低分子褐藻聚糖硫酸酯寡糖的研究進(jìn)展

韓梓琪，李雨晴，任丹丹,2,3，何云海,2,3，周 慧,2,3，汪秋寬,2,3

( 1.大連海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 大連 116023; 2.國(guó)家海藻加工技術(shù)研發(fā)分中心， 遼寧 大連 116023; 3.遼寧水產(chǎn)品加工及綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023 )

褐藻聚糖硫酸酯又稱巖藻聚糖，主要來(lái)源于褐藻、海參和海膽等生物。不同來(lái)源的褐藻聚糖硫酸酯結(jié)構(gòu)因來(lái)源不同而存在差異、且較復(fù)雜。即使同一特定褐藻中的褐藻聚糖硫酸酯也可能存在不同的結(jié)構(gòu)[1]。近些年來(lái)褐藻聚糖硫酸酯的大部分結(jié)構(gòu)及其骨架已經(jīng)被逐漸揭示[2]；隨著結(jié)構(gòu)的揭示其功效或構(gòu)效研究逐漸增多。研究發(fā)現(xiàn)，褐藻聚糖硫酸酯具有良好的保肝護(hù)肝[3-6]、降血脂[7-8]、降血糖[9]、抗炎[10-11]、抗腫瘤[12-15]、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)[16-17]等多種生物活性，是天然的高附加值生物活性物質(zhì)。褐藻聚糖硫酸酯分子質(zhì)量約為10～17 ku，分子質(zhì)量較大，黏度大，不利于人體吸收[18]，研究發(fā)現(xiàn)，褐藻聚糖硫酸酯的吸收功效可能與其分子質(zhì)量分布有關(guān)[19]，因此，將褐藻聚糖硫酸酯降解成分子質(zhì)量小、活性高、易于吸收的褐藻聚糖硫酸酯寡糖已成為研究熱點(diǎn)。

褐藻聚糖硫酸酯作為雜環(huán)糖，其單糖主要由巖藻糖、半乳糖、甘露糖、鼠李糖、葡萄糖等組成；由于其單糖組成結(jié)構(gòu)不同，由此使褐藻聚糖硫酸酯酶的降解變得復(fù)雜；以巖藻糖與巖藻糖鏈接的糖苷鍵是褐藻聚糖硫酸酯典型的鏈接鍵，其降解專一酶特異性切斷巖藻聚糖鏈上的糖苷鍵，酶解反應(yīng)柔和且效率高，被認(rèn)為是一種具有廣闊應(yīng)用前景的生物催化劑[20]。生物活性取決于分子結(jié)構(gòu)，褐藻聚糖硫酸酯的低分子質(zhì)量化需要高純度的褐藻聚糖硫酸酯降解酶，而目前對(duì)褐藻聚糖硫酸酯降解酶的研究較少，尚未明確定量分析其活性的方法。因此對(duì)降解酶的探討或產(chǎn)酶菌的篩選仍是挑戰(zhàn)，需要更多學(xué)者的進(jìn)一步研究。

筆者重點(diǎn)概述褐藻聚糖硫酸酯寡糖的制備方法，綜述褐藻聚糖硫酸酯降解成低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯的研究進(jìn)展，分析褐藻聚糖硫酸酯酶的主要來(lái)源，以期對(duì)褐藻聚糖硫酸酯降解酶的進(jìn)一步研究提供參考。

1 低分子褐藻聚糖硫酸酯寡糖的制備方法

褐藻聚糖硫酸酯的相對(duì)分子質(zhì)量大多分布為10 000～170 000，降解后的寡糖相對(duì)分子質(zhì)量小，更易于人體吸收，對(duì)體弱人群適應(yīng)性更佳,具有更高的生物活性，因此降解褐藻聚糖硫酸酯的相關(guān)研究較多。降解方法主要有物理降解法、化學(xué)降解法和生物酶法，生物酶法降解專一性強(qiáng)、條件溫和、寡糖重復(fù)性好、硫酸基團(tuán)不受損失、結(jié)構(gòu)破壞性最小[21-22]，是公認(rèn)的最理想方法。

