìn)行常溫提取再在70℃條件下提取，所得產(chǎn)品得率和性質(zhì)相近。分析結(jié)果表明，在常溫下提取得到的褐藻多糖硫酸酯以L-巖藻糖、半乳糖和硫酸酯基為主；70℃下的提取物以巖藻糖為主，并伴有少量的雜單糖(D-甘露糖、D-半乳糖和D-木糖)和較大量糖醛酸及微量硫酸酯基。常溫提取得到的褐藻多糖硫酸酯表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗Ⅰ型、Ⅱ型熱疹病毒活性。Hemmingson等[17]以風(fēng)干的裙帶菜葉片(70∶30，w/w)為原料，1%H2SO4(w/w)溶液室溫提取2次，每次6 h，每20 g原料中加入1 L H2SO4。過濾后的提取液以NaOH調(diào)節(jié)至中性，鹽以及小分子物質(zhì)用截留分子量為14 kDa的透析袋除去，再經(jīng)低壓冷凍干燥得褐藻多糖硫酸酯，得率為4.5%。

Li等[18]采用熱水提取褐藻多糖硫酸酯，經(jīng)DEAE瓊脂糖膠和CL-6B色譜柱純化得到6個組分，每個組分均由大量巖藻糖、甘露糖、半乳糖、硫酸酯基和糠醛酸組成，所得多糖的平均分子質(zhì)量為25～950 kDa。提取在70℃的水浴中進(jìn)行，所得產(chǎn)物經(jīng)乙醇沉淀后再經(jīng)CaCl2進(jìn)一步除去褐藻酸，最終的褐藻多糖硫酸酯得率為0.78%，硫酸酯基含量18.6%。

Ale等[19]對傳統(tǒng)法所涉及的影響因子(溫度、時間和酸度)進(jìn)行了定量考察，原料粉碎后經(jīng)甲醇∶氯仿∶水=4∶2∶1的溶液預(yù)處理以除去色素和酚類化合物。通過響應(yīng)面優(yōu)化法確立了各項(xiàng)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)一步提取法在90℃水浴中200 r/min下提取4 h，HCl濃度為0.03 mol/L時所得的FCSPs得率最高，可達(dá)7%。所得褐藻多糖硫酸酯的主要組分為巖藻糖、半乳糖及葡萄糖醛酸。提取時間越短，多糖得率越低，巖藻糖含量越高。當(dāng)HCl濃度高于0.2 mol/L時，溫度與時間的增加不利于多糖的多步提取。

2.2.2 新提取方法 相較于傳統(tǒng)的酸提、水提醇沉和鹽提法，近些年來發(fā)展出了更為高效、快速的多糖提取方法。微波法、超聲波法和酶輔助提取法都因其各自優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛的研究。Rodriguez等[20]以微波輔助提取法提取褐藻多糖硫酸酯。褐藻粉末以1∶25(g∶mL)的料液比加入蒸餾水后置于提取管中，懸浮液在120 psi的壓力下輻射提取1 min之后，迅速置于冰水浴冷卻，懸浮液經(jīng)離心后殘留物收集備用。上清液加入1%CaCl2后在4℃下靜置過夜除去海藻酸鹽，離心后上清液以兩倍體積乙醇純化，4℃貯存8 h。乙醇沉淀后的多糖在8 500 r/min、4℃條件下離心15 min得成品。最終，褐藻糖膠得率18.22%，褐藻消化率51.36%，微波酶解后總糖得率27.62%，硫酸根含量21.09%。Quitain等[21]采用微波輔助水熱法提取褐藻多糖硫酸酯。先以4 mL/min的超臨界CO2流速提取原料中的脂質(zhì)后，殘留物用于提取褐藻多糖硫酸酯。經(jīng)微波加熱降解之后，在140℃左右提取15～60 min得13 kDa的小分子量目標(biāo)產(chǎn)物，在110℃左右提取得240 kDa的大分子量目標(biāo)產(chǎn)物，當(dāng)溫度高于160℃之后未提取到褐藻多糖硫酸酯。Kai等[22]采用超臨界CO2和微波加熱法從裙帶菜中提取褐藻多糖硫酸酯和巖藻黃質(zhì)。在313 K、40 mPa的條件下超臨界提取180 min，巖藻黃質(zhì)提取率可達(dá)75%。以微波水熱法提取巖藻黃質(zhì)殘留物，在383 K的溫度下提取得到大分子量褐藻多糖硫酸酯，在413 K的溫度下提取得到小分子量褐藻多糖硫酸酯(5～30 kDa)。Mussatto等[23]采用自水解法從褐藻中提取褐藻多糖硫酸酯。在180℃的條件下自水解20 min后，褐藻多糖得率最高為16.5%(w/w)。所得多糖的主要組分為巖藻糖和半乳糖(摩爾比70∶30)，硫酸酯基含量高于20%。

