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紫菜活性成分提取技术及其功能特性研究进展

2022-10-11李竹嘉徐静雯

食品工业科技 2022年20期
关键词:紫菜多糖活性

李竹嘉,徐静雯,2,3, ,赵 勇,2,3,

(1.上海海洋大学食品学院,上海 201306;2.农业农村部水产品贮藏保鲜质量安全风险评估实验室(上海),上海 201306;3.上海海洋大学食品质量安全检测实验室,上海 201306)

紫菜(/spp.)在系统分类学上隶属于红藻门(Rhodophyta),原红藻纲(Protoflorideae),红毛菜目(Bangiales),红毛菜科(Bangiaceae),是一类生长在潮间带的海藻,其分布范围涵盖了寒带到热带海域。在众多紫菜种类中,条斑紫菜()和坛紫菜()是我国两种最重要的经济海藻,为我国创造了很高的经济价值。其中坛紫菜在我国东南沿海广泛种植,产量约占全国紫菜的75%。2019 年我国紫菜产量约为2.12万吨,较2018 年增长了5.22%。紫菜具有非常高的营养价值,早在《本草纲目》已有“紫菜可以主治热气,瘿结积块之症”的报道,而现代研究发现紫菜富含蛋白质、多种维生素和矿物质,且脂肪含量较低,是一种理想的保健食品。随着现代社会对于饮食结构的不断重视,天然产物中对生活有益的活性成分正受到广泛的关注。紫菜兼有丰富的营养及食用价值,在开发功能性产品方面具有非常广阔的应用前景。文章针对紫菜多糖、藻胆蛋白、多酚等功能性物质及其提取技术研究现状进行综述,旨为全面阐释紫菜的营养价值及其健康功效,并为拓宽紫菜产业发展空间及加快开发紫菜活性成分应用提供科学参考。

1 紫菜多糖

多糖主要指由20 个以上的单糖通过糖苷键连接形成的一种含醛基或酮基的多羟基聚合物及其衍生物,是植物界中存在数量最丰富、拥有重要生理功能的一类化合物。与陆生植物不同的是,紫菜中多糖的含量非常丰富,约占20%~40%,主要集中在细胞壁基质中,由“-(1→3)-D-半乳糖”与“-(1→4)-3,6-内醚-L-半乳糖”连接的琼二糖重复单元构成的硫酸化多糖组成,有研究表明,硫酸化多糖与普通多糖相比更具有生物学特性。近年来随着对于多糖不断地深入研究,人们对其的认识已经从一种维持生命体活动的必要物质转变成了一种具有抗氧化性、抗菌性、降血糖等多种生物活性的营养物质。紫菜多糖因其独特的结构特性和高生物利用度、低成本、高产量的特点十分适合作为食品补充剂和功能食品的原料来源。

1.1 紫菜多糖的提取

紫菜多糖的提取方法通常是将紫菜干燥后使用热水浸提或结合超声波、微波、酶等进行辅助。热水浸提法是最常见的提取方法,其原理是通过热作用使紫菜细胞质壁分离,从而水更容易进入细胞使多糖溶出。该方法主要受到溶剂扩散程度以及多糖在溶剂中的溶解度影响,虽然方便简单但提取量较少,且容易受到水溶性蛋白的影响,周小伟等使用水提醇沉法提取紫菜多糖,提取时间2 h 多糖得率仅为3%,且粗提物中蛋白含量达14.1301%。人们发现可以利用微波的热效应和高频电磁波来改善提取率低的问题。Chen 等利用微波辅助技术萃取紫菜多糖,采用响应面法优化后确定最佳提取条件,提取率为5.01%±0.32%,相比普通热水法(1.72%±0.13%)提高约191%。微波辅助提取对于多糖官能团无影响,是一种有效的提取工艺。超声波也可以作为一种辅助手段,通过其空化效应破坏细胞结构从而提高提取率。张帅等使用超声波辅助配合蛋白酶提取坛紫菜多糖,在最优条件下提取率可达9.5%。然而有研究指出,超声诱导的空化会产生较高的剪切力和温度,而这些因素在增加提取率的同时也会改变多糖的结构和理化性质,所以超声波常用于多糖等营养物质的改性作用。

