海帶高值化綜合利用研究進(jìn)展

李 穎，王 茵，陳婷茹，林曉娟，陳繼承*，劉智禹*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002；2.閩臺(tái)特色海洋食品加工及營養(yǎng)健康教育部工程研究中心，福建 福州 350002；3.福建省水產(chǎn)研究所，福建省海洋生物增養(yǎng)殖與高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海洋生物種業(yè)技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，福建 廈門 361013)

海帶(Laminariajaponica)，又名昆布、江白菜，是我國重要的經(jīng)濟(jì)藻類之一，主要在中國、日本、韓國和朝鮮等亞洲國家養(yǎng)殖，其中中國是最大的海帶養(yǎng)殖國，年產(chǎn)量占全球的80%以上[1]?！?022年中國漁業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》的數(shù)據(jù)顯示，2021年全國海帶海水養(yǎng)殖產(chǎn)量為174.2×104t，其中福建省海帶海水養(yǎng)殖面積居全國首位[2]。海帶富含蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，除食用外，在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也有所應(yīng)用[3]。目前，我國海帶食用加工品種較為單一，仍以鹽漬、淡干海帶等初級(jí)加工食品為主[4]，但近年來，逐漸開發(fā)出海帶糕、海帶茶、海帶面條等精深加工食品[5]。在海帶化工方面，我國已建立起碘、甘露醇及褐藻膠等海帶“三大寶”提取生產(chǎn)體系，但目前海帶的工業(yè)化利用率仍較低，以干物質(zhì)計(jì)算，利用率僅達(dá)30%[6]。海帶中含有多糖、活性肽、碘、甘露醇等多種具有特殊生理功能的物質(zhì)，許多研究將其作為功效成分并開發(fā)為醫(yī)藥制劑和美妝產(chǎn)品。除此之外，海帶中富含的膳食纖維、礦物質(zhì)和促生長因子，也被作為肥料和飼料廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)之中。

可見，海帶應(yīng)用范圍廣，開發(fā)潛力大，因而具有很大的產(chǎn)業(yè)升值空間。本文圍繞海帶的活性物質(zhì)研究及其在食品、生物醫(yī)藥制品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的高值化綜合利用進(jìn)行綜述，旨在為新型海帶產(chǎn)品的開發(fā)提供參考思路。

1 海帶活性物質(zhì)的研究

海帶因含有豐富的活性物質(zhì)，而具有重要的營養(yǎng)保健和臨床藥用價(jià)值。深入研究海帶含有的活性物質(zhì)，可以進(jìn)一步促進(jìn)海帶的深加工、高附加值產(chǎn)品的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海帶資源的充分利用。

1.1 功能性多糖

海帶多糖分布在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞之間，主要有褐藻膠、巖藻聚糖(又稱褐藻糖膠)和褐藻淀粉三種，具有調(diào)節(jié)免疫、抗癌、抗炎、降血栓等生理功能。其中巖藻聚糖和膳食纖維已成為海帶多糖中的研究熱點(diǎn)。

1.1.1 抗炎作用

Peng F H等[7]從海帶中提取出海帶多糖(LJP12)，并進(jìn)行動(dòng)物試驗(yàn)，以探究LJP12對(duì)預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化的影響，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，LJP12可以顯著減弱高脂膽固醇飲食誘導(dǎo)的全身炎癥和動(dòng)脈粥樣硬化病變部位的局部炎癥，其機(jī)理是LJP12通過抑制核因子κ-B和絲裂原活化蛋白激酶介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，從而達(dá)到預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化、減輕炎癥程度的效果。Ni L Y等[8]探究海帶中提取的巖藻聚糖(LJSF4)的抗炎效果，研究顯示，LJSF4作用于脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)誘導(dǎo)的RAW 264.7巨噬細(xì)胞，可以顯著降低一氧化氮的生成；將LJSF4和LPS聯(lián)合作用于斑馬魚，可顯著提高其受精卵的存活率，減輕LPS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，表明LJSF4在體內(nèi)和體外試驗(yàn)中均表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗炎作用。

