海藻酸钠寡糖的生物活性及其衍生产物研究进展

崔梦楠,肖沁林,覃小丽,钟金锋

(西南大学食品科学学院,重庆 400715)



海藻酸钠寡糖的生物活性及其衍生产物研究进展

崔梦楠,肖沁林,覃小丽,钟金锋*

(西南大学食品科学学院,重庆 400715)

海藻酸钠寡糖是海藻酸钠经过一定的降解方式得到的低分子聚合物,其具有分子量低、水溶性强,易吸收等特性,同时还具备抗氧化、降血压、降血脂等生物活性。采用合理的方法对海藻酸钠寡糖进行修饰,得到的衍生物的生物活性、生理功能都有一定提高,可在一定程度上拓展海藻酸钠寡糖产品在食品工业、医学等领域的应用。因此,本文着重对海藻酸钠寡糖的生物活性及其衍生物的研究现状进行归纳,以期为从事海藻酸钠寡糖的研究者提供一定的参考价值。

海藻酸钠寡糖,生物活性,修饰,衍生物,复配

海藻酸钠是细菌细胞壁及海带等褐藻类植物细胞壁的主要成分[1],其来源广、产量大,已应用于食品、医药等行业。将海藻酸钠用合适的方法降解后可得到低分子量的聚合物——海藻酸钠寡糖,该寡糖主要由α-L甘露糖醛酸(M)和β-D古罗糖醛酸(G)通过1-4糖苷键连接而成,具有分子量低,水溶性强,易吸收等特点,同时还具有抗氧化、抗冻保水、刺激细胞因子分泌、降血脂等生物活性[2-5]。目前,海藻酸钠寡糖主要初步应用于食品、医药、化妆品等领域,在涉及海藻酸钠寡糖及其衍生物的深度研发与应用方面还存在着一定的不足。因此,深入研究海藻酸钠寡糖的生物活性,对合理开发寡糖类相关产品具有积极意义。

海藻酸钠寡糖经硫酸化、烷基化、乙酰化、磷酸酯化等合理的修饰后,可在一定程度提高或获得全新的生物活性。硫酸化的海藻酸钠寡糖具有抗病毒、抗凝活性,因此可以作为病毒抑制剂、抗凝剂应用于临床治疗中[6-7]。高取代度的硫酸寡糖可能由于抗凝血性过强而导致出血问题,经烷基硫酸酯化的海藻酸钠寡糖可降低其抗凝血特性,改善其性能,并且其抵抗HIV-1病毒的能力更强[8]。海藻酸钠寡糖经三价铬离子修饰后得到的新配合物具有较显著持久的降糖效果,可在一定程度上改善血脂水平,这为新型降糖药的研发提供了参考依据[9]。

海藻酸钠寡糖及其衍生物因其独特的生物活性、生理功能,在食品、医药等领域有着重要的研究意义。但迄今为止,国内尚没有系统地关于海藻酸钠寡糖修饰改性这方面的文献总结。因此,本文对近几年来海藻酸钠寡糖及其衍生物的生物活性、衍生化修饰相关方面的研究进展进行综述,以期为我国海藻酸钠寡糖及其衍生物相关产品的研发提供一定的借鉴意义,扩大产品的应用范围。

1　海藻酸钠寡糖的主要制备方法

海藻酸钠寡糖的主要制备方法有化学降解、生物降解、物理降解等。化学降解主要有氧化降解和酸水解,其中,酸水解是一种简单有效的降解海藻酸钠多糖的化学方法,但反应剧烈,易导致设备腐蚀,“三废”污染严重,氧化降解通过破坏糖苷键降解海藻酸钠多糖,其降解速率高,但易在还原端开环形成羧基[10]。生物降解主要是指酶催化降解,酶解法反应条件温和,专一性强,催化效率高,易控制,但是酶不易回收,成本较高[11]。物理降解主要包括超生波降解、微波降解和辐射降解。Fu等[12]研究表明,2%的海藻酸钠水溶液在100 kGy的γ射线辐射下,得到的产物的分子量的数量级可下降到104,但得率较低。目前,主要是联合使用物理降解法、化学降解法、生物降解法,以更加经济的方式获得符合要求的海藻酸钠寡糖产品。

