巖藻多糖

我國是海藻生產和消費大國，藻類資源豐富，尤以褐藻資源十分重要。褐藻是附着生活的海洋低等植物，其中又以海帶最為常見。我國的海帶養殖面積達4.1萬km²，養殖年產量達84萬t以上，兩者均居世界首位，已形成一個包括良種繁育、養殖、食品加工、藻類化工和生物製品開發的海藻產業，年產值近70億元。褐藻類海藻含有豐富的多糖成分，如昆布多糖、瓊脂、角叉菜多糖（卡拉膠）和羊棲菜多糖等，已成為重要的食品或醫藥原料並被廣泛應用。除此之外，褐藻中還含有豐富的巖藻多糖，它存在於褐藻細胞間組織中，其含量隨海藻種類、產地、季節和藻體的不同部位而變化。巖藻多糖為含有以巖藻糖為主和多種單糖殘基以及硫酸基的水溶性多糖，具有抗凝血、抗腫瘤、抗血栓、抗病毒等生物學活性。近10年來，有關巖藻多糖的結構、生物學功能以及結構與功能之間的關係，受到了越來越多專家學者的關注 ^[1]  。

巖藻多糖是一種水溶性的多糖，多采用水提法、酸提法或CaCl₂法從褐藻或海帶中提取出來;新近報道的提取方法還有超聲波提取法和超濾膜提取法等。水提法主要是利用巖藻多糖易溶於熱水、不溶於乙醇等有機溶劑的特點，得到巖藻多糖粗品，Wang等將100g的葉剪切後，放到3500mL、120℃的沸水中蒸煮3h，提取物經進一步純化後，巖藻多糖的產量達到2.3%；酸提法是利用巖藻多糖溶於稀鹽酸的水溶液，而褐藻酸在較低pH值下難以溶解的性質，將巖藻多糖提取出來，Teruya等將100g潮濕的海藻均勻處理後，加入2倍於其質量的0.05mol/LHCl，室温下攪拌4h，浸出物經進一步純化，巖藻多糖得率達2.0%；氯化鈣法是利用褐藻酸鈣不溶於水，而巖藻多糖的鈣鹽溶於水的性質，往浸提液中加入一定濃度的CaCl₂水溶液以沉澱溶出褐藻酸，達到與巖藻多糖分離的目的。Chandia等向100g乾燥的海藻樣品中加入500mL2%的CaCl₂溶液，80℃維持5h，進一步處理後得到4.4%的多糖提取物;超聲波法提取的原理是超聲能量可以破碎細胞，在常温狀態下，短時間可使多糖物質釋放到水溶液中去，不僅減少褐藻膠等雜質溶出，還可以減少高温對糖結構的破壞，譚潔怡等通過正交試驗得出，液固比100:1、超聲功率1000W、超聲時間25min時超聲效果最佳，巖藻多糖得率達到16.87%；超濾膜法的特點在於用物理的方法濃縮多糖，把多糖中的小分子雜質除去，對多糖進行脱鹽、分級和濃縮，收率高、極少破壞多糖的生物活性，又沒有傳統有機溶劑法的試劑殘留問題，過菲等採用截留相對分子質量為6000的中空纖維超濾膜對羊棲菜粗多糖進行脱鹽，脱鹽率達99.9%，同時還能除去粗多糖中的部分色素物質，提高羊棲菜多糖的主要成分巖藻多糖的含量 ^[1]  。

