海藻多糖的應用和不同的干燥方法、超聲溫度對海帶多糖提取率的影響

吳惠娟 簡葉葉

海藻多糖是從海藻中提取的多組分混合物，根據其來源不同可劃分為紅藻多糖、綠藻多糖、褐藻多糖和藍藻多糖4大類。褐藻多糖主要是海帶多糖，因其抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、調節血糖血脂代謝、改善動脈粥樣硬化等多種生物活性作用，以及穩定性、凝膠性、成膜性等多種特性，現已成為食品、醫藥保健和化妝品等行業的研究熱點。食品中加入海帶多糖不僅能夠改善食品品質，增強食品的功能性，對于提高食品的營養價值也有積極的促進作用。同時，海帶多糖可作為食品添加劑，在食品的涂膜保鮮方面也廣泛應用。此外，海帶多糖制成的可食性食品薄膜可用于食品包裝。因此，海帶多糖在飲料、糖果、肉制品等食品加工中應用廣泛。

1.海帶多糖的應用

1.1在食品方面的應用

1.1.1飲料

以海帶多糖為原料，生產功能性飲料。比如，程偉青等采用復合酶法提取海帶多糖，將海帶多糖提取濃縮液與茶粉和甘草搭配，制備成飲料，味道柔和適口，既有茶的清香，還有茶多酚和海帶多糖的功效成分，具有良好的保健作用。

1.1.2糖果

在硬糖中添加海帶多糖，能使糖果更平整、光滑。將海帶多糖添加在透明的糖果中，能增加糖塊的透明度，減少粘牙。因此，海帶多糖可作為糖果的穩定劑。

1.1.3肉和肉制品

海帶多糖廣泛應用于肉和肉制品中，如牛肉、魚肉罐頭、火腿腸、火腿等。將海帶多糖添加到肉類及肉制品中，不僅能改善肉類及肉制品的質量，改善其風味，同時還能提高其柔軟、持水性能；降低了營養和香味的損耗。

1.1.4食品薄膜

海帶多糖具有良好的成膜性，可以用于制備食品薄膜。李春海等從海帶中提取了褐藻膠，研究出一種斷裂強度非常高的可食用膜。究其原因，海藻酸鈣能與其他天然高分子聚合物共混，制作食用薄膜，可以改善海藻酸鈣凝膠性質。

1.1.5食品涂膜保鮮

許多研究證明海帶多糖能顯著抑制微生物的活性，改善食品的理化性質及護色等感官特性。因此，海帶多糖的保鮮效果較好。

1.1.6其他食品中的應用

海帶多糖也廣泛應用于果凍、焙烤食品、乳制品、醬油等產品的生產中。比如，冰淇淋中加入海帶多糖，能改善冰淇淋的組織狀態，提高其黏度及膨脹率。

1.2在醫藥保健方面的應用

海帶多糖具有廣泛的藥理作用，以及多樣的生物活性，如抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、調節血糖血脂代謝、改善動脈粥樣硬化等，在醫藥保健品行業有廣泛的發展前景。吳紫云等研究發現海帶多糖能顯著刺激巨噬細胞生M1型分化，具有消炎作用。

1.3在化妝品方面的應用

海帶多糖具有抗氧化和促進膠原蛋白合成等功能，是一種具有抗老化功效的美容產品原料。許雷等人研究了纖維素酶解后的褐藻膠低聚糖的保水性能，并對其進行了表征。另外，海帶多糖還具有抗氧化、抗衰老等作用，可以加到抗衰護膚品里。其中，滸苔多糖具有良好的抗羥自由基和DPPH自由基活性，經過硫酸化改性后，滸苔多糖的抗氧化性能得到了改善。

2.海帶開發研究的現狀

海帶是一種重要的、多年生可食用藻類，其營養及藥用功能十分重要。有治療咳嗽、支氣管炎、甲狀腺腫、肥胖等功效。近年來，人們開始重視海帶的減肥、抗癌和降血脂等健康功效。研究表明，海帶多糖是一類重要的天然多糖，其主要成分為巖藻膠、巖藻多糖和褐藻淀粉。海帶多糖具有抗氧化，抗腫瘤和輻射的作用；在食品、醫藥和紡織等領域均有重要的應用價值。

