褐藻多糖硫酸酯降解及其产物活性研究进展

丛 瑶，宋悦凡，汪秋宽

( 大连海洋大学 食品科学与工程学院，国家海藻加工技术研发分中心，辽宁省水产品加工及综合利用重点实验室，辽宁 大连 116023 )

褐藻多糖硫酸酯降解及其产物活性研究进展

丛 瑶，宋悦凡，汪秋宽

( 大连海洋大学 食品科学与工程学院，国家海藻加工技术研发分中心，辽宁省水产品加工及综合利用重点实验室，辽宁 大连 116023 )

低分子量褐藻多糖硫酸酯；降解方法；生物活性

褐藻多糖硫酸酯广泛存在于海藻和海洋棘皮动物中，Kylin于1913年首次从掌状海带(Laminariadigitata)中提取并成功分离出了L-岩藻糖,将其命名为fucoidin；后许多研究者经热水法、酸法、酶法提取分离表明，褐藻多糖硫酸酯除岩藻糖和硫酸基团外，还含有甘露糖、半乳糖、木糖、葡萄糖、鼠李糖及糖醛酸等成分,确定了褐藻多糖硫酸酯杂多糖存在[1-3]。近年来报道主要集中在褐藻多糖硫酸酯的结构分析及其抗凝血、降血脂、抗肿瘤、抗氧化、免疫调节[4-16]等作用研究。

随着国内外学者研究不断深入，研究者发现褐藻多糖硫酸酯相对分子质量较大，从几万到几十万甚至上百万，在水中溶解度低、分子体积大，不利于生物体吸收[17]。低分子质量褐藻多糖硫酸酯主要由褐藻多糖硫酸酯分级或降解制得，分子式中含有硫酸基团，是较母体而言更小的组分或片段，分子量范围从几千至几十万不等；低分子褐藻多糖硫酸酯不仅可溶性好、黏度低、吸收率高，同时也保留了褐藻多糖原有的多种生物活性[18-20]，在食品、保健、医药等领域发展前景良好。海藻中天然的低分子褐藻多糖硫酸酯含量极低，主要由褐藻多糖降解生成，或经不同单糖合成获得，后者生产周期长、成本高，制约规模化生产。褐藻多糖硫酸酯降解研究中多以物理法、化学法及生物酶法为主。笔者综述了褐藻多糖硫酸酯降解方法及其产物生物活性的研究发展现状，以期为褐藻多糖硫酸酯的研究开发提供参考依据。

1 低分子质量褐藻多糖硫酸酯制备方法

1.1 物理降解法

物理法是一种绿色降解多糖的方法，操作简便，不引入其他化学试剂，污染小。其中对超声波法降解多糖机制研究较多[18-19,21-25]，普遍认为是自由基氧化还原机制及超声波机械机制:自由基氧化还原是液体在超声波作用下形成空穴，空穴瞬间闭合会产生局部的高温高压，形成高活性的自由基使聚合物降解；超声压强促使溶剂分子与样品固体发生激烈高速运动,高分子物质在高速振动和剪切力的作用下发生共价键断裂，导致高分子多糖分解或解聚。陈亚静等[26]以还原糖释放量为指标，用响应面设计优化超声波降解马尾藻(Sargassum)褐藻多糖硫酸酯条件，即超声波功率350 W、温度50 ℃、超声时间59 min，研究结果表明，降解后产物分子量与原样品相比降低了36倍，其中总糖和L-岩藻糖含量降低1%～2%、硫酸基和糖醛酸含量升高，分析其原因可能是在超声降解过程中，糖醛酸中隐藏的硫酸基团被释放。Zhou等[27-28]在30 ℃、800 W条件下降解条斑紫菜(Porphyrayezoensis)多糖4 h，获得21 ku的褐藻多糖，同时发现紫菜多糖降解速率随超声功率和反应温度的升高而增大，而降解速率与超声时间成指数关系，根据Arrhenius公式可得条斑紫菜多糖降解产物糖苷键活化能为52.13 kJ/mol。胡尊丽等[29]以超声功率、多糖质量浓度和反应时间为影响因素设计三因素三水平正交试验,确定了最佳降解条件：超声波功率200 W、多糖质量浓度1 mg/mL、时间15 min，降解得到分子量为46.6 ku的褐藻多糖，经测定降解前后样品的多糖与硫酸根含量没有发生明显变化,表明超声波法对海带褐藻多糖降解作用明显，短时间内即可得到低分子量褐藻多糖硫酸酯，是一种很有前景的降解方法。

多糖的辐射降解是另一种物理降解法，因降解时间短，不需要对产物进行后期的纯化处理，且辐射降解具有一定的杀菌作用。γ射线辐射降解在降解一些多糖类高分子化合物中应用较为普遍，降解效果与多糖分子单元结构、辐照条件及环境等因素有关。近些年来，Choi等[17,30-33]在辐射法降解褐藻多糖硫酸酯方面做了大量研究，试验以10 mg/mL的褐藻多糖硫酸酯为原料，通过改变γ射线的辐射剂量(10、30、50、100 kGy)以获得不同分子量的褐藻多糖硫酸酯。试验结果表明，产物分子量随辐射剂量的增大而减小，在10 kGy辐射剂量下褐藻多糖硫酸酯分子量由217 ku降至38 ku，当辐射剂量达到100 kGy时，所得产物分子量为7 ku。Quitain等[34]对褐藻多糖硫酸酯进行微波辐射降解1 min，结果显示当辐射功率为300 W时多糖不发生降解，分子量约3000 ku；当辐射功率增至900 W时，即可得到分子量低于100 ku的褐藻多糖硫酸酯。

