海洋寡糖制備工藝及生物活性的研究進(jìn)展

孫 沖，姚昱錕，方 婷, ，李長(zhǎng)城,

（1.閩臺(tái)特色海洋食品加工及營(yíng)養(yǎng)健康教育部工程研究中心，福建福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建福州 350002）

海洋植物、海洋動(dòng)物和海洋微生物是海洋多糖的主要來(lái)源，可大量制備結(jié)構(gòu)新穎的糖類(lèi)化合物，如海洋藻類(lèi)來(lái)源的海藻酸鹽、卡拉膠和瓊膠，海洋動(dòng)物來(lái)源的甲殼素、巖藻聚糖等，在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、保健品及日化等諸多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[1?3]。海洋生物因其生存環(huán)境特殊，長(zhǎng)期生活在高鹽、低溫缺氧、光照不足的環(huán)境中，使得海洋多糖往往具有比陸生多糖更為獨(dú)特的生物活性[4?5]。但由于多糖類(lèi)物質(zhì)具有粘度大、分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、溶解性差、不利于人體吸收利用等缺點(diǎn)，所以其應(yīng)用范圍變得很狹窄[6]。因此，通過(guò)化學(xué)法、物理法或酶法破壞多糖糖苷鍵制備寡糖或低聚糖，研究分子量較低的寡糖或低聚糖的制備方法、結(jié)構(gòu)及生物活性具有重要意義。

海洋寡糖是由海洋動(dòng)物多糖和藻類(lèi)多糖經(jīng)過(guò)降解得到的小分子糖鏈，并且不同的降解方法會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)類(lèi)型和生理活性不同的海洋寡糖[7?9]。與多糖相比，海洋寡糖具有生物活性強(qiáng)、相對(duì)分子量低、溶解性好、易于被人體吸收等特點(diǎn)，一直是糖化學(xué)、糖生物學(xué)及糖藥物學(xué)的研究熱點(diǎn)[10]。本綜述主要對(duì)近幾年海洋寡糖的制備和生理活性進(jìn)行了回顧，以期為海洋寡糖的進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1 海洋寡糖的制備

1.1 化學(xué)法降解

通過(guò)化學(xué)法降解制備海洋寡糖是最傳統(tǒng)的降解方法，也是研究最廣泛的降解方法，即在反應(yīng)體系中加入各種化學(xué)試劑使多糖糖苷鍵發(fā)生斷裂，從而使相對(duì)分子量降低形成寡糖的降解方法。降解產(chǎn)物分子量受反應(yīng)中試劑濃度、時(shí)間和溫度的影響[11?13]。目前，化學(xué)法降解制備海洋寡糖的主要方法為酸降解和氧化降解。

酸法降解是化學(xué)法降解中常用的降解方法，指的是通過(guò)向反應(yīng)體系中加入酸性試劑使多糖糖苷鍵發(fā)生斷裂，并控制反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間從而獲得低分子量寡糖的降解方法，其常用的酸性試劑有鹽酸、硝酸、濃硫酸、甲酸、乙酸、草酸等[14?16]。最早使用此方法降解海洋多糖的是Haug等[17]，在100 ℃條件下，以海藻酸鈉為原料，用1 mol/L草酸對(duì)其進(jìn)行水解，結(jié)果表明，海藻酸鈉的水解率約為30%，酸沉淀（pH2.85）后分離得到可溶和不可溶的兩個(gè)組分，進(jìn)一步水解研究發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)組分海藻酸鈉的不同溶解性與其糖醛酸種類(lèi)有關(guān)，可溶組分80%~90%為甘露糖醛酸；不可溶組分80%~90%為古羅糖醛酸。孫沖等[18]使用固相酸（活化后的732#陽(yáng)離子交換樹(shù)脂）對(duì)鮑魚(yú)臟器多糖進(jìn)行降解，通過(guò)響應(yīng)面法對(duì)其降解工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳水解條件為：樹(shù)脂用量40 g，水解時(shí)間3 h，水解溫度70 ℃，此條件下多糖降解率為80.69%，紅外光譜分析表明，鮑魚(yú)臟器寡糖含有吡喃環(huán)，為α-型糖。秦玲等[19]分別采用不同濃度的三氯乙酸（TFA）和鹽酸（HCl）對(duì)綠藻多糖CH1-1進(jìn)行降解，選取鹽酸濃度為0.1 mol/L，在80 ℃下降解3 h，并通過(guò)Bio-Gel P4凝膠色譜柱對(duì)寡糖混合物進(jìn)行分離純化，制備得到聚合度為1~8的硫酸阿拉伯寡糖。酸法降解成本低，技術(shù)成熟，但反應(yīng)過(guò)程劇烈，易對(duì)降解產(chǎn)物活性造成影響[20]。