由于紫菜多糖为半乳聚糖硫酸酯,生物体消化或作为生物医药材料的利用都受到一定限制,而通过超声波、酶、化学等方法降解多糖可使其分子质量和表观黏度降低,活性基团暴露,从而使生物活性提升。Yu 等发现,经过超声脉冲处理后的紫菜多糖,其粘度和分子量都下降且对胃腺癌细胞SGC7901的增殖抑制作用有一定增强。过氧化氢(HO)等氧化剂可通过夺取多糖-1,4 糖苷键1 位或4 位上的质子,使其因非酶氧化而断裂产生水溶性多糖。黄海潮等实验发现,经超声波降解后,坛紫菜多糖的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)清除能力IC由9.37 mg/mL 降至1.71 mg/mL,分子量由大于670 kD降至235 kD。姜慧等使用HO和V联合降解法降解条斑紫菜多糖发现与降解前相比,其总糖、硫酸根质量分数增加,蛋白质量分数降低,还原力和DPPH 自由基、羟自由基、超氧阴离子清除活性得到明显提高,且该方法更环保并更接近植物内部氧化还原反应。

如今紫菜多糖的提取技术已较为成熟,如何能在不改变生物活性、分子量和成分的前提下探索更多节能、高效的新型提取方法仍待学者们探索。

1.2 紫菜多糖的生物活性

1.2.1 抗氧化 多糖主要通过清除自由基,减少过氧化产物的含量,促进抗氧化酶的活性以及激活信号通路来表现抗氧化活性。现代研究表明,多糖对于DPPH、羟基、ABTS、超氧阴离子等自由基、抑制脂质过氧化等都具有一定能力。而与非硫酸多糖相比,紫菜中具有-OSOH 基团的硫酸化多糖更有可能将氢原子转移到自由基,从而导致更高的抗氧化活性。谢飞等发现末水坛紫菜多糖能提高受HO损伤的宫颈癌细胞(HeLa)存活率,并表现出显著的保护作用。脑缺血再灌注损伤与氧自由基损伤和炎症反应密切相关,张海红等通过建立小鼠脑缺血损伤模型发现,紫菜多糖能通过升高脑组织超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,降低脂质过氧化物如丙二醇(MDA)含量来增强模型自由基清除能力,从而改善脑缺血再灌注损伤小鼠的学习和记忆障碍后遗症。Sun 等发现经过降解的小分子条斑紫菜多糖更能穿过穿过细胞膜进入细胞中,在通过其丰富的-OSO-基团螯合Ca在降低草酸钙(CaOx)溶液的过饱和度,并抑制CaOx 的形成方面发挥着更出色的作用。一些合成的抗氧化食品添加剂如丁基羟基甲苯(BHT)具有潜在的毒性,而紫菜多糖作为一种纯天然抗氧化物在食品工业存在巨大的潜力。

1.2.2 免疫调节 近年来国内外对于多糖的免疫调节功能进行了大量研究,硫酸多糖可通过调节巨噬细胞功能、自然杀伤细胞和T/B 淋巴细胞,以及刺激淋巴细胞的免疫反应和激活补体系统等机制发挥其免疫活性。李银停研究了坛紫菜多糖对巨噬细胞RAW246.7 的调节作用发现,紫菜多糖主要通过促进巨噬细胞的增殖、吞噬能力以及释放NO 的含量来提升机体的免疫能力。Gong 等将紫菜多糖降解后得到组分PHPD-IV,并发现该组分可通过上调MAPK 信号分子的磷酸化而诱导巨噬细胞的免疫调节活性。Shi 等向原肌球蛋白(TM)诱导的小鼠过敏模型中注入紫菜多糖,证明紫菜多糖可通过调节Th1/Th2 失衡,促进Th1 细胞反应和下调TM 诱导的Th2 细胞反应来抑制过敏反应。田冰等发现紫菜多糖可影响手足口病(HFMD)患病乳鼠体内T 细胞表型表达和活化,并抑制致炎因子同时促进抗炎因子的分泌,有助于机体通过自身免疫对抗疾病。以上这些对于紫菜多糖的研究将有助于开发具有免疫调节活性的新型功能性食品或药物。有研究指出海藻中的硫酸多糖可通过阻断病毒的初始进入或通过调节宿主细胞的免疫反应来抑制其转录和翻译从而提升机体对病毒的免疫,并且提出了海藻多糖如从红藻中提取出的卡拉胶对于治疗新型冠状病毒(COVID-19)的可能,但关于紫菜多糖对该方面的研究还较少。