1.1 物理降解法

物理降解法的安全性使研究者們拓展了研究范圍。包括高溫高壓、輻射等方法，操作簡(jiǎn)便，不添加化學(xué)試劑，同時(shí)也不需要脫鹽和脫重金屬處理，技術(shù)綠色環(huán)保。石德玲等[23]利用高溫高壓工藝降解了海參褐藻聚糖硫酸酯，研究了不同pH、溫度和加熱時(shí)間對(duì)海參褐藻聚糖硫酸酯降解的影響，結(jié)果顯示，pH越小，溫度越高，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，褐藻聚糖硫酸酯的降解程度越大，分子質(zhì)量降解至10～40 ku，降解過(guò)程中硫酸基團(tuán)沒(méi)有明顯脫落。Lahrsen等[24]利用高溫高壓降解了魚(yú)腥草中的褐藻聚糖硫酸酯，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度升高至120 ℃時(shí)，隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，褐藻聚糖硫酸酯分子質(zhì)量逐漸降低，由38.2 ku降解至4.9 ku，降解過(guò)程未引起硫酸基團(tuán)的脫落。Aida等[25]在180～250 ℃下降解褐藻聚糖硫酸酯，結(jié)果表明，溫度的升高促進(jìn)褐藻聚糖硫酸酯的降解。由此可見(jiàn)，溫度和加熱時(shí)間是物理降解的關(guān)鍵因素，溫度越高，加熱時(shí)間越長(zhǎng)，褐藻聚糖硫酸酯的降解程度越大，因此通過(guò)控制溫度和加熱時(shí)間，可制備一定分子質(zhì)量的褐藻聚糖硫酸酯寡糖。物理降解的另一方法為輻照降解。Choi等[26-27]通過(guò)γ射線輻照制備了低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯，以照射劑量為10 kGy的γ射線輻照褐藻聚糖硫酸酯，其分子質(zhì)量快速由217 ku降至38 ku，逐漸降至7 ku；經(jīng)紫外線吸收和傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果證明，γ射線使羧基和碳雙鍵增加，硫酸基團(tuán)含量不變；γ射線輻照產(chǎn)生自由基，使褐藻聚糖硫酸酯糖苷鍵分解，降為小分子低聚糖，進(jìn)而增強(qiáng)了褐藻聚糖硫酸酯的抗氧化活性。

超聲法是利用頻率大于20 Hz的機(jī)械波，高強(qiáng)度低頻超聲使局部溫度和壓力升高，形成的空化氣泡和水解離的自由基形成崩潰而產(chǎn)生的剪切力發(fā)生機(jī)械效應(yīng)，進(jìn)而將大分子褐藻聚糖硫酸酯降解為小分子寡糖，也是降解褐藻聚糖硫酸酯的一個(gè)主要的物理降解法。Guo等[28]通過(guò)超聲波制備低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯，其平均分子質(zhì)量在30 min內(nèi)由338 ku降至182 ku，經(jīng)220 min降至91 ku；隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)，分子質(zhì)量不再降低；FTIR和NMR的結(jié)構(gòu)分析表明，超聲處理保留了褐藻聚糖硫酸酯線性四糖重復(fù)單元，中間非硫酸化巖藻糖單元少量被破壞。Zhou等[29-30]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)降解條件為超聲波功率800 W、溫度30 ℃、超聲時(shí)間4 h，降解得到分子質(zhì)量為21 ku的低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯，同時(shí)發(fā)現(xiàn)超聲波功率和反應(yīng)溫度與降解速率呈正相關(guān)。物理降解法無(wú)環(huán)境污染，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，但研究發(fā)現(xiàn)其降解效率還比較有限，反應(yīng)機(jī)理仍需進(jìn)一步研究。