1.2 化学法降解

化学法[35-37]降解褐藻多糖硫酸酯是最早引入研究的，对该法研究也最为广泛，试验所需试剂低廉易得。在反应体系中加入使糖链断裂的试剂，促进相对分子质量降低，降解程度与褐藻多糖硫酸酯的结构及降解试剂性质有关。

酸法降解为常用的化学降解法，即向多糖溶液中加入酸溶液并在一定温度下反应以达到降解效果，所用的酸为质子酸，无机酸类有盐酸、硫酸、硝酸等，有机酸类有甲酸、乙酸、草酸等[35]。并且酸的浓度、反应温度和反应时间均为影响褐藻多糖降解程度的重要因素，不同的酸解条件得到的多糖分子量也不同，从而对其表现的生物活性也有影响[37-40]。Yang等[36]用0.01 mol/L HCl在沸水浴、微波两种加热方式下分别反应0～15 min、0～120 s,所得褐藻多糖硫酸酯分子质量为30～5100 ku。薛勇等[41]将1% (m/V)褐藻多糖硫酸酯与0.01 mol/L的H2SO4在100 ℃下水浴降解4 h，后经中和、超滤可得到相对分子量高于5 ku、1～5 ku和低于1 ku 3个组分的褐藻多糖硫酸酯。蔡璐[42]采用不同浓度(0.01、0.05、0.10 mol/L)的H2SO4、不同降解温度(40、60、80 ℃)及反应时间(2、4、8 h)分别对马尾藻褐藻多糖硫酸酯组分F1和F2进行降解，得到的产物分子量范围为7～16 ku，但降解后褐藻多糖的硫酸根含量下降显著，尤其以组分F2损失严重，作者分析可能是硫酸在切断糖苷键的过程中，硫酸基发生脱落，并且脱落程度随反应温度的升高而加剧。酸法水解多糖后还需对降解产物进行脱盐纯化处理，脱盐处理可根据分子量大小采用超滤膜，也可通过不同类型的脱盐柱进行该操作[43-44]。

自由基氧化降解也是目前制备相对低分子量褐藻多糖硫酸酯的一种化学降解方法，以过氧化氢与铜或铁金属离子相结合的形式为主，反应机制复杂，与Fenton反应类似，在催化作用下H2O2分解产生HOO-、HO·、O2·，这些自由基均含有不成对电子，可以夺取糖链上的氢原子，使糖苷键发生断裂[18-19]。赵雪等[45-46]采用Cu2+-H2O2自由基氧化结合法并经分步超滤得到一种岩藻糖、硫酸根含量均较高的褐藻多糖硫酸酯；此外，该研究发现当H2O2含量为4.5%时，所得褐藻多糖硫酸酯相对分子质量分别为7.68 ku和3.89 ku，硫酸根含量分别为30.32% 和32.48%；其中相对分子质量为7.68 ku的组分主要由岩藻糖和半乳糖构成，二者比例约为2∶1；此外，作者还发现经自由基降解法制得的低分子褐藻多糖的硫酸根含量与H2O2反应含量有关：当H2O2含量分别为4.5%和9%时，所得产物硫酸根含量较为接近，分别为38.5%、36.5%；当H2O2含量达到15%时，产物硫酸根含量大幅度下降，仅为22.5%，研究人员推断在自由基降解褐藻多糖过程中，H2O2含量过高时，使自由基氧化反应剧烈，产物的脱硫现象较为严重。Ouyang等[37]将质量浓度为30 mg/mL的海带(Saccharinajaponica)褐藻多糖溶液与30%H2O2混合后在90 ℃下反应2 h，后经黏度测定法、GPC法测定褐藻多糖硫酸酯分子量分别为9.6、9.4 ku，但降解后硫酸根含量略有下降，这是因为脱硫反应常发生于高温和酸性条件下，该降解反应温度为90 ℃、H2O2溶液恰为弱酸性体系，因此导致了硫酸根的损失。Hou等[47]研究发现反应温度、过氧化氢质量和反应时间是氧化法降解褐藻多糖的主要影响因素，而多糖溶液初始pH值对降解反应无显著影响；当反应温度分别为30、50 ℃时，多糖降解趋势稳定，相对分子量随时间延长而减小，当温度分别升高至70、90 ℃时，产物相对分子量在2 h内迅速降至最低，之后无显著变化。

此外，也有部分研究采用物理法辅助化学法对褐藻多糖硫酸酯进行降解[48-50]，通过物理作用增加糖苷键与化学试剂接触，从而提高降解速度。Li等[48]利用微波辅助酸法水解浒苔(Enteromorphaprolifera)褐藻多糖，通过改变酸浓度、反应温度和反应时间得到了分子量为3.31～446.5 ku的褐藻多糖。马夏军等[50]利用30%H2O2、超声波辅助降解异枝麒麟菜(Eucheumastriatum)硫酸多糖，相对分子质量可降至5 ku。上述研究表明，物理辅助化学法降解褐藻多糖硫酸酯具有可行性。