相比于酸法降解，氧化法降解是一種更溫和的多糖降解方法，同時(shí)，氧化法降解產(chǎn)生的副產(chǎn)物和污染物較少，但也存在降解工藝復(fù)雜、降解反應(yīng)不穩(wěn)定及重復(fù)性差的問(wèn)題。常用的氧化劑有過(guò)氧化氫、次氯酸鈉等，其原理是利用氧化劑在反應(yīng)體系中生成游離羥基自由基使多糖糖苷鍵發(fā)生斷裂[21?22]。其中過(guò)氧化氫水解多糖是氧化水解中最主要的方法，具有成本低、產(chǎn)率高、綠色環(huán)保、易于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。Wu等[23]利用過(guò)氧化氫制備水溶性牡蠣寡糖，通過(guò)對(duì)多糖降解條件優(yōu)化，確定最佳降解條件為：過(guò)氧化氫濃度25%、反應(yīng)時(shí)間3 h和溫度85 ℃，寡糖的最大產(chǎn)量為10.61%，相比多糖具有更強(qiáng)的抗氧化活性。王靈昭等[24]研究利用過(guò)氧化氫降解水不溶性條斑點(diǎn)紫菜多糖，結(jié)果表明，在過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.8%，溫度60 ℃，時(shí)間6 h時(shí)，多糖降解效果最佳，通過(guò)液相色譜分析發(fā)現(xiàn)降解產(chǎn)物中包括3種寡糖組分，含有蛋白質(zhì)2.12%、總糖93.66%。類(lèi)Fenton反應(yīng)降解多糖也是氧化降解多糖的一種方法，Li等[25]利用改良Fenton體系對(duì)海參巖藻糖基化硫酸軟骨素進(jìn)行降解，研究過(guò)氧化氫和Cu2+濃度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度和反應(yīng)體系pH對(duì)多糖降解產(chǎn)物分子量的影響，通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇過(guò)氧化氫濃度200 mmol/L、Cu2+濃度0.2 mmol/L、反應(yīng)溫度55 ℃和體系pH6為最佳多糖降解條件，并通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間（1、3、5 h）得到三組降解產(chǎn)物，分子量分別為7.4、5.2和4.3 kDa。過(guò)氧化氫法降解的產(chǎn)物活性高，是一種環(huán)境友好型的多糖降解方法。

1.2 物理法降解

物理法降解是一種綠色降解海洋多糖的方法。目前，用于海洋寡糖制備的物理降解法主要有超聲降解法和微波降解法，相比于其他方法，物理降解法具有操作簡(jiǎn)單、化學(xué)試劑用量少、污染少等特點(diǎn)，但是降解產(chǎn)物的得率低，所以一般不單獨(dú)使用，常與化學(xué)法降解聯(lián)合使用[26?27]。段科等[28]研究微波輔助鹽酸和過(guò)氧化氫降解滸苔多糖，確定最佳降解條件為：鹽酸濃度1 mol/L，過(guò)氧化氫濃度5%，降解時(shí)間10 min、降解溫度50 ℃、微波功率900 W，在此條件下滸苔多糖降解率為77.88%，平均分子質(zhì)量由84.02 ku下降到了53.59 ku，其抗氧化活性明顯高于未降解滸苔多糖，對(duì)羥基自由基的清除率為61.51%。凌紹梅等[29]使用超聲輔助過(guò)氧化氫法降解巖藻聚糖，通過(guò)利用50 ku超濾膜將降解產(chǎn)物分為>50 ku和<50 ku 2個(gè)組分，并研究其抗菌生物活性，研究表明，分子量相同情況下，降解2 h得到的低分子量巖藻聚糖抑菌效果好于降解4 h。降解相同時(shí)間的情況下，分子量大于50 ku的抑菌效果好于分子量小于50 ku的，分子量大于50 ku的降解產(chǎn)物表現(xiàn)出了更好的抑菌活性。此外，Li等[30]利用超聲輔助非金屬Fenton體系（過(guò)氧化氫/抗壞血酸）快速制備低分子量海參糖胺聚糖，研究了反應(yīng)溫度、抗壞血酸濃度及超聲強(qiáng)度對(duì)降解片段分子量的影響，并通過(guò)傅里葉紅外光譜、核磁共振譜分析確定其化學(xué)組成。結(jié)果表明，超聲的機(jī)械作用會(huì)使多糖聚合物暴露更多的活性位點(diǎn)，這就導(dǎo)致了其更易與羥基自由基發(fā)生反應(yīng)，從而可以更高效地降解硫酸化多糖，進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)分析表明，硫酸化多糖的基本結(jié)構(gòu)在解聚過(guò)程中幾乎沒(méi)有變化，羥基自由基優(yōu)先裂解多糖骨架中的GlcA。

