褐藻多糖硫酸酯的结构与生物活性研究

褐藻多糖硫酸酯(fucoidan,FPS)是所有褐藻中所固有的细胞间多糖,存在于细胞壁基质中。生长于潮间带、长时间与空气接触的褐藻种类中,如多年生的墨角藻(Fucus vesiculosus)类,其褐藻多糖硫酸酯的含量可高达20%;生长在较深处的海带(Saccharina japonica)类中含量较低,约为1%~2%。褐藻多糖硫酸酯是一类独特的结合有硫酸基的水溶性杂聚糖,其化学组成和结构非常复杂,以岩藻糖和硫酸基为主,随着褐藻的种类不同还含有半乳糖、木糖、糖醛酸等其他成分。褐藻多糖硫酸酯具有多种生物活性,目前针对墨角藻、泡叶藻(Ascophyllum nodosum)、鼠尾藻(Sargassum thunbergii)等褐藻中的褐藻多糖硫酸酯研究较多,发现其具有免疫调节、抗病毒、抗肿瘤、抗凝血、抗氧化等生物活性。本文主要就褐藻多糖硫酸酯的提取、纯化、结构及生物活性等方面研究进行综述。     

褐藻多糖硫酸酯的结构与生物活性研究

褐藻多糖硫酸酯（fucoidan,FPS）是所有褐藻中所固有的细胞间多糖,存在于细胞壁基质中。生长于潮间带、长时间与空气接触的褐藻种类中,如多年生的墨角藻（Fucus vesiculosus）类,其褐藻多糖硫酸酯的含量可高达20%;生长在较深处的海带（Saccharina japonica）类中含量较低,约为1%~2%。褐藻多糖硫酸酯是一类独特的结合有硫酸基的水溶性杂聚糖,其化学组成和结构非常复杂,以岩藻糖和硫酸基为主,随着褐藻的种类不同还含有半乳糖、木糖、糖醛酸等其他成分。褐藻多糖硫酸酯具有多种生物活性,目前针对墨角藻、泡叶藻（Ascophyllum nodosum）、鼠尾藻（Sargassum thunbergii）等褐藻中的褐藻多糖硫酸酯研究较多,发现其具有免疫调节、抗病毒、抗肿瘤、抗凝血、抗氧化等生物活性。本文主要就褐藻多糖硫酸酯的提取、纯化、结构及生物活性等方面研究进行综述。     

几种褐藻多糖硫酸酯的提取、成分分析及抗氧化活性研究

褐藻多糖硫酸酯是一种含有硫酸基的水溶性杂聚糖,其化学组成对抗氧化活性有较大的影响。本文对三种褐藻来源的褐藻多糖硫酸酯及其降解产物化学组成和抗氧化活性进行了研究,阐明了不同来源褐藻多糖硫酸酯体外抗氧化活性的构效关系。实验结果表明:1)分子量对抗氧化活性有较大影响,但是对不同褐藻来源的褐藻多糖硫酸酯的影响趋势并不一致。2)岩藻糖、硫酸基和糖醛酸含量对清除超氧阴离子自由基的影响与分子量有一定的关系。对于低分子量样品,岩藻糖和硫酸基含量与抗氧化活性成正相关。3)岩藻糖和硫酸根的比值对羟基自由基的清除能力有一定影响,比值越大,羟基自由基的清除能力越强。分子量、岩藻糖、硫酸基和糖醛酸的含量对褐藻多糖硫酸酯的抗氧化活性的影响依次减小。本研究为褐藻多糖硫酸酯在抗氧化剂保健品和功能食品中的应用提供了基础数据,也为裙带菜、羊栖菜和铜藻的高值化利用提供了理论依据。     

