岩藻聚糖是一种由L-岩藻糖和硫酸基团组成的复合硫酸多糖（SPS），可从褐藻中提取，也可从微生物、昆虫、植物和海洋无脊椎动物中提取，具有抗炎、抗癌、抗病毒、抗血栓、降血脂和免疫调节等多种活性。岩藻聚糖的结构受物种、来源和收获条件的影响，较高的硫酸化和较低的分子量能够增强其生物活性。此外，岩藻聚糖寡糖（Fucoidan oligosaccharides ,FOs）在各种代谢过程中也发挥了关键作用，在疾病诊断中具有重要潜力。

01岩藻聚糖的结构

        岩藻聚糖以岩藻糖（Fuc）为中心单体，通过-(1,2),-（1,3）或交替的α-(1,3)-和α-(1,4)-糖苷键连接在一起，其中还包括鼠李糖、半乳糖（Gal）、甘露糖、木糖和葡萄糖醛酸等多种糖基结构。硫酸基通常在L-岩藻糖的C2或C4位点，也可随机地附着在C3位上。FCSPS的分子量变化范围一般在100 – 1600 kDa。

        如图1所示，不同种类褐藻来源的岩藻聚糖具有不同的基本结构，从不同季节采集的同种褐藻中提取到的FCSPS也具有不同特性和生物活性。

图1. 从不同种类的褐藻中提取的岩藻聚糖的化学结构

02岩藻聚糖的提取和纯化

        提取岩藻聚糖的过程如图2所示。SPS提取可分为三个过程：单一、组合和顺序。冷水提取、热水提取和酶辅助提取是三种常用的单一提取技术。传统的SPS提取过程往往需要大量的溶剂、化学处理和大量的能源消耗，导致环境污染。鉴于此，以微波辅助萃取、超声辅助提取及酶辅助提取为代表的绿色提取技术正蓬勃兴起。

        提取技术的选择、化学成分和干扰化合物，如脂类、蛋白质、色素等因素都会影响多糖的提取。为了从提取的多糖中消除或分离这些干扰物质，需使用沉淀、透析和色谱法等纯化方法对提取得到的多糖进行纯化。

图2. 岩藻聚糖提取过程

03岩藻聚糖的化学性质和物理性质

        岩藻多糖是一种带负电荷、高吸湿性的水溶性酸多糖，多糖分子中含有硫酸盐基团。研究表明，岩藻多糖具有较高的乳化活性，对烃类乳液的稳定效果较好。

04岩藻多糖的表征技术

        常见的表征技术有以下几种：

        （1）红外光谱（IR）：识别特定的化学基团，如硫酸酯和糖苷键；

        （2）核磁（NMR）：确认硫酸基团取代模式、异头结构和糖苷链；

        （3）质谱（MS）：分子量和结构特征，目前，电喷雾（ESI）和基质辅助激光解吸电离（MALDI）是广泛使用的方法；

        （4）尺寸排阻色谱法（SEC）和凝胶渗透色谱法（GPC）：基于分子量的额外聚合物分离；

        （5）高效液相色谱法（HPLC）：纯化和定量，确定不同组分糖的摩尔比和组成变化，如特定糖单体的定性定量；

        （6）透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）：聚糖的物理特性和成像；

        除此之外，还有电泳、紫外光谱、离子色谱、气相/液相质谱联用技术等多种表征方式。

05岩藻聚糖的生物学应用

        （1）微生物方面的应用

        岩藻聚糖已被证明在上胃肠道中具有抗消化能力，可以作为有益细菌（如乳酸杆菌和双歧杆菌）的碳源；在促进有益肠道细菌生长方面具有潜在的应用前景；岩藻聚糖有助于内毒素解毒；具有显著的抗菌活性。

        （2）抗肿瘤活性

        研究表明，多糖可通过凋亡诱导细胞生长抑制。岩藻聚糖对癌肉瘤细胞系（SK-UT-1和SK-UT-1B）和子宫肉瘤（ESS-1）具有抗肿瘤作用，但作用机制仍需进一步研究。此外，岩藻聚糖可以提高细胞内ROS水平，从而上调肺癌细胞的CHOP和ATF4。这表明岩藻聚糖通过激活TLR4/ROS/ER应激轴和下游的PERK-ATF4-CHOP级联抑制肿瘤活性，从而抑制肺癌细胞的生长。