3 褐藻糖膠生理活性

3.1 抗凝血和抗氧化活性

褐藻糖膠具有廣泛的生理活性，但目前研究最多的還是其強(qiáng)效抗凝血性。許多研究表明，褐藻糖膠的抗凝血性主要與其硫酸酯基的位置、分子量的大小和糖含量有關(guān)[24]。Chevolot 等[25]的研究表明硫酸酯基只有存在O-2和O-3位時才能表現(xiàn)出抗凝血活性。一般表現(xiàn)出較高抗凝血活性的褐藻糖膠的分子量在50～100 kDa之間[26]。Cumashi等[15]研究了9類褐藻中提取的褐藻糖膠的抗凝性能。除了奧氏海藻，其余海藻中的多糖都具有大量的2-O-α-D-吡喃葡萄糖基分支結(jié)構(gòu)，并且通過活化部分凝血酶時間(APTT)試驗(yàn)表現(xiàn)出了抗凝血性能。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，只有L.saccharina、L.digitata、F.serratus、F.distichus和F.evanescens5類海藻中提取的褐藻糖膠表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗凝血酶活性。Chandía等[27]將自由基解聚后的多糖與原多糖的抗凝血性和酶活抑制性進(jìn)行了比較。凝血酶時間(TT)試驗(yàn)結(jié)果表明兩者皆有抗凝血性，但解聚后的褐藻糖膠抗凝血活性明顯下降。在煙葉中，兩者對苯丙氨酸解氨酶、脂肪氧化酶和谷胱甘肽酶的酶活表現(xiàn)出了較強(qiáng)抑制性。Wang等[28]將提取的低分子褐藻糖膠經(jīng)由陰離子交換色譜進(jìn)行分級，得到3個組分DF1、DF2和DF3，對各組分的抗凝血及抗氧化活性進(jìn)行了分析。相較于BHA、BHT及α-生育酚，各組分褐藻糖膠都有更強(qiáng)的超氧游離基清除作用和更低的半數(shù)有效濃度(EC50)。羥基自由基清除能力、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)值與多糖的濃度密切相關(guān)。DFPS及DF1具有較強(qiáng)的還原能力，DF2和DF3的還原能力較低。APTT、凝血酶原時間(PT)和TT試驗(yàn)的結(jié)果表明，各組分多糖的抗凝血活性與硫酸酯基的含量有關(guān)。Wijesinghe等[29]的研究顯示褐藻糖膠能顯著延長凝結(jié)時間，APTT和TT試驗(yàn)結(jié)果表明這與褐藻多糖的用量和時間有關(guān)。尾出血試驗(yàn)表明褐藻多糖能將出血時間從900 s延長到1 800 s。