巖藻多糖分子質量大、溶解性差，不容易被吸收，嚴重限制了其應用，但經過部分水解轉化成低分子質量巖藻多糖（LMWF）後，溶液的黏度會降低，溶解性增加，生理功能變得多樣。常用於巖藻多糖降解的方法包括化學法和酶法。化學降解法是指將巖藻多糖配製成水溶液，加入硫酸、三氟乙酸、鹽酸等氧化劑後加熱降解得到低分子質量巖藻多糖，Azofeifa等將巖藻多糖浸於60℃下，2mol/L的硫酸中水解24h，得到平均分子質量大約10000的巖藻多糖;吳永沛等用0.2mol/L的HCl配製2%的巖藻多糖溶液，於80℃的水浴鍋加熱，製備不同酸解時間的低分子質量巖藻多糖。酶法降解巖藻多糖常使用巖藻多糖酶催化水解高分子質量巖藻多糖得到LMWF，巖藻多糖酶可以從以小型褐藻為食物的貝類肝胰臟中提取，也可以從海洋微生物中獲得，Bakunina等從和褐藻中分離得到KMM3296和KMM3298菌株，由它們發酵產生的酶在pH值6.5～7.0時能有效的降解巖藻多糖，並且在40～50℃時還能保持較高的活力；蔡敬民等利用海洋真菌Dendryphiel-laarenariaTM94巖藻多糖酶水解海帶巖藻多糖，獲得了分子質量為8000～50000uLMWF。

巖藻多糖的結構十分複雜，一方面不同種褐藻的巖藻多糖，化學組成不盡相同，除了主要成分巖藻糖和硫酸酯外，還含有其他單糖（甘露糖、半乳糖、葡萄糖等）和糖醛酸，有些還具有乙酰基和蛋白質;另一方面不同種褐藻中的巖藻多糖的結構也不相同，並且由不同提取方法得到的巖藻多糖也可能具有不同的結構，Ponce等在室温下從提取到的巖藻多糖，主要由巖藻糖、半乳糖和硫酸酯組成，而在70℃下提取到的巖藻多糖主要由巖藻糖和其他單糖（大部分甘露糖，小部分的葡萄糖、木糖、鼠李糖和半乳糖），以及大量的糖醛酸和少部分的硫酸酯組成 ^[2]  。

研究發現，巖藻多糖改善胃部疾病功效主要表現在以下三個方面：(1)巖藻多糖具有清除幽門螺桿菌功效，可以抑制幽門螺桿菌增殖以及抑制其與胃黏膜的結合；(2)巖藻多糖具有保護胃黏膜及治療胃潰瘍功效，對酒精及藥物性胃黏膜損傷、慢性胃潰瘍具有很好的緩解作用；(3)巖藻多糖具有抗胃癌功效，能夠抑制胃癌細胞增殖，緩解化療副作用，提高患者生活質量。 ^[4] 

巖藻多糖具有多種生物學功能，但有關其抗凝血活性的研究最為廣泛。研究表明，從不同海洋褐藻提取的巖藻多糖具有不同程度的抗凝血活性，如和巖藻多糖表現出高度的抗凝血活性，和的抗凝血活力較前者減半，而幾乎沒有抗凝血活性。

在活體動物實驗模型中，巖藻多糖對靜脈血栓形成和動脈血栓形成都具有抑制作用。Rocha等研究發現，巖藻多糖在體外沒有抗凝血活性，而在形成靜脈血栓的動物模型上表現出明顯的抗血栓形成作用，而且該作用具有時間依從性，投藥8h後達到最大，該巖藻多糖的抗凝血活性可能與其刺激內皮細胞產生硫酸肝素有關。

研究證明，硫酸化的多糖（包括巖藻多糖）在活體內和活體外都表現出抗病毒活力。Hayashi等研究了巖藻多糖對單純皰疹病毒（HSV）的防禦作用，他們發現巖藻多糖能使小鼠免受HSV病毒感染，並指出巖藻多糖可能通過直接抑制病毒複製，增強先天和後天的免疫防禦功能來防禦HSV病毒的感染；同時也發現和巖藻多糖對HSV-1和HSV-2均表現出抗病毒活力。Hidari等報道了巖藻多糖能有效的抑制登革熱2型病毒（DEN2）的傳染，同時表明巖藻多糖與DEN2顆粒專性結合，並與其包裝糖蛋白髮生相互作用。

