岩藻多糖的功能特性及其在食品中的应用

秦益民， 任丹丹， 姜进举， 孙占一， 申培丽， 宋悦凡

(1.海藻活性物质国家重点实验室， 山东 青岛 266400； 2.大连海洋大学 食品科学与工程学院，辽宁 大连 116023；3.嘉兴学院 材料与纺织工程学院， 浙江 嘉兴 314001)

岩藻多糖也称褐藻糖胶、褐藻多糖硫酸酯、褐藻聚糖硫酸酯、岩藻依聚糖、岩藻聚糖硫酸酯等，是一种水溶性硫酸酯化杂多糖[1]。作为海带等褐藻特有的海洋源纯天然多糖,岩藻多糖主要由含硫酸基岩藻糖组成,伴有少量半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、糖醛酸等,其独特的化学结构赋予其一系列优良的生物活性，是一种性能优良、功效独特的海洋源健康产品,在新时代健康产业有重要的应用价值。岩藻多糖在全球各地已经广泛应用于功能食品、美容护肤品、生物医用材料、植物生长刺激剂等领域,是一种重要的海藻活性物质。

本研究介绍了岩藻多糖的来源及提取方法、化学结构等理化性质，概述了岩藻多糖具有的免疫调节、抗肿瘤、抗氧化等多种生理活性。并总结了其在日本、美国、韩国、中国等国家食品中的应用和研究进展，对进一步开发岩藻多糖在健康产业的应用有重要价值。

1 岩藻多糖的理化基础特性

1.1 岩藻多糖的来源及提取方法

在褐藻生物体中，岩藻多糖一般以小滴状存在于褐藻组织或细胞间黏液基质中，能从叶片表面分泌出来(图1是褐藻表面的岩藻多糖)，目前主要从海带、裙带菜、海蕴、泡叶藻、羊栖菜、马尾藻、绳藻、墨角藻等褐藻中提取。我国拥有丰富的褐藻资源，海带养殖规模全球最大，其中约有50%的产量用于提取褐藻胶，这为褐藻胶与岩藻多糖的联合提取制备提供了充足的原料保障。裙带菜是一种在我国大规模人工栽培的海藻，其岩藻多糖含量高，从中提取的岩藻多糖已经广泛应用于保健食品。海蕴，又名水云，是一种味道鲜美的海藻食品，尽管其产量相对较低，但日本的很多企业以海蕴为提取原料，提取出的岩藻多糖具有明显的药理作用，具有治疗胃和十二指肠溃疡的显著疗效。Sigma公司从墨角藻中提取的试剂型岩藻多糖是一种取代度很高的硫酸酯多糖，具有抗炎、抗凝血、抗病毒、抗肿瘤等较高的生物活性。

图1 褐藻表面的岩藻多糖Fig.1 Fucoidan on surface of brown seaweed

岩藻多糖是一种极性大分子化合物，因其结构中含有大量亲水性基团而易溶于水。目前，国内外主要采用水提法、酸提法、氯化钙沉淀法等浸提法提取岩藻多糖，这些方法的优点是工艺简单、操作方便、成本低，但存在提取率较低、活性损失大、过滤纯化困难等缺点，限制了岩藻多糖的规模化生产。近年来在传统的浸提法基础上开发出了超声波辅助提取、微波辅助提取、酶解辅助提取等新工艺，有效推动了岩藻多糖的产业化生产和应用[1]。

1.2 岩藻多糖的化学结构

作为一种硫酸酯化杂多糖，岩藻多糖的化学结构主要体现在单糖组成、连接方式、硫酸酯化度及酯化位点等方面，其中海藻的种类及来源对岩藻多糖的化学结构有重要影响。岩藻多糖的典型结构中分子主链主要由含硫酸基的岩藻糖(fucose)构成，还含有少量木糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖、葡萄糖醛酸等。继瑞典科学家Kylin在1913年发现岩藻多糖后[2]，各国学者研究了从巨藻、海带、裙带菜、羊栖菜、泡叶藻、墨角藻、绳藻等褐藻中提取出的岩藻多糖的结构和性能。Percival[3]发现泡叶藻源岩藻多糖含有49%的岩藻糖、10%的木糖和11%的葡萄糖醛酸。Nishide等[4]对21种日本产褐藻中提取的岩藻多糖的单糖及糖醛酸组分进行研究，结果表明其单糖组分以L-岩藻糖为主，均含有木糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖和鼠李糖，少数含有阿拉伯糖，其糖醛酸以葡萄糖醛酸或甘露糖醛酸为主，有的含有半乳糖醛酸。Nishino等[5]对墨角藻源岩藻多糖进行分析，发现其中除了岩藻糖等成分，还含有0.4%的氨基葡萄糖，说明岩藻多糖是一种化学组分和结构十分复杂的大分子多糖化合物。岩藻多糖以L-岩藻糖和硫酸基团为主，根据褐藻的种类、生长季节和藻体部位以及提取分级手段的不同，在化学组分上有较大差异。

