1,第三章 海洋活性物质的 结构与功效,2,多糖属于一类碳水化合物，一般由10个以上的单糖组成，分子可以是线性的，也可以有分支。 由一种单糖构成的，称为均多糖；由两种或以上单糖构成的，称为杂多糖。 多糖的单糖残基上可以带有非碳水化物基团，如氨基、硫酸基、酰胺基等，往往使多糖分子在溶液中含阴离子或阳离子，前者称为酸性多糖，后者称为碱性多糖，它们往往称为糖的衍生物。,一、 海洋生物活性多糖(polysaccharides),3,海洋活性多糖,海洋植物多糖,海洋动物多糖,海洋微生物多糖,按来源 可分为,海洋微藻多糖,4,属于高分子碳水化合物。 海藻：红藻多糖-琼胶、卡拉胶；褐藻多糖-褐藻胶、褐藻糖胶、褐藻淀粉；绿藻多糖等。 海洋动物：甲壳质/壳聚糖；糖胺聚糖/酸性粘多糖等等。 微藻：螺旋藻多糖、盐藻多糖等。 微生物：黄原胶,多糖缀合物：又称复合多糖，糖蛋白,5,（一）海洋植物多糖,海藻是海洋植物的 代表，含糖量丰富 ，一般约占藻体干 重的50%以上,硫酸多糖，是维持海藻的生命活动所必需的基础物质,细胞内贮存多糖,细胞壁多糖,细胞间黏多糖,海藻纤维素， 在藻体中主 要起骨架支 撑作用,海藻淀粉， 起贮存能 量的作用,陆地植物 中尚未发现,淀粉（葡聚糖）是以葡萄糖单位结合而成的细胞质组成部分,6,红藻多糖：琼胶、卡拉胶,伊谷草属；石花菜属、鸡毛菜属；江蓠属,琼胶和卡拉胶是细胞壁内的填充物质，都是以半乳糖单位结合而成的半乳聚糖。 琼胶的主要原料：真红藻纲的伊谷草目、石花菜目、江蓠目 卡拉胶的主要原料：真红藻纲杉藻目所属的各种海藻，其中沙菜科、红翎菜科和杉藻科是最主要的原料,沙菜属；红翎菜属、麒麟菜属；杉藻属、银杏藻属、角叉菜属,7,琼胶和卡拉胶都是由半乳糖的衍生物构成的长链高分子多糖。,硫酸基含量高的多糖凝固力极弱（410%）或无凝固力（16%），反之凝固力强（如石花菜琼胶14%）,中性多糖,酸性多糖,8,羊栖菜,褐藻多糖 褐藻胶 褐藻糖胶 褐藻淀粉,巨藻,细胞壁的填充物质,存在于细胞质,9,褐藻胶：在海带科中含量最高，一般在20%25%。,褐藻酸是1，4-联接的-D-甘露糖醛酸（M）和1，4-联接的-L-古罗糖醛酸（G）的复杂聚合物。褐藻酸中的M和G是以M-嵌段、G-嵌段、MG-嵌段共存的。,M,G,10,做为凝固剂、稳定剂、乳化剂和增稠剂等,食品及添加剂，应用于饮料、罐头、冰淇淋、果冻、调味品、乳制品及仿生食品等,褐藻胶、卡拉胶为添加剂可制成多种肠胃新药，制备肠溶性胶囊,褐藻胶的衍生物藻酸双酯可治疗脑血栓,褐藻胶、卡拉胶作为膳食纤维的降胆固醇、整肠、助消化作用,琼胶更多应用于食品添加剂和生化试剂,应用于食 品工业,含羧基和硫酸基的多糖对人体有预防癌变、抗病毒的作用,11,褐藻糖胶：水溶性的细胞间多糖，存在于细胞壁基质中，特别在细胞壁的外层占优势。 1、藻种选择：生长在潮间带，长时间与空气接触的褐藻种类中，如海带、裙带菜中含量较高达20%。 2、结构： 单糖：L-褐藻糖（岩藻糖），主要以C1,2、少数以C1,3和C1,4键合的-L-岩藻糖-4-硫酸酯的多聚物； 含有不同比例的半乳糖、木糖、葡萄糖醛酸和少量蛋白质 因此，褐藻糖胶并非为单一结构的化合物，而是具有不同化学组合的一族化合物，因此称为含褐藻糖的硫酸多糖。,12,岩藻聚糖硫酸酯,13,绿藻 多糖,绿藻的细胞壁微纤维主要不是由纤维素组成，而是由木聚糖和（或）甘露聚糖构成，还有少量葡聚糖存在于细胞壁。另外尚有大量的硫酸多糖组成细胞间物质。 单一组分多糖：甘露聚糖、木聚糖和葡聚糖等 根据所含主要糖的组分，大量的绿藻水溶性硫酸多糖分为两类：1、木糖-半乳糖-阿拉伯糖聚合物（xylogalactoarabian)，旋光度为正值；2、葡萄糖醛酸-木糖-鼠李糖聚合物(glucuronoxylorhamnan)，旋光度为负值。 每一类含有百分之十几的硫酸基。