海带多糖的主要成分及其提取纯化

海带（Laminaria japonica）属于褐藻门（Phaeophyta）、褐藻纲（Phaeospolgeae）、海带目（LaminRobotoes）、海带科（Laminariaceae）、海带属（Laminaria），又称为海洋蔬菜、纶布、昆布、江白菜，是一种多年生大型食用藻类。海带中含有大量的海带多糖，主要包括褐藻糖胶、岩藻糖胶和褐藻淀粉，此外，还含有酸性聚糖类物质、岩藻半乳多糖硫酸酯（FGS，又称海带素）、大叶藻素、半乳糖醛酸等其他多糖类活性成分。

褐藻胶存在于藻体的细胞壁中，在海带中占比较高，一般在15-25%之间。褐藻胶包括水不溶性的褐藻酸，各种水溶性和水不溶性的藻酸盐类，如褐藻酸钠、褐藻酸胺、褐藻酸钙等。褐藻酸是由（1-4）α-L-古罗糖醛酸（Guluronic acid，G）和（1-4）β-D-甘露糖醛酸（Mannuronic acid，M）组成的共聚高分子，M与G单体以直线连接的直链高分子。褐藻酸一般由三种方式进行组合，即GG、MM和G/M，不同的G、M比值，褐藻的功能特性略有差异。工业上常用的褐藻酸产品为海藻酸钠，又称褐藻酸钠。海藻酸钠是一种纯净的海洋膳食纤维，可以促进胃肠蠕动，增加饱腹感，清肠排毒，是一种天然的“防治便秘的专家”。海藻酸钠同时也是一种具有控释功能的辅料和天然植物性创伤修复材料。在纺织领域，海藻酸钠印花糊料具有易着色，得色量高，色泽鲜艳等特点，是棉织物活性染料印花中最常用的糊料。在化妆品领域，海藻酸钠具有优良的护肤润肤功能。

岩藻多糖又称褐藻糖胶、褐藻聚糖硫酸酯、岩藻聚糖硫酸酯等，是一种存在于细胞间的水溶性多糖物质，海带中岩藻多糖的含量一般在0.3-1.5%。岩藻多糖的主要成分是a-L-岩藻糖-4-硫酸酯，线性主链为岩藻吡喃环，以α-1，3-糖苷键连接而成。岩藻多糖的生物活性与相对分子质量大小和含硫量及含硫基团位点有关。岩藻多糖结构复杂，不同褐藻来源的化学组成不同，除了主要成分岩藻糖和硫酸酯外，还含有其他单糖，如甘露糖、半乳糖、葡萄糖和糖醛酸等，此外，有些还含有乙酰基和蛋白质。岩藻多糖具有多种生理功能，主要表现在抗氧化、抗衰老、保护肝脏等功效。

褐藻淀粉是一种细胞内多糖，存在于细胞质中，主要由β-1，3-D-葡聚糖组成，长链上有少量β-1，6链间糖苷键存在，海带中的含量一般在1%左右。研究表明，褐藻淀粉对机体的免疫功能有促进作用，对机体损伤有保护作用。

目前海带多糖的提取方法主要有水提法、酶提取法、酸处理法、碱处理法、超声波法、微波法等。这些方法既可以单独使用也可以进行联用以达到更好的分离提取效果，尽可能的使多糖最大程度化从细胞溶出。水提取法作为传统方法，具有成本低且操作简便的优点，但是耗时长、提取效率低，可能会影响单糖组分无法充分溶出。酶法具有高效、专一、条件温和等优点，与传统水提法，产率得到较大提高，但是酶的成本昂贵，不利于工业化生产。酸处理法及碱处理法也广泛应用于海带多糖的分离提取，不过酸法提取会造成不同程度的单糖组分的损失，碱法萃取的海带多糖得率明显高于酸法和水提，但是和水提多糖相比，多糖表面呈现碎片状且会形成大小不一的孔隙。与以上较为传统的海带多糖提取方法相比，超声波法、微波法等方法的单独或联合运用可以有效提高海带糖提取的效率和纯度。如超声波辅助提取的海带多糖大分子杂质明显减少，糖含量明显增多。