3.2 抗病毒性

褐藻糖膠在生物體內(nèi)外都有抗病毒性，相較于其他抗病毒藥物，在臨床醫(yī)學(xué)上褐藻糖膠的毒性要低得多。Hayashi等[30]的研究發(fā)現(xiàn)從裙帶菜中提取得到的褐藻糖膠具有很強(qiáng)的單純皰疹Ⅰ型病毒(HSV-1)抑制性。小鼠活體試驗(yàn)結(jié)果表明，用5-氟脲吡啶抑制小鼠自身免疫之后，口服褐藻糖膠能顯著提高HSV-1細(xì)胞的自然殺傷(NK)活性和增強(qiáng)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)活性，同時中和抗體的釋放也明顯增加。Synytsya等[31]對感染了A型禽流感病毒(H5N3和H7N2)的小鼠進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明褐藻糖膠能抑制病毒復(fù)制、促進(jìn)抗體產(chǎn)出?？诜囼?yàn)顯著降低了病毒存活率，中和抗體及免疫球蛋白A迅速增加。Thuy等[32]研究了3種不同種類褐藻糖膠的抗艾滋病毒(HIV)活性。相近的IC50值表明3種多糖具有類似的抗HIV病毒能力，且與硫酸酯基的含量與位置無關(guān)。其與HIV病毒一起預(yù)培養(yǎng)能阻斷HIV進(jìn)入目標(biāo)細(xì)胞，降低感染風(fēng)險(xiǎn)。Rabanal等[33]以傳統(tǒng)酸提法得到少量galactofucans組分，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它是一種較溫和的HSV-1及柯薩奇B3病毒(CVB3)抑制劑，其余組分未表現(xiàn)出明顯的抗病毒活性。

3.3 抗癌、抗腫瘤活性

癌癥是醫(yī)學(xué)界最難治愈的疾病之一，通常用作癌癥治療的藥物都有毒性，它不光能殺死癌細(xì)胞還可以影響其他正常細(xì)胞組織。近年來，褐藻糖膠的抗癌、抗腫瘤活性的研究引起了研究者極大的關(guān)注。Roshan等[34]研究了褐藻糖膠對人體肝癌細(xì)胞株HepG2的抗癌效果及抗癌機(jī)理。褐藻糖膠能夠誘發(fā)細(xì)胞周期進(jìn)程中的DNA合成后期(G2期)、細(xì)胞分裂期(M期)停滯及細(xì)胞死亡，同時觀察到p53基因和活性氧的增加，抑制了細(xì)胞生長。細(xì)胞死亡主要是由磷酸化的stat3因子(p-stat 3)的下降引起的。Anastyuk等[35]通過自水解法制得低分子量褐藻糖膠。天然多糖對人體惡性黑色素瘤細(xì)胞系SK-MEL-28和SK-MEL-5都表現(xiàn)出了抗癌活性，而低分子量多糖對兩系細(xì)胞都未表現(xiàn)出細(xì)胞增殖抑制活性；在抑制群落形成方面，對SK-MEL-5細(xì)胞系未表現(xiàn)出抑制性，但對SK-MEL-28細(xì)胞系表現(xiàn)出了與天然多糖相當(dāng)?shù)囊种菩?70%)，這可能是由于硫酸酯基及α-1,4-巖藻糖苷鍵的存在引起的。Marudhupandi等[36]從小葉喇叭藻中提取得到褐藻糖膠，巖藻糖含量為53%，硫酸酯基含量38%。以人肺腺癌細(xì)胞(A549)系為研究對象，發(fā)現(xiàn)褐藻糖膠的體外抗癌活性主要與劑量有關(guān)，在31.25～500 μg/mL的濃度范圍內(nèi)抗癌活性可達(dá)24.9%～75.3%。Vishchuk等[37]從海帶和裙帶菜中提取褐藻糖膠。研究了它們對人體乳腺癌細(xì)胞系T-47D及黑色素瘤細(xì)胞系SK-MEL-28的抗腫瘤活性。提取到的2種多糖明顯地表現(xiàn)出了抑制腫瘤細(xì)胞增殖及群落生成的特性。