1.2 化學(xué)降解法

褐藻聚糖硫酸酯的化學(xué)降解研究探討較多。薛勇等[31]利用稀硫酸(0.01 mol/L)在100 ℃下降解褐藻聚糖硫酸酯獲得3個(gè)組分的低分子質(zhì)量寡糖，分子質(zhì)量分別為小于1 ku、1～5 ku和大于5 ku。蔡璐[32]對(duì)純化制得的馬尾藻(Sargassum)褐藻聚糖硫酸酯組分(F1、F2)，分別采用稀硫酸進(jìn)行降解，得到4個(gè)低分子質(zhì)量組分，分子質(zhì)量降至7.21 ku，總糖含量、硫酸基團(tuán)含量變化較明顯，分析表明硫酸能夠斷裂褐藻聚糖硫酸酯中的糖苷鍵，將褐藻聚糖硫酸酯切割成低分子片段，褐藻聚糖硫酸酯低聚糖的硫酸基團(tuán)出現(xiàn)部分脫落現(xiàn)象。Hemmingson等[33]將風(fēng)干裙帶菜(Undariapinnatifida)葉片作為原料，將20 g原料添加至1 L 1%的硫酸溶液中，經(jīng)80 ℃水浴加熱2 h獲得分子質(zhì)量為19 ku的褐藻聚糖硫酸酯低分子糖，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，褐藻聚糖硫酸酯低分子糖的總糖含量、硫酸基含量、糖醛酸含量均降低。耿麗華等[34-35]利用稀酸水解降解褐藻聚糖硫酸酯，經(jīng)Bio-Gel P4低壓凝膠滲透色譜分離純化，得到4種低聚合度硫酸化寡糖，其分子質(zhì)量由100 ku降至2 ku，單糖組成分析發(fā)現(xiàn)，寡糖組成主要以巖藻糖為主(質(zhì)量分?jǐn)?shù)>55%)，水解時(shí)間對(duì)甘露糖、鼠李糖、半乳糖和木糖的含量基本無(wú)影響，葡萄糖含量隨著水解時(shí)間的延長(zhǎng)而升高。Haug等[36]利用草酸(1 mol/L)在100 ℃降解褐藻聚糖硫酸酯得到聚合度10～30不等的寡糖。Niemel?等[37]利用堿液在95 ℃和135 ℃降解褐藻聚糖硫酸酯，發(fā)現(xiàn)有類(lèi)似于糖精酸的二元酸和一元酸生成，說(shuō)明褐藻聚糖硫酸酯結(jié)構(gòu)受到損壞。酸降解反應(yīng)相對(duì)劇烈，降解產(chǎn)物分子質(zhì)量較大,反應(yīng)過(guò)程伴隨高溫高壓,很難將褐藻聚糖硫酸酯中的糖苷鍵全部水解，因此利用酸降解的方法只能降解一部分褐藻聚糖硫酸酯。堿降解主要利用β-消除反應(yīng)，使糖苷鍵斷裂，反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致多糖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此堿降解很少被應(yīng)用。

自由基氧化降解法[38-39]經(jīng)常用來(lái)降解褐藻聚糖硫酸酯。齊俊華等[40]利用自由基氧化(H2O2)降解海參中的褐藻聚糖硫酸酯，其分子質(zhì)量由658.16 ku降至9.37 ku；經(jīng)高效凝膠排阻色譜分析，自由基氧化降解后的褐藻聚糖硫酸酯低聚糖的單糖組成變化較小，作者還發(fā)現(xiàn)低分子量褐藻聚糖硫酸酯可用于預(yù)防血栓、冠心病、心絞痛等疾病。趙雪等[41]采用H2O2-Cu2+自由基氧化結(jié)合分步超濾法，制備了分子質(zhì)量為7.68、3.89 ku和1.55 ku的3個(gè)低分子組分，分子質(zhì)量7.68 ku的組分主要由巖藻糖和半乳糖以2∶1的比例組成，分子質(zhì)量3.89 ku的組分其巖藻糖含量明顯低于7.68 ku的組分，硫酸基團(tuán)含量超過(guò)30%，均高于原糖，糖環(huán)上的硫酸基團(tuán)主要在4位，而1.55 ku組分硫酸基團(tuán)含量低于原糖，說(shuō)明出現(xiàn)硫酸基團(tuán)的脫落。Ouyang等[42]利用30%的H2O2在90 ℃降解海帶(Saccharinajaponica)中褐藻聚糖硫酸酯2 h，平均分子質(zhì)量由172 ku降至9.550 ku，巖藻糖含量升高，硫酸基團(tuán)含量降低。自由基氧化降解法反應(yīng)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但反應(yīng)相對(duì)劇烈，且對(duì)降解后的寡糖還原基有一定的破壞作用。