海带多糖结构的差异性，不仅与海带的来源和提取方法相关，也与纯化方法存在一定的关系。粗提的海带多糖往往残留有蛋白质、色素和其它小分子物质。为了获得纯度较高的多糖，通常采用Sevag、三氟三氯乙烷、三氯乙酸、鞣酸法等去除蛋白质。过氧化剂、大孔吸附树脂、活性炭去除色素，透析除盐。初步纯化的多糖是由不同分子量多糖构成的混合物，目前常采用纤维素柱层析和凝胶柱层析进一步除杂，离子交换层析是按电荷极性不同分离，利用多糖分子和离子交换剂基团的结合能力差异达到分离目的；而凝胶层析的原理是按分子量不同分离，多糖在柱子上经过的路径长短差异而达到分离效果。不同方法提取纯化的多糖各自存在优缺点，实际生产和应用中，应结合科学研究和生产所需采取合适的多糖提取方法。

海带多糖是存在于海带中的一类天然生物大分子物质，已有临床试验证实海带大部分功能活性与其主要成分多糖密切相关，在研发新型功能性保健食品方面有良好的应用前景，如海带多糖饮品、食品级保鲜涂膜及海带多糖饼干等。采用复合酶法提取海带多糖，并将提取的海带浓缩后与菊花和甘草配伍，用喷揉法制成的复方海带多糖袋泡茶具有降脂功能。以海带为主要原料，采用乳酸菌发酵可生产富含海带多糖的饮料。采用复合酶法提取海带多糖，将海带多糖提取浓缩液与铁观音茶末和甘草配伍，保存了海带和茶的清香，味道柔和适口，还含有海带多糖和茶多酚等功效成分，具有较好的保健效果。

研究发现海带多糖复合膜可显著缓解辣椒的失重和腐烂率，降低过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性，并保持有较高的叶绿素和VC含量。从海带中提取褐藻胶，通过固液分离、沉淀、漂白、转化、脱水等方法对其进行纯化，可得到一种断裂强度非常高的可食用膜。以海藻酸钠为主要原料的复合保鲜溶液（12.98 g/L 海藻酸钠+0.25 g/L 葵花籽油+11.6 g/L 甘油+3 g/L 柠檬精油）可显著抑制微生物的活性，改善了菠萝的理化性质及感官特性。此外，在肉制品中添加凝胶型海藻酸钠可提高产品的弹性和脆性。有研究表明在面包、蛋糕、饼干中添加褐藻酸钠，能使饼干和蛋卷的破碎率降低70 %~80 %，提高蛋糕韧性，防止面包老化并减少切割时产生的碎屑。

我国是世界上最主要的海带养殖基地，资源丰富，逐渐成为海洋重要的开发来源，海带加工产业已从海带的初级加工产品逐步转移到更丰富的品种，并实现了基于海带多糖等海带活性物质开发的膜材料等新品种，可为海带加工企业增加经济效益，提高海带的经济效益和社会效益。此外，海带兼具食用价值和药用价值，利用海带的生物活性和药理作用，开发满足人们对营养素的需求，能成为大众消费者日常食用的保健品，具有十分重要的意义。

参考资料：

[1]林慧婷,王培鑫,赖斌,周凤,胡嘉淼,张怡.海带多糖的功能活性及应用研究进展[J].食品研究与开发,2020,41(14):188-195.

[2]尹宗美,刘俊霞,刘如男.海带多糖的综合提取及研究进展[J].食品与发酵科技,2020,56(01):69-72.

关键词：海带  多糖  分离纯化  应用 

作者简介：小泥沙，食品科技工作者，现就职于国内某大型药物研发公司，从事营养食品及功能性食品的开发与研究。