1.1.2 抗血栓作用

已有研究證明，海帶中提取的巖藻聚糖在動(dòng)物模型中靜脈或皮下注射，都表現(xiàn)出良好的抗血栓活性。但作為硫酸多糖的一種，口服后，巖藻聚糖可能在進(jìn)入血液循環(huán)之前被降解或脫硫，從而影響到其功能活性的發(fā)揮。Zhao X等[9]為了探究口服巖藻聚糖的抗血栓活性，在試驗(yàn)中，將動(dòng)脈血栓小鼠模型分別口服低分子量(Low molecular weight，LMW)巖藻聚糖和中分子量的(Medium molecular weight，MMW)巖藻聚糖，并用高效液相色譜法檢測小鼠模型血清和尿液中巖藻聚糖的含量，若含量越高，則吸收率和生物利用度越高。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，LMW巖藻聚糖的口服吸收效果和抗血栓活性均優(yōu)于MMW巖藻聚糖。

1.1.3 抗肥胖作用

海帶中膳食纖維含量豐富，可分為可溶性和不可溶性膳食纖維兩種。張麗萍[10]從海帶渣中提取可溶性海帶膳食纖維(Soluble dietary fiber，SDF)，并用SDF灌食肥胖小鼠模型，發(fā)現(xiàn)SDF可以促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、減少腸道內(nèi)葡萄糖和膽固醇的吸收，且觀察到脂肪細(xì)胞變小，具有減肥的功效。Deng Z Z等[11]也有類似的發(fā)現(xiàn)，他們將海帶粉溶解在檸檬酸溶液中，提取海帶膳食纖維(Dietary fibers，DFs)，用海帶DFs灌胃高脂飲食(High fat diet，HFD)誘導(dǎo)的高脂模型小鼠后，發(fā)現(xiàn)海帶DFs可以顯著改善HFD小鼠的胰島素抵抗和血脂異常，降低炎癥因子，還可以增加有益菌的相對(duì)豐度，從而改善腸道菌群失調(diào)。

1.1.4 調(diào)節(jié)免疫、抗癌作用

An E K等[12]探究從海帶中提取的巖藻聚糖的免疫激活能力，結(jié)果顯示其可以促進(jìn)誘導(dǎo)免疫細(xì)胞活化，同時(shí)增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑的抗癌活性。Zeng M L等[13]采用體內(nèi)和體外抗癌模型，評(píng)價(jià)海帶多糖(LJP)對(duì)鼻咽癌的影響，將LJP分別作用于鼻炎低分化鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞株CNE2和HONE1后，發(fā)現(xiàn)LJP可以有效抑制上述癌細(xì)胞的增殖，且抑制效果具有劑量依賴性；此外，還發(fā)現(xiàn)中、高濃度的LJP可有效抑制癌細(xì)胞移植小鼠模型中癌細(xì)胞的凋亡，且癌細(xì)胞出現(xiàn)了獨(dú)特的凋亡變化，由此可見，LJP在體內(nèi)和體外都可誘導(dǎo)鼻咽癌細(xì)胞的凋亡，但其具體的凋亡機(jī)制需進(jìn)一步探究。

1.2 生物活性肽

海帶蛋白質(zhì)中的氨基酸種類豐富，比例適當(dāng)，其中8種必需氨基酸的比例與理想蛋白質(zhì)中必需氨基酸比例十分接近，因此海帶蛋白質(zhì)是制備生物活性肽的理想原料[14]。