1.2.3 肠道菌群调节 肠道菌群的失调或失衡被认为是肥胖、高血压、2 型糖尿病等一系列代谢综合症产生的直接诱因,近年来,多糖对肠道菌群的调节作用已引起广泛关注。尽管紫菜多糖对于肠道菌群所引起的疾病的保健或治疗作用目前还处于起步阶段,但由于紫菜多糖难以被上消化道消化,这使得其可作为底物促进肠道有益微生物的生长,因此被认为是一种拥有很大潜力的益生元化合物。Shepherd等发现了一种消化紫菜多糖的拟杆菌,而当给小鼠喂食富含紫菜多糖的食物时,这种细菌菌株能稳定定植到小鼠中,该实验证明了紫菜多糖对于调节肠道菌群的可能性。Xu 等发现,坛紫菜多糖可通过改变微生物群落结构使变形杆菌尤其是大肠杆菌志贺氏菌群的相对丰度下降。曾傲琼等发现条斑紫菜多糖浓度为30 mg/mL 时,对淀粉酶的抑制率可超过30%,可作为一种潜在的天然抗糖尿病药物。Qiu 等在研究坛紫菜多糖对肠上皮细胞增殖和迁移的影响时发现坛紫菜多糖可以通过刺激细胞增殖和迁移来加速肠上皮细胞创伤的愈合,紫菜多糖除了对肠道有益外,对肝脏等其他消化系统也表现出显著的保护作用,这对于研发相关保健食品有重要意义。

2 紫菜蛋白

紫菜中蛋白质含量十分丰富,其质量分数通常占干质量的25%~50%。藻胆蛋白(phycobiliprotein,PBP)是一种常见于紫菜等藻类中的具有良好生物活性的物质,根据光谱特性的区别可分为藻红蛋白(Phycoerythrin,PE)、藻蓝蛋白(Phycocyanin,PC)、别藻蓝蛋白(Allophycocyanin,APC)和藻红蓝蛋白(Phycoerythrocyanin,PEC)。其中PE 含量最为丰富,约占干重的2.43%。为了增强紫菜蛋白的活性,可通过酶解等技术将其分解为相对分子质量小于6000 Da 的多肽。另外,紫菜中的氨基酸种类齐全,必需氨基酸质量分数达40.29%。

2.1 紫菜蛋白的提取

由于藻胆蛋白是水溶性的胞内蛋白,想要提取效率更高,需要对藻体进行破碎。反复冻融法是将藻体在零下20 ℃下冷冻,5 ℃下融解后引发冰晶体的形成以及盐浓度的增加使得藻体细胞破碎,促进蛋白的溶出;水溶胀法通过将紫菜在蒸馏水中长时间浸泡使细胞溶胀破裂从而使蛋白溶出。郑蔚然等比较了以上两种方法对坛紫菜R-藻红蛋白的提取效果,得出,反复冻融法得率为10.64 mg/g 虽然效果较好但需要冷冻设备,程序复杂;水溶胀法得率为8.6 mg/g,操作方便、成本低但用时过长。针对传统方法的提取率低、用时长等缺点,现代往往通过液氮研磨法、超声波、微波、酶解等方法对水提法进行辅助。施瑛等使用响应面法优化复合酶法提取紫菜藻红蛋白,得率为2.257%,纯度达到1.656,且酶反应过程温和、能耗低。Benavides 等使用超声辅助提取紫球藻中的藻红蛋白,其提取率为传统水提法的5 倍。近年来,脉冲电场技术(PEF)因其处理效率高,不产生二次污染等优点广泛应用于各领域。Käferböck等使用PEF 结合冻融法提取螺旋藻藻胆蛋白,相比未经PEF 处理的组分,提取率及纯度都大大提高,但同时能源的巨大消耗也成为其目前所面临的一大问题。由于提取条件将直接影响蛋白质的含量、结构、生物活性及生物利用度、功能等特性,因此需要根据预期目标选择提取合适的条件。