巖藻多糖對病毒體沒有直接的鈍化作用，其抗病毒機制是通過抑制病毒的吸附作用，來抑制病毒合體細胞的形成。

巖藻多糖被譽為一種天然防癌劑，有關其抗腫瘤活性的報道也越來越多。Alekseyenko等研究了巖藻多糖對患有Lewis肺腺癌小鼠的抗腫瘤活性，將巖藻多糖以10mg/kg的劑量餵養小鼠，結果引起適度的抗腫瘤活性和抗腫瘤轉移效果。也有研究發現，巖藻多糖對5種含有S180肉瘤動物的腫瘤抑制率達30%，其中有2種動物的肉瘤完全消退;利用從海帶中獲取的天然巖藻多糖處理大約1萬個結腸癌細胞的培養皿中，經過24h後，有50%的癌細胞死亡，72h後癌細胞幾乎全部死亡。Hyun等發現，巖藻多糖能明顯的抑制HCT-15結腸癌細胞的生長，利用巖藻多糖處理HCT-15細胞系後，出現DNA斷裂、染色體凝聚、G1期亞二倍體細胞增加等細胞凋亡事件 ^[1]  。

大量體外實驗表明巖藻多糖具有顯著的抗氧化活性，它是一種天然的抗氧化劑，能十分有效地阻止自由基引起的疾病。Costa等從11種熱帶海藻中提取出硫酸化的多糖，所有的硫酸化多糖都具有抗氧化活性、形成亞鐵螯合物能力和還原力，5種具有清除羥自由基的能力，6種具有清除過氧自由基的能力。Micheline等報道了和巖藻多糖對羥自由基和超氧自由基的形成具有抑制作用。

巖藻多糖具有多種免疫活性，主要包括抗補體活性，抗炎症反應和免疫調節作用。Tissot等證實巖藻多糖能抑制正常人血清中補體蛋白，從而抑制由補體激活導致綿羊紅細胞被溶解的現象，也能通過抑制經典激活途徑的第一步反應（包括補體第一成分、第二成分、第四成分）來抑制補體的激活。Yang等發現，巖藻多糖能選擇性地抑制炎症細胞中誘導型一氧化氮合酶的表達，具有抗炎活性。Mizuno等利用腸上皮Caco-2細胞和巨噬細胞RAW264.7的共培養系統來評價食物因素的抗炎症效果，結果表明巖藻多糖能刺激RAW264.7產生腫瘤壞死因子α，從而抑制Caco-2細胞中白細胞介素的mRNA表達。

巖藻多糖給藥可以通過改善血液代謝產物和腸道微生物羣從而改善精子質量和數量。研究人員發現，通過巖藻多糖給藥後，小鼠睾丸中與精子生成相關的基因表達水平顯著提高。同時，腸道微生物羣與血液代謝產物之間存在良好的相關性，巖藻多糖通過對二者的調節改善了睾丸代謝產物，增加抗氧化保護，上調生殖細胞相關基因的表達水平，從而助力精子生成和質量改善。 ^[5] 

研究表明巖藻多糖可以食用，沒有毒害作用。Kim等在SD小鼠中，詳盡的測試了巖藻多糖的毒性，結果顯示試驗期間沒有小鼠死亡以及中毒現象，巖藻多糖沒有改變體重增加速度和食物、水的攝入量，眼底鏡檢查、尿分析、血液學、組織病理學的參數都沒有明顯的改變，説明在這種餵食模式下巖藻多糖沒有毒性。Yoon等同樣利用SD小鼠來評估低分子質量巖藻多糖的毒性，發現巖藻多糖與小鼠死亡率、臨牀特徵、體重、器官重量、病理學特徵的變化沒有關係。Irhimeh等報道，志願者每天口服3g75%的巖藻多糖，持續12d，沒有表現出任何副作用和毒性現象 ^[3]  。