3.4 抗菌消炎

大量研究表明褐藻糖膠具有抗菌消炎活性，但是其潛在的抗菌消炎機(jī)理還不是特別清楚。Lee等[38]從深海褐藻中提取褐藻糖膠,以斑馬魚為研究模型，結(jié)果表明褐藻糖膠能通過抑制NO及活性氧的產(chǎn)出而減輕截尾誘導(dǎo)及脂多糖受激引發(fā)的炎癥。同時，褐藻糖膠可以保護(hù)斑馬魚胚胎免受內(nèi)毒素的感染。Ko等[39]從深海褐藻中分離得到3個多糖組分，研究結(jié)果表明各組分多糖均能抑制脂多糖受激型巨噬細(xì)胞(Raw 264.7)中NO的產(chǎn)出，減輕炎癥。此種效應(yīng)主要是通過降低iNOS、COX-2和促炎性細(xì)胞因子(TNF-α、IL-6和IL-1β)的傳遞實(shí)現(xiàn)的。Park等[40]發(fā)現(xiàn)褐藻糖膠能抑制BV2小膠質(zhì)細(xì)胞中由脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的NO和前列腺素E2(PGE2)生產(chǎn)過剩，弱化iNOS、COX-2、MCP-1、促炎因子(IL-1β)和腫瘤壞死因子(TNF-α)的傳遞。同時，褐藻糖膠還可以抑制核因子(NF-κB)活性，下調(diào)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)、應(yīng)激活化蛋白激酶(JNK)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和蛋白激酶B(AKT)的表達(dá)。

3.5 其他活性

除上述活性外，褐藻糖膠還有免疫調(diào)節(jié)、降血脂和降血糖等生理活性。Cho等[41]從孔葉藻中提取褐藻糖膠，離子交換色譜分級后得到F1和F2兩個組分。F1組分對RAW 264.7有強(qiáng)烈地刺激作用，可以激活NF-κB、MAPKs途徑，從而引發(fā)iNOS、COX-2和IL-10的傳遞提升NO的釋放。免疫調(diào)節(jié)功能最強(qiáng)的的多糖組分主要由1,3-巖藻糖苷鍵、1,2-甘露糖苷鍵、1,4-葡萄糖醛酸和硫酸酯基鍵合在巖藻糖主鏈的C-2、C-4位上。Cui等[42]的研究表明小分子量的褐藻糖膠可以保護(hù)內(nèi)皮功能、降低糖尿病小鼠血壓。Chen等[43]發(fā)現(xiàn)褐藻糖膠的攝入可以提升小鼠的運(yùn)動功能和抗疲勞能力，降低血清水平，提升葡萄糖水平。Huang等[44]的研究顯示褐藻糖膠可以顯著降低低血脂小鼠中血清總膽固醇、甘油三酸脂和低密度脂蛋白膽固醇，提升高密度脂蛋白膽固醇、脂蛋白脂肪酶和膽固醇?；D(zhuǎn)移酶的活性。Raghavendran等[45]發(fā)現(xiàn)褐藻糖膠對阿司匹林等抗生素藥引發(fā)的小鼠胃黏膜損傷具有免疫調(diào)節(jié)功效。Kim等[46]研究了不同分子量褐藻糖膠對Ⅱ型糖尿病的影響，結(jié)果表明各分子量多糖均能有效預(yù)防餐后血糖上升，降低血糖水平。

4 展望

目前，褐藻多糖的提取方法已經(jīng)越來越多樣化，但更多的還是停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，鑒于其廣泛的生理活性和良好的市場前景，開發(fā)出具有產(chǎn)業(yè)化價值的提取分離方法前景廣闊。不同原料、不同方法提取的褐藻多糖往往在生理活性、結(jié)構(gòu)功能上千差萬別，如何在提取過程中控制產(chǎn)品純度、避免結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化將成為未來研究中的一個熱點(diǎn)問題。

褐藻糖膠的活性與其分子量密切相關(guān)，為獲取小分子量褐藻糖膠，往往需要將所得的粗多糖進(jìn)一步降解，耗時耗力且損失大，如何在提取過程中實(shí)現(xiàn)同步降解具有重要的研究意義。另一方面，褐藻糖膠的生理活性研究目前大多停留在表面，通過特定的一些試驗(yàn)證明相關(guān)活性，但進(jìn)一步的作用機(jī)理研究相對較少。隨著研究的深入、范圍的擴(kuò)大，褐藻糖膠的活性機(jī)理研究勢在必行。

[1] Souza B W S,Cerqueira M A,Bourbon A I,etal..Chemical characterization and antioxidant activity of sulfated polysaccharide from the red seaweedGracilariabirdiae[J].Food Hydr.,2012,27:287-292.