,绿藻中分离出含量不同的葡聚糖，是一类淀粉类型多糖：葡聚糖是绿藻所共有的细胞壁组成特征,刚毛藻、松藻、蕨藻等绿藻的水溶性多糖属第一类，浒苔、石莼、尾孢藻属第二类,14,缘管浒苔、浒苔、 扁浒苔、条浒苔、 孔石莼等,近年来有关绿藻的研究 报道很少？,15,例：三种绿藻多糖的提取及理化性质和活性比较 台湾海峡，2006.11，广东海大赵素芬等,试验材料：裂片石莼、肠浒苔和总状蕨藻 结论 裂片石莼、肠浒苔和总状蕨藻多糖的获得率分别为3.0%、2.75%和1.65%。 3种绿藻多糖都是含有硫酸基的非还原性、水溶性多糖。 3种绿藻多糖的蛋白质含量表现出因藻种亲缘关系远近不同而有差别, 裂片石莼和肠浒苔的含量分别为3.3%和2.5%.而总状蕨藻为14.5%。 资料显示，海藻多糖的生物活性很大程度上取决于其中硫酸基团的含量，孔石莼多糖已被验证具有抗病毒活性、抗肿瘤活性，裂片石莼多糖和肠浒苔多糖对人白血病细胞也表现出一定的抑制作用,但作用不大;而总状蕨藻多糖的抗肿瘤活性却明显。,石莼目、石莼科,管藻目、蕨藻科,提取条件：水提、80水浴、8h、乙醇沉淀、Sevage法去除蛋白质,裂片石莼、肠浒苔和总状蕨藻多糖的硫酸基含量分别为241%、184%和237%,16,目前，从藻类中发现的抗病毒活性物质主要是多糖类。可能机理： 多糖类物质能强烈干扰病毒的初始侵染(吸附和入侵)过程，并最终与病毒颗粒形成无感染力的多糖一病毒复合物，对病毒在宿主细胞中的复制和包装也有一定的抑制作用。 与海绵动物相比，藻类中发现的抗病毒多糖具有细胞毒性较低的优点，这可能与藻类多糖能够激活机体的免疫系统或改善机体的生物应答功能，从而保护正常细胞，提高整体免疫力有关。,17,（二）微藻多糖：螺旋藻多糖,螺旋藻多糖是一类从螺旋藻藻体、螺旋藻培养液中提取出来的具有多种生理功能的天然活性物质。目前研究较多的原料藻主要是钝顶螺旋藻和极大螺旋藻。 1、结构 螺旋藻多糖成分复杂，除有天然多糖存在外，还有一部分多糖结合蛋白质而形成糖蛋白。对多糖的组成分析一般采用薄层层析、纸层析、气相层析、液相层析等。,18,螺旋藻多糖的组成研究情况 组成 Constituents 分子量 Molecular weigh D-葡萄糖、D-木糖、 D-半乳糖、葡萄糖醛酸 12400 D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖、葡萄糖醛酸 12590 D-葡萄糖、D-木糖、L-鼠李糖、一种未知单糖组成 15000 D-葡萄糖、D-木糖、L-鼠李糖 15000 D-葡萄糖、D-木糖、L-鼠李糖、葡萄糖醛酸 16600 D-葡萄糖、D-木糖、L-鼠李糖、D-半乳糖、D-阿拉伯糖、 D-甘露糖、葡萄糖醛酸 29500 D-葡萄糖、L-鼠李糖 44600 L-阿拉伯糖、D-木糖、D-半乳糖、葡萄糖醛酸、一种未知单糖 81000 D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖、葡萄糖醛酸 97800 D-甘露糖、葡萄糖醛酸 98500,大多数多糖分子间以-糖苷键相连,19,2、生物活性 （1）免疫调节作用 螺旋藻多糖对小鼠巨噬细胞吞噬率的影响,每组18只小鼠，腹腔注射给药，6d后统计试验结果,20,螺旋藻多糖对小鼠T淋巴细胞的影响,方法：每组10只小鼠，灌胃量每只1g/(Kgd)（0.5ml），注射量每只300mg/(Kgd)；环磷酰胺用量为每只注射10mg/(Kgd) ，灌胃组再每只灌胃蒸馏水0.5ml/d。处理10天后，2天后取外周血进行-醋酸萘酯酶阳性淋巴细胞成分率检测,21,螺旋藻多糖对小鼠体内移植性腹水癌细胞的抑制作用,方法：每组12只小鼠，每组均接种肝癌细胞，实验1组于第2d起注射螺旋藻多糖200mg/(Kgd)；实验组2于实验前5d开始注射同量的多糖。停药2d后检查腹水中癌细胞数量。