2　海藻酸钠寡糖的生物活性

2.1抗氧化活性

海藻酸钠寡糖是一种天然的抗氧化剂。Falkeborga等[13]研究表明,海藻酸钠寡糖对羟基、超氧自由基、ABTS等自由基具有清除能力,且能抑制乳状液中脂质的氧化,效果优于抗坏血酸。海藻酸钠寡糖有着独特的聚阴离子特性,能够抵御紫外线的辐射,防止细胞受到损伤[14]。Sen等[15]研究表明,相对分子质量为20.5、17.7、16.0 kg/mol的海藻酸钠寡糖对DPPH自由基的半抑制浓度分别为11.0、18.0、24.0 mg/mL,可见海藻酸钠寡糖的相对分子质量越大,其清除DPPH自由基的能力越强。此外,G与M单元的分布比例也会影响海藻酸钠寡糖对DPPH自由基的清除能力,具有相同分子质量的海藻酸钠寡糖,G与M的比值越低,其清除DPPH自由基的能力越强。由此可见,海藻酸钠寡糖抗氧化活性的发挥与其相对分子质量、结构有很大关系,调整海藻酸钠寡糖的相对分子质量、G单元与M单元的比值,可更为有效地发挥其抗氧化活性,降低人体内过氧化状态,在保健食品、医药等领域预防或治疗疾病,从而有利于调节人类身体健康。

2.2调节血压

海藻酸钠寡糖具有调节血压、降低血压的作用。Moriya[16]等用盐敏感高血压Dahl’s大鼠模型研究海藻酸钠寡糖降血压的机理,发现未皮下注射海藻酸钠寡糖的大鼠随着年龄的增加,收缩压增加,注射海藻酸钠寡糖的大鼠几乎能完全地抑制由高盐饮食导致的血压的增加,但当停止注射时,大鼠在注射海藻酸钠寡糖这一过程中下降的收缩压会急剧的上升。在这两组大鼠模型中,大鼠的粪便和尿液中的钠的排泄物没有显著的不同,但注射海藻酸钠寡糖的大鼠的尿液中的蛋白排泄物降低。Ueno等[17]研究表明,海藻酸钠寡糖对原发性高血压也有一定的治疗效果,在原发性高血压小鼠的饮食中添加海藻酸钠寡糖,老鼠的收缩压升高,心脏重量减小,肾脏损害和心血管损害显著降低。其中,海藻酸钠寡糖主要是通过阻滞Ca2+通道(VOCCs),使Ca2+不能进入细胞,同时也无法释放内质网中贮藏的Ca2+,导致平滑肌细胞不能收缩,外周血管阻力减小,从而达到调节血压、降低血压的效果[18]。海藻酸钠寡糖独特的降压机理,可将其研发为一款绿色的降压药物,治疗高血压、肾脏损伤等疾病。

2.3保护神经

临床药师主导的慢性病管理在提高老年高血压患者对药物了解程度方面的作用 ………………………… 武丹威等（23）：3251

海藻酸钠寡糖可在一定程度上保护神经细胞,抑制其凋亡。Ma等[19]研究表明,海藻酸钠寡糖能够降低细胞内Ca2+的水平,抑制依赖Ca2+的细胞凋亡信号通路上的激酶的活化,从而抑制细胞的凋亡、死亡。Tusisk等[20]发现,海藻酸钠寡糖还可以抑制内质网过度应激引起的细胞凋亡通路、半胱天冬酶蛋白酶激活-3(Caspase-3)引起的Caspase级联反应。海藻酸钠寡糖能够保护PC12细胞,上调B型白细胞/2型淋巴细胞样蛋白(Bcl-2)的表达,下调Bax的表达、抑制半胱天冬酶的活化,阻断过氧化物酶体增殖活化受体(PARR)的剪切,降低p53、p38、c-June氨基末端激酶的磷酸化作用。海藻酸钠寡糖也可以活化Nrf2,提高细胞的抗氧化能力,上调热休克蛋白(Hsp70)的表达,提高机体的抗逆能力,提高细胞的存活率。这些均表明了海藻酸钠寡糖能够抑制细胞凋亡,提高机体的抗逆能力,在神经的保护中起重要的调节作用,在老年痴呆症、帕金森氏症、亨丁顿舞蹈症、肌萎缩性脊髓侧索硬化症等神经退行性疾病的预防、治疗中发挥着良好的生理功能。