此外，部分研究利用自由基氧化降解和物理降解法相結(jié)合[43]的方式降解褐藻聚糖硫酸酯。Jo等[44]利用5% H2O2結(jié)合2.5 kGy的輻射降解了馬尾藻中的褐藻聚糖硫酸酯，在超聲波(US)或電子束(EB)的處理下，H2O2會(huì)發(fā)生離解，形成反應(yīng)性羥基導(dǎo)致了降解。總之，化學(xué)降解法雖操作簡(jiǎn)便，技術(shù)成熟，反應(yīng)機(jī)制明確，但反應(yīng)劇烈，不易被控制，降解產(chǎn)物少，因此越來(lái)越多的研究者選擇開(kāi)發(fā)其他降解法。

1.3 生物酶法降解

生物酶法因其具有特異性強(qiáng)、對(duì)寡糖結(jié)構(gòu)破壞少等優(yōu)勢(shì)成為研究熱點(diǎn)[45-46]。Chen等[47]將從海帶中分離的褐藻聚糖硫酸酯酶RC2-3對(duì)褐藻聚糖硫酸酯進(jìn)行降解，研究結(jié)果表明，隨著降解時(shí)間的增加，53.7%的褐藻聚糖硫酸酯分子質(zhì)量低于2 ku，其平均分子質(zhì)量由819 ku降至4.3 ku，單糖組成及硫酸基團(tuán)含量無(wú)明顯變化，從而證明酶降解對(duì)寡糖結(jié)構(gòu)沒(méi)有損壞。Kim等[48-49]利用源自鞘氨醇單胞菌PF-1的褐藻聚糖硫酸酯降解酶降解褐藻聚糖硫酸酯，得到分子質(zhì)量為305～3749 u的7種半乳糖寡糖，經(jīng)鑒定該菌株所釋放的酶可能是具有內(nèi)切作用的褐藻聚糖硫酸酯降解酶，該酶純化后活性較其粗酶高約112倍，降解后的半乳糖寡糖主要由巖藻糖和半乳糖組成，硫酸基團(tuán)含量無(wú)明顯變化。Yu等[50-51]利用生物酶法降解海參褐藻聚糖硫酸酯，其分子質(zhì)量由290 ku降至97.5 ku；降解后的低分子質(zhì)量寡糖是一個(gè)由1→3鍵的四糖重復(fù)單元組成的低聚糖，硫酸鹽含量為(26.9±3.5)%，與原褐藻聚糖硫酸酯的硫酸鹽含量無(wú)顯著差異，說(shuō)明生物酶法具有對(duì)寡糖結(jié)構(gòu)破壞小的優(yōu)點(diǎn)。Charoensiddhi等[52]分別使用6種商業(yè)酶(Viscozyme、Celluclast、Ultraflo、Alcalase、Neutrase、Flavourzyme)降解褐藻聚糖硫酸酯，分子質(zhì)量由1050 ku降至65 ku，酶降解效果顯著。研究發(fā)現(xiàn)，生物酶法降解反應(yīng)條件溫和，特異性高，因此酶作為溫和安全的催化劑已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)學(xué)等各個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中, 在藥物研發(fā)中優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越大，是一種很有前途的降解方式。由于酶的特異性高，不同酶的作用機(jī)理不同，通過(guò)基因重組，合成一種全新的降解酶，對(duì)褐藻聚糖硫酸酯降解有待進(jìn)一步研究。