1.3 酶解法

酶解法制备低分子量褐藻多糖硫酸酯是利用糖苷酶特有的专一性、高效性促使褐藻多糖中的糖苷键发生断裂，一般不影响硫酸基团的含量及其在单糖残基上的位置。酶解反应条件温和，不引入其他试剂，可以对降解产物的相对分子质量进行有效控制，且酶解后无副产物生成。目前主要以生物酶为主，通常以贝类肝胰腺和海洋微生物等作为酶的提取原料[44，51-53]。1966年Thanassi等[54]成功从鲍(Haliotussp.)肝胰腺中提取出一种褐藻多糖水解酶，经CM-Sephadex (A-50)凝胶过滤法测定该酶分子量为100～200 ku，利用纯化后的水解酶与褐藻多糖硫酸酯反应2 h后还原糖产率可达31.5%。Tanaka 等[55]同样以鲍肝胰腺为原料，提取得到了α-L-岩藻糖苷酶和褐藻多糖水解酶两种底物酶，并比较了两种水解酶活性与pH的关系，褐藻多糖水解酶在pH 4.5时活性最高，略低于α-L-岩藻糖苷酶的pH 5。1999年,Daniel等[51]从欧洲大扇贝(Pectenmaximus)消化腺中分离出一种岩藻糖苷酶，该酶可促使褐藻多糖硫酸酯释放L-岩藻糖，酶解产物相对分子量显著下降。Keiko等[56]以虾夷扇贝(Patinopectenyessoensis)肝胰腺为提取原料，经硫酸铵分段盐析、阴离子交换层析、等电点沉淀等一系列方法纯化得到了一种岩藻多糖酶；通过TSK gelG 3000SW 凝胶柱和SDS凝胶电泳两种方法测定该酶分子量分别为85 ku和84 ku；利用该酶降解海蕴褐藻多糖硫酸酯，结果显示多糖溶液黏度降低，硫酸化寡糖的得率约为29.9%。闫相勇等[57]自九孔鲍(Haliotisdiversicoloraquatilis)肝胰腺中提取纯化出两种岩藻聚糖裂解酶，底物褐藻多糖硫酸酯降解率为8%～15%，且酶解后产物的硫酸根含量无显著变化。除从海洋生物中提取褐藻多糖降解酶之外，海洋微生物是获得具有降解效果的多糖酶的另一重要来源。经单因素和正交试验，万玮等[58]优化了太平洋火色杆菌(Flammeovirgapacifica)降解龙须菜(Gracilarialemaneiformis)多糖的条件，使得发酵液中海藻寡糖含量达到3.83 g/dm3。Kim等[59]培养一种海洋细菌—鞘氨醇单胞菌(Sphingomonassp.)PF-1，该菌株可将褐藻多糖硫酸酯降解成7种含有岩藻糖的低聚糖，分子量为305～3749 u，经鉴定该菌株所释放的酶可能是具有内切作用的岩藻多糖酶。

部分藻类褐藻多糖硫酸酯的降解方法及其产物分子量的分布范围见表1。

表1 部分藻类褐藻多糖硫酸酯降解方法及产物分子量分布范围

2 低分子量褐藻多糖硫酸酯生物活性及应用

随着生物分子学技术的发展，研究者对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、无毒等特点使其在药物、食品应用方面具有很大的潜在用途，包括清除体内自由基、保护肾脏、抗肿瘤[72-77]、治疗心脑血管疾病[78-79]、改善糖尿病高血压[80]、促进肠道健康等[81-83]，对促进健康、预防疾病等作用越来越大，甚至超过其营养价值。

2.1 清除自由基

2.2 抗肿瘤

恶性肿瘤是目前危害人类生命健康的重大疾病之一，由恶性肿瘤引起的死亡率呈现逐年上升趋势。恶性肿瘤生长繁殖快，易浸润转移，故而会造成人体器官功能损害，重则危及生命，在临床上具有较大的根治难度。Anastyuk等[87]发现从墨角藻中所提取的天然褐藻多糖硫酸酯及其降解产物具有抗肿瘤功能，在同一剂量下，低分子量褐藻多糖硫酸酯对人皮肤恶性黑色素瘤细胞SK-MEL-5的增殖、集落形成抑制效果弱于褐藻多糖硫酸酯，而对人皮肤恶性黑色素瘤细胞SK-MEL-28表现出的抑制活性与褐藻多糖硫酸酯效果相当，可能与多糖主链上硫酸基团、岩藻糖残基位置或降解产物片段的硫酸根含量相关。Yang 等[36]通过沸水浴加热方式酸水解褐藻多糖，所得低分子量褐藻多糖硫酸酯表现出一定的抗癌活性，当褐藻多糖在沸水浴中酸解10 min后降解产物的抗癌活性更加显著。Choi等[17]研究了γ射线照射制备的低分子量褐藻多糖硫酸酯对人体乳腺癌细胞MCF-7、胃癌细胞AGS和肝癌细胞HepG-2的抑制作用，结果表明，低分子量褐藻多糖对癌细胞抑制力随对褐藻多糖照射量的增加而增大，当射线照射剂量达到 100 kGy时,抑制效果最佳；此外，Choi等[33]还发现低分子量褐藻多糖对黑色素瘤细胞B16-BL6同样具有抑制作用。