2.4抗冻保水活性

海藻酸钠寡糖具有良好的吸湿、保湿性能。许雷等[21]研究表明,海藻酸钠寡糖的吸湿、保湿能力都高于分子质量为600 g/mol的聚乙二醇,且其吸湿、保湿能力随海藻酸钠寡糖聚合度的减小而增大。海藻酸钠寡糖在去皮的南美白对虾的商业化保藏中也发挥了重要的作用,当使用海藻酸钠寡糖作为防冻剂时,去皮的南美白对虾的质地未发生改变,色泽稳定,Ca2+-ATP酶的活性有所增强,肌原纤维蛋白含量增加,融化损失率下降[22]。可见,使用海藻酸钠寡糖保藏去皮的南美白对虾,提高了其商品化价值。海藻酸钠寡糖因其独特的吸湿、保湿、抗冻保水性能,在新型化妆品的研发、食品的商业化保藏等领域具有潜在的应用价值。

2.5增加细胞因子分泌物

低分子的海藻酸钠寡糖具有促进细胞因子分泌的作用。Khan等[23]研究表明,海藻酸钠寡糖能够促进植株对矿物质元素的吸收和利用,提高叶绿素、类胡萝卜素的含量,当喷洒的海藻酸钠寡糖的浓度为120 mg/L时,植株的叶绿素、类胡萝卜素最大总含量分别为43.1%和31.4%。海藻酸钠寡糖还能够加快[3H]胸苷的摄取,促进胶质细胞的增殖,其中,含G末端的海藻酸钠寡糖对胶质细胞增殖的促进作用更加明显,可能是因为末端G与角质细胞上受体的亲和力比较强或末端G能够激活表皮生长因子(EGF)的表达,直接促进角质细胞的生长[24]。Xu等[25]研究表明,古罗糖醛酸寡糖能够对巨噬细胞产生刺激作用,提高其生物活性,诱导其分泌更多的细胞因子,使其更好的发挥非特异性免疫,提高机体抗逆能力。Yamamoto等[26]研究表明,70 mg/kg的海藻酸钠寡糖已经足够让小鼠获取最大浓度的粒细胞集落刺激因子(G-CSF),G-CSF有利于中性粒细胞系造血细胞的增殖、分化和活化,且相对分子质量低于2000 ku的海藻酸钠寡糖均能被先天免疫系统识别[27],可见,海藻酸钠寡糖能在一定程度上提高机体的免疫能力、抗逆能力,是一种无毒高效的细胞因子增强剂、免疫调节剂。

2.6降低低密度脂蛋白

血清中低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)浓度高于正常水平可引起心血管病症、脂肪肝等疾病的发生。Yang等[5]研究表明,海藻酸钠寡糖能够提高固醇调节元件结合蛋白-2(SREBP-2)核转录和mRNA水平,从而促进肝细胞表面低密度脂蛋白(LDL)受体(LDLR)基因表达,增强其清除LDL-C的能力,且随着时间的延长、海藻酸钠寡糖剂量的增加,LDLR对LDL-C的清除效果更佳显著。此外,他们还发现,海藻酸钠寡糖能够下调蛋白转化酶枯草溶菌素9(PCSK9)的表达,能够有效避免LDLR的降解。可见,海藻酸钠寡糖在调节脂质代谢,降低血清中LDL-C的浓度,减小动脉粥样硬化、冠心病、脑卒中和外周动脉病的发生风险中发挥着重大的作用,对人类的身体健康起积极的促进作用。

海藻酸钠寡糖具有独特的抑菌活性。Tondervik等[28]研究表明,当海藻酸钠寡糖的浓度大于等于6%时,随着海藻酸钠寡糖添加量的增加,菌株的死亡率增加。在胚管化验中,海藻酸钠寡糖也表现出了良好的抑制菌丝生长的生物活性。海藻酸钠寡糖的浓度高于2%时,即可破坏真菌生物膜的结构。海藻酸钠寡糖能够增强制真菌素、两性霉素B、氟康唑、咪康唑、伏立康唑、盐酸特比萘芬的抑菌活性,在制霉菌素中加入海藻酸钠寡糖时,制霉菌素对曲霉属真菌菌株、假丝酵母的最小抑菌浓度下降16倍,对假丝酵母的最小抑菌浓度下降了8倍,海藻酸钠寡糖的抑菌活性可能与细胞膜的生长能力减弱、细胞间隙增大、细胞扭曲变形有关[29]。Powell等[30]通过透射电子显微镜观察到,在高浓度的海藻酸钠寡糖(>10%)中,铜绿假单胞菌的细胞膜的通透性增加,内容物外溢,而低浓度(<10%)的海藻酸钠寡糖中,细胞膜的通透性几乎没有改变。可见,海藻酸钠寡糖主要是通过破坏多重耐药性致病菌的生物薄膜的结构来增强抗生素对其的抑制活性,提高抗生素在临床医学上的治疗效果。