褐藻聚糖硫酸酯酶的來(lái)源不同，特性各異，主要來(lái)源于海水、海藻植物體表面、進(jìn)食海洋植物的動(dòng)物消化道、土壤等，研究表明，該酶主要來(lái)源于微生物。不同的褐藻聚糖硫酸酯酶水解糖苷鍵的類(lèi)型不同，水解底物存在特異性，因此，褐藻聚糖硫酸酯酶的多樣性與褐藻聚糖硫酸酯的復(fù)雜結(jié)構(gòu)相關(guān)。由于褐藻聚糖硫酸酯種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)多樣，硫酸化方式復(fù)雜，可將該酶根據(jù)微生物來(lái)源分為海洋、海藻體表面、海洋動(dòng)物消化道。

來(lái)自海洋的褐藻聚糖硫酸酯降解酶主要來(lái)源于海洋環(huán)境中的產(chǎn)酶微生物。產(chǎn)酶微生物因其棲息地、生態(tài)作用的不同可以分泌不同的酶[53]。目前海洋微生物來(lái)源的褐藻聚糖硫酸酯酶主要是從區(qū)域性海水或海泥中分離出來(lái)的?；袅⑷A[54]對(duì)青島近郊海域采集的海藻、海水、魚(yú)等180多種野生菌株樣品進(jìn)行研究得到形態(tài)各異的21株產(chǎn)褐藻聚糖硫酸酯酶菌種，其中海泥中分離得到的菌株數(shù)占比超過(guò)75%，誘變篩選出高酶活菌株ErysipelothrixRosenbach OU-A。王瑩等[55]從青島麥島海域分離出副球菌(Paracoccussp. MD2)，其分泌的胞內(nèi)酶可有效降解褐藻聚糖硫酸酯。董書(shū)君等[56]從海泥中篩選出海洋細(xì)菌Flavobacteriaceaesp. CZ1127，可分離胞內(nèi)褐藻聚糖硫酸酯酶，研究比較了超聲破碎法、化學(xué)試劑法、溶菌酶法、滲透壓作用、反復(fù)凍融等方法對(duì)Flavobacteriaceaesp. CZ1127胞內(nèi)褐藻聚糖硫酸酯酶的提取效果,確定了超聲破碎法為最優(yōu)方法。Li等[57]從海水中發(fā)現(xiàn)一種海洋細(xì)菌DPE降解滸苔(Enteromorphaprolifera)中褐藻聚糖硫酸酯酶，研究通過(guò)優(yōu)化海洋細(xì)菌DPE的培養(yǎng)使其活性由0.391 U/mL升至0.744 U/mL。

近些年，來(lái)自于海藻體表面的具有降解褐藻聚糖硫酸酯的微生物酶的相關(guān)研究較多。王瑩[58]從榮成海域海帶中篩選出一株產(chǎn)酶細(xì)菌RC2，屬黃桿菌科，能夠穩(wěn)定產(chǎn)褐藻聚糖硫酸酯酶，該酶屬于胞內(nèi)酶，降解效果顯著。Chen等[47]從海帶中篩選出產(chǎn)酶細(xì)菌RC2-3，屬黃桿菌科，研究發(fā)現(xiàn)，降解時(shí)間越長(zhǎng)，該酶的降解效果越好，分子質(zhì)量能夠由819 ku降至1.5 ku。Gomaa等[59]從海藻表面分離了褐藻聚糖硫酸酯酶，研究發(fā)現(xiàn)，在產(chǎn)酶最佳條件下其酶活性為(4.05±0.3) U/mL。黃慧琴等[60]從海藻中篩選出產(chǎn)褐藻聚糖硫酸酯降解酶菌株HB12274，芽胞桿菌，該菌株產(chǎn)酶酶解液的TLC結(jié)果顯示，經(jīng)酶降解后可形成聚合度為2～7的褐藻聚糖硫酸酯寡糖。