由于藻胆蛋白在不同应用领域纯度(A/A)要求不同,有越来越多学者投入到藻胆蛋白的纯化研究中。传统的藻胆蛋白的纯化都是通过数次的羟基磷灰石柱层析结合离子交换层析或凝胶过滤层析来进行的。郭凝等选用Middle Fine Sephadex G-150、Fine Sephadex G-150 以 及 Sephacryl S-300 3 种凝胶过滤对多管藻藻胆蛋白提取液进行PE、PC 和APC 的分离,并对所得三种组分用DEAE Sepharose-Fast Flow 离子交换层析做进一步纯化,纯化后的三种组分收集率分别约为28.8%、18.2%和22.5%。双水相(ATPS)萃取是一种近年来十分流行的分离纯化技术,其优点在于所需设备简单、条件温和、易于操作,可以获得较高的回收率。赵丽发现EG1000/磷酸钠双水相体系提取C-PC 效果最好,3 次提取后纯度最高可达5.01;PEG1500/酒石酸钾钠双水相体系提取R-PE 效果最好,2 次提取后纯度最高可达3.60。为了避免众多纯化方法复杂且昂贵的缺点,Lauceri 等将一种亲水性聚偏氟乙烯(PVDF)膜配合适量的硫酸铵建立了疏水作用膜色谱法(HIMC),此方法所获得的分析级螺旋藻藻蓝蛋白纯度为4.20。而进一步对螺旋藻中藻红蛋白以及别藻蓝蛋白进行纯化后发现,两种成分经纯化的最佳纯度可达4.8 和3.7。此方法可用于纯化藻胆蛋白。此外,Pan-Utai 等发现,使用活性炭纯化不仅可以提高纯度,还可减少蛋白质中的不良气味。

生物活性肽是一种相对分子质量小于10 kDa仅有2~20 个氨基酸组成的不同肽段的总称。根据氨基酸组成和顺序表现出抗凝血、抗菌、抗氧化等不同的功能活性。生物活性肽的制备方法主要有化学水解法、酶解法和微生物发酵法。生物发酵法是利用微生物代谢过程中生成的复合酶系从而产生特定种类的生物活性肽,但其虽然价格低廉但产物利用率低且易造成污染。化学水解法可在一定温度下利用化学试剂使肽键断裂,但产品不稳定且极易造成氨基酸的破坏。紫菜等海藻生物活性肽的制配常用酶解法。根据不同种酶的酶切位点不同可制成不同种类、不同分子量大小的多肽。Qu 等研究开发了更有效的酶水解-膜分离(CEH-MS)反应器系统,从条斑紫菜中制备降血压肽并与传统的酶水解(EH)和离线膜分离(MS)方法进行了比较,发现采用底物连续投料时可使多肽的产率提高216.9%。

在所有紫菜含有的氨基酸种类中,丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸等中酸性氨基酸较多,且随着采收期的增加,必须氨基酸的含量出现明显下降。现今对于紫菜提取氨基酸的研究较少,史修周等采用盐酸水解法和浸提法分别提取了坛紫菜中的总氨基酸(TAA)和游离氨基酸(FAA),结果显示TAA 含量约为340.43 mg/g,FAA 含量约为40.52 mg/g。Wang等使用超声辅助提取紫菜牛磺酸,提取率最高可达为13.0 mg/g。