2.3 糖尿病治疗

糖尿病是一种世界性的常见病和多发病，患者在高血糖、高血脂等多种有害因素刺激下会引起血管内皮功能紊乱及血管病变，进而造成动脉粥样硬化、高血压及血管疾病[88-89]，某些抗氧化剂、L-精氨酸或蛋白激酶C抑制剂对心血管可起到保护作用。Cui等[80]以GK大鼠建立2型糖尿病模型，分别测定海带低分子量褐藻多糖硫酸酯对大鼠体内血压、局部血流量和离体血管内皮依赖性舒张反应、内皮一氧化氮合成酶表达以及对体外内皮细胞中eNOS磷酸化作用，结果表明低分子量褐藻多糖硫酸酯具有维护内皮细胞活性的特点，可用来预防治疗糖尿病心血管并发症。Jeong等[90]发现低分子量褐藻多糖硫酸酯可减少肥胖，维持db/db糖尿病小鼠体内血脂和葡萄糖平衡，并通过在体内外激活AMP依赖的蛋白激酶来改善内质网应激反应诱导的胰岛素抵抗，缓解2型糖尿病引起的代谢失衡。Chen 等[91]同样以GK大鼠模型研究低分子量褐藻多糖硫酸酯对糖尿病性肾病的预防保护作用，通过组织学评价、蛋白质印记分析、血液肌酐和尿素氮等试验，发现低分子量褐藻多糖硫酸酯可显著降低糖尿病大鼠模型中血液肌酐和尿素氮，苏木精—伊红染色、高碘酸—希夫反应染色和马松三色染色的肾组织显示肾间质纤维化显著减少，证明低分子量褐藻多糖是预防治疗糖尿病肾病肾脏纤维化的潜在药物。Yang等[92]研究了低分子褐藻多糖硫酸酯对糖尿病小鼠血管内皮生长因子的生长增殖的保护作用。对小鼠喂食低分子量褐藻多糖 [50、100、200 mg/(kg·d)]4个月，分别通过免疫荧光染色和荧光素血管造影、ELISA、RT-PCR技术检测缺氧诱导因子-1α水平表达及视网膜血管内皮生长因子，结果表明低分子褐藻多糖硫酸酯通过抑制缺氧诱导因子-1α和视网膜血管内皮生长因子过度表达来缓解由糖尿病引起的视网膜病变，可作为预防或治疗糖尿病性视网膜病变的候选药物。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)]处理3个月，经超声心动图、离体心脏灌注及心室染色等试验，表明低分子量褐藻多糖硫酸酯可增强心肌收缩力、减少心脏纤维化、改善机体中的超氧化物歧化酶；此外，低分子褐藻多糖硫酸酯对糖尿病心脏中活性氧产生和肌细胞凋亡也具有一定的抑制作用，也可抑制蛋白激酶Cβ在糖尿病心脏中的过度激活。

2.4 心脑血管治疗

心脑血管疾病是心脏血管和脑血管疾病的统称，主要由体内一些不必要的脂类醇类等物质氧化后损伤血管引起，是目前危害人类健康的重大疾病之一，而吸烟饮酒、不健康饮食、肥胖、糖尿病等不良因素均可增大患病风险[94-96]。Millet等[97]通过对雄性新西兰兔皮下注射褐藻多糖硫酸酯(分子量8 ku)，并在离体条件下分析该样品对血液样品的抗凝血活性、出血效应及对凝血酶产生的影响，研究结果发现，低分子量褐藻多糖硫酸酯具有抗静脉血栓活性，且呈剂量相关，在单次皮下注射(20 mg/kg) 30 min后活性最佳，4 h时活性可达70%。 Hlawaty等[68]建立大鼠颈动脉球囊损伤模型，用低分子量褐藻多糖硫酸酯[5 mg/(kg·d)]注射14 d，经形态学分析和增殖细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动脉内膜增生，而体外研究证明质量浓度为10 μg/mL的低分子量褐藻多糖硫酸酯可使人脐静脉内皮细胞的迁移率增加，血管平滑肌细胞的迁移率降低，还可通过基质细胞衍生因子的释放来促进干细胞动员，对大鼠颈动脉球囊损伤后内膜增生具有预防和减弱作用。针对治疗性血管再生，Luyt等[98]建立大鼠后肢缺血模型，并通过静脉对大鼠进行低分子量褐藻多糖硫酸酯(5 mg/kg)注射，结果显示大鼠血浆中的基质细胞衍生因子水平显著增加。

除上述提到的几种生物活性之外，低分子量褐藻多糖硫酸酯在预防治疗高血脂症、风湿关节炎、肌细胞分化、肠道免疫[19,99-101]等方面具有一定疗效。

3 低分子量褐藻多糖硫酸酯的研究趋势

物理法、化学法以及生物酶法在低分子量褐藻多糖硫酸酯的制备中均具有重要意义；超声及辐射等物理方法作为降解多糖的新技术，无污染、不会造成多糖结构破坏，目前对物理法的研究多集中于多糖的降解效果，与多糖降解机制的相关报道较少，而且物理法对仪器设备性能要求较高、样品处理量小，在实现工业与绿色化生产相结合过程中具有一定困难。酶法反应条件温和、不会产生有害副产物，生物酶的来源也较为广泛，目前可降解褐藻多糖硫酸酯的酶试剂尚未完全商品化，大多数报道还处在实验室酶提取发酵阶段，制备成本较高；此外，生物酶试剂需在特定条件范围内才可保持活性。化学法降解多糖反应操作简便，在短时间内即可获得大量的低分子量褐藻多糖，目前工业生产多采用此法降解；但化学法降解具有随机性，产物分子量分布范围广，且会对多糖结构造成一定程度的破坏，可考虑与物理法相结合，使降解反应温和高效化。低分子质量褐藻多糖硫酸酯在生物医药、保健食品研究上已获得一定成果，可为各类临床试验提供理论依据，主要以动物体内、外试验居多，未能广泛的应用到实际治疗当中，特别是与抗炎免疫、糖尿病和心脑血管治疗等领域的相关研究较少，此外低分子量褐藻多糖硫酸酯也是近年来一些热门功能性食品组成成分。因而在未来研究中可将目光聚焦在新领域中，在现有资源基础上获得更深层次的成果。

[1] 纪明侯. 海藻化学[M]. 北京：科学出版社,2004.