動(dòng)物內(nèi)臟是褐藻聚糖硫酸酯微生物降解酶的另一來(lái)源。自鮑、海參、蝦等動(dòng)物的胰腺中均可提取到降解褐藻聚糖硫酸酯的酶。閆相勇等[61]以九孔鮑(Haliotisdiversicolor)肝胰腺為原料，分離純化出褐藻聚糖硫酸酯降解酶和α-L-巖藻糖苷酶，這2種總酶活性分別為0.43 U/mL和0.27 U/mL，分離純化后的褐藻聚糖硫酸酯裂解酶降解能力顯著提高，降解率從2%～3%升至8%～15%。Kitamura等[62]從蝦夷扇貝(Patinopectenyessoensis)的肝胰腺中分離純化出褐藻聚糖硫酸酯酶，褐藻聚糖硫酸酯在24 h內(nèi)其分子質(zhì)量由480 ku降至50 ku，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.9%的低聚糖。Bilan等[63]從Littorinakurila的肝胰腺中分離純化出褐藻聚糖硫酸酯酶，研究發(fā)現(xiàn)，酶解反應(yīng)過(guò)程中褐藻聚糖硫酸酯的結(jié)構(gòu)、分子質(zhì)量、化學(xué)鍵等特征均會(huì)影響褐藻聚糖硫酸酯酶的降解能力。Silchenko等[64]從海洋軟體動(dòng)物L(fēng)ambissp.的消化腺中分離純化出褐藻聚糖硫酸酯酶，該酶屬于內(nèi)切酶，能有效降解褐藻聚糖硫酸酯，其分子質(zhì)量約為50 ku；最佳pH和溫度分別為4.9和37 ℃；54 ℃下水浴20 min即可被滅活；Km值為1.3 mg/mL；Hg2+、Zn2+、Cu2+對(duì)該酶有抑制作用，Mg2+、Ba2+、Ca2+對(duì)該酶有促進(jìn)作用(表1)。

褐藻聚糖硫酸酯的復(fù)雜結(jié)構(gòu)為其降解增加了較大的難度。由于其主要來(lái)源于褐藻，因此目前大量的降解酶研究主要集中在海洋環(huán)境中的產(chǎn)降解酶微生物；但至今仍未發(fā)現(xiàn)高效降解褐藻聚糖硫酸酯的降解酶及其產(chǎn)酶微生物。由此，對(duì)褐藻聚糖硫酸酯降解酶的發(fā)現(xiàn)、作用機(jī)理和降解產(chǎn)物等研究還有待進(jìn)一步深入。

表1 褐藻聚糖硫酸酯酶來(lái)源匯總Tab.1 Summary of sources of fucoglycan sulfate esterase

2 低分子褐藻聚糖硫酸酯寡糖的生物活性及其應(yīng)用

褐藻聚糖硫酸酯具有廣泛的生物活性，與其特征性硫酸化巖藻糖骨架有關(guān)[65]，主要的生物活性集中在抗氧化[66]、抗凝血[67]、降血糖[68]、降血脂[69]、降血壓、抗腫瘤[70-71]等方面，另外還具有預(yù)防治療風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、肌細(xì)胞分化、腸道免疫[72-74]等作用。