我國每年海帶產量高、養殖成本低且養殖技術成熟，海帶生產大多是粗制的干制品，以低價出售，很少有深加工的產品。因此，海帶深加工有廣闊的發展空間。不同的干燥方法對成品的品質有很大的影響，使用不同的干燥方法，即使是相同的原材料，也能得到截然不同的產品。目前，我國海帶生產主要采用自然光照法，但該工藝容易受到自然環境的影響，容易發生霉變，有效成分流失嚴重，產品質量不穩定。研究開發能有效改善海帶干制產品質量的新工藝和海帶多糖獲得率的提取方式。研究表明，與自然干燥相比，熱風干燥、微薄干燥和真空干燥能提高海帶多糖得率。

海帶多糖的提取方法有溶劑提取法、物理強化法、酶解法和復合法。溶劑提取法包括水提法、酸提法和堿提法。水提法耗能大，且得率低；酶法的生產成本高；酸提法酸度過高，存在破壞多糖成分的缺點。物理強化法包括超聲輔助法、反復凍融法、高壓電脈沖電場提取法和微波輔助法等。其提取原理是破裂細胞結構，使細胞內的多糖流出，使得多糖得率大大提高。目前常用的方法為微波輔助法以及超聲輔助法。采用超聲波技術提取海帶多糖，速度快，時間短，穩定性好?？傊?，采用物理強化法提取海帶多糖，可顯著提高多糖的產量，節省資源。酶解法對設備要求高，需要考慮的影響因素眾多。將多種方法結合提取多糖稱為復合提取法，通過工藝優化達到最優的提取效果，如超聲輔助水提取、超聲輔助酶提取法等，能大大加速多糖的溶出。張丹鶴等人的研究發現，馬尾藻多糖經超聲波波-酶解法后，其多糖的含量比單純酶法要高得多。張勝幫等采用超聲波和超聲波-酶解復合法對裙帶菜多糖進行了提取，并對其抗羥基自由基能力進行研究。結果顯示，超聲波-酶解技術對裙帶菜多糖的萃取效率和羥基自由基清除率均有顯著提高。

目前，對海帶多糖的提取、分離和利用研究已有一定的成果，但仍有許多不足之處。其中，海帶多糖的提取方法有很多，優點和缺陷也各不相同。但是，目前主要采用的是熱水提取，這種方法耗時長、效果不佳。而且，海帶多糖的提取和分離方法的差異對其結構和功能的影響還不清楚。關于海帶多糖的結構研究多以其單糖組分為主，而對其高級結構的研究甚少。海帶多糖的抗氧化機制和構效關系還不清楚。此外，海帶多糖在其它領域的應用也可以不斷地研究和擴展。這些都是海帶多糖研究未來要面臨的挑戰。

本文以海帶為實驗對象，對熱風干燥、自然干燥和真空冷凍干燥，不同超聲溫度（40℃-80℃）對海帶多糖提取率的影響及特性進行探究。

2.1材料與方法

2.1.1材料

新鮮海帶。

2.1.2儀器設備

FD-1A-50真空冷凍干燥機，101-3A型電熱恒溫鼓風干燥箱，高速離心機，紫外-可見分光光度計和F-020S超聲波清洗機。

2.1.3試驗方法

2.1.3.1 海帶干燥處理

（1）自然干燥：取大小厚度接近的新鮮海帶，清洗后平鋪于托盤上，白天置于通風處太陽光下照射，傍晚收至室內，曬3d后至恒重，粉碎后，待用。

（2）熱風干燥：取大小厚度接近的新鮮海帶，清洗后平鋪于托盤上，置于預熱到設定溫度的恒溫鼓風干燥箱內，在溫度60℃干燥至恒重，粉碎后，待用。

（3）真空冷凍干燥：取大小厚度接近的新鮮海帶，清洗后平鋪于托盤上，放在-20℃冰箱中速凍12h后，均勻放置于托盤放入真空冷凍干燥機中冷凍干燥至恒重，粉碎后，待用。

2.1.3.2海帶多糖測定

稱取一定重量的海帶粉，加25倍蒸餾水放入超聲波中處理30min，其中以超聲溫度（40℃-80℃）為變量，處理液冷卻后離心15min（轉速5000r/min），上清液倒出，沉淀中再加入原海帶粉15倍蒸餾水重復提取1次，兩次處理的上清液混合，濃縮至原體積的1/5，加入濃縮液5倍體積的95%乙醇，5℃靜置過夜，離心5min（轉速5000r/min），沉淀冷凍干燥得到海帶粗多糖。海帶粗多糖用蒸餾水配制成2.0mg/L的海帶粗多糖溶液備用。

多糖提?。翰捎帽椒?硫酸法。取適量多糖提取液，依次加入1mL 5%苯酚水溶液和5mL濃硫酸，加水補足至10mL，渦旋混勻后，于30℃水浴反應20min，后在490nm測定吸光度，代入葡萄糖標準曲線，求得提取液中多糖濃度，并計算多糖提取率。