[2] 何云海, 汪秋宽, 苏唱. 用复合酶酶解一热水浸提法提取裙带菜孢子叶粉岩藻聚糖硫酸酯的工艺研究[J]. 大连水产学院学报, 2007, 22(1):53-57.

[3] 程忠玲, 赵文辉. 海带中褐藻糖胶的酸提法研究[J]. 辽宁化工, 2008, 37(8):514-515.

[4] Feldman S C, Reynaldi S, Stortz C A, et al. Antiviral properties of fucoidan fractions fromLeathesiadifformis[J]. Phytomedicine, 1999, 6(5):335-340.

[5] Regina E G, Elizabeth C S L, Denis R M, et al. In vitro characterization of the antiviral activity of fucoidan fromCladosiphonokamuranusagainst newcastle disease virus[J]. Virology Journal, 2012, 9(1):1-9.

[6] Mulloy B, Mourão P A, Gray E. Structure/function studies of anticoagulant sulphated polysaccharides using NMR[J]. Journal of Biotechnology, 2000, 77(1):123-135.

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

[8] 王亚芳, 张海霞, 汪秋宽,等. 几种褐藻多糖硫酸酯粗提物的降血脂作用[J]. 食品科技, 2015, 40(2):247-253.

[9] 李鸶鸶, 汪秋宽, 何云海,等. 多肋藻岩藻聚糖硫酸酯的提取及其降血脂作用研究[J]. 大连海洋大学学报, 2013, 28(1):94-98.

[10] Huang L, Wen K W, Gao X, et al. Hypolipidemic effect of fucoidan fromLaminariajaponicain hyperlipidemic rats[J]. Pharmaceutical Biology, 2010, 48(4):422-426.

[11] Moghadamtousi S Z, Karimian H, Khanabdali R, et al. Anticancer and antitumor potential of fucoidan and fucoxanthin, two main metabolites isolated from brown algae[J]. Scientific World Journal, 2014(2014):418-423.

[12] Koyanagi S, Tanigawa N, Nakagawa H, et al. Oversulfation of fucoidan enhances its anti-angiogenic and antitumor activities[J]. Biochemical Pharmacology, 2003, 65(2):173-179.

[13] O′Sullivan A M, O′Callaghan Y C, O′Grady M N, et al. In vitro and cellular antioxidant activities of seaweed extracts prepared from five brown seaweeds harvested in spring from the west coast of Ireland[J]. Food Chemistry, 2011, 126(3):1064-1070.

[14] Wang J, Zhang Q, Zhang Z, et al. Antioxidant activity of sulfated polysaccharide fractions extracted fromLaminariajaponica[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2008, 42(2):127-132.

[15] Vo T S, Kim S K. Potential anti-HIV agents from marine resources:an overview[J]. Marine Drugs, 2010, 8(8):2871-2892.

[16] 盘赛昆, 朱强, 王淑军,等. 条浒苔多糖的酶法辅助提取及其抗氧化活性[J]. 水产科学, 2013, 32(4):187-191.

[17] Choi J I, Kim H J. Preparation of low molecular weight fucoidan by gamma-irradiation and its anticancer activity[J]. Carbohydrate Polymers, 2013, 97(2):358-362.

[18] Courtois J. Oligosaccharides from land plants and algae:production and applications in therapeutics and biotechnology[J]. Current Opinion in Microbiology, 2009, 12(3):261-273.

[19] Kim K J, Lee O H, Lee B Y. Low-molecular-weight fucoidan regulates myogenic differentiation through the mitogen-activated protein kinase pathway in C2C12cells[J]. British Journal of Nutrition, 2011, 106(12):1836-1844.

[20] Ji J, Wang L, Wu H, et al. Bio-function summary of marine oligosaccharides[J]. International Journal of Biology, 2010, 3(1):74-86.

[21] Kardos N, Luche J L. Sonochemistry of carbohydrate compounds[J]. Chem Inform, 2001, 332(35):115-131.

[22] Yan J K, Pei J J, Ma H L, et al. Effects of ultrasound on molecular properties, structure, chain conformation and degradation kinetics of carboxylic curdlan[J]. Carbohydrate Polymers, 2015(121):64-70.

[23] 王振宇, 赵海田. 生物活性成分分离技术[M]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 2015.

[24] 李坚斌, 李琳, 李冰,等. 超声降解多糖研究进展[J]. 食品工业科技, 2006,27(9):181-184.

[25] Ogutu F O, Mu T H, Elahi R, et al. Ultrasonic modification of selected polysaccharides—review[J]. Journal of Food Processing & Technology, 2015,6(5):1-8.

[26] 陈亚静, 王维民, 谌素华,等. 马尾藻岩藻聚糖硫酸酯降解工艺的研究[J]. 食品工业科技, 2012, 33(20):284-287.

[27] Zhou C, Ma H. Ultrasonic degradation of polysaccharide from a red algae (Porphyrayezoensis)[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2006, 54(6):2223-2228.

[28] Zhou C, Yu X, Zhang Y, et al. Ultrasonic degradation, purification and analysis of structure and antioxidant activity of polysaccharide fromPorphyrayezoensisUdea[J]. Carbohydrate Polymers, 2012, 87(3):2046-2051.