[2] Phang S M.Potential products from tropical algae and seaweeds,especially with reference to Malaysia[J].Malaysian J.Sci.,2010,29:160-166.

[3] Vasseur E.The chemistry and physiology of the jelly coat of the sea-urchin egg[J].Acta Chem.Scand.,1952,2:900-913.

[4] Kusaykin,Burtseva,Svetasheva,etal..Distribution of O-glycosylhydrolases in marine invertebrates.Enzymes of the marine molluskLittorinakurilathat catalyze fucoidan transformation[J].Biochemistry,2003,68:317-324.

[5] Mulloy B,Ribeiro A C,Alves A P,etal..Sulfated fucans from echinoderms have a regular tetrasaccharide repeating unit defined by specific patterns of sulfation at the 0-2 and 0-4 positions[J].J.Biol.Chem.,1994,269(35): 22113-22123.

[6] Obluchinskaya E D,Voskoboinikov G M,Galynkin V A.Contents of alginic acid and fuccidan inFucusalgaeof the Barents Sea[J].Appl.Biochem.Microbiol.,2002,38(2): 186-188.

[7] Whyte J N C,Southcott B A.An extraction procedure for plants: extracts from the red algaRhodomelalarix[J].Phytochemistry,1970,9(5): 1159-1161.

[8] Mian A J,Percival E.Carbohydrates of the brown seaweeds himanthalia lorea,bifurcaria bifurcata,andPadinapavonia：Part I.extraction and fractionation[J].Carbohyd.Res.,1973,26(1): 133-146.

[9] Kelly S,Holtkamp A,Poth S,etal..Untersuchungen zur potenziellen fucoidanase-aktivit?t vonDendryphiellaarenaria[J].Chem.Ingenieur.Technik,2008,80(3): 399-403.

[10] Pereira M S,Mulloy B,Mour?o P A S.Structure and anticoagulant activity of sulfated fucans comparison between the regular,repetitive,and linear fucans from echinoderms with the more heterogeneous and branched polymers from brown algae[J].J.Biol.Chem.,1999,274(12): 7656-7667.

[11] Rioux L E,Turgeon S L,Beaulieu M.Characterization of polysaccharides extracted from brown seaweeds[J].Carbohydr.Polymers,2007,69(3): 530-537.

[12] Kylin H.Biochemistry of sea algae[J].Physiol.Chem.,1913,83:171-197.

[13] Marais M F,Joseleau J P.A fucoidan fraction fromAscophyllumnodosum[J].Carbohydr.Res.,2001,336(2): 155-159.

[14] Duarte M E R,Cardoso M A,Noseda M D,etal..Structural studies on fucoidans from the brown seaweedSargassumstenophyllum[J].Carbohydr.Res.,2001,333(4): 281-293.

[15] Cumashi A,Ushakova N A,Preobrazhenskaya M E,etal..A comparative study of the anti-inflammatory,anticoagulant,antiangiogenic,and antiadhesive activities of nine different fucoidans from brown seaweeds[J].Glycobiology,2007,17(5): 541-552.

[16] Ponce N,Pujol C A,Damonte E B,etal..Fucoidans from the brown seaweedAdenocystisutricularis: extraction methods,antiviral activity and structural studies[J].Carbohydr.Res.,2003,338(2): 153-165.

[17] Hemmingson J A,Falshaw R,Furneaux R H,etal..Structure and antiviral activity of the galactofucan sulfates extracted fromUndariapinnatifida(Phaeophyta)[J].J.Appl.Phycol.,2006,18(2): 185-193.