物理降解法具有操作簡(jiǎn)單、無(wú)污染等優(yōu)勢(shì)，但單獨(dú)使用多糖的降解效率低，因此常將物理降解法與酸降解法、過(guò)氧化氫降解法等其他方法進(jìn)行聯(lián)合使用，以顯著提升其降解效率及產(chǎn)物活性，大大增加物理降解法工業(yè)化生產(chǎn)的潛力[31]。

1.3 酶法降解

酶法降解是制備海洋寡糖的有效方法，目前，酶法降解可以分為特異性酶法降解和非特異性酶法降解，其中特異性酶不易獲得、成本高，而非特異性酶易于獲得、成本低，但需要大量研究進(jìn)行篩選[32]。Boucelkha等[33]利用F. multivorum褐藻膠裂解酶對(duì)褐藻中的海藻酸鈉進(jìn)行部分酶解，結(jié)果表明，F(xiàn). multivorum褐藻膠裂解酶是一種古羅糖醛酸裂解酶，它只作用于古羅糖醛酸片段，通過(guò)HPAEC測(cè)定后發(fā)現(xiàn)，降解后的海藻酸鈉寡糖具有較高的剛性和粘度。鄧宇峰等[34]利用酶法對(duì)龍須菜瓊膠寡糖的制備工藝進(jìn)行研究，通過(guò)纖維素酶和瓊膠酶直接對(duì)龍須菜進(jìn)行酶解，簡(jiǎn)化了寡糖制備工藝，并通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化酶解條件，最佳酶解工藝為：底物濃度0.5%、酶解溫度45 ℃、pH6.5、瓊膠酶加酶量10 U/mL、纖維素酶加酶量6.5 U/mL、顆粒大小為過(guò)40~60目篩、酶解時(shí)間5 h，此條件下水解度為56.6%，還原糖含量為4.652 mg/mL。此外，Yu等[35]用海洋黃桿菌CZ1127巖藻聚糖酶制備海參巖藻低聚糖，通過(guò)液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)測(cè)定酶解產(chǎn)物的寡糖組成，并對(duì)酶解產(chǎn)物進(jìn)行分離純化，最后通過(guò)ESI-CID-MS/MS技術(shù)確定酶解產(chǎn)物結(jié)構(gòu)組成。結(jié)果表明，酶解產(chǎn)物中主要含有四種低聚糖，且四種寡糖的結(jié)構(gòu)非常相似，為酶法制備海參巖藻低聚糖的研究提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)參考。

相比于化學(xué)法和物理法，酶法降解具有降解條件溫和，降解過(guò)程綠色環(huán)保，降解產(chǎn)物得率高、活性高、均一性好等特點(diǎn)，但適合多糖降解的酶種不易獲得，存在酶活性低、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，達(dá)不到工業(yè)化生產(chǎn)的要求[36]。因此，深入研究和開(kāi)發(fā)高活性的多糖降解酶尤為重要。以上各種海洋寡糖制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表1。