毛细管气相色谱法测定海带提取多糖中的L-褐藻糖含量

建立快速而准确灵敏的方法测定海带(Laminaria japonica)提取多糖——褐藻多糖硫酸酯中的L,褐藻糖含量。海带多糖经酸解后,转化成糖腈乙酸酯衍生物。采用SGEAC225毛细管柱进行分离,实验中以肌醇为内标物。从青岛产海带提取的褐藻多糖硫酸酯中仅含有L,褐藻糖和I)-半乳糖2种单糖,样品10-1,10-2,10-3,1阻4中的L褐藻糖的平均含量分别为32．9072％,32．3147％,31．2924％,32．3571％,回收率为97．1％～99．9％,变异系数为0．23％～0．60％。采用气相色谱法测定海带多糖中的L褐藻糖含量准确、可靠。     

转录组和蛋白组分析海带褐藻多糖硫酸酯对RAW 264.7细胞的免疫调节作用

海带(Saccharina japonica)是我国的主要经济褐藻,从海带中制备的褐藻多糖硫酸酯具有免疫调节等多种生物活性,但鲜有基于组学的研究报道。本文采用RNA高通量测序(RNA-sequencing,RNA-seq)转录组学技术以及平行反应监测(Parallel Reaction Monitoring,PRM)靶向定量蛋白组学方法,探究海带褐藻多糖硫酸酯作用于小鼠巨噬细胞RAW 264.7后对巨噬细胞功能和通路的影响。结果表明,褐藻多糖硫酸酯(100μg/mL)作用于RAW 264.7细胞后,差异表达基因主要富集在免疫反应、先天性免疫应答等生物过程以及TNF、NF-κB、Toll样受体等信号通路,也可促进RAW 264.7细胞膜蛋白A类清道夫受体(SR-A)中SCARA3和Toll样受体中TLR4的表达。采用流式细胞仪对褐藻多糖硫酸酯作用后SR-A和TLR4的表达量进行蛋白水平的验证,SR-A和TLR4的表达量均有升高,证实了组学结果的可靠性。本研究结果为利用褐藻多糖硫酸酯开发具有免疫调节作用的功能食品或药物提供依据。     

褐藻多糖硫酸酯对脂多糖诱导大鼠肾小球系膜细胞NO产生量的影响

慢性肾衰的进程中伴随着肾脏炎症的发生,研究表明褐藻多糖硫酸酯具有抗炎作用,且对于慢性肾衰的早期治疗具有一定的作用。本文通过脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)诱导,建立大鼠肾小球系膜细胞的炎症模型,用来源于海带的高分子质量褐藻多糖硫酸酯F1和低分子质量褐藻多糖硫酸酯F2对细胞进行处理,24 h后MTT法检测各组细胞活力,Griess法检测24 h及48 h后细胞培养液中NO的含量。结果表明,各组间细胞活力无明显差异;脂多糖可以诱导大鼠肾小球系膜细胞NO产量增加,F1和F2均可在一定程度上抑制脂多糖诱导的NO产量的增加,从而减轻细胞炎症反应。剂量为25μg/m L的F1和F2处理细胞48 h后,与模型组相比,F1和F2组细胞培养液中NO含量分别下降22.52%和38.65%,低分子质量褐藻多糖硫酸酯抗炎效果明显高于高分子质量褐藻多糖硫酸酯。     

褐藻多糖的药理作用与制备

阐述了褐藻糖胶的化学组成和结构。从褐藻中提取分离得到的褐藻糖胶具有显著的抗癌、抗凝、降脂、免疫调节和抗衰老作用,既可作为保健食品,也可作为治疗药物。目前,我国制备褐藻糖胶,主要采用60%乙醇沉淀法和CPC沉淀法从海带水碱凝沉物中提取,或用稀酸直接从海带中提取,并用乙醇分级法和色谱法对褐藻糖胶进行纯化。     

几种褐藻中褐藻多糖硫酸酯的分离及分析

分别从３种马尾藻及３份不同产地的海带中提取出褐藻多糖酸酯，并比较了它们的得率和化学组分。得率最高的在大连产海带，为５．５％。马尾藻褐藻多糖硫酸酯组成都很复杂，硫酸根含量都比较低。     