,2、抗肿瘤作用,22,螺旋藻多糖对腹水型肝癌、肉瘤-180和白血病-7712癌细胞 DNA合成的抑制作用,方法：3H-TdR掺入法研究多糖对癌细胞DNA合成的抑制作用 从小鼠体内取出以上三种癌细胞，加入3H-TdR及不同浓度的多糖测定不同实验组的放射强度，测得多糖对三种癌细胞的抑制率。,23,螺旋藻多糖对腹水型肝癌、肉瘤-180和白血病-7712癌细胞 DNA合成的抑制作用（续）,提示：螺旋藻多糖对肿瘤细胞的作用是复杂的研究表明：极大螺旋藻经过水提、脱蛋白后得到的半纯品多糖IP-1对血癌细胞HL-60的生长有明显的抑制作用，但对单核细胞白血病 U-937生长起促进作用。,24,螺旋藻多糖降低受辐射后的蚕豆根尖的微核率,3、抗辐射作用,注：*P 0.05, * P 0.01,方法：辐射处理照射干种子，剂量为300Gy，剂量率为5Gy/min，用不同浓度的螺旋藻多糖浸种，再照射萌发种子，剂量为20Gy，剂量率为2.5Gy/min，观察蚕豆根尖细胞并统计微核率，以此作为遗传损伤的细胞学指标。,25,Hayashi从钝顶螺旋藻提取了新的硫酸盐多糖Ca-SP，该多糖由鼠李糖、核糖、甘露糖、果糖、半乳糖、木糖、葡萄糖、葡萄糖酸、半乳糖醛酸、硫酸盐以及钙等多种成分组成。 机理分析： Ca-SP对多种信使病毒的复制起着抑制作用，包括单纯疱疹病毒、人类巨细胞病毒、麻疹病毒、流行性腮腺炎病毒和HIV-1病毒。 Ca-SP能够有选择地抑制病毒进入人体细胞，其中由钙离子和硫酸盐基团所形成的螯环化的分子构象，对抗病毒的作用非常重要。,4、抗病毒作用,26,刘平兰等人在果蝇饲料中加入不同剂量（0.25%、0.5%、1.0%）的螺旋藻多糖，进行常规饲养，通过观察果蝇死亡的天数得出：螺旋藻多糖对果蝇具有显著的抗衰老延长寿命的作用（P0.01） 机理分析： 螺旋藻多糖能降低果蝇脂质的生成 螺旋藻多糖能提高果蝇血浆中SOD的活性，减少脂质过氧化物的生成 螺旋藻多糖具有增强免疫能力、改造造血功能及促进蛋白质合成的作用,5、抗衰老作用,27,甲壳质：属于氨基多糖,壳聚糖：在碱性条件下，将甲壳质分子中C2上的乙酰基脱去，得到脱乙酰甲壳质，又名可溶性甲壳素，其溶解性大于甲壳质，应用更广。 来源：广泛存在于节肢动物的外壳，昆虫的体表、外骨骼以及真菌、藻类的细胞壁，在虾、蟹、龙虾甲壳中含量较高（约含20%-30%），是仅次于纤维素的第二大自然资源。,（三）壳聚糖及其衍生物,几丁质、壳多糖，俗称甲壳素,28,甲壳素,壳聚糖,由1000-2000个N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖通过-1,4-糖苷键连接而成的大分子多糖链，分子式为（C8H13NO5）n，分子量100万-200万u，氮含量6.3%-6.7%。,聚（1,4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖 Or 聚(N-乙酰基-D-葡萄糖胺),29,壳聚糖,壳聚糖的基本组成单位是氨基葡萄糖(一般叫氨基葡萄糖残基) 。壳聚糖 大分子链上分布着许多羟基、氨基,还有一些N-乙酰胺基,它们会形成各种分子内和分子间的氢键。,正因为这些氢键的存在,使壳聚糖分子更容易形成结晶区，由于壳聚糖的结晶度较高,使其具有很好的吸附性、成膜性、成纤性和保湿性等良好的物理机械性能,乙酰度表征乙酰化部分与脱乙酰化部分的平衡常数。其作用主要表现在溶解性，50%左右的乙酰度表现出最佳的溶解性；乙酰度的高低直接关系到其在稀酸中的粘度、离子交换能力、絮凝性能和与氨基有关的化学反应等应用性能。,质量指标：脱乙酰度和粘度,30,壳聚糖是甲壳质的脱乙酰产物，也是一种天然存在的生物多糖。它具有生物相容性、生物降解性，无毒副作用，无异味，而且其分子中的氨基和羟基性质活泼，能与多种有机物发生反应