[29] 胡尊丽, 柴启超, 李春丽,等. 超声波降解海带硫酸化多糖的研究[J]. 聊城大学学报:自然科学版, 2010, 23(1):49-51.

[30] Ji C, Kim H J, Lee J W. Structural feature and antioxidant activity of low molecular weight laminarin degraded by gamma irradiation[J]. Food Chemistry, 2011, 129(2):520-523.

[31] Lim S, Choi J I, Park H. Antioxidant activities of fucoidan degraded by gamma irradiation and acidic hydrolysis[J]. Radiation Physics & Chemistry, 2015(109):23-26.

[32] Choi J I, Lee S G, Han S J, et al. Effect of gamma irradiation on the structure of fucoidan[J]. Radiation Physics & Chemistry, 2014(100):54-58.

[33] Choi J I, Kim H J, Kim J H, et al. Enhanced biological activities of laminarin degraded by gamma-ray irradiation[J]. Journal of Food Biochemistry, 2012, 36(4):465-469.

[34] Quitain A T, Kai T, Sasaki M, et al. Microwave-hydrothermal extraction and degradation of fucoidan from supercritical carbon dioxide deoiledUndariapinnatifida[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2013, 52(23):7940-7946.

[35] 郭振楚. 糖类化学[M].北京：化学工业出版社, 2005.

[36] Yang C, Chung D, Shin I S, et al. Effects of molecular weight and hydrolysis conditions on anticancer activity of fucoidans from sporophyll ofUndariapinnatifida[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2008, 43(5):433-437.

[37] Ouyang J M, Wang M, Lu P, et al. Degradation of sulfated polysaccharide extracted from algalLaminariajaponica, and its modulation on calcium oxalate crystallization[J]. Materials Science & Engineering C, 2010, 30(7):1022-1029.

[38] Kalitnik A A, Marcov P A, Anastyuk S D, et al. Gelling polysaccharide fromChondrusarmatusand its oligosaccharides:the structural peculiarities and anti-inflammatory activity[J]. Carbohydrate Polymers, 2015(115):768-775.

[39] Liu X, Hao J J, Zhang L J, et al. Activated AMPK explains hypolipidemic effects of sulfated low molecular weight guluronate on HepG2 cells[J]. European Journal of Medicinal Chemistry, 2014, 85(15):304-310.

[40] Daniel R, Chevolot L, Carrascal M, et al. Electrospray ionization mass spectrometry of oligosaccharides derived from fucoidan ofAscophyllumnodosum[J]. Carbohydrate Research, 2007, 342(6):826-834.

[41] 薛勇, 薛长湖, 杜世振,等. 岩藻聚糖硫酸酯寡糖-Ce(ⅳ)配合物水解胶原蛋白的研究[J]. 中国海洋大学学报:自然科学版, 2006, 36(2):273-276.

[42] 蔡璐. 不同分子量马尾藻岩藻聚糖硫酸酯的制备及降血脂机理的初步研究[D]. 湛江：广东海洋大学, 2014.

[43] Bilan M I, Grachev A A, Shashkov A S, et al. Further studies on the composition and structure of a fucoidan preparation from the brown algaSaccharinalatissima[J]. Carbohydrate Research, 2010, 345(14):2038-2047.

[44] Sun Y, Yang B, Wu Y, et al. Structural characterization and antioxidant activities of κ-carrageenan oligosaccharides degraded by different methods[J]. Food Chemistry, 2015(178):311-318.

[45] 赵雪, 李芳, 董诗竹,等. 相对低分子质量海带岩藻聚糖硫酸酯的制备及其对纤溶系统的影响[J]. 中国海洋药物, 2011,30(3):25-30.

[46] 赵雪, 傅海舰, 薛长湖,等. 自由基氧化法制备海带岩藻聚糖硫酸酯的抗凝血活性[J]. 中国水产科学, 2007, 14(6):1017-1022.

[47] Hou Y, Wang J, Jin W, et al. Degradation ofLaminariajaponica, fucoidan by hydrogen peroxide and antioxidant activities of the degradation products of different molecular weights[J]. Carbohydrate Polymers, 2012, 87(1):153-159.

[48] Li B, Liu S, Xing R, et al. Degradation of sulfated polysaccharides fromEnteromorphaprolifera, and their antioxidant activities[J]. Carbohydrate Polymers, 2013, 92(2):1991-1996.

[49] Jo B W, Choi S K. Degradation of fucoidans fromSargassumfulvellum, and their biological activities[J]. Carbohydrate Polymers, 2014(111):822-829.

[50] 马夏军, 岑颖洲, 邱玉明,等. 超声波辅助过氧化氢氧化降解制备相对低分子质量异枝麒麟菜硫酸多糖[J]. 中国海洋药物, 2005, 24(4):10-13.

[51] Daniel R, Berteau O, Jozefonvicz J, et al. Degradation of algal (Ascophyllumnodosum) fucoidan by an enzymatic activity contained in digestive glands of the marine molluscPectenmaximus[J]. Carbohydrate Research, 1999, 322(3/4):291-297.

[52] Long Y, Xu X, Xue C, et al. Enzymatic preparation and structural determination of oligosaccharides derived from sea cucumber (Acaudinamolpadioides) fucoidan[J]. Food Chemistry, 2013, 139(1/4):702-709.

[53] Iiu B, Nedashkovskaia O I, Alekseeva S A, et al. Degradation of fucoidan by the marine proteobacteriumPseudoalteromonascitrea[J]. Microbiology, 2002, 71(1):41-47.