李琦[15]用復(fù)合酶酶解海帶蛋白，得到海帶低聚肽混合物，發(fā)現(xiàn)其對(duì)SD糖尿病模型大鼠具有降血糖功效。隨后對(duì)海帶低聚肽混合物中各成分進(jìn)行進(jìn)一步的分離、分析，發(fā)現(xiàn)分離出的多肽VGPDGSPDPL和多肽VDSYIPTPI對(duì)α-葡萄糖苷酶酶活的抑制效果最好，且VDSYIPTPI具有一定的抗氧化活性。Chen H等[16]采用反相高效液相色譜和高效液相色譜/電噴霧質(zhì)譜(HPLC-ESI-MS)技術(shù)從鮮海帶中分離得到海帶多肽(Laminariajaponicapeptides，LJPs)，試驗(yàn)結(jié)果表明，不論在體內(nèi)還是體外，LJPs都對(duì)肝癌細(xì)胞的生長有顯著的抑制作用。Wang J等[17]用堿性蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶混合而成的多酶混合物對(duì)海帶進(jìn)行酶解，并采用受控酶解結(jié)合響應(yīng)面法制備血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE，EC 3.4.15.1)抑制肽。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在酶量比(木瓜蛋白酶∶堿性蛋白酶∶胰蛋白酶)為1∶2∶1、底物濃度為1.7% 、加酶量為4.4%，水解時(shí)間為5.1 h的條件下，水解產(chǎn)物的活性最強(qiáng)。同時(shí)，將8個(gè)C端含有酪氨酸的ACE抑制肽進(jìn)行分子對(duì)接，發(fā)現(xiàn)氫鍵是將肽與ACE活性位點(diǎn)結(jié)合的主要活性力量，形成了一個(gè)非常穩(wěn)定的復(fù)合結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到抑制ACE的作用。

1.3 碘

碘是人體必需微量元素之一，缺碘會(huì)導(dǎo)致各種碘缺乏病。海帶具有選擇性吸收和富集碘的能力，且成本低廉，因此其可作為我國提取碘的主要原材料。以海藻為原料生產(chǎn)碘的方法主要有灰化法、發(fā)酵法和浸出吸附法。周令芬[18]采用四氯化碳多次浸泡法改進(jìn)海帶提碘工藝。由于碘在四氯化碳溶液中的溶解度大，因此可以最大限度將水中的碘全部溶于四氯化碳中，減少原料中碘的損失。采用此法從海帶提取碘，具有反應(yīng)快、流程短、損失少、收率高等優(yōu)點(diǎn)。Peng L Q等[19]研發(fā)了一種基于吡啶類離子液體的固液萃取法，它是一種可以同時(shí)提取海帶中無機(jī)碘和有機(jī)碘的綠色提取工藝，超聲強(qiáng)度100 W、乙基溴化吡啶濃度200 mmol/L、提取時(shí)間30 min、固液比10 mL/g、pH 6.5為最佳提取條件。

1.4 甘露醇

甘露醇是一種多元醇，具有利尿、脫水、鎮(zhèn)咳、清除人體自由基等功能。海帶中甘露醇含量豐富，在直接烘干處理的海帶中，甘露醇含量高達(dá)74.7 mg·g-1[20]，因此海帶常被用來工業(yè)制備甘露醇。劉振融等[21]利用響應(yīng)面優(yōu)化果膠酶提取海帶甘露醇的條件，結(jié)果確定果膠酶添加量0.26 mL·L-1、料液比1∶39 g·mL-1、浸提時(shí)間59 min、浸提溫度52℃為最優(yōu)工藝，在此條件下，海帶中甘露醇提取率最高。陳莉等[22]對(duì)超聲輔助醇提甘露醇工藝進(jìn)行優(yōu)化，先用酸解前處理海帶，降低黏度，釋放甘露醇，然后再用超聲輔助醇提甘露醇，發(fā)現(xiàn)用酸前處理后，甘露醇得率從16.36%提升到17.67%。

2 海帶在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

海帶營養(yǎng)豐富、味道鮮美，在我國已有很長的食用歷史。鮮海帶有許多烹飪方法，常被用來葷炒、素烹、燉煮、煨湯等，其中海帶排骨湯是一道著名的家常菜；而海帶加工食品以粗加工形式為主，其中鹽漬和淡干海帶約占海帶制品的80%[23]。隨著海帶不斷被開發(fā)，不同形式的海帶精加工食品和食品添加劑逐漸被研發(fā)出來。