3　海藻酸钠寡糖的衍生产物

海藻酸钠寡糖凭借其独特的生物活性、生理功能,已在食品、医药等领域展现出了巨大的优势,但其单一使用时往往存在着一定不足,如作用效果不显著。在对海藻酸钠寡糖进行一定衍生化处理后,改良其生物活性和生理功能,可开发出符合要求相关产品。

3.1海藻酸钠寡糖的复合物

3.1.1海藻酸钠寡糖与三价铬离子的配合物近年来,国内外学者对海藻酸钠寡糖及其衍生物的降糖功效关注比较多。Cui等[9]研究发现,用三价铬离子对海藻酸钠寡糖进行改性,可增加外周组织葡萄糖转运蛋白(GLUT4)的表达,促进葡萄糖的利用,提高胰岛素受体的敏感性,使胰岛素与之结合,发挥其降血糖的作用。铬化海藻酸钠寡糖与普通降血糖药物二甲双胍相比,具有毒性低、副作用小、性质稳定、作用温和、缓慢持久的优点,其在某种程度上还能降低血脂水平[31],是一款有潜力的绿色的降糖药物。

3.1.2海藻酸钠寡糖与氧钒根离子的复合物海藻酸钠寡糖独特的抗氧化活性为药物的研发、临床治疗提供了依据。Liu等[32]研究表明,氧钒化海藻酸钠寡糖对羟基、DPPH自由基的清除能力都高于海藻酸钠寡糖,且改善了钒离子不易吸收的特性,减小了副作用。此外,他还发现,氧钒化海藻酸钠寡糖在肿瘤疾病的治疗上表现出了良好的抗肿瘤活性,它能够显著地抑制肝癌细胞株系BEL-7304的配体的增殖,对正常肝细胞HL-7702的生长和增殖无影响。

3.1.3海藻酸钠寡糖与胶原蛋白的交联Pietrasikz等[33]研究发现,胶原蛋白与卡拉胶复配得到的复合物的保湿性能高于胶原蛋白、卡拉胶,这为新型的天然的保湿剂的研发奠定了基础。任舒文[34]研究表明,海藻酸钠寡糖经胶原蛋白修饰改性后,提高了抗氧化酶活性,减少了体内自由基,有利于维持机体健康态、年轻态。复配物主要是在线粒体中发挥对辐射损伤后细胞的修复保护作用,且其抗氧化活性随海藻酸钠寡糖聚合度的减小而增强。该复配物良好的抗氧化活性、抗辐射能力,为保健功能食品的研发提供了方向。

3.1.4海藻酸钠寡糖-明胶复合物水凝胶Dahlmann[35]等发现,明胶作为交联剂可与经高碘酸钠部分氧化的海藻酸钠反应形成凝胶,这是因为海藻酸钠寡糖中的醛基与明胶中的氨基可以希夫碱形式发生化学交联作用。为了提高复合物水凝胶与细胞的黏附水平、交流能力,增强细胞特定配体的配位性能,可对其耦联生物活性物质,如生长因子、外源凝集素、活性蛋白、多肽、特异氨基酸序列等[36],生物活性物质的耦联能在一定程度上增强生物活性物质的生理功能,提高细胞的新陈代谢能力[37]。Balakrishnan等[38]研究发现了海藻酸钠寡糖-硼砂-明胶三元复合物新型水凝胶伤口敷料,该敷料既有硼砂的抗菌防腐性能,又有明胶的止血性能,用其包封二丁酰环磷酸腺苷,小鼠伤口上皮角质细胞的完全合成仅需10 d,大大提高了伤口愈合速度[39]。由此可见,海藻酸钠寡糖-明胶复合物水凝胶在包封生物活性物质的应用中具有潜在的应用前景,并值得深入研究。