[18] Li B,Wei X J,Sun J L,etal..Structural investigation of a fucoidan containing a fucose-free core from the brown seaweed,Hizikiafusiforme[J].Carbohydr.Res.,2006,341(9): 1135-1146.

[19] Ale M T,Mikkelsen J D,Meyer A S.Designed optimization of a single-step extraction of fucose-containing sulfated polysaccharides fromSargassumsp.[J].J.Appl.Phycol.,2012,24(4): 715-723.

[20] Rodriguez-Jasso R M,Mussatto S I,Pastrana L,etal..Microwave-assisted extraction of sulfated polysaccharides (fucoidan) from brown seaweed[J].Carbohydr.Polymers,2011,86(3): 1137-1144.

[21] Quitain A T,Kai T,Sasaki M,etal..Microwave-hydrothermal extraction and degradation of fucoidan from supercritical carbon dioxide deoiledUndariapinnatifida[J].Ind.Engin.Chem.Res.,2013,52(23): 7940-7946.

[22] Kai T,Quitain A T,Sasaki M,etal..Recovery of valuable components fromUndariapinnatifidausing supercritical CO2and microwave-hydrothermal extraction[A/OL].https://aiche.confex.com/aiche/2011/webprogram/Paper233022.html，2011.

[23] Rodríguez-Jasso R M,Mussatto S I,Pastrana L,etal..Extraction of sulfated polysaccharides by autohydrolysis of brown seaweedFucusvesiculosus[J].J.Appl.Phycol.,2013,25(1): 31-39.

[24] Li B,Lu F,Wei X,etal..Fucoidan: structure and bioactivity[J].Molecules,2008,13(8): 1671-1695.

[25] Chevolot L,Mulloy B,Ratiskol J,etal..A disaccharide repeat unit is the major structure in fucoidans from two species of brown algae[J].Carbohydr.Res.,2001,330(4): 529-535.

[26] Dumitriu S.Polysaccharides in Medicinal Applications[M].London: CRC Press,1996.

[27] Chandía N P,Matsuhiro B.Characterization of a fucoidan fromLessoniavadosa(Phaeophyta) and its anticoagulant and elicitor properties[J].Int.J.Biol.Macromol.,2008,42(3): 235-240.

[28] Wang J,Zhang Q,Zhang Z,etal..Potential antioxidant and anticoagulant capacity of low molecular weight fucoidan fractions extracted fromLaminariajaponica[J].Int.J.Biol.Macromol.,2010,46(1): 6-12.

[29] Wijesinghe W,Athukorala Y,Jeon Y J.Effect of anticoagulative sulfated polysaccharide purified from enzyme-assistant extract of a brown seaweedEckloniacavaon Wistar rats[J].Carbohydr.Polymers,2011,86(2): 917-921.

[30] Hayashi K,Nakano T,Hashimoto M,etal..Defensive effects of a fucoidan from brown algaUndariapinnatifidaagainst herpes simplex virus infection[J].Int.Immunopharmacol.,2008,8(1): 109-116.

[31] Synytsya A,Bleha R,Synytsya A,etal..Mekabu fucoidan: Structural complexity and defensive effects against avian influenza A viruses[J].Carbohydr.Polymers,2014,111: 633-644.

[32] Thuy T T T,Ly B M,Van T T T,etal..Anti-HIV activity of fucoidans from three brown seaweed species[J].Carbohydr.Polymers,2015,115: 122-128.

[33] Rabanal M,Ponce N,Navarro D A,etal..The system of fucoidans from the brown seaweedDictyotadichotoma: Chemical analysis and antiviral activity[J].Carbohydr.Polymers,2014,101: 804-811.

[34] Roshan S,Banafa A.Fucoidan induces apoptosis of HepG2 cells by down-regulating p-Stat3[J].J.Huazhong Univ.Sci.Technol.:Med.Sci.,2014,34(3): 330-336.

[35] Anastyuk S D,Shevchenko N M,Ermakova S P,etal..Anticancer activity in vitro of a fucoidan from the brown algaFucusevanescensand its low-molecular fragments,structurally characterized by tandem mass-spectrometry[J].Carbohydr.Polymers,2012,87(1): 186-194.