2 海洋寡糖生理活性

2.1 抗氧化活性

研究發(fā)現(xiàn)，周?chē)h(huán)境及人體自我新陳代謝會(huì)產(chǎn)生自由基，自由基活性強(qiáng)易與人體內(nèi)生物大分子發(fā)生反應(yīng)，造成健康細(xì)胞和組織的損傷。Falkeborg等[37]利用海藻酸裂解酶制備海藻酸鈉寡糖并研究其抗氧化活性，研究發(fā)現(xiàn)在鐵誘導(dǎo)的乳化亞油酸氧化過(guò)程中，海藻酸鈉寡糖具有良好的抗氧化活性，并能完全抑制TBARS的形成，且海藻酸鈉寡糖的抗氧化活性高于抗壞血酸，抑制率可達(dá)89%。進(jìn)一步的自由基清除活性分析表明，海藻酸鈉寡糖可以清除穩(wěn)定的ABTS自由基（ABTS+·）以及羥自由基（·OH）和超氧陰離子自由基且分子量低于1000 kDa的海藻酸鈉寡糖具有較好的自由基清除能力，對(duì)ABTS+·、·OH和清除率分別高達(dá)99.5%、90%和87%。Ramos等[38]研究發(fā)現(xiàn)，具有較低G/M比（α-L-聚古羅糖醛酸/β-D-聚甘露糖醛酸）的海藻酸鈉寡糖表現(xiàn)出更好的DPPH·清除活性，表明分子量和G/M比例是控制海藻酸鈉寡糖抗氧化性能的重要因素。

表 1 海洋寡糖制備方法優(yōu)缺點(diǎn)Table 1 Advantages and disadvantages of preparation methods

此外，不同的制備方法也會(huì)影響海藻酸鹽寡糖抗氧化活性[39]。卡拉膠寡糖具有顯著的體外抗氧化活性，不同降解方法會(huì)產(chǎn)生不同的卡拉膠寡糖，并會(huì)導(dǎo)致聚合度（DP）、還原糖和硫酸根含量及末端結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而影響其抗氧化活性，其中，通過(guò)氧化水解的卡拉膠寡糖具有更強(qiáng)的抗氧化活性[40]。Zhang等[41]通過(guò)瓊膠酶水解江蘺瓊膠，研究不同聚合度（DP）水解產(chǎn)物對(duì)ABTS自由基、DPPH自由基、羥基自由基、超氧陰離子自由基和Fe3+的清除能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DP3的瓊膠寡糖對(duì)ABTS自由基和超氧陰離子自由基的抗氧化效果最好，DP5的瓊膠寡糖對(duì)Fe3+、DPPH自由基和羥基自由基的清除率最高，DP8的瓊膠寡糖抗氧化能力最差。Liu等[42]利用酸法從綠藻Ulva lactuca和Enteromorpha prolifera中提取硫酸寡糖ULO和EPO，研究ULO和EPO對(duì)SAMP8小鼠的抗衰老作用及其潛在機(jī)制，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)降解后的寡糖能夠有效減少SAMP8小鼠細(xì)胞的氧化損傷，保護(hù)腦神經(jīng)元，起著重要的抗衰老作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ULO和EPO的單糖組成、硫酸根含量以及分子量大小影響了其預(yù)防衰老的效果，其中高硫酸根含量的ULO具有很好的預(yù)防細(xì)胞凋亡的作用。相比于大分子量的海洋多糖，低分子量的海洋寡糖具有更高的抗氧化能力，并且海洋寡糖的抗氧化能力還與其制備方法及結(jié)構(gòu)組成有關(guān)，因此，抗氧化活性更強(qiáng)的海洋寡糖可作為抗氧化劑應(yīng)用于保健、醫(yī)學(xué)、化妝品等領(lǐng)域中，具有廣闊的的應(yīng)用前景。