2.1 精加工產(chǎn)品

為了進(jìn)一步提升海帶的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)海帶食品的產(chǎn)業(yè)化加工技術(shù)升級(jí)，我國逐漸開發(fā)出一些海帶精深加工產(chǎn)品，主要為副食品、預(yù)制菜和飲料制品。劉茂等[24]研發(fā)出一種發(fā)酵型海帶-蘋果復(fù)合果汁飲料，該飲料以海帶汁、蘋果汁、白砂糖為主要原料，同時(shí)以植物乳桿菌為發(fā)酵菌進(jìn)行發(fā)酵。生物發(fā)酵不僅達(dá)到了去腥的效果，還抑制了其他微生物的生長，延長貨架期，使飲料獲得更高的營養(yǎng)價(jià)值和風(fēng)味品質(zhì)。在最優(yōu)配方參數(shù)條件下，復(fù)合飲料色澤明亮、無沉淀、無腥味且具有蘋果和海帶特有風(fēng)味，口感絲滑細(xì)膩。史亞萍等[25]開發(fā)了一款可在常溫下保藏的脫脂型排骨海帶即食軟罐頭。這款預(yù)制菜產(chǎn)品采用脫脂工藝，解決了肉類罐頭食品內(nèi)壁附有白油等影響感官品質(zhì)的瓶頸問題，其即食的特性也適應(yīng)當(dāng)代人們快節(jié)奏的生活需求；同時(shí)，保持了傳統(tǒng)烹飪菜肴原有的風(fēng)味特色和口感，不僅排骨口感嫩滑，而且海帶也有少許脆感，滋味良好。除了上述的產(chǎn)品外，還有海帶豆腐、海帶醬、海帶果凍等(表1)被開發(fā)出來。這些精深加工產(chǎn)品可提升海帶附加值，也能有較高的市售價(jià)格，但大部分仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，還需開發(fā)相應(yīng)的現(xiàn)代化生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，才能推動(dòng)海帶加工產(chǎn)業(yè)向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化轉(zhuǎn)變，從而促進(jìn)海帶深加工產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

表1 部分海帶精加工食品Tab.1 Some of the kelp processed food

2.2 食品添加劑

海帶中的多糖具有獨(dú)特的化學(xué)和物理性質(zhì)，因此其可作為穩(wěn)定劑、保水劑、保鮮劑、降脂劑、降糖劑、營養(yǎng)強(qiáng)化劑、風(fēng)味劑和抑菌劑等被添加到食品中，改善和保持食品的品質(zhì)[36]。李佳等[37]用褐藻膠和茶多酚制成復(fù)合可食性抗菌膜，以冬棗在貨架期內(nèi)的顏色、外觀、氣體成分、失重率等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探究抗菌膜對(duì)冬棗的保鮮效果。結(jié)果表明，1.0%褐藻膠和0.6%茶多酚是制備抗菌膜的最佳濃度，在此條件下，其能最有效地減緩冬棗揮發(fā)性物質(zhì)的釋放，控制失重率和腐敗率，保持良好的感官品質(zhì)。董雪敏等[38]以海帶為原料，提取出高純度高硫酸根巖藻聚糖硫酸酯海帶提取液，并將其開發(fā)成富含巖藻聚糖硫酸酯的功能性飲料，該飲料經(jīng)無菌罐裝后放置在40℃環(huán)境下3個(gè)月，飲料仍呈現(xiàn)淡金色、澄清狀態(tài)，無細(xì)菌滋生，穩(wěn)定性較好。

3 海帶在生物醫(yī)藥與制品領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 臨床應(yīng)用藥品

廣義上將褐藻酸及其鹽類統(tǒng)稱為褐藻膠[39]。褐藻膠通過化學(xué)改性、酶解等手段降低分子量后，可產(chǎn)生具有“增值”效果的褐藻膠衍生物和褐藻膠寡糖。它們可以具有更優(yōu)異的物理、化學(xué)性質(zhì)和功能活性。

藻酸雙酯鈉(Poly saccharide sulphate，PSS)是中國海洋大學(xué)管華詩院士于1985年研發(fā)的世界上第一個(gè)海洋類肝素糖類藥物，它是通過褐藻酸鈉分子的羥基和羧基上分別引入磺?；捅蓟纬傻暮衷逅嵫苌?。PSS具有較強(qiáng)的聚陰離子性質(zhì)、抗凝活性和明顯的降血脂活性，從而達(dá)到改變血液的流變學(xué)性質(zhì)、抑制血小板聚集、抑制局部血栓形成和動(dòng)脈粥樣硬化病變，改善微循環(huán)等功效。目前，PSS在臨床上主要用于治療高血脂及高血黏、心腦血管疾病、糖尿病及并發(fā)癥等。甘糖酯(Propylene glycol mannuronate sulfate，PGMS)是基于PSS構(gòu)效關(guān)系基礎(chǔ)上研制的一類低分子海洋類肝素藥物。研究發(fā)現(xiàn)，PGMS可以通過抑制凝血系統(tǒng)和激活纖維蛋白溶解系統(tǒng)來發(fā)揮其抗血栓的作用，其在很小劑量(1.6 μg/mL)即可明顯促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的生長，從而發(fā)揮其抗血栓作用，且不引起平滑肌細(xì)胞增殖，還具有抗氧化作用。PGMS在臨床上主要用于高血脂癥的預(yù)防和治療[40]。