3.2结构修饰

3.2.1海藻酸钠寡糖与己二酰二肼(AAD)的交联Bouhadir等[40]以海藻酸钠为基本材料,用氧化剂高碘酸钠对其进行化学改性,得到了含醛基的海藻酸钠寡糖。为了提高凝胶的溶解性能和机械性能,用AAD与之交联,便可得到稳定的海藻酸钠寡糖共价交联凝胶(PAG)。PAG是柔软的、可降解的生物材料,这是因为海藻酸钠寡糖中的醛基与双酰肼基团脱水缩合形成了含腙键的凝胶,该凝胶在水溶液中很容易水解。他还发现,当AAD的浓度为0.15 mol/L时,凝胶弹性模量最大,但凝胶的机械性能不稳定,易受所处环境pH的影响,pH为4.5时形成的凝胶的压缩模量高于pH为7.4时形成的凝胶的压缩模量。该凝胶的降解速率与海藻酸钠寡糖的相对分子质量有密切关系,分子量为0.5的海藻酸钠寡糖形成的交联凝胶的降解速率较快。在水凝胶降解后,AAD和海藻酸钠寡糖可以通过组织扩散,由于其分子量低,可以被人体清除[41]。PAG凝胶为典型的纳米多孔结构,其孔径为0～5 nm[42],可用来运载氟比洛芬酯药物,可延长药物的释放时间,并达到控释、缓释的要求[43]。为了提高凝胶与细胞的交流能力,还可将其耦合细胞黏附肽,常用的多肽为精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD),以促进细胞增殖。

3.2.2海藻酸钠寡糖与聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEM)的复配PDMAEM水溶液存在着低临界溶解温度(LCST),当温度高于该临界值时,PDMAEM的水溶液可形成物理凝胶。Gao等[44]以氧化了的海藻酸钠为基本材料,对其接枝PDMAEM发现,改性的海藻酸钠寡糖水凝胶的溶胀比受pH和离子强度的影响,当媒介的pH大于3.0时,PDMAEM发生羧酸离子化,形成阳离子聚合电解质的复合物,此时凝胶的平衡溶胀比下降,当溶液的离子强度增加时,复合水凝胶的溶胀比先增加后降低,前期是因为聚电解质复合物的破裂,后期是因为Na+、Ca2+发生交换。由此可知,通过调节海藻酸钠寡糖与PDMAEM的聚合方式、pH和离子强度,可以得到不同机械强度的温度响应型的复合水凝胶。

3.2.3硫酸化修饰Hu等[45]用氯磺酸-吡啶法对海藻酸钠寡糖进行硫酸酯化改性,观察到50、100 mg/kg的相对分子质量为3798 g/mol的海藻酸钠寡糖经硫酸酯化后对小鼠S180移植性实体瘤的抑制率分别为66.0%、70.4%,此时,小鼠脾脏的质量有所增加。他的体内实验表明,硫酸化海藻酸钠寡糖抑制肿瘤的生长并不是限制细胞的循环或诱导细胞凋亡,而是调节宿主自身的免疫系统,增强其自身防御能力。此外,硫酸多糖还能够提高其抗凝血活性。Miller等[7]研究表明,在一定的取代范围内,海藻酸双酯钠寡糖的抗凝血活性随取代度的增加而加强,其结构与自然血液抗凝剂肝素类似[46]。海藻酸双酯钠寡糖还能促进细胞生长因子、趋化因子、细胞因子、肌原纤维、肌原纤维生长因子受体等信号分子的信息传递,这些分子信号的传递与动物的胚胎发育、肿瘤生长、伤口愈合和个体生长有很大的联系[47]。

3.2.4烷基化修饰Uryu等[8]通过引入烷基对硫酸化海藻酸钠寡糖进行修饰,在一定程度上降低了硫酸化海藻酸钠寡糖的抗凝血活性,并提高了其抗HIV病毒的能力,提高了机体对病毒的抵抗能力。其抗病毒活性可能是因为烷基与病毒囊膜脂双层的作用,破坏了病毒的囊膜,调节了细胞的细胞膜的极性,从而干扰了病毒的吸附。可见,烷基硫酸化海藻酸钠寡糖在抗病毒方面具有潜在的应用前景。