2.2 抗腫瘤活性

惡性腫瘤又稱(chēng)癌癥，現(xiàn)已成為當(dāng)前危害生命健康的重大疾病之一，大量國(guó)內(nèi)外研究表明海洋寡糖具有抗腫瘤作用。Chen等[43]利用酶法降解海藻酸鈉，研究不同聚合度（DP）海藻酸鈉寡糖對(duì)骨肉瘤（OS）術(shù)后患者的抗腫瘤作用，研究發(fā)現(xiàn)DP5海藻酸鈉寡糖在體外對(duì)骨肉瘤的生長(zhǎng)具有明顯的抑制作用，并且可以通過(guò)增加血清中SOD和GSH提高骨肉瘤患者的抗氧化能力，通過(guò)降低血清中IL-1β和IL-6改善骨肉瘤患者的抗炎能力，從而進(jìn)一步抑制患者骨肉瘤病情惡化。此外，藻酸鹽寡糖還可通過(guò)抑制miR-29b的表達(dá)水平，影響Toll樣受體（TLR）信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)揮其抗腫瘤活性[44]。殼寡糖對(duì)癌細(xì)胞有一定的抑制效果，Zou等[45]研究殼寡糖對(duì)原位肝腫瘤的抑制作用和免疫調(diào)節(jié)作用，研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖可抑制HepG2細(xì)胞的生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移，并且誘導(dǎo)S噬菌體阻滯，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖通過(guò)調(diào)節(jié)NFκB信號(hào)通路抑制肝癌，并且該信號(hào)通路與PI3K/Akt、p53及p38 MAPK信號(hào)通路相互作用。一方面，殼寡糖激活巨噬細(xì)胞中的NF-κB信號(hào)通路活性，并增強(qiáng)免疫功能；另一方面，殼寡糖通過(guò)使HepG2細(xì)胞中的NF-κB信號(hào)通路失活來(lái)抑制肝腫瘤，從而抑制p38 MAPK、PI3K/Akt信號(hào)通路活化并促進(jìn)p53信號(hào)通路活化。此外，海參來(lái)源的巖藻糖化硫酸軟骨素具有不同的側(cè)鏈巖藻糖基化修飾，表現(xiàn)出較強(qiáng)的生物活性。Li等[30]發(fā)現(xiàn)從美國(guó)肉參中提取巖藻糖化硫酸軟骨素及其降解產(chǎn)物具有抗腫瘤活性，對(duì)天然多糖和降解片段進(jìn)行MTT和細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)分析表明，低分子量巖藻糖化硫酸軟骨素對(duì)A549細(xì)胞表現(xiàn)出更高的抗腫瘤活性。綜上所述，海洋寡糖具有良好的抗腫瘤活性，可通過(guò)增強(qiáng)機(jī)體免疫能力及抗氧化能力，提高其抗腫瘤活性，并且海洋寡糖的抗腫瘤活性強(qiáng)弱也與其結(jié)構(gòu)組成有關(guān)。因此，海洋寡糖可作為潛在的抗腫瘤藥物，具有可觀的發(fā)展前景。

2.3 免疫調(diào)節(jié)活性

免疫調(diào)節(jié)功能不足會(huì)導(dǎo)致人體更易產(chǎn)生疾病，并且多數(shù)癌癥的發(fā)生都與免疫調(diào)節(jié)功能不足有關(guān)[46]。海洋寡糖具有結(jié)構(gòu)類(lèi)型多樣、機(jī)體內(nèi)靶點(diǎn)多等特點(diǎn)，故增強(qiáng)機(jī)體免疫調(diào)節(jié)能力一直是海洋寡糖活性研究熱點(diǎn)之一[6]。Yuan等[47]采用不同濃度（50、100和200 mg/g）卡拉膠寡糖對(duì)S180荷瘤小鼠灌胃，研究卡拉膠寡糖對(duì)S180荷瘤小鼠免疫系統(tǒng)的影響，研究發(fā)現(xiàn)卡拉膠寡糖可以提高小鼠巨噬細(xì)胞吞噬作用，加快脾細(xì)胞分泌抗體，加速脾淋巴細(xì)胞增殖以及提高小鼠NK細(xì)胞活性并呈劑量依賴(lài)性，結(jié)構(gòu)表明卡拉膠寡糖具有免疫增強(qiáng)功能。Yao等[48]利用酶法從紅藻制備卡拉膠寡糖并制備其脫硫酸鹽衍生物（DSK），研究?jī)烧邔?duì)小膠質(zhì)細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)活性的影響，結(jié)構(gòu)表明卡拉膠寡糖和DSK均能抑制脂多糖（LPS）激活小膠質(zhì)細(xì)胞，降低小膠質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞活力，促進(jìn)精氨酸酶和腫瘤壞死因子（TNF-α）的釋放，且呈濃度依賴(lài)性，但DSK的免疫促進(jìn)效果弱于卡拉膠寡糖，進(jìn)一步可以說(shuō)明卡拉膠寡糖對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能與其硫酸基團(tuán)含量有關(guān)。此外，已有研究表明卡拉膠寡糖的免疫調(diào)節(jié)活性與其硫酸基團(tuán)含量呈正相關(guān)，硫酸基團(tuán)含量越高，其免疫活性越強(qiáng)[49]。海洋硫酸化寡糖可以刺激巨噬細(xì)胞大量產(chǎn)生細(xì)胞因子，具有一定的免疫調(diào)節(jié)作用，Kidgell等[50]通過(guò)檢測(cè)脂多糖（LPS）活化后的RAW264.7鼠巨噬細(xì)胞釋放炎癥介質(zhì)信號(hào)分子的水平，量化綠藻Ulva硫酸寡糖的體外免疫調(diào)節(jié)作用，研究發(fā)現(xiàn)綠藻Ulva硫酸寡糖可以提高巨噬細(xì)胞中抗炎因子IL-10和前列腺素E2（PGE2）的含量水平，并具有劑量依賴(lài)性，表明綠藻Ulva硫酸寡糖具有一定的體外免疫促進(jìn)作用。另外，Xu等[51]發(fā)現(xiàn)不同多糖降解方式得到的海藻酸鈉寡糖在免疫調(diào)節(jié)活性上有著顯著差異，其中酶法降解得到的海藻酸鈉寡糖免疫調(diào)節(jié)效果最優(yōu)，因其可以激活NF-κB和MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路，從而能顯著提高RAW264.7鼠巨噬細(xì)胞中一氧化氮（NO）、活性氧（ROS）和腫瘤壞死因子（TNF-α）的表達(dá)，進(jìn)一步對(duì)其結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，海藻酸鈉寡糖的不飽和末端結(jié)構(gòu)、分子大小和M/G比對(duì)巨噬細(xì)胞的活化起到了重要影響作用。綜上所述，海洋寡糖可以調(diào)節(jié)免疫相關(guān)信號(hào)通路，提高巨噬細(xì)胞的吞噬能力，從而增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，且其增強(qiáng)作用具有一定的劑量依賴(lài)性。因此，海洋寡糖可作為一種天然免疫調(diào)節(jié)劑用于保健食品行業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域中，具有重要的研究意義。