2.2 紫菜蛋白的生物活性

2.2.1 抗氧化 有研究结果表示,藻红蛋白的和亚基分别含有约50%和52%的疏水性氨基酸。而这些疏水性氨基酸具有重要的抗氧化作用,因为它们能够提供质子和生成金属离子而具有还原能力。姚兴存等使用超声波辅助提取紫菜蛋白,并测得其清除羟自由基的IC为1.481 mg/mL,清除DPPH自由基的IC为0.452 mg/mL,具有较强的抗氧化活性。Chen 等发现肉制品中添加藻胆蛋可以抑制亚油酸的过氧化作用,从而降低硫代巴比妥酸反应物(TBARS)值,具有作为脂质抗氧化剂的潜力。梁杰等使用中性蛋白酶酶解坛紫菜制备抗氧化肽,其DPPH 自由基清除率高达91.83%±0.81%。胡晓等研究发现从坛紫菜中提取氧化肽可以有效抑制或预防由HO诱导的人体肝癌HepG2 细胞的氧化应激如SOD 活性增强、MDA 浓度显著下降。紫菜蛋白多肽属于天然的抗氧化多肽,对人体危害较小,安全性高,且抗氧化能力突出,更具开发利用的价值。

2.2.2 抗肿瘤 藻胆蛋白可通过使肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞生长以及提升机体免疫力等方式发挥抗肿瘤活性。顾丽研究发现条斑紫菜中R-藻红蛋白可有效抑制人胃癌细胞SGC 和乳腺癌细胞MCF 的生长,且抑制作用与剂量呈依赖关系。藻红蛋白作为一种高荧光量子产率的光敏剂,已有研究将其运用于光动力治疗肿瘤。当藻红蛋白被生物体获取后,可经过一定波长的激活产生激发态氧分子。这种单线态氧可亲和性结合肿瘤细胞,并在肿瘤细胞内蓄积进而杀伤肿瘤细胞,对正常细胞损伤却比较小。王源等研究藻红蛋白光动力可有效抑制人肝癌细胞BEL-7402 和SMC-7721 细胞生长增殖。白露等使用木瓜蛋白酶从坛紫菜中分离得到分子量为0~3 ku 的多肽组分对MCF7 和HepG2 细胞有显著抑制作用。藻胆蛋白具有特异性的光谱,正被应用于肿瘤免疫检测领域。王祥法研究了两种藻胆蛋白/链霉亲和素探针分子对两种肝癌的早期标志物(甲胎蛋白AFP 和癌胚抗原CEA)的作用。结果显示两种探针分子对AFP 的最低检测限分别为1.01和0.25 ng/mL;对CEA 的检测限分别为1.12 和0.28 ng/mL,根据现有肝癌早期检测标准,其已具有较好的临床检测应用潜力。目前多数抗肿瘤药物选择性低,而藻胆蛋白较高的抗肿瘤活性以及对正常细胞相对无毒的特性值得对其抗肿瘤活性成分和作用机理进行进一步研究。

2.2.3 抗心血管疾病 心血管病变是慢性肾脏病(CKD)患者的主要并发症和最常见的死因。通过将从紫菜中获得的藻胆蛋白降解获得抗凝肽可有效地抑制血栓的形成。Indumathi 等在条斑紫菜中酶法分离得到一种有效的新型抗凝肽,将该肽纯化后与人血浆的体外抗凝实验显示,其可使凝血时间从35 s 延长至320 s。Syed 等也从紫菜中分离出一种具有抗凝血作用的16 分子多肽VITPOR AI,其抑制凝血因子FXIIa 的IC为70.24 μmol/L。该两项研究皆表明,紫菜蛋白在治疗心血管疾病方面具有潜在的医用、药用研究价值。