[54] Thanassi N M, Nakada H I. Enzymic degradation of fucoidan by enzymes from the hepatopancreas of abalone,Haliotusspecies[J]. Archives of Biochemistry & Biophysics, 1967, 118(1):172-177.

[55] Tanaka K, Sorai S. Hydrolysis of fucoidan by abalone liver alpha-L-fucosidase[J]. Febs Letters, 1970, 9(1):45-48.

[56] Keiko K, Masaru M, Tsunco Y. Enzymic degradation of fucoidan by fucoidanase from the hepatopancreas ofPatinopectenyessoensis[J]. Biosci Biotech Biochem, 1992, 56(3):490-494.

[57] 闫相勇, 刘翼翔, 凌绍梅,等. 低分子量岩藻聚糖酶法制备工艺[J]. 农业工程学报, 2014, 30(4):279-285.

[58] 万玮, 高超, 产竹华,等. 深海细菌Flammeovirgapacifica降解龙须菜产寡糖反应条件的优化[J]. 应用海洋学学报, 2013, 32(4):584-590.

[59] Kim W J, Kim S M, Lee Y H, et al. Isolation and characterization of marine bacterial strain degrading fucoidan from KoreanUndariapinnatifidasporophylls[J]. Journal of Microbiology & Biotechnology, 2008, 18(4):616-623.

[60] 周存山. 条斑紫菜多糖提取及物理降解研究[D].镇江：江苏大学,2007.

[61] 郭欣. 超声处理对海洋岩藻聚糖硫酸酯分子链及结构和抗氧化活性影响的研究[D]. 杭州：浙江大学,2014.

[62] Chevolot L, Foucault A, Chaubet F, et al. Further data on the structure of brown seaweed fucans:relationships with anticoagulant activity.[J]. Carbohydrate Research, 1999, 319(1/4):154-165.

[63] Azofeifa K, Angulo Y, Lomonte B. Ability of fucoidan to prevent muscle necrosis induced by snake venom myotoxins:comparison of high- and low-molecular weight fractions.[J]. Toxicon, 2008, 51(3):373-380.

[64] 吴永沛, 刘明, 刘翼祥,等. 制备低分子量岩藻聚糖的研究[J]. 食品工业科技, 2007(9):151-154.

[65] 王淼, 于海燕, 欧阳健明. 异枝麒麟菜硫酸多糖的降解及其对尿石矿物草酸钙的抑制作用[J]. 海洋科学, 2008, 32(8):34-37.

[66] 王琪琳, 曲爱琴, 王海仁. 海带硫酸多糖的降解、分离纯化及理化性质分析[J]. 药物生物技术, 2004, 11(5):316-320.

[67] 董平, 薛长湖, 李兆杰,等. 岩藻聚糖硫酸酯低聚糖的制备及其抗氧化活性研究[J]. 中国海洋大学学报：自然科学版, 2006, 36(S1):59-62.

[68] Hlawaty H, Suffee N, Sutton A, et al. Low molecular weight fucoidan prevents intimal hyperplasia in rat injured thoracic aorta through the modulation of matrix metalloproteinase-2 expression[J]. Biochemical Pharmacology, 2011, 81(2):233-243.

[69] Zhao X, Guo F, Hu J, et al. Antithrombotic activity of oral administered low molecular weight fucoidan fromLaminariajaponica[J]. Thrombosis Research, 2016(144):46-52.

[70] Coste O, Malta E J, López J C, et al. Production of sulfated oligosaccharides from the seaweedUlvasp. using a new ulvan-degrading enzymatic bacterial crude extract[J]. Algal Research, 2015, 10(6/7):224-231.

[71] Kim W J, Koo Y K, Jung M K, et al. Anticoagulating activities of low-molecular weight fuco-oligosaccharides prepared by enzymatic digestion of fucoidan from the sporophyll of KoreanUndariapinnatifida[J]. Archives of Pharmacal Research, 2010, 33(1):125-131.

[72] Xue C H, Fang Y, Lin H, et al. Chemical characters and antioxidative properties of sulfated polysaccharides fromLaminariajaponica[J]. Journal of Applied Phycology, 2001, 13(1):67-70.

[73] Wang J, Zhang Q, Zhang Z, et al. Potential antioxidant and anticoagulant capacity of low molecular weight fucoidan fractions extracted fromLaminariajaponica[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2010, 46(1):6-12.

[74] 李兆杰, 薛长湖, 陈磊,等. 低分子量海带岩藻聚糖硫酸酯的清除活性氧自由基和体内抗氧化作用[J]. 水产学报, 2001, 25(1):64-68.

[75] Colliec S, Boisson-Vidal C, Jozefonvicz J. A low molecular weight fucoidan fraction from the brown seaweedPelvetiacanaliculata[J].Phytochemistry, 1994, 35(3):697-700.

[76] 董诗竹. 海带低分子量岩藻聚糖硫酸酯的制备及其抗血栓活性研究[D]. 青岛：中国海洋大学,2011.

[77] Morya V K, Kim J, Kim E K. Algal fucoidan:structural and size-dependent bioactivities and their perspectives[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2012, 93(1):71-82.

[78] 李静, 郝守祝. 低分子量褐藻多糖硫酸酯在制备治疗心脑血管疾病的药物中的用途:中国, CN 1985847 B[P]. 2007-06-27.