巖藻聚糖是褐藻中的獨(dú)有成分，在其他藻類和陸生動(dòng)物中均未被分離出來[41]，并且具有獨(dú)特的生理功能。腎?？凳俏覈?999年開始用于治療早、中期慢性衰竭的藥物，主要的功效成分是從海帶中提取的巖藻聚糖硫酸酯。中國科學(xué)研究院海洋研究所對(duì)該藥物進(jìn)行了Ⅱ期臨床試驗(yàn)，結(jié)果表明腎?？稻哂薪档湍蛩氐?、肌酐、改善腎功能、增強(qiáng)人體免疫力、增加腎血流量和利尿等作用，從而達(dá)到延緩慢性腎衰竭病情進(jìn)展的臨床療效。對(duì)部分病情穩(wěn)定的病例帶藥遠(yuǎn)期隨訪一年，發(fā)現(xiàn)腎海康仍然具有一定控制病情的作用，且未觀察到明顯的毒副作用[42]。

甘露特鈉(GV-971)是由我國原創(chuàng)、基于靶向腦-腸軸的阿爾茲海默癥(Alzheimer’s disease，AD)治療新藥，于2019年11月在中國獲得有條件批準(zhǔn)，用于治療輕、中度AD，改善認(rèn)知功能。其主要功效成分是從褐藻中提取的酸性線性低聚糖(從二聚體到十聚體，分子量670～880 Da)。AD的病理特征是細(xì)胞外老年斑中β-淀粉樣肽的聚集和大腦細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)纖維纏結(jié)中Tau蛋白過度磷酸化。將GV-971作用于AD模型小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型小鼠的β-淀粉樣肽的聚集和Tau蛋白磷酸化減少，且可以改善模型小鼠的辨別學(xué)習(xí)能力。同時(shí)該制劑通過顯著改變腸道菌群的組成和調(diào)節(jié)氨基酸代謝(包括顯著降低苯丙氨酸和異亮氨酸水平)來抑制神經(jīng)炎癥，從而抑制阿爾茲海默癥的發(fā)展[43-44]。

此外，還有一系列以褐藻酸為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的處于臨床研究中的藥物：具有預(yù)防及治療腎結(jié)石和膀胱結(jié)石作用的古糖酯、用于治療艾滋病的聚甘古酯、以胰淀素為作用靶點(diǎn)的新型抗2型糖尿病的藥物——寡聚藻甘酸鉻鈉[40]、以非抗生素法治療囊性纖維化的低分子量褐藻酸寡糖OligoG CF-5/20[45]等。

3.2 醫(yī)用紡織品

海帶中的海藻酸鈉可與二價(jià)金屬離子反應(yīng)，生成不溶于水的海藻酸金屬鹽。Ca2+與海藻酸鈉反應(yīng)生成的海藻酸鈣纖維具有高透氧性、生物相容性、生物降解性等特點(diǎn)，因此其在醫(yī)用紡織品行業(yè)中可用作醫(yī)用紗布或敷料。為了提升海藻酸鈣纖維作為醫(yī)用敷料時(shí)的抗菌性能，王海樓等[46]將其與吸濕性、透氣性好的水刺非織造布結(jié)合，制備了一種載銀海藻酸鈣纖維水刺非織造布。結(jié)果表明，這種布料吸液率有所提升，并且對(duì)金黃色葡萄酒菌、大腸埃希氏菌均有較好的抑制效果，抑菌率達(dá)99%以上。王倩倩[47]為改善海藻酸鈣纖維的脆性大、易斷裂等缺點(diǎn)，用多價(jià)金屬離子與鈣離子復(fù)配，制得含有多種金屬離子的海藻酸纖維。結(jié)果表明，復(fù)配海藻酸纖維的抑菌性和阻燃性均優(yōu)于海藻酸鈣纖維。