        （3）抗氧化活性

        多项研究表明，岩藻聚糖具有显著的抗氧化活性，特别是对超氧阴离子和羟基自由基的消除。

        （4）抗炎活性

        岩藻聚糖已被广泛用于抗炎活性。体外和体内的研究已经证明了岩藻聚糖具有抗炎特性，可降低大鼠的空腹血糖和促炎细胞因子水平，改善胰岛素抵抗，但其作用机制尚不清楚，仍需进一步研究。

        （5）抗菌活性

        岩藻聚糖的最低抑菌浓度为4 ~ 6mg /mL，随着硫酸基和醛酸的数量减少，抗菌活性降低。目前的研究表明，岩藻聚糖对大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌和单核增生乳杆菌具有抑制作用。

        （6）抗病毒活性

        岩藻聚糖抑制病毒的附着和复制，同时刺激免疫反应对抗病毒感染。岩藻聚糖有可能成为对抗COVID-19的保护性药物。体外研究显示岩藻聚糖对SARS-CoV-2的抑制作用，能够与病毒刺突蛋白结合。图4显示了病毒免疫系统对COVID-19的反应和皮肤免疫调节剂的靶点。

图3. 岩藻聚糖的生物学应用

图4. 岩藻聚糖抑制病毒的进入和粘附

        （7）抗凝活性

        岩藻聚糖的分子量和Gal含量与其抗凝血性能有关。分子量为5100 kDa的岩藻聚糖具有抗凝血活性，10300 kDa以内活性最强。

        （8）免疫调节作用

        多糖结构中的硫酸基团等因素通过增加细胞因子和免疫受体的结合位点，从而影响与免疫细胞和其他分子的相互作用，发挥免疫调节作用。一些糖结构，如葡萄糖醛酸、甘露糖和岩藻糖，可以与免疫细胞相互作用以控制免疫反应。此外，研究表明SPS可以增强免疫细胞对抗病毒感染。

        （9）促进伤口愈合作用

        研究发现，岩藻聚糖具有促进溃疡愈合和预防胃损伤的作用，负载了岩藻聚糖的水凝胶可作为生物活性口腔溃疡贴剂

        （10）糖尿病治疗

        岩藻聚糖通过增强胰岛素信号传导和葡萄糖摄取，以及有效的抗氧化和抗炎特性，显示出抗高血糖作用，保护胰腺β细胞功能，预防糖尿病并发症。

06盐藻寡糖（FOS）的制备

图5. 岩藻寡糖（FOs）的制备和纯化工艺示意图

        图5为岩藻聚糖水解生产FOs的方法的优缺点。物理降解法有热降解、辐射降解等方法，化学降解主要有酸降解、碱降解、自由基降解、甲基化、去乙酰化、脱硫、Smith水解等常见方式。除此之外，酶法降解也是常用的方法，糖苷酶能够选择性地水解聚糖中O-或S-糖苷键。

        岩藻糖苷酶根据其切割特定键的能力和对底物的偏好分为三种类型。第一类是α-1,2-L-岩藻糖苷酶，特别是水解Gal和Fuc之间的α-1,2-糖苷键；第二类是α-1,3-L-岩藻糖苷酶，它专门破坏GlcNAc和Fuc之间的α-1,3-糖苷键；第三类是特异性更广的α-L-岩藻糖苷酶，能够切割各种糖苷键，如Gal和Fuc之间的α-1,2键，Fuc和GlcNAc之间的α-1,3/4/6键。

07总结

        藻类作为天然活性物质的重要来源备受瞩目。岩藻聚糖是一种从褐藻中提取的生物活性多糖，展现出抗炎、抗病毒及抗肿瘤等多种独特功效。然而，其高分子量和高粘度特性显著增加了提取纯化及结构表征的难度。值得注意的是，结构更为复杂的支链型岩藻寡糖在生物学活性方面展现出更为广阔的应用潜力。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.123559

        本文是对《Advances in fucoidan and fucoidan oligosaccharides: Current status, future prospects, and biological applications》一文的分享，版权和著作权属于杂志社与作者所有，文中内容不代表本公司观点，原文请查看文末链接。

作者：林念

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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