4　展望

海藻酸钠寡糖因其独特的生物活性、生理功能,在保健功能食品、医药、化妆品等领域显示出了重要的研究意义和较好的市场潜力。海藻酸钠寡糖经氧钒根离子、三价铬离子修饰改性后,其抗氧化活性、降糖活性有了一定程度的提高,比其单一组分有较大的优势,经氧化的海藻酸盐水凝胶还可与AAD、PDMAEM、明胶等发生交联作用,改善海藻酸盐水凝胶的溶解性能、力学性能。然而,有关海藻酸钠寡糖及其衍生物的生理功能的差异、作用机理尚不明确,海藻酸盐复合水凝胶的制备中也需考虑生物相容性、细胞的黏附水平、制备过程的成本等问题,但随着科技的进步、多学科领域的交叉合作,可以预期海藻酸钠寡糖相关产品的应用领域将会在今后有进一步的突破,不断完善并开发出更多的海藻酸钠寡糖相关产品,为应用到新领域奠定良好的基础。

[1]Vreeland V,Laetsch W M. Identification of associating carbohydrate sequences with labelled oligosaccharides:Localization of alginate-gelling subunits in cells walls of a brown alga[J]. Planta,1989,177(4):423-434.

[2]Falkeborg M,Cheong L Z,Gianfico C,et al. Alginate oligosaccharides:Enzymatic preparation and antioxidant property evaluation[J]. Food Chemistry,2014,164:185-194.

[3]Ma L K,Zhang B,Deng S G,et al. Comparison of the cryoprotective effects of trehalose,alginate,and its oligosaccharides on peeled shrimp(Litopenaeus vannamei)during frozen storage[J]. Journal of Food Science,2015,80(3):C540-C546.

[4]Iwamoto M,Kurachi M,Nakashima T,et al. Structure-activity relationship of alginate oligosaccharides in the induction of cytokine production from RAW264.7 cells[J]. FFBS Letters,2005,579(20):4423-4429.

[5]Yanga J H,Bang M A,Janga C H,et al. Alginate oligosaccharide enhances LDL uptake via regulation of LDLR and PCSK9 expression urnal of Nutritional[J]. Biochemistry,2015,26(11):1393-1400.

[6]Haslin C,Lahaya M,Pellegrini M.Invitroanti-HIV activity of sulfated cell-wall polysaccharides from gametic,carposporic and tetrasporic stages of the Miditerranean red alga Asparagopsis armata.[J]. Planta Medica,2001,67(4):301-305.

[7]Miller I J,Blunt J W. Desulfation of algal galactan[J]. Carbohydrate Research,1998,309:39-43.

[8]Uryu T,Ikushima N K K. Sulfated alkyl oligoaacharides with potent inhibitory effect s on HIV infection[J]. Biochemistry Pharmacol,1992,43:2385-2892.

[9]Hao C,Hao J,Wang W,et al. Insulin sensitizing effects of oligomannuronate-chromium(III)complexes in C2C12 skeletal muscle cells[J]. Plos One,2011,6(9):245-298.

[10]Holtan S,Zhang Q,Strand W I,et al. Characterization of the hydrolysis mechanism of polyalternating alginate in weak acid and assignment of the resulting MG-oligosaccharides by NMR spectroscopy and ESI-mass spectrometry[J]. Biomacromolecules,2006,7(7):2108-2121.

[11]Li L,Jiang X,Guan H,et al. Preparation,purification and characterization of alginate oligosaccharides degraded by alginate lyase from Pseudomonas sp. HZJ 216[J]. Carbohydr Research,2011,346(6):794-800.

[12]M F. Sugar consitituents of fucoidans from sorgassumringgoldianum and their biological activity[J]. Carbohydrate Research,1984,125:97-99.

[13]Falkeborg M,Chenong L Z,Gianfico C,et al. Alginate oligosaccharides:enzymatic preparation and antioxidant property evaluation[J]. Food Chemistry,2014,164:185-194.

[14]Xiaojia HEA,Rong LIA,Guiming Huanga,et al. Influence of marine oligosaccharides on the response of various biological systems to UV irradiation[J]. Journal of Functional Foods,2013,5(2):858-868.

[15]Sen M. Effects of molecular weight and ratio of guluronic acid to mannuronic acid on the antioxidant properties of sodium alginate fractions prepared by radiation-induced degradation[J]. Applied Radiation and Isotopes,2011,69(1):126-129.