2.2.4 其他 藻胆蛋白是一种纯天然色素,研究发现藻胆蛋白中的藻红蛋白能够以()6形式存在,而高纯度的PE 与生物素、单克隆抗体等蛋白结合稳定,可以作为荧光免疫等技术中的荧光探针。郭子叶等发现条斑紫菜中的藻红蛋白20 ℃时在505 nm处的荧光量子产率为0.90,能有效地使发射光和衍射光分离。Ghosh 等研究了一种藻红蛋白(CPE)作为硫化氢离子(HS-)的荧光探针,它对HS-有选择性,光学响应迅速,且不受其他硫形态如亚硫酸盐、硫酸盐和硫代硫酸盐的影响。

3 紫菜其他活性成分

3.1 多酚

多酚是一类植物次生代谢产物,广泛存在于大多数水果、蔬菜和草本植物中。多酚类化合物即苯环上连接有羟基(-OH)基团的物质。多酚主要分为两大类物质:类黄酮和非类黄酮多酚。目前对于紫菜多酚的研究处于起步阶段,主要集中在其提取和抗氧化层面,对于紫菜多酚的鉴定和进一步的药理活性的研究鲜有报道。

利用多酚类物质的溶解性可使用有机溶剂或有机溶剂水溶液进行提取。钟明杰等利用微波辅助提取坛紫菜多酚,在最佳条件下提取效果为4.9 mg/紫菜干基。邱小明在单因素实验的基础上,采用响应面优化设计得到坛紫菜多酚提取率为6.78 mg/g。

海藻类多酚如褐藻多酚的抗氧化机理一般认为存在两种途径:一是多酚作为供氢体与自由基反应,通过清除活性较高的自由基,生成活性较低的多酚自由基,终止原本的氧化链式反应,避免有害的过氧化物产生;二是作为供电子体,能够与起催化作用的金属离子如Fe、Cu作用,形成稳定的络合物,从而抑制和延缓氧化。研究表明,紫菜多酚对自由基有良好的清除作用,李锋等发现紫菜多酚除了有一定的抑制铁还原能力和-胡萝卜素亚油酸体系褪色能力外,还能有效降低以紫外线B(UVB)辐照所致人表皮成纤维细胞(HSFs)的乳酸脱氢酶活力,维护细胞膜的完整性,具有用于紫外损伤防护领域的潜力。紫菜多酚对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽胞杆菌和藤黄八叠球菌都有一定的抑制能力。李颖畅等研究了0.5%紫菜多酚浸泡的中国对虾在4 ℃冷藏条件下品质的变化特性。结果表明,紫菜多酚能够显著抑制微生物的增长、降低pH、挥发性盐基氮(TVB-N)、硫代巴比妥酸值TBA 和K 值,相比对照组能够延长其货架期3~4 d。

3.2 脂肪

紫菜脂肪的质量分数为其干质量的1%~3%,富含-3 和-6 脂肪酸,其中主要成分为二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)。宋燕燕等采用UPLC-Q-TOF MS 联用技术快速鉴定坛紫菜中脂质成分,测得坛紫菜中脂质成分大致分为糖脂、磷脂和甘油三酯三种。曲兴源在乙酸乙酯比例13:10、超声时间26 min、水浴时间60 min、水浴温度60 ℃条件下,获得渤海紫菜粗脂肪百分含量最高为7.36%,经尿素包合法富集纯化获得的EPA 和DHA含量分别为45.27%和46.19%。其中EPA 具有降血压、促进平滑肌收缩、扩张血管等作用,在预防动脉粥状硬化方面已被认为比花生四烯酸有效。Yanagita 等通过对Ⅱ型糖尿病db/db 小鼠喂食一种富含EPA 的条斑紫菜发现,经过四周的喂养,小鼠的肝肿大、肝脂肪变性和肝损伤明显减轻。这可能是EPA、磷脂和糖脂的生物活性结合抑制了慢性炎症,从而防止了肥胖诱导的肝脏脂肪变性的发生和进展。尽管各项研究表明,紫菜可作为制备EPA、DHA等多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)的良好来源,但由于其PUFA 含量较高,极易被氧化降解,因此应注意其贮藏条件及食用温度。