3.3 美妝制品

天然、環(huán)保、生態(tài)可持續(xù)是消費(fèi)者對(duì)美妝產(chǎn)品追求的方向，因此，海藻逐漸成為化妝品行業(yè)的新興原料[48]。海帶作為海藻之一，可被加工成保濕劑、美白劑和護(hù)發(fā)劑等產(chǎn)品運(yùn)用到美妝行業(yè)中。

海帶富含不飽和脂肪酸等具有保濕功能的化合物，這些物質(zhì)是讓皮膚持水的關(guān)鍵因素之一。Otero P等[49]利用加壓液體萃取技術(shù)，從海帶中提取了大量的亞油酸、亞麻酸、油酸、棕櫚油酸等不飽和脂肪酸，發(fā)現(xiàn)這些不飽和脂肪酸可以幫助皮膚鎖住水分。蔡婉靜等[50]制備乙?；Ф嗵?Acetylated degraded polysaccharides fromLaminariajaponica，ADLP)并探究其吸濕保濕性能，研究發(fā)現(xiàn)：與普通海帶多糖相比，ADLP的抗氧化、吸濕等能力都有所提高，且所有海帶多糖及其衍生物的保濕性能都優(yōu)于甘油。Shimoda H等[51]發(fā)現(xiàn)，在海帶中提取的巖藻黃質(zhì)可以抑制絡(luò)氨酸酶的活性、黑色素瘤的色素生成以及UVB輻射引起的皮膚色素沉著。Chen Q R等[52]利用酶解法提取海帶中的巖藻聚糖，并以酪氨酸酶抑制力、細(xì)胞黑色素抑制力以及抗氧化能力等為指標(biāo)，探究巖藻聚糖的分子量與美白活性的關(guān)系，結(jié)果表明：在B16細(xì)胞中，分子量范圍在5～10 kDa之間的巖藻聚糖的美白活性最佳，說明海帶具有開發(fā)成美白產(chǎn)品的潛力；此外，海帶提取物可以促進(jìn)毛發(fā)生長。Lee B M等[53]為研究一款治療脫發(fā)的藥物，探究了海帶提取物及其與刺激毛發(fā)生長的胰島素生長因子-1(Insulin-like growth factor-1，IGF-1)混合物的促毛發(fā)生長效果；試驗(yàn)將海帶提取物和混合物局部涂抹在背部剃毛后的6周大的C57BL/6小鼠上，觀察二者對(duì)毛發(fā)再生的促進(jìn)效果，結(jié)果顯示：海帶提取物和其與IGF-1的混合物均可促進(jìn)小鼠毛發(fā)的生長，且海帶提取物與IGF-1的混合使用具有增效作用。

3.4 保健食品

隨著人們生活節(jié)奏加快，亞健康逐漸年輕化，使保健品行業(yè)得以飛速發(fā)展。因含有各種蛋白質(zhì)、維生素、活性多糖、多肽等功效成分，海帶具有調(diào)節(jié)血糖、降血脂、抗氧化、抗動(dòng)脈粥樣硬化等作用。因此，以海帶為原料開發(fā)各類保健品也成為近年來的研究熱點(diǎn)。

張李等[54]研發(fā)了一種富含膳食纖維和不飽和脂肪酸的復(fù)方海帶代餐粉，并將之喂養(yǎng)高脂血癥大鼠模型，發(fā)現(xiàn)其對(duì)模型大鼠有輔助降血脂的作用，且存在一定的劑量依賴關(guān)系；同時(shí)，可有效抑制大鼠動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)升高。白旭等[55]將多種藥食同源原料按一定配比制成復(fù)方海藻粥，并將其喂養(yǎng)便秘模型小鼠，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)復(fù)方海藻粥對(duì)便秘小鼠有促進(jìn)腸道蠕動(dòng)、潤腸通便的作用。李純曉等[56]為糖尿病患者提供了一種富含海帶的全營養(yǎng)配方食品，這款配方產(chǎn)品經(jīng)凍干制得，可以給糖尿病患者提供足夠的營養(yǎng)，且具有穩(wěn)定血糖和抗氧化的功效。除此之外，研究人員還開發(fā)了低糖低脂、營養(yǎng)價(jià)值高的功能性海帶面包、集無花果葉和海帶營養(yǎng)物質(zhì)于一體的海帶無花果葉保健軟糖等[57-58]。這些產(chǎn)品以保健休閑食品的形式，更加吸引大眾消費(fèi)者，從而有利于提高海帶保健食品的市場競爭力。