[16]Moriya C,ShidaY,Yamane Y,et al. Subcutaneous administration of sodium alginate oligosaccharides prevents salt-induced hypertension in Dahl salt-sensitive rats[J]. Clinical Experimental Hypertension,2013,35(8):607-613.

[17]Ueno M,Tamura Y,Toda N,et al. Sodium alginate oligosaccharides attenuate hypertension in spontaneously hypertensive rats fed a low-salt diet[J]. Clinical Experimental Hypertension,2012,34(5):305-310.

[18]Chaki T,Kajimoto N,Ogawa H,et al. Metabolism and calcium antagonism of sodium alginate oligosaccharides[J]. Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry,2007,71(8):1819-1825.

[19]Ma L,Zhang Y,Bu N,et al. Alleviation effect of alginate-derived oligosaccharides on Vicia faba root tip cells damaged by cadmium[J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology,2010,84(2):161-164.

[20]Tusisk,Khalajl,Ashabig. Alginate oligosaccharide protects against endoplasmic reticulum and mitochondrial-mediated apoptotic cell death ando xidative stress[J]. Biomaterials,2011,32(23):5438-5458.

[21]许雷,李湛,周火兰,等. 酶解褐藻胶寡糖的吸湿及保湿性能研究[J]. 日用化学工业,2011,41(1):42-45.

[22]Ma L K,Zhang B,Deng S G,et al. Comparison of the cryoprotective effects of trehalose,alginate,and its oligosaccharides on peeled shrimp(Litopenaeusvannamei)during frozen storage[J]. Journal of Food Science,2015,80(3):C540-C546.

[23]Zeba H,Khan M,Masroor A,et al. Influence of alginate oligosaccharides on growth,yield and alkaloid production of opium poppy(PapaversomniferumL.)[J]. Frontiers of Agriculture in China,2011,5(1):122-127.

[24]Kawada A,Hiura N,Shiraiwa M,et al. Stimulation of human keratinocyte growth by alginate oligosaccharides,a possible co-factor for epidermal growth factor in cell culture[J]. FFBS Letters,1997,408(1):43-46.

[25]Xu X,Wu X,Wang Q,et al. Immunomodulatory Effects of Alginate Oligosaccharides on Murine Macrophage RAW264.7 Cells and Their Structure-Activity Relationships[J]. Journal Agricultural and Food Chemistry,2014,62(14):3168-3176

[26]Yamamoto Y,Kurachi M,Yamaguchi K,et al. Induction of multiple cytokine secretion from RAW264.7 cells by alginate oligosaccharides[J]. Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry,2007,71(1):238-241.

[27]Tzinanbos A O. Polysaccharide immunomodulators as therapeutic agents:structural aspects and biologic function[J]. Clinial Microbiol Reviews,2000,13(4):523-533.

[28]Tondervik A,Sletta H,Klinkenbrge G,et al. Alginate Oligosaccharides Inhibit Fungal Cell Growth and Potentiate the Activity of Antifungals against Candida andAspergillusspp.[J]. Plos One,2014,9(11):e112518.

[29]Khan S,Tondervik A,Sletta H,et al. Overcoming Drug Resistance with Alginate Oligosaccharides Able To Potentiate the Action of Selected Antibiotics[J]. Antimicrob Agents and Chemotherapy,2012,56(10):5134-5141.

[30]Powell L C,Sowedan A,Khan S,et al. The effect of alginate oligosaccharides on the mechanical properties of Gram-negative biofilms[J]. Biofouling,2013,29(4):413-421.

[31]于瑞蓉,周建华,李培秋. 海藻多糖降脂食品添料降脂作用临床疗效观察[J]. 海洋药物,1987,4:28-29.

[32]Liu S,Liu G,Yi Y. Novel vanadyl complexes of alginate saccharides:synthesis,characterization,and biological activities[J]. Carbohydrate Polymers,2015,121:86-91.

[33]Pietrasikz L,Chan E. Binding and textural properties of beef gels affected by Protein,k-carrageenan and mierobial transglutamirase addition[J]. Food Research International,2002,35(1):91-98.

[34]任舒文. 几种海洋特征寡糖-胶原蛋白复配物对紫外辐射损伤的保护作用及研究机理[D]. 青岛:中国海洋大学,2010,

[35]Dahlmann J,Krause A,M Ller L,et al. Fully defined in situ cross-linkable alginate and hyaluronic acid hydrogels for myocardial tissue engineering[J]. Biomaterials,2013,34(4):940-951.