2 岩藻多糖的功能特性

基于岩藻多糖独特的来源和化学结构，岩藻多糖拥有一系列优良的生物功能特性。表1总结了科研人员发现的岩藻多糖的功能特性和作用机制。

由表1可以看出，岩藻多糖对生物体的免疫调节[6]、抗肿瘤[7]、抗氧化[8]、抗凝血和血栓[9]、降血脂[10]、抗菌[11]、抗病毒[12]、抗关节炎[13]、预防胃溃疡[14]、神经保护[15]、调节脂肪代谢[16]、缓解糖尿病并发症[17]、调节骨代谢[18]、对肠道屏障功能的保护作用[19]、促进伤口愈合[20]、抗衰老[21]等多种功能特性均有一定作用，但作用机制不完全相同。比如，岩藻多糖通过清除羟基自由基、超氧负离子、过氧化氢和单态氧等活性氧簇，具有抗氧化活性；通过与细菌细胞膜蛋白结合，改变膜蛋白结构、破坏磷脂双分子层、破坏细胞膜的完整性，具有抗菌、抗病毒活性等。

3 岩藻多糖在食品中的应用

岩藻多糖是一种优质的膳食纤维，具有促进胃肠蠕动等重要的生理功能，可吸附有毒物质并加速排出，尤其是吸附Pb、Sn、Cd等多种有毒重金属，减轻这些物质对人体的毒害[22]。基于其多种功能活性作用，岩藻多糖在功能食品和饮料中已经得到广泛应用，其中应用形式主要有片剂、胶囊、冲剂等。目前我国对岩藻多糖的开发和应用尚处于起步阶段，市场上的产品以原料供应为主。国际上，日本、美国、韩国处于岩藻多糖研究、开发和应用的领先地位，已经有很多成熟的产品应用于功能食品领域，发挥其抗幽门螺旋杆菌、抗肿瘤、提高免疫力、改善胃肠道等健康功效。

3.1 日本市场上的岩藻多糖产品

日本在岩藻多糖领域的研究处于世界领先地位，是相关产品研发、生产、推广、应用最成熟的国家。日本市场上的岩藻多糖产品主要涉及肿瘤康复、增强免疫力等，表2总结了日本市场上的岩藻多糖产品。

3.2 美国市场上的岩藻多糖产品

美国对岩藻多糖的研究和产品开发处在世界前列，其岩藻多糖产品多集中于营养补充剂，主要用于提高免疫力、抗氧化；表3总结了美国市场上主要的岩藻多糖产品。

表1 岩藻多糖的功能特性和作用机制Tab.1 Functional properties and mechanism of fucoidan

3.3 韩国市场上的岩藻多糖产品

韩国市场上最知名的岩藻多糖产品是韩国HAERIM(海林)岩藻多糖(固形物质量分数10%，质量分数为83.3%)，其岩藻多糖主要来自裙带菜，另外还含有野樱莓、姜黄、松树皮提取物等有利于肿瘤康复的活性成分。海林岩藻多糖产品为液体剂型，每天推荐量为4～6克。

3.4 中国市场上的岩藻多糖产品

在国内市场上，山东、北京、辽宁等省市的多家企业均在积极推动岩藻多糖的产业化，但大多企业以生产岩藻多糖保健原料为主，而具有国家保健食品批号的岩藻多糖相关产品数量较少，并且主要以褐藻多糖复合添加产品为主，以增强免疫功能较为突出，如赛洋牌排铅慧源咀嚼片(国食健字G20050448),宣称功能为促进排铅、辅助改善记忆；银龄牌壳寡糖香茹多糖胶囊(国食健字G20050642),宣称功能为增强免疫力；银龄牌壳寡糖黄芪西洋参胶囊(国食健字G20141247)，宣称功能为增强免疫力、抗氧化；海赋健胶囊[卫食健字(1999)第0343号]，宣称功能为辅助抑制肿瘤、免疫调节；天合一牌葆康胶囊[卫食健字(2000)第0722号]，宣称功能为免疫调节等。目前，我国部分企业生产的岩藻多糖产品已经通过国家食品药品监督管理局备案，表明国内企业已具备食品用岩藻多糖的生产资质。

表2 日本市场上主要的岩藻多糖产品Tab.2 Main fucoidan products on Japanese market

表3 美国市场上主要的岩藻多糖产品Tab.3 Main fucoidan products on American market

4 小 结

科研人员对岩藻多糖的提取分离技术、结构解析、活性作用及构效关系的研究已经非常深入，并取得丰硕的成果。相比之下，岩藻多糖的应用研究与产品开发仍然不足，尚未有大规模的产品应用。随着人们对岩藻多糖构效关系解析的愈加明确以及科研成果的继续涌现，岩藻多糖将在食品营养补充剂、功能饮料、美容护肤品、动物营养等领域发挥更大的作用，在大健康产业中有巨大的市场应用潜力。