2.4 抗炎活性

炎癥俗稱(chēng)“發(fā)炎”，是機(jī)體與促炎因子作用后產(chǎn)生的一種適應(yīng)性反應(yīng)，被認(rèn)為是癌癥和其他各種慢性病發(fā)病的主要危險(xiǎn)因素[52]。Shi等[53]研究發(fā)現(xiàn)殼寡糖可以抑制由脂多糖（LPS）誘導(dǎo)IPEC-J2細(xì)胞炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，且抑制效果與殼寡糖濃度有關(guān)，采用殼寡糖200 μg/mL處理IPEC-J2細(xì)胞可以有效抑制炎癥細(xì)胞因子IL-6和IL-8的分泌和表達(dá)，研究其反應(yīng)機(jī)理發(fā)現(xiàn)殼寡糖可以有效激活I(lǐng)PEC-J2細(xì)胞TLR4表達(dá)（TLR4是一種模式識(shí)別受體，在炎癥反應(yīng)中起到重要作用）。殼寡糖的抗炎作用還受其分子量大小的影響，Vo等[54]研究?jī)煞N分子量范圍（低于1和1~3 kDa）殼寡糖對(duì)脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的BV-2小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥反應(yīng)的保護(hù)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼寡糖通過(guò)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)核因子κB活化和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）磷酸化，從而抑制細(xì)胞內(nèi)促炎介質(zhì)的產(chǎn)生，具有抗炎作用，且分子量1~3 kDa的殼寡糖抗炎效果較強(qiáng)。Chung等[55]采用酶法制備低分子量殼寡糖，研究其對(duì)過(guò)敏性哮喘模型小鼠肺部炎癥的保護(hù)作用，研究表明低分子量殼寡糖可以顯著抑制Th2細(xì)胞因子（IL-4、IL-5和IL-13）和促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生。此外，Guo等[56]發(fā)現(xiàn)K-卡拉膠寡糖可以顯著抑制脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的RAW264.7巨噬細(xì)胞炎癥細(xì)胞因子（NO、TNF-α、IL-β、IL-8）及相關(guān)炎癥基因（mTNF-α、mIL-β、mIL-8）的表達(dá)。蛋白質(zhì)組學(xué)分析表明，K-卡拉膠寡糖通過(guò)抑制細(xì)胞表面LPS的受體CD14，削弱Rel/NF-κB信號(hào)通路的傳導(dǎo)，保護(hù)RAW264.7巨噬細(xì)胞免受LPS的感染。另外，已有研究發(fā)現(xiàn)，藻酸鹽寡糖可抑制RAW264.7巨噬細(xì)胞內(nèi)炎癥介質(zhì)的合成和促炎細(xì)胞因子的分泌，表明藻酸鹽寡糖也可通過(guò)影響巨噬細(xì)胞發(fā)揮其抗炎作用[57]。綜上所述，海洋寡糖可抑制致細(xì)胞內(nèi)炎因子及炎癥介質(zhì)的合成和表達(dá)，具有優(yōu)良的抗炎活性。因此，繼續(xù)深入研究海洋寡糖的抗炎效果，得到抗炎活性更強(qiáng)的海洋寡糖，有望大大提升其在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。