泡叶藻及海带藻渣中岩藻聚糖硫酸酯的提取及其抗氧化活性

采用超声波辅助提取方法提取泡叶藻(Ascophyllum mackaii)及海带(Laminaria japonica)藻渣中岩藻聚糖硫酸酯, 以均匀试验设计建立回归模型优化高效制备提取工艺。采用高效凝胶过滤色谱法(HPGPC)进行了相对分子质量检测及理化性质分析; 利用Fenton 反应检测法、邻苯三酚自氧化法等进行了抗氧化活性研究。结果表明, 优化的高效制备技术的超声波最佳条件为超声70 min, 温度为90℃,水提时间2 h, 料液比1︰ 80, 泡叶藻及海带藻渣中岩藻聚糖硫酸酯的高效提取率分别为4.49%和3.69%,分子质量分别为142 kDa 和136 kDa, 泡叶藻和海带藻渣中的岩藻聚糖硫酸酯均具有较好的清除超氧阴离子自由基、羟自由基能力及还原能力。海带的抗氧化活性总体略高于泡叶藻。     

褐藻多酚的结构单元及生成机理

在褐藻多酚研究中，传统的观战即间苯三酚是褐藻多酚的结构单元，在多酚结构规律方面不能地解释６种酚类分子的成因。作者在理论分析和综合前人实验结果的基础上，提出１，２，３，５－四羟基苯为褐藻多酚的结构单元，它在褐藻细胞中的存在形式为１，２，３，５－四羟基苯－２，５－二硫酸酯或１，２，３，５－四羟基苯－２－硫酸酯或并指出褐藻多酚可能的生成机理，初步为不同种类多酚分子的生成规律提供了一种统一的、清晰的解释。     

NH_4-N氮源下海洋酸化对东海原甲藻和米氏凯伦藻生长的影响

本文选取东海原甲藻和米氏凯伦藻,以氨氮(NH_4-N)为氮源,通过增加pCO_2(800和1 500μatm)改变海水的酸化程度,研究海洋酸化对东海原甲藻和米氏凯伦藻生长以及抗氧化生物酶活性的影响。研究结果表明,海洋酸化对东海原甲藻和米氏凯伦藻的生长均有抑制作用,两种藻的生长速率在酸化条件下均低于正常海水条件。东海原甲藻和米氏凯伦藻的最大氮吸收速率及其与半饱和常数的比值(V_(max)/K_s比率)均随着酸化程度的加深而降低,表明酸化抑制了浮游植物对NH_4-N的吸收。东海原甲藻在三个实验条件下的V_(max)/K_s比率均高于米氏凯伦藻,表明东海原甲藻比米氏凯伦藻有更强的环境适应性。海洋酸化诱导了东海原甲藻和米氏凯伦藻的活性氧(ROS)升高,随着酸化程度加深,抗氧化生物酶—超氧化歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性升高,这说明,海洋酸化对两种甲藻生长的抑制,通过抗氧化酶的活性变化在生理层面对外界环境作出响应,与生长和营养盐吸收过程相对应。     

海洋新药FPS的研究

海洋新药ＦＰＳ是一种水溶性杂聚多糖（是褐藻的特有组分）。它在医学方面有其独特的功效，具有抗凝血、降血脂、重金属解毒、抑制白细胞的生长和抗ＨＩＶ的作用。并能代替肝素，引起了许多海洋科学工作者的高度重视，成为天然海洋药物的主攻方向。目前仅有少数几个国家研究它的化学组分、结构、理化特性、制备方法及其在医学上的作用。由于含量低，单一提取，工艺繁杂，价格昂贵，至今未能制成药品，仍停留在生物实验阶段。作者对褐藻的特有组分ＦＰＳ的有效部位，典型分子结构、生产工艺、主要药效、部分毒理及前期临床进行了一系列的研究…     

盐藻多糖提取工艺的研究

探讨盐藻D.peircei多糖的提取工艺.采用正交实验确定了提取盐藻粗多糖的最佳工艺条件,通过酶解方法脱除其蛋白.实验结果表明,提取盐藻粗多糖的最佳工艺条件为100℃,提取10h,固液比1∶16,pH=9,通过中性蛋白酶对其酶解,可脱除其部分蛋白,使糖含量达到29.01%,初步确定此多糖为含有硫酸基和己糖醛酸的蛋白多糖.     