2.1 抗氧化、抗炎活性

續(xù)曉琪等[75]以海地瓜(Acaudinamolpadioides)褐藻聚糖硫酸酯為原料，用自主篩選的海洋細(xì)菌Flavobacteriaceaesp. CZ1127產(chǎn)生的FUCase酶解制備低分子質(zhì)量產(chǎn)物(Am-LMF)，結(jié)果表明，不同分子質(zhì)量的低分子質(zhì)量產(chǎn)物對(duì)超氧陰離子的清除能力具有顯著差異。Mak等[76]研究發(fā)現(xiàn)，從新西蘭裙帶菜中提取的褐藻聚糖硫酸酯，經(jīng)分離純化降解后得到3個(gè)組分，均顯示出強(qiáng)大的抗氧化活性，可能是天然抗氧化劑的良好資源。Xue等[77]通過(guò)輕度酸水解海帶中的褐藻聚糖硫酸酯(F-A)，得到低分子質(zhì)量硫酸化多糖(L-A)，比較發(fā)現(xiàn)，低分子質(zhì)量硫酸化多糖具有更強(qiáng)的抗氧化作用。Wang等[78]研究發(fā)現(xiàn)，低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯通過(guò)減少細(xì)胞外基質(zhì)的積累抑制腎纖維化和腎小球硬化，降低炎癥反應(yīng)和P-選擇素的表達(dá)，維持腎小球基底膜和腎小球的結(jié)構(gòu)完整性，改善腎小球的濾過(guò)功能。由于褐藻聚糖硫酸酯具有高抗氧化性和抗炎活性，可將其應(yīng)用于化妝品、食品和藥物工業(yè)中，用作抗氧化劑以及抗炎劑。

2.2 降血糖、降血壓活性

Jeong等[79]利用動(dòng)物試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯可有效抑制肥胖，維持db/db糖尿病小鼠體內(nèi)的血脂和葡萄糖平衡，為了改善ERS誘導(dǎo)的胰島素抵抗，從體內(nèi)外激活A(yù)MPK，進(jìn)而緩解2型糖尿病引起的代謝失衡。Chen等[80]利用GK大鼠模型研究發(fā)現(xiàn)了低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯對(duì)糖尿病性腎病(DN)具有預(yù)防保護(hù)作用，顯著降低了糖尿病大鼠模型中血液肌酐和尿素氮，H·E、PAS和Masson染色的腎組織間質(zhì)纖維化明顯減少。Yu等[81]利用2型糖尿病Goto-Kakizaki大鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯能有效抑制心臟中活性氧的產(chǎn)生和肌細(xì)胞的凋亡，對(duì)糖尿病大鼠心臟功能障礙具有保護(hù)作用。付雪艷等[82]采用兩腎一夾型建立腎血管性高血壓大鼠的模型，研究發(fā)現(xiàn)，褐藻聚糖硫酸酯低聚糖能顯著降低腎血管性高血壓大鼠的動(dòng)脈血壓，高劑量(50 mg/kg)的低聚糖降壓效果與14 mg/kg的卡托普利相當(dāng)。隨著褐藻聚糖硫酸酯降血糖、降血壓活性研究的不斷增多，可將其作為潛在的營(yíng)養(yǎng)藥物來(lái)調(diào)節(jié)體內(nèi)血脂及葡萄糖的平衡以及動(dòng)脈血壓的穩(wěn)定，而褐藻聚糖硫酸酯可作為制備功能性食品的潛在來(lái)源。

2.3 抗腫瘤活性

Delma等[83]分離提取出褐藻聚糖硫酸酯的5種組分，均對(duì)胰腺癌細(xì)胞有抑制作用，分子質(zhì)量最低的F5組分能有效抑制胞漿中IκB水平的上調(diào)和NF-κB依賴性熒光素酶的活性，進(jìn)一步證實(shí)了低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯可調(diào)節(jié)胰腺癌進(jìn)程，靶向p53-NF-κB串?dāng)_使胰腺癌細(xì)胞凋亡。Hsu等[84]研究發(fā)現(xiàn)，低分子褐藻聚糖硫酸酯對(duì)三陰性乳腺癌(TNBC)細(xì)胞具有抗增殖活性，可有效降低乳腺癌細(xì)胞遷移和侵襲能力，抑制三陰性乳腺癌細(xì)胞中MAPK和PI3K的激活、AP-1和NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)，表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤活性。史大華等[85]利用MTT法檢測(cè)褐藻聚糖硫酸酯的抗腫瘤活性，經(jīng)酸水解法和自由基降解法制備低分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯，其抗腫瘤活性不同，結(jié)果顯示，活性與降解程度有關(guān)，輕度降解可提高抗腫瘤活性，過(guò)度降解會(huì)使活性降低，甚至喪失。目前，惡性腫瘤是威脅人類(lèi)生命的重大疾病之一，僅依靠手術(shù)、化療等方式治療副作用大，使得研究逐漸轉(zhuǎn)向具有此生物活性的天然化合物療法，而褐藻聚糖硫酸酯是一種純天然的抗腫瘤的藥物，褐藻聚糖硫酸酯寡糖能夠更有效地治療相關(guān)疾病，但這部分研究相對(duì)較缺乏，因此低分子褐藻聚糖硫酸酯的抗腫瘤活性還有待進(jìn)一步研究。