2.5 調(diào)節(jié)腸道微生物

腸道菌群被稱(chēng)為人類(lèi)的“第二基因組”，越來(lái)越受到研究者的關(guān)注，但生活中的不良習(xí)慣例如濫用抗生素、過(guò)度攝入酒精和不良飲食習(xí)慣等會(huì)導(dǎo)致腸道微生物失調(diào)進(jìn)而引起肥胖癥、炎癥性腸病、慢性疲勞綜合征和癌癥等疾病的發(fā)生[58?59]。研究發(fā)現(xiàn)，殼寡糖可調(diào)節(jié)腸道中的抗肥胖菌群（Coprobacillus cateniformis和Clostridium leptum），提升高脂飲食小鼠血清中瘦素的水平，抑制小鼠體重的增加，緩解高脂飲食引起的慢性炎癥，這表明殼寡糖益生元功效的發(fā)揮與腸道微生物密切相關(guān)[60]。Li等[61]發(fā)現(xiàn)從海參（Isostichopus badionotus和Pearsonothuria graeffffei）中提取的巖藻寡糖（Dfuc-Ib和Dfuc-Pg）可抑制由高脂飲食引起的高脂血癥、肥胖癥和炎癥，并且可以調(diào)節(jié)小鼠盲腸菌群和結(jié)腸菌群改善營(yíng)養(yǎng)不良。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，不同的磺基化修飾使兩種寡糖在生物活性上產(chǎn)生了一定的差異，Dfuc-Pg糖鏈結(jié)構(gòu)中含4-O-磺基較多，可以作為治療高脂飲食小鼠代謝綜合征和調(diào)節(jié)腸道菌群的藥物，Dfuc-Ib糖鏈結(jié)構(gòu)中含2-O-磺基較多，可緩解小鼠代謝綜合征和腸道菌群失調(diào)。Sun等[62]通過(guò)模擬人體腸道對(duì)K-卡拉膠寡糖（KO3和KO6）的消化，研究其體外發(fā)酵特性和其發(fā)酵上清液的致炎作用，研究發(fā)現(xiàn)K-卡拉膠寡糖非常容易降解，并對(duì)短鏈脂肪酸（SCFA）的產(chǎn)生和腸道菌群的組成表現(xiàn)出顯著影響，KO3和KO6均能顯著促進(jìn)促炎細(xì)菌Prevotella和抑制消炎細(xì)菌Bacteroides和Parabacteroides，其中KO3改善了短鏈脂肪酸的產(chǎn)生并顯著促進(jìn)了腸道中雙歧桿菌（Bifidobacterium）和乳酸桿菌（Lactobacillius）的生長(zhǎng)，KO6則降低短鏈脂肪酸的生成并顯著提升黏蛋白降解菌Prevotellaceae的豐度，從腸道微生物的角度解釋了K-卡拉膠寡糖的致炎作用。此外，Zhang等[63]利用人體糞便研究了江蘺硫酸多糖（GLP）及其瓊膠寡糖（GLO）的體外發(fā)酵特性，在體外發(fā)酵過(guò)程中，GLP和GLO都增加了體系中短鏈脂肪酸的濃度，并調(diào)節(jié)了糞便微生物的組成和多樣性，但GLP增加了擬桿菌門(mén)（Bacteroidetes）的豐度，降低了厚壁菌門(mén)（Firmicutes）的豐度，而GLO增加了厚壁菌門(mén)（Firmicutes）和酸桿菌門(mén)（Actinobacteria）的豐度，這為瓊膠寡糖作為功能食品中益生元提供了理論依據(jù)。

大量的體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)表明，海洋寡糖對(duì)腸道微生物的組成有著顯著影響，海洋寡糖能夠改善腸道菌群結(jié)構(gòu)和豐度，促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)，降低致病菌的相對(duì)豐度。因此，深入研究海洋寡糖對(duì)腸道菌群的影響作用及機(jī)制，能夠?yàn)楹Ｑ蠊烟窍嚓P(guān)保健品的開(kāi)發(fā)提高理論依據(jù)。