海藻提取物抗炎活性的筛选

分属绿藻门、红藻门、褐藻门的海藻样品于2000年采于山东青岛和威海沿海，首次采用人白细胞弹性蛋白酶体外筛选技术对39种海藻样品的甲醇提取物进行了抗炎活性筛选，以期从海藻中寻找天然抗类风湿性关节炎等炎症性疾病的药物活性前体。结果表明，18种海藻（7种褐藻，11种红藻）对HLE有抑制活性，而绿藻缺乏抗HLE活性。这18种海藻中，7种表现出较强的抑制活性，分别为：鸭毛藻、海头红、江蓠、细枝软骨藻、粗枝软骨藻、小粘膜藻和绳藻，其中尤以绳藻的抑制活性最强（在浓度为25μg/ml时可达98．9％）。     

基于 R-藻红蛋白及硫酸多糖提取的次等紫菜综合利用技术

末水条斑紫菜以组织捣碎机粉碎,在10 mmol/L磷酸盐缓冲液(p H 6.8)中反复冻融3次,收集上清液,通过膨化床疏水层析技术分离R-藻红蛋白(R-PE),剩余残渣用于硫酸多糖提取。使用膨化柱分离,粗提液中约17%的藻红蛋白可以被回收,DEAE-Sepharose离子交换树脂纯化后,约12%的R-藻红蛋白得到回收,光谱纯度大于3.2,纯化得率为0.66 mg/g鲜紫菜。吸收光谱、荧光发射光谱以及凝胶电泳均显示该藻红蛋白属于典型三峰型R-藻红蛋白。利用藻红蛋白提取后的残渣,每克条斑紫菜可回收到30.5 mg的粗多糖,其中硫酸基含量为21.8%。实验证明,微波辅助抽提与热水浸提对硫酸多糖得率无显著影响。纯化的R-藻红蛋白与紫菜硫酸多糖可用于食品、化妆品添加,或药品、保健品的开发。本文对探索次等紫菜生物质的综合、高值化利用,进一步促进我国相关产品的开发与应用具有重要意义。     

大洋桥石藻Gephyrocapsa oceanica对海水酸化与营养盐胁迫的复合响应

本文选取了大洋桥石藻(Gephyrocapsa oceanica)作为实验对象,通过CO₂加富实验模拟海水酸化环境,分析了氮充足和氮相对不足条件下海洋颗石藻对海水酸化的生理响应。结果发现在两种营养盐状态下,CO₂加富均能一定程度促进大洋桥石藻种群增长与Chl a浓度的增加。对比两种营养盐状态,氮相对不足条件下的大洋桥石藻细胞密度和叶绿素含量均有最显著的提高,表明低营养盐浓度和低的氮磷比可能更有利于大洋桥石藻的生长繁殖。电镜观测结果显示酸化对大洋桥石藻的钙化作用具有显著的负影响,并且在氮相对不足条件下,大洋桥石藻的细胞个体变小及比表面积升高。研究结果表明在未来寡营养的大洋上层水体,大气CO₂浓度升高会对大洋桥石藻的生理功能产生负面影响,但可能刺激大洋桥石藻的生长。     