[36] Marudhupandi T,Kumar T T A,Lakshmanasenthil S,etal..In vitro anticancer activity of fucoidan fromTurbinariaconoidesagainst A549 cell lines[J].Int.J.Biol.Macromol.,2015,72: 919-923.

[37] Vishchuk O S,Ermakova S P,Zvyagintseva T N.Sulfated polysaccharides from brown seaweedsSaccharinajaponicaandUndariapinnatifida: isolation,structural characteristics,and antitumor activity[J].Carbohydr.Res.,2011,346(17): 2769-2776.

[38] Lee S H,Ko C I,Jee Y,etal..Anti-inflammatory effect of fucoidan extracted fromEckloniacavain zebrafish model[J].Carbohydr.Polymers,2013,92(1): 84-89.

[39] Lee S H,Ko C I,Ahn G,etal..Molecular characteristics and anti-inflammatory activity of the fucoidan extracted fromEckloniacava[J].Carbohydr.Polymers,2012,89(2): 599-606.

[40] Park H Y,Han M H,Park C,etal..Anti-inflammatory effects of fucoidan through inhibition of NF-κB,MAPK and Akt activation in lipopolysaccharide-induced BV2 microglia cells[J].Food Chem.Toxicol.,2011,49(8): 1745-1752.

[41] Cho M L,Lee D J,Kim J K,etal..Molecular characterization and immunomodulatory activity of sulfated fucans fromAgarumcribrosum[J].Carbohydr.Polymers,2014,113: 507-514.

[42] Cui W,Zheng Y,Zhang Q,etal..Low-molecular-weight fucoidan protects endothelial function and ameliorates basal hypertension in diabetic Goto-Kakizaki rats[J].Lab.Invest.,2014,94(4): 382-393.

[43] Chen Y M,Tsai Y H,Tsai T Y,etal..Fucoidan supplementation improves exercise performance and exhibits anti-fatigue action in mice[J].Nutrients,2014,7(1): 239-252.

[44] Huang L,Wen K,Gao X,etal..Hypolipidemic effect of fucoidan fromLaminariajaponicain hyperlipidemic rats[J].Pharm.Biol.,2010,48(4): 422-426.

[45] Raghavendran H R B,Srinivasan P,Rekha S.Immunomodulatory activity of fucoidan against aspirin-induced gastric mucosal damage in rats[J].Int.Immunopharmacol.,2011,11(2): 157-163.

[46] Kim K J,Yoon K Y,Lee B Y.Fucoidan regulate blood glucose homeostasis in C57BL/KSJ m+/+ db and C57BL/KSJ db/db mice[J].Fitoterapia,2012,83(6): 1105-1109.

Research Progress of the Extraction Procedures and Bioactivities of Brown Seaweed Polysaccharide

WU Ze,WEI Qi-feng,QIU Qing-qing,REN Xiu-lian*

SchoolofMarineScienceandTechnology,HarbinInstituteofTechnologyatWeihai,ShandongWeihai264200,China

Brown seaweeds polysaccharide usually contains alginate,fucoidan,laminam and mainly exist in brown seaweeds.As the main physiological active substances,fucoidan composes of L-fucose and sulfate groups.Fucoidan has different beneficial biological activities including antioxidant,anticoagulant,anti-cancer,anti-tumor,anti-virus and anti-inflammatory,etc.This paper reviewed the latest research progress of the extraction procedures and bioactivities of fucoidan,which was expected to provided reference for fucoidan application.

brown seaweeds polysaccharide; fucoidan; extraction; bioactivities

2015-05-03; 接受日期：2015-05-14

威海市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(CTBA02211003)資助。

吳澤，碩士研究生，主要從事天然產(chǎn)物提取分離研究。E-mail:wuze0612@sina.com。*通信作者：任秀蓮，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事有機(jī)酸的提取分離研究。E-mail: renxiulian@126.com

10.3969/j.issn.2095-2341.2015.03.09