2.6 其他活性

除了上述生物活性外，海洋寡糖還具有許多其他的生理功能，例如細(xì)胞保護(hù)作用、調(diào)節(jié)動(dòng)植物生長(zhǎng)作用及降血脂作用等。阿霉素（DOX）是一種高效的化學(xué)治療劑，但阿霉素具有劑量依賴(lài)性的心臟毒性，其使用劑量受到限制，Guo等[64]研究發(fā)現(xiàn)海藻酸鈉寡糖可抑制DOX的急性心臟毒性，經(jīng)海藻酸鈉寡糖處理后的被DOX損傷小鼠存活率明顯增加，海藻酸鈉寡糖可改善DOX引起的心臟功能障礙，并減弱DOX引起的心肌細(xì)胞凋亡。此外，海藻酸鈉寡糖可通過(guò)阻礙p38MAPK/NF-κB信號(hào)通路，抑制pp38MAPK蛋白的表達(dá)，預(yù)防和治療肺動(dòng)脈高壓（PH）[65]。另外，海藻酸鈉寡糖還可以增強(qiáng)普通小麥對(duì)干旱環(huán)境的耐受性并促進(jìn)其根部生長(zhǎng)[66]。非甾體類(lèi)抗炎藥（NSAIDs）通常在臨床醫(yī)學(xué)中使用，會(huì)引起胃腸道糜爛、潰瘍和出血，Higashimura等[67]發(fā)現(xiàn)瓊膠寡糖可促進(jìn)巨噬細(xì)胞血紅素加氧酶（HO）的表達(dá)，口服瓊膠寡糖可預(yù)防由NSAID引起的腸道損傷和炎癥。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，瓊膠寡糖被用作飼料添加劑，可以提高魚(yú)蝦等水產(chǎn)的免疫力，郭娜等[68]通過(guò)酶法從海帶中提取瓊膠寡糖并將其添加到海參飼料中，發(fā)現(xiàn)飼喂添加瓊膠寡糖的飼料可促進(jìn)海參體內(nèi)堿性磷酸酶（AKP）和酸性磷酸酶（ACP）的生成，表明瓊膠寡糖可作為水產(chǎn)養(yǎng)殖中的免疫增強(qiáng)劑。Shu等[69]發(fā)現(xiàn)低分子量巖藻聚糖可抑制由IL-1β刺激的類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎成纖維樣滑膜細(xì)胞的活性并可誘導(dǎo)其凋亡，提示低分子量巖藻聚糖對(duì)類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的潛在治療作用。此外，巖藻寡糖還具有降血脂活性，Li等[70]研究發(fā)現(xiàn)巖藻寡糖可促進(jìn)脂肪組織過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）mRNA的表達(dá)，并同時(shí)抑制瘦素、aP2和F4/80的mRNA表達(dá)，研究表明巖藻寡糖可通過(guò)減少脂質(zhì)合成和促進(jìn)脂質(zhì)分解調(diào)節(jié)血脂異常，表現(xiàn)出良好的降血脂活性。

3 展望

海洋生物現(xiàn)已成為寡糖的重要來(lái)源之一。海洋寡糖可通過(guò)酸降解法、氧化降解法、物理降解法和酶降解法等方法制備，不同降解方法具有不同特點(diǎn)，其中化學(xué)法降解是制備海洋寡糖最傳統(tǒng)的降解方法，具有成本低、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，但易腐蝕設(shè)備，對(duì)環(huán)境有一定污染。物理降解法具有操作簡(jiǎn)單、試劑用量少等特點(diǎn)，但是單獨(dú)使用降解效果差，常與化學(xué)降解法聯(lián)合使用。酶法降解具有高效、特異性強(qiáng)等特點(diǎn)，但特異性酶成本高，不易獲得，因此研究篩選非特異性多糖降解酶就顯得尤為重要。

此外，海洋寡糖也因其獨(dú)特結(jié)構(gòu)和生理活性越來(lái)越受到研究者們的關(guān)注，雖然已有大量國(guó)內(nèi)外研究表明海洋寡糖具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、調(diào)節(jié)腸道菌群、抗炎等許多活性，但尚未闡明其生物活性作用機(jī)理的細(xì)節(jié)，有待進(jìn)一步研究。因此，未來(lái)還需加強(qiáng)對(duì)其作用機(jī)理的研究，以期開(kāi)發(fā)出海洋寡糖的新型海洋功能性食品，并在食品、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮其重要作用。