4 海帶在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用

作為飼料，海帶可以促進(jìn)畜禽的繁殖能力、免疫力、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力以及對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力，從而提高畜禽的生長速率，降低飼養(yǎng)成本[59]。同時(shí)，海帶含有的促生長因子可以有效促進(jìn)農(nóng)作物生長，因而被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中。

4.1 海帶在飼料中的應(yīng)用

在20世紀(jì)90年代，海帶就已經(jīng)被用作為飼料添加劑。孟昭聚[60-61]將海帶加工后的下腳料制成粉末，并以2%的添加量將海帶粉加入到肉雞飼料中，發(fā)現(xiàn)海帶粉可以提高肉雞存活率，并促進(jìn)其生長；用鮮干海帶粉作為飼料添加劑，以2%含量加喂到豬飼料中，肉豬的日增重量極顯著提高，表明海帶可以促進(jìn)肉豬生長，提高飼料的轉(zhuǎn)化率。

近年來，越來越多國內(nèi)外學(xué)者探究海帶直接作為飼料，在不同水產(chǎn)養(yǎng)殖物種中的喂養(yǎng)效果。王熙濤[62]為降低養(yǎng)殖刺參的飼料成本，以海帶為飼料原料，并在海泥中分離出BacillusamyloliquefaciensWB1菌株，然后利用菌株將海帶中刺參不能消化吸收的褐藻膠成分進(jìn)行降解，制得一種具有原料增值功能的刺參微生物脫膠海帶飼料，此外喂養(yǎng)該飼料的海參的各類生長性能和免疫力都有所提高。張翠翠[63]利用微生物發(fā)酵技術(shù)制備了一種寡糖型海帶發(fā)酵飼料，用于喂養(yǎng)鮑魚；該飼料通過微生物發(fā)酵，將所含的粗蛋白和膳食纖維降解為小分子物質(zhì)，更有利于被動(dòng)物消化吸收，從而提高飼料的利用率；試驗(yàn)結(jié)果表明，不論是在生長速度，還在是營養(yǎng)物質(zhì)上，寡糖型飼料喂養(yǎng)的鮑魚都優(yōu)于原飼料喂養(yǎng)的，而且寡糖型海帶發(fā)酵飼料不僅可以解決天然優(yōu)質(zhì)鮑魚飼料匱乏的問題，還可以降低飼料成本，從而能可持續(xù)發(fā)展鮑魚養(yǎng)殖業(yè)。Takagi S等[64]用海帶基葉作為飼料喂養(yǎng)海膽，并觀察海膽性腺的大小、質(zhì)地、顏色和游離氨基酸的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著喂養(yǎng)周期的延長，海膽性腺的大小和顏色均有所改善，而丙氨酸含量也有所增加，提高了海膽性腺的甜度，改善了口感。

4.2 海帶在肥料中的應(yīng)用

在19世紀(jì)，Haslam S F I等[65]發(fā)現(xiàn)在土壤中加入海帶碎塊，可以提高土壤的呼吸速率和潛在氮元素的礦化率。在海帶工業(yè)提取褐藻膠、甘露醇的過程中，會(huì)產(chǎn)生不溶性的海帶渣，通常將其當(dāng)廢棄物處理。但海帶渣里面含有殼聚糖、多酚、甜菜堿等物質(zhì)，可促進(jìn)植物的生長，將其開發(fā)成有機(jī)肥并應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中，不僅可以提高海帶的綜合利用率，還能減少廢棄物排放[66]。