2.4 其他功能性作用

已有研究表明，褐藻聚糖硫酸酯降解后的低聚糖已被應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)、功能性食品等領(lǐng)域。Clément等[86]研究發(fā)現(xiàn)，含有支鏈的褐藻聚糖硫酸酯寡糖比線性結(jié)構(gòu)的抗補(bǔ)體活性更高，核磁共振圖譜顯示與蛋白C4相互作用，可降低寡糖骨架的韌性，使其構(gòu)象與蛋白C4識(shí)別的構(gòu)象更接近，由此結(jié)果表明，褐藻聚糖硫酸酯寡糖的支鏈決定了其構(gòu)象，對(duì)其抗補(bǔ)體活性有重要作用，為醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展作了鋪墊。Wu等[87]研究發(fā)現(xiàn)，低分子褐藻聚糖硫酸酯(LMF)對(duì)輻照NIH3T3細(xì)胞的代謝活性有影響，結(jié)果表明，低分子褐藻聚糖硫酸酯是一種預(yù)防或抑制輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞組織纖維化(RIF)的候選藥物。Suprunchuk[88]研究發(fā)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)高分子質(zhì)量褐藻聚糖硫酸酯解聚或其低聚元素合成的方法勢(shì)在必行。其提出2種方式得到低聚糖：(1)在天然多糖結(jié)構(gòu)中引入額外的官能團(tuán)，如硫酸鹽、?；?、磷酸鹽等；(2)靶向合成多糖片段，可在預(yù)先確定的硫酸化度、分子質(zhì)量、控制得率和一定的純化度的條件下生成鏈。這兩種方式都將擴(kuò)大低聚糖在制藥工業(yè)中的應(yīng)用范圍。Charoensiddhi等[89]研究發(fā)現(xiàn)，降解大分子多糖可提高生物活性化合物的產(chǎn)量和回收率，增強(qiáng)其在抗氧化、抗炎和抗病毒方面的生物特性，這些化合物為開(kāi)發(fā)新型食品提供了重要的新機(jī)遇。

3 展 望

褐藻聚糖硫酸酯低分子寡糖的制備研究已成為熱點(diǎn)，為獲得其低分子寡糖，研究者們已經(jīng)利用高溫高壓、酸堿降解、生物酶法降解等途徑尋求技術(shù)方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有生物酶法降解對(duì)低聚糖或寡糖的破壞最??；由于褐藻聚糖硫酸酯雜環(huán)糖的特殊結(jié)構(gòu)，使專一性強(qiáng)、保護(hù)低分子寡糖結(jié)構(gòu)的高活性降解酶較難獲得，因此未來(lái)大量探索褐藻聚糖硫酸酯酶的來(lái)源、分析降解酶的酶學(xué)性質(zhì)及其降解位點(diǎn)的研究、低分子寡糖的構(gòu)效研究勢(shì)在必行；目前研究發(fā)現(xiàn)，褐藻聚糖硫酸酯酶來(lái)源主要來(lái)自海水、海藻體表面、海洋動(dòng)物消化道，進(jìn)一步探索海洋其他動(dòng)植物，以期發(fā)現(xiàn)目標(biāo)低分子寡糖的高效專一性強(qiáng)降解酶；同時(shí)探討復(fù)合酶降解褐藻聚糖硫酸酯產(chǎn)生目標(biāo)低分子寡糖的研究也有待進(jìn)行。利用低聚糖或寡糖的功能性作用，為褐藻聚糖硫酸酯的高值化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。