岩藻多糖的相关介绍及提取过程
瑞禧生物2025-02-10   作者:lkr   来源:
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岩藻多糖(Fucoidan)主要是由含硫酸基的岩藻糖(Fucose)所构成的多糖物质。它还含有少量的半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖等其他糖类成分,并且其结构中有丰富的硫酸酯基团,这些硫酸酯基团的位置和数量会因来源不同而有所差异,这也导致了岩藻多糖具有多种不同的结构和功能特性。不同藻类提取的岩藻多糖在结构和生物活性方面可能会有一些差异,这取决于藻类的种类、生长环境以及提取方法等因素。岩藻多糖的提取是一个较为复杂的过程,主要包括以下几个关键阶段:

岩藻多糖 

 

一、原料预处理

1、原料选择

在选择原料时,要考虑藻类的生长环境、品种和收获季节等因素。例如,生长在清洁海域的海带,其岩藻多糖的含量和质量可能更高。同时,不同品种的藻类岩藻多糖的结构和含量也有所差异,需要根据提取目的进行筛选。

一般选择新鲜的藻类,因为新鲜藻类中岩藻多糖的完整性和活性更好。如果使用干藻,需要注意其保存条件,避免多糖在干燥过程中被破坏。

2、清洗除杂

采集后的藻类表面会附着泥沙、盐分、其他藻类和海洋生物等杂质。首先用大量的淡水冲洗藻类,去除表面的泥沙和松散的杂质。

对于盐分,可以采用浸泡在淡水中的方式进行脱盐,多次换水,直到检测不到明显的盐分。也可以采用高速离心的方法,在去除杂质的同时降低盐分含量。

3、干燥与粉碎

清洗后的藻类可以通过自然风干或低温烘干的方式进行干燥。自然风干需要在通风良好、清洁的环境中进行,避免藻类受到污染。低温烘干的温度一般控制在 40 - 60℃,这样可以避免高温对岩藻多糖结构的破坏。

干燥后的藻类需要进行粉碎,将其破碎成较小的颗粒或粉末。粉碎后的粒度一般在 20 - 80 目之间,这样可以增加藻类与提取剂的接触面积,有利于后续的提取过程。

 

二、提取方法

1、水提法

这是一种较为简单和温和的提取方法。将粉碎后的藻类原料加入适量的蒸馏水或去离子水,料液比一般在 1:10 - 1:30(w/v)之间。

然后在一定的温度下进行提取,温度通常控制在 60 - 100℃。提取时间根据原料和实验条件而定,一般为 2 - 6 小时。在提取过程中,可以适当搅拌,使藻类中的岩藻多糖充分溶解在水中。

水提法的优点是操作简单对环境友好。但是,其提取率相对较低,而且提取的岩藻多糖纯度可能不高,因为同时会提取出许多其他水溶性杂质。

2、酸提法

酸提法通常使用稀酸溶液作为提取剂,如盐酸、硫酸或醋酸等。将粉碎后的藻类加入一定浓度的酸溶液中,在酸性条件下,酸可以破坏藻类细胞壁和细胞间质中的化学键,使岩藻多糖更容易溶出。

但是,酸提法也存在一些缺点。酸性条件可能会导致岩藻多糖的部分降解,尤其是如果酸的浓度过高、温度过高或提取时间过长。而且,在提取后需要对提取液进行中和处理,增加了操作步骤和成本。

3、碱提法

碱提法采用氢氧化钠、氢氧化钾等碱性溶液作为提取剂。碱溶液的浓度一般在 0.1 - 1mol/L 之间,料液比在 1:10 - 1:20(w/v)。

提取温度通常在 60 - 90℃,提取时间为 1 - 4 小时。碱性环境可以使藻类细胞壁中的纤维素等成分溶解,从而释放出岩藻多糖。

不过,碱提法也有风险。碱性条件可能会使岩藻多糖发生脱硫酸基反应,影响其生物活性。而且,提取后需要用酸进行中和,并且要彻底清洗以去除残留的碱,否则会影响岩藻多糖的质量。

4、酶解法

酶解法是利用特定的酶来分解藻类细胞壁和细胞间质,从而释放岩藻多糖。常用的酶有纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等。首先将粉碎后的藻类加入适量的缓冲溶液中,调节 pH 值至酶的最适范围。

然后加入适量的酶,酶的用量一般根据藻类的种类和酶的活性来确定,通常在 0.1% - 1%(w/w)之间。在适宜的温度下进行酶解,温度一般在 30 - 60℃,酶解时间为 1 - 6 小时。

酶解法的优点是提取条件温和,对岩藻多糖的结构和生物活性破坏较小。但是,酶的成本较高,而且酶解过程需要严格控制条件,如 pH 值、温度和酶的用量等。

岩藻多糖 

三、分离纯化

1、过滤与离心

提取后的溶液含有岩藻多糖以及未溶解的藻类残渣、细胞壁碎片等杂质。首先通过过滤的方式,使用滤纸、滤网或滤膜等过滤材料,去除较大的固体杂质。

然后进行离心,离心速度一般在 3000 - 10000rpm 之间,离心时间为 10 - 30 分钟,通过离心可以去除更小的悬浮杂质,得到相对澄清的岩藻多糖提取液。

2、透析

为了去除提取液中的小分子杂质,如盐、单糖和小分子有机酸等,通常采用透析的方法。将提取液装入透析袋中,透析袋的截留分子量根据岩藻多糖的分子量和需要去除的杂质分子量来选择,一般在 1000 - 10000Da 之间。

将透析袋放入大量的蒸馏水或去离子水中,通过小分子物质的扩散作用,使小分子杂质渗出透析袋,而岩藻多糖等大分子物质则保留在透析袋内。透析时间一般为 12 - 48 小时,期间需要多次更换透析外液。

3、柱层析

柱层析是一种分离纯化方法。常用的柱层析方法包括离子交换层析和凝胶过滤层析。

离子交换层析是利用岩藻多糖分子上的带电基团与离子交换树脂上的相反电荷基团之间的相互作用进行分离。例如,对于带有硫酸基的岩藻多糖,可以选择阴离子交换树脂。将提取液上样到离子交换柱后,通过改变洗脱液的离子强度和 pH 值,使岩藻多糖按照电荷差异进行分离。

凝胶过滤层析则是根据岩藻多糖分子大小进行分离。将提取液通过装有凝胶介质的层析柱,大分子的岩藻多糖先流出,小分子的杂质后流出,从而实现分离纯化的目的。

 

四、浓缩与干燥

1、浓缩

经过分离纯化后的岩藻多糖溶液浓度较低,需要进行浓缩。可以采用减压蒸发的方法,在较低的温度下(一般在 40 - 60℃)使水分蒸发,从而提高岩藻多糖的浓度。也可以使用超滤膜进行浓缩,通过选择合适截留分子量的超滤膜,使岩藻多糖被截留,而水和小分子杂质通过膜,达到浓缩的目的。

2、干燥

浓缩后的岩藻多糖可以通过喷雾干燥或冷冻干燥的方式得到固体产品。喷雾干燥是将浓缩液通过喷头喷成雾状,在热空气流中迅速蒸发水分,形成粉末状产品。冷冻干燥则是将浓缩液先冷冻成固体,然后在真空条件下使冰直接升华成水蒸气,得到干燥的岩藻多糖产品。冷冻干燥产品的质量更好,能够更好地保持岩藻多糖的结构和活性,但成本相对较高。