劉洋[66]將60%海帶渣與麥麩、雞糞、菌劑等物質(zhì)配比發(fā)酵，制得海帶渣有機(jī)堆肥，并將其施用在大蒜、豇豆、茭白等3種蔬菜作物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，海帶渣有機(jī)堆肥可以顯著促進(jìn)大蒜的株高和根長，且隨著海帶渣堆肥的濃度增加，3種作物的全氮、全磷、全鉀的含量也顯著增加，說明海帶渣有機(jī)堆肥可以有效促進(jìn)農(nóng)作物的生長。何梅琳等[67]酶解處理海帶渣，制得海帶渣提取物(Kelp waste extracts ，KWE)，并將其作為彩椒和茭白的葉面肥，結(jié)果表明：KWE可以顯著促進(jìn)彩椒和茭白的生長和改善其品質(zhì)。王銘等[68]預(yù)處理海帶渣后，再進(jìn)行酶解生產(chǎn)糖化液，隨后探究海帶渣糖化液培養(yǎng)小球藻(Chlorellasp.)的情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用海帶渣糖化液培養(yǎng)的小球藻的生物量顯著高于未添加的對(duì)照組。

5 其他應(yīng)用

除了上述應(yīng)用，海帶還被學(xué)者作為生產(chǎn)清潔能源的開發(fā)對(duì)象。Liu H Y等[69]用加熱、酸、堿、超聲等4種預(yù)處理方法處理海帶，并用厭氧混合菌發(fā)酵海帶制造氫氣。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，預(yù)處理后的海帶產(chǎn)生的氫氣明顯多于未處理過的生海帶。其中，酸預(yù)處理的效果最好，當(dāng)初始pH為6.0、海帶為單一底物且濃度為2%時(shí)，氫氣產(chǎn)量最高可達(dá)(83.45 ± 6.96)mL·g-1。此外，被提取海藻酸鈉后剩余的海帶料渣可用來生產(chǎn)燃料乙醇。明凱利等[70]以海帶渣為原料，用酵母菌發(fā)酵制備燃料乙醇。與Liu H Y等[69]的發(fā)現(xiàn)相同，均是酸預(yù)處理效果優(yōu)于堿預(yù)處理。海帶渣分步糖化產(chǎn)生的乙醇濃度高于常用作制備燃料乙醇的原料秸稈。且在海帶渣同步糖化發(fā)酵過程中，以低溫QP7酶液和常溫纖維素酶制得的混合酶進(jìn)行酶解，乙醇產(chǎn)量可提高21%以上，說明海帶渣作為生產(chǎn)燃料乙醇的原料具有良好的應(yīng)用前景。

鹽漬海帶的加工過程產(chǎn)生的漂燙液中含有碘、甘露醇、巖藻黃素等具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的有效活性成分，但大多數(shù)都被作為加工廢水而排放，沒有得到充分利用。張加幸等[71]為了提高海帶漂燙水中碘的回收率，利用空氣吹出法提取漂燙水中的碘，此工藝不僅不受體系雜質(zhì)限制，可在較高溫度下使用，還可以保持較高的碘提取率。研究表明，在最佳的工藝條件下，此法的碘吹出率高達(dá)90%。對(duì)海帶渣、漂燙液的充分利用，不僅可以減少污染物的排放，保護(hù)環(huán)境，還可以提高海帶資源的綜合利用率。

6 結(jié)語

海帶作為我國重要的經(jīng)濟(jì)藻類，具有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和顯著的藥理活性。海帶多糖、活性多肽、碘、甘露醇等功能性物質(zhì)具有抗炎、抗血栓、抗癌、降血脂、減肥等生理功效，將其作為功效成分并開發(fā)成生物醫(yī)藥制品和保健食品已成為研究熱點(diǎn)。海帶應(yīng)用范圍廣泛，但目前仍以粗加工產(chǎn)品為主。為進(jìn)一步促進(jìn)海帶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，未來可利用海帶中的多糖、降血壓肽等活性物質(zhì)加工成功能性口服液、注射液等保健品和藥品，提高海帶加工產(chǎn)品的附加值。海帶渣也富含碘、碳源等物質(zhì)，利用其加工成肥料和飼料，既可充分利用海帶資源，也可減少環(huán)境污染。