3.3 维生素

紫菜中的维生素种类丰富,其中维生素A 的含量最高,且相较于裙带菜其维生素B、B含量更多。Bito 等对含有高B水平的天然植物性食品来源的调查表明,紫菜是目前从植物性食品中获得的最合适的B来源,可作为素食主义者的良好营养补充剂。国内对于藻类维生素的研究较少,主要集中在螺旋藻。研究表明,螺旋藻中富含维生素A、维生素K、维生素B,可作为良好的维生素膳食补充剂。

3.4 矿物质

紫菜中的矿物质含量约为15%~24%,是一种良好的碘来源。刘仙金使用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定得出,坛紫菜中含有丰富的人体必需常量矿物质元素Ca、Mg,以及Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Se、Mo 等人体必需微量元素,具有很高的食用价值和保健价值。与其他植物相比,紫菜中的含铁量较高,而且对人类都有较好的铁吸收能力,因此紫菜还可以成为探索大型藻中铁的获取和储存机制的候选模型之一。

3.5 类胡萝卜素

类胡萝卜素是分布最广泛、最重要的一类光辅助合成色素,它可抵抗由植物自身叶绿素的光敏氧化作用引起的有害作用,类胡萝卜素的补充有助于预防各种心血管疾病、氧化损伤,对人体健康还具有抗癌、抗炎等医学功能。海藻中含有丰富的类胡萝卜素,通常可以分为胡萝卜素、叶黄素和类胡萝卜素酸。严小军等选取了青岛海域代表性的红藻、蓝藻和褐藻并对各分离组分进行了定性和定量分析发现,β-胡萝卜素是紫菜等红藻中所特有的,但含量极少,仅为1.6%。李小平等采用硅胶柱层析和Sephadex LH-20 柱层析,获得坛紫菜中的叶黄素,经MTT 实验发现其对神经胶质瘤细胞具有潜在抑制活性。

3.6 蒽醌类

蒽醌是自然界中非常重要的一类醌类化合物,具有抗菌、抗癌、止血、防氧化等多种生物活性,受到药物学家及相关工作者的特别关注。冯强等利用硅胶色谱、Sephadex LH-20 凝胶色谱、HPLC等技术,首次从坛紫菜醇提物中分离纯化出1,8-二羟基-9,10-蒽醌、(E)-N-2(1,3-二羟基-4-十八烯基)-十六酰胺、邻苯二甲酸二异丁酯、胆甾醇、鲨肝醇等7 个化合物。实验证明1,8-二羟基蒽醌可通过损伤金黄色葡萄球菌菌体细胞壁和细胞质膜,增加其通透性,导致大量胞内物质外泄,从而对金黄色葡萄球菌生长起到抑制作用。

4 展望

近年来,紫菜丰富的营养价值已被人们普遍认可,对于其活性成分的提取分离以及功能活性已进行了一定的研究,但仍有许多问题亟需深入探讨。首先紫菜活性成分的研究主要集中在紫菜多糖和藻胆蛋白方面,紫菜多酚、胡萝卜素、蒽醌类等植物化学物质的研究仍处于初级阶段。目前国内外对于藻类以及其他种类植物活性成分提取的研究已经朝着超临界流体提取法、低共溶剂提取法、离子型液体提取法等新型绿色技术方向开展,因此选用或开发何种技术才能更好地对紫菜中的活性物质进行提取、分离将会成为是解决紫菜资源充分开发利用的关键问题。其次对于紫菜活性成分功能活性的研究仍不够深入,研究大多集中在体外抗氧化实验阶段,活性成分的体内吸收及作用机制研究较少。此外,针对紫菜的营养成分所研发的创新型产品较少,依然以紫菜干制品为主。而围绕紫菜功能活性展开的保健食品、海洋药物等研究应用还处于初期发展阶段。

我国的紫菜资源非常丰富,而随着现代分析技术、生物技术快速发展,对于紫菜活性成分的提取技术将一步步实现工业化而非停留在实验室阶段。对紫菜活性成分功能活性的进一步深入研究也将为该行业带来相当的经济价值。

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