[79] Raposo M F D J, Morais A M B D, Rui M S C D M. Marine polysaccharides from algae with potential biomedical applications[J]. Marine Drugs, 2015, 13(5):2967-3028.

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

[81] Wang Y B. Prebiotics:present and future in food science and technology[J]. Food Research International, 2009, 42(1):8-12.

[82] Mcdonnell P, Figat S, O′Doherty J V. The effect of dietary laminarin and fucoidan in the diet of the weanling piglet on performance, selected faecal microbial populations and volatile fatty acid concentrations[J]. Animal, 2010, 134(1/3):208-210.

[83] Mf D J R, de Morais A M, de Morais R M. Emergent sources of prebiotics:seaweeds and microalgae[J]. Marine Drugs, 2016, 14(2):27.

[84] Guiyan Q U, Liu X, Wang D, et al. Isolation and characterization of fucoidans from five brown algae and evaluation of their antioxidant activity[J]. Journal of Ocean University of China, 2014, 13(5):851-856.

[85] 王莹, 赵志浩, 高蒙初,等. 岩藻聚糖硫酸酯及其酶解产物对 D-半乳糖氧化损伤小鼠的抗氧化作用[J]. 现代食品科技, 2013(10):2378-2382.

[86] Zhang Z, Wang X, Zhao M, et al. Phosphorylation of low-molecular-weight polysaccharide fromEnteromorphalinzawith antioxidant activity[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2013, 96(2):371-375.

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

[88] Guariguata L, Whiting D R, Hambleton I, et al. Global estimates of diabetes prevalence for 2013 and projections for 2035.[J]. Diabetes Research & Clinical Practice, 2014, 103(2):137-149.

[89] Kim C, Newton K M, Knopp R H. Gestational diabetes and the incidence of type 2 diabetes:a systematic review[J]. Diabetes Care, 2002, 25(10):1862-1868.

[90] Jeong Y T, Yong D K, Jung Y M, et al. Low molecular weight fucoidan (LMWF) improves ER stress-reduced insulin sensitivity through AMPK activation in L6 myotubes and restores lipid homeostasis in a mouse model of type 2 diabetes[J]. Molecular Pharmacology, 2013, 84(1):147-157.

[91] Chen J, Cui W, Zhang Q, et al. Low molecular weight fucoidan ameliorates diabetic nephropathy via inhibiting epithelial-mesenchymal transition and fibrotic processes[J]. American Journal of Translational Research, 2015, 7(9):1553-1563.

[92] Yang W, Yu X, Zhang Q, et al. Attenuation of streptozotocin-induced diabetic retinopathy with low molecular weight fucoidan via inhibition of vascular endothelial growth factor[J]. Experimental Eye Research, 2013, 115(10):96-105.

[93] Yu X, Zhang Q, Cui W, et al. Low molecular weight fucoidan alleviates cardiac dysfunction in diabetic Goto-Kakizaki rats by reducing oxidative stress and cardiomyocyte apoptosis[J].Journal of Diabetes Research, 2014(2014):420929.

[94] He Y, Yang J, Kong D, et al. Association of miR-146a rs2910164 polymorphism with cardio-cerebrovascular diseases:a systematic review and meta-analysis[J]. Gene, 2015, 565(2):171-179.

[95] Choi S K, Kim I S. Effects of a cardiocerebrovascular disease prevention education program for postmenopausal middle-aged women[J]. Journal of Korean Academy of Nursing, 2015, 45(1):25-34.

[96] Wang Y, Eliot M N, Wellenius G A. Short-term changes in ambient particulate matter and risk of stroke:a systematic review and meta-analysis[J]. Journal of the American Heart Association, 2014, 3(4):845-847.

[97] Millet J, Jouault S C, Mauray S, et al. Antithrombotic and anticoagulant activities of a low molecular weight fucoidan by the subcutaneous route[J]. Thrombosis & Haemostasis, 1999, 81(3):391-395.

[98] Luyt C E, Meddahipellé A, Hotinnoe B, et al. Low-molecular-weight fucoidan promotes therapeutic revascularization in a rat model of critical hindlimb ischemia[J]. Journal of Pharmacology & Experimental Therapeutics, 2003, 305(1):24-30.

[99] Shu Z, Shi X, Nie D,et al. Low-molecular-weight fucoidan inhibits the viability and invasiveness and triggers apoptosis in IL-1β-treated human rheumatoid arthritis fibroblast synoviocytes[J]. Inflammation, 2015, 38(5):1777-1786.

[100] Macfarlane S, Macfarlane G T, Cummings J H. Review article:prebiotics in the gastrointestinal tract[J]. Alimentary Pharmacology & Therapeutics, 2006, 24(5):701-714.

[101] Hwang P A, Phan N N, Lu W J, et al. Low-molecular-weight fucoidan and high-stability fucoxanthin from brown seaweed exert prebiotics and anti-inflammatory activities in Caco-2 cells[J]. Food & Nutrition Research, 2016(60):32033.

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 )

low molecular weight fucoidan; degradation method; biological activity

10.16378/j.cnki.1003-1111.2017.05.024

2017-01-12；

2017-04-28.

国家自然科学基金资助项目(31471610)；海洋公益性行业科研专项(201405040).

丛瑶(1991-)，女，硕士研究生；研究方向：海洋生物活性物质.E-mail:congyao2030@163.com. 通讯作者：汪秋宽(1962-)，女，教授；研究方向：水产品加工及综合利用.E-mail:wqk320@dlou.edu.cn.

S986.2

C

1003-1111(2017)05-0674-09