海藻乙醇提取物抗菌活性的研究

分属绿藻门、红藻门、褐藻门的海藻样品于 2 0 0 0年 5月采于山东青岛和威海附近沿海 ,将海藻样品的乙醇提取物进行薄层层析分离和抗大肠杆菌、金黄色葡萄球菌活性测定。结果表明 ,抗大肠杆菌活性较强的海藻样品有 :鸭毛藻、酸藻、松节藻和孔石莼的水相 ;抗金黄色葡萄球菌活性较强的提取物有 :鸭毛藻、海黍子、松节藻、小粘膜藻的乙酸乙酯相以及酸藻的水相。从不同门类海藻的抗菌活性看 ,褐藻最强 ,红藻次之 ,而绿藻活性最弱。薄层层析分离得到 1 6个层析带具有抗金黄色葡萄球菌活性 ,1 1个层析带具有的抗大肠杆菌性。其中褐藻门的酸藻、海黍子的 3个层析带具有很强的抗金黄色葡萄球菌活性 ,酸藻的 2个层析带也能强烈地抑制大肠杆菌的生长。在同样的实验条件下 ,对常见抗生素进行的对照实验表明 ,这 5条层析带的活性比常见的抗生素高。     

奠基海洋化学研究,助推海洋科学发展——中国科学院海洋研究所海洋化学研究70年

本文系统总结了中国科学院海洋研究所建所70年来,海洋化学研究的发展历程和主要科学贡献,在此基础上,提出了海洋化学的发展愿景。建国初期的中科院海洋研究所是我国海洋化学研究的主要奠基者和引领者,70年来一直是我国化学海洋学、海洋生物资源化学利用以及海洋腐蚀与防护等领域的中坚力量,为中国海洋化学的发展做出了不可替代的重大贡献。1950—1990年,系统获得了渤黄东海重要化学要素的分布特征,发现了黄东海溶解氧存在最大值系冬季保持而来;构建了大型海藻经济组分提取的系统化方案,奠定了世界最大规模海藻化学工业的基础;系统开拓了我国海洋腐蚀与防护领域的研究。1990—2020年,中科院海洋研究所的海洋化学研究全面与国际接轨,系统研究了中国近海化学要素特别是微痕量无机/有机组分的分布迁移转化特征及机制,提出了海洋生物地球化学研究的系统思路;研制成功褐藻多糖硫酸酯治疗肾衰新海洋药物,发现大量具有生物活性的海洋活性物质,在应用海洋化学领域也有重要进展。     

耳突麒麟菜卡拉胶提取工艺条件的优化选择

通常,由于C_6和C_2上硫酸酯的存在,未经碱处理的耳突麒麟莱藻体中所含的卡拉胶的凝胶强度低。为提高产品凝胶强度,扩大应用范围,已有不少学者对“碱改性”处理工艺进行过大量研究。作者在实验中直接采用NaOH溶液于不同温度条件下处理菲律宾     

赤潮异弯藻毒性及毒性来源的初步研究

以一种标准实验生物卤虫ArtemiasalinaLeach为实验材料 ,初步研究了一种鱼毒性赤潮藻———赤潮异弯藻Heterosigmaakashiwo的毒性及其来源。结果表明 ,赤潮异弯藻能强烈抑制卤虫的运动能力 ,0 .1、1 .5、6和 2 4h时 ,赤潮异弯藻对卤虫运动的半影响浓度分别为 1 .5× 1 0 4 、7.5× 1 0 3、4.5× 1 0 3、3× 1 0 3cells/ml,但在较低浓度 3× 1 0 3cells/ml的赤潮异弯藻中 ,经过48h,卤虫的运动能力能够恢复到正常水平。通过对该藻各组分 :藻液 (algalculture)、藻细胞悬浮液 (re suspendedcells)、去藻过滤液 (cell freemedium)、藻细胞内容物 (cellcontents)和藻细胞碎片 (cellfragments)的毒性比较 ,发现藻液、藻细胞悬浮液和藻细胞碎片对卤虫的活力有显著抑制作用 ,而去藻过滤液及藻细胞内容物无影响 ,结合致毒途径藻细胞结构 ,可以推断毒性物质来源于藻细胞表面。经苯酚硫酸法和紫外可见光范围的吸收扫描 ,结合该藻藻的细胞结构报道结果 ,分离到的毒性组分推断为多糖类物质 ,本实验结果将有助于了解赤潮异弯藻对海洋生物危害的毒性作用机制