[36]Shachar M,Tsur-Gang O,Dvir T,et al. The effect of immobilized RGD peptide in alginate scaffolds on cardiac tissue engineering.[J]. Acta Biomaterialia,2011,7(1):152-162.

[37]Abdi S I H,Choi J Y,Lee J S,et al.Invitrostudy of a blended hydrogel composed of Pluronic F-127-alginate-hyaluronic acid for its cell injection application[J]. Tissue Engineering Regenerative Medicine,2012,9(1):1-9.

[38]Balakrishnan B,Mohanty M,Umashankar P R,et al. Evaluation of an in situ forming hydrogel wound dressing based on oxidized alginate and gelatin.[J]. Biomaterials,2005,26:6335-6342.

[39]Balakrishnan B,Mohanty M,Fernandez AC,et al. Evaluation of the effect of incorporation of dibutyrylcyclic adenosine monophosphate in an in situforming hydrogel wound dressing based on oxidized alginate and gelatin.[J]. Biomaterials,2006,27(8):1355-1361.

[40]Bouhadir KH,Hausman DS,DJ M. Synthesis of cross-linked poly(-aldehyde guluronate)hydrogels[J]. Polymer,1999,40(12):3575-3584.

[41]Kong HJ,Kaigler D,Kim K,et al. Controlling rigidity and degradation of alginate hydrogels via molecular weight distribution[J]. Biomacromolecules,2004,5(5):1720-1727.

[42]Boontheekul T,Kong HJ,DJ M. Controlling alginate gel degradation utilizing partial oxidation and bimodal molecular weight distribution[J]. Biomaterials,2005(15),26:2455-2465.

[43]Maiti S,Singha K,Ray S,et al. Adipic acid dihydrazide treated partially oxidized alginate beads for sustained oral delivery of flurbiprofen.[J]. Pharmaceutical Development and Technology,2009,14(5):461-470.

[44]Gao C,Liu M,Chen S,et al. Preparation of oxidized sodium alginate-graft-poly((2-dimethylamino)ethyl methacrylate)gel beads andinvitrocontrolled release behavior of BSA[J]. International Journal of Pharmaceutics,2009,371(1):16-24.

[45]Hu X K,Jiang X L,Hwang H M,et al. Antitumour activities of alginate-derived oligosaccharides and their sulphated substitution derivatives[J]. European Journal of Phycology,2004,39(1):67-71.

[46]Wu J,Zhang M,Zhang Y,et al. Anticoagulant and FGF/FGFR signal activating activities of the heparinoid propylene glycol alginate sodium sulfate and its oligosaccharides[J]. Carbohydrate Polymers,2016,136:641-648.

[47]Itoh N,Ornitz D M. Fibroblast growth factors:From molecularevolution to roles in development,metabolism and disease[J]. Biochemistry,2011,149(2):121-130.

A review on the physiologicai activity of alginate oligosaccharides and their derivatization

CUI Meng-nan,XIAO Qin-lin,QIN Xiao-li,ZHONG Jin-feng*

(College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)

Alginate oligosaccharides could be obtained by chemical and enzymatic hydrolysis of alginate. It has lower molecular weight,better water solubility and higher absorption than alginate. It also possesses lots of biological activities,including antioxidant activity,anti-hypersensitive activity and anti-allergy property. Chemical modification of alginate oligosaccharides serves a tool to improve its physical properties and physiological activities,thus expanding their uses in food and pharmaceutical areas. However,reviews are limited on biological activities of alginate oligosaccharides and their derivatization. Therefore,in this review,the present research status of alginate oligosaccharides and their derivatization was highly summarized. Besides,the prospect of alginate oligosaccharides and their derivatization was proposed.

alginate oligosaccharides;physiological activity;modification;derivatization;complexes

2016-04-08

崔梦楠(1994-)，女，大学本科，研究方向：食品科学与工程，E-mail:1002285442@qq.com。

钟金锋(1984-)，男，博士，副教授，研究方向：食品多糖和化学过程分析，E-mail:jinfzhong@163.com。

西南大学第八届本科生科技创新基金(20151702013); 国家自然科学基金(31501446)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)16-0383-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.16.068