2.1.3.3海帶多糖清除羥自由基（·OH）活性的測定

將9mmol/L硫酸亞鐵、9mmol/L水楊酸-乙醇混合溶液和8.8mmol/L過氧化氫各取0.5mL加入4mL海帶多糖溶液中，在40℃水浴下反應半小時。作空白對照（以蒸餾水代替海帶多糖溶液），于510nm波長處測吸光度值。

·OH清除率計算公式：

·OH清除率（%）=［（A0-A1）/A0］×100%

式中：A0為空白對照管的吸光度值，A1為樣品管的吸光度值。

2.1.3.4海帶多糖清除超氧陰離子自由基（O2-·）活性的測定

將4.5mL的Tris-HCl緩沖液（50mmol/L，pH8.0）加入到4.0mL的海帶粗多糖溶液中，在25℃下水浴20分鐘，添加0.1mL的25mmol/L的鄰苯三酚溶液進行攪拌，在25℃下反應5分鐘，再加入1mL mmol/L HCl。作空白對照（用Tris-HCl緩沖液替代樣品），在300nm下測量吸光度。

O2-·清除率計算公式：

O2-·清除率（%）=［（A0-A1）/A0］×100%

式中：A0空白對照管的吸光度值，A1為樣品管的吸光度值。

2.2結果與分析

2.2.1不同干燥方式對海帶多糖提取率的影響

從圖1可以看出，不同的干燥方式對海帶多糖的提取率有顯著影響（P＜0.05）；結果表明，在真空冷凍干燥條件下，海帶多糖的提取率最高，達12.47%。由此可見，不同的干燥方法對海帶多糖的浸出率有很大的影響，真空凍干對海帶多糖的浸出率有明顯的促進作用，自然干燥會導致海帶多糖有較大的損失。

2.2.2溫度對海帶多糖提取率的影響

由圖2可知，用真空冷凍干燥后的海帶粉做原料，當超聲功率為100W，隨著提取溫度的升高，海帶多糖的提取率先升高，再緩慢下降。當提取溫度為70℃時，海帶多糖的提取率達到最高。結果表明，適當地提高超聲溫度有助于海帶多糖的提取。

2.2.3干燥方式對海帶多糖體外抗氧化活性的影響

不同干燥方式對海帶多糖清除羥自由基（·OH）和超氧陰離子自由基（O2-·）活性有顯著的影響（P＜0.05）。其清除率由小到大的順序為自然干燥、熱風干燥和真空冷凍干燥。海帶多糖的體外抗氧化活性受自然干燥影響較大，自然干燥會導致其抗氧化活性大幅降低；熱風干燥持續時間長、溫度高也會降低海帶多糖體外抗氧化活性。因此，真空冷凍干燥海帶多糖的體外抗氧化活性較高。

2.3結論與展望

本實驗對海帶干燥方法和超聲溫度條件進行探究，不同干燥方式和超聲溫度均對海帶多糖提取率和海帶多糖特性有影響。采用真空冷凍干燥海帶的多糖提取率明顯高于熱風干燥和自然干燥，真空冷凍干燥使得海帶多糖的體外抗氧化活性較高。超聲溫度適當升高有助于海帶多糖提取率增加，實現海帶中營養價值的低損耗、高保留。

海帶多糖具有多樣的生物活性，如調節血糖血脂代謝、改善動脈粥樣硬化、抗腫瘤、抗氧化等，在功能食品開發中發展前景廣闊。我國海帶養殖產業龐大，海藻多糖的市場需求量逐年加大，就海帶多糖領域而言，海帶多糖的綜合提取，是海帶綜合利用的一個重要方向。然而，如何將海帶多糖綜合提取利用實現產業化，生產出高品質的海帶多糖產品，提高經濟效益，需要多方面的共同努力。

未來，可以對海帶多糖工業進行深入研究。首先，采用不同的組合工藝對海帶多糖進行萃取，提高多糖提取率。深化對海帶多糖結構的研究，闡明其構效關系，為其在食品和醫藥等領域的應用奠定基礎。此外，海帶多糖類型多樣，其分子改造已逐步成為研究的熱點，可進一步強化該領域的研究，以期發現結構新穎、高效、低毒的多糖類藥物。

課題項目

海帶多糖飲料的營養價值及工藝研究（編號：QZQGXJ2022-11）。

作者簡介

吳惠娟（1993.11-），女，漢族，福建漳州人，碩士學歷；研究方向：食品營養與質量安全。