第二章海藻中的天然產(chǎn)物chapter1

第二章海藻主要藥物化學(xué)成分1.海藻的種類、分布2.海藻中的碳水化合物3.海藻中的含氮化合物4.海藻中的脂類化合物第一節(jié)海藻的種類、分布、特性植物界PLANTAE海藻algae

紅藻門phodophyta,8目37科495種

紫球藻目porphyridiales，紅毛菜目bangiales，海索面目nemaliales,隱絲藻目cryptonemiales,

杉藻目gigartinales,紅皮藻目phodymeniales,

掌藻目palmarales,仙菜目ceaamiales

褐藻門phaeophyta,11目23科153種

水云目ectocarpales,褐殼藻目palfsiales

索藻目chordariales,毛頭藻目sporochnales,

網(wǎng)管藻目dictyosiphonales,宣藻目scytosiphonles,

網(wǎng)地藻目dictyotakes,黑頂藻目sphacelariales,

酸藻目desmarrestiales,海帶目laminariales,

墨角藻目fucales

綠藻門divationchlorophyta,11目17科228種

四孢藻目tetrasporales,絲藻目ulotrichales,

石莼目ulvales,頂管藻目acrosiphoniales,

剛毛躁目cladophorales,絨枝藻目dasycladales,

管枝藻目siphonocladiales,松藻目cadiaceae,

綠球藻目chloroccales藻類在進(jìn)化上的位置原生生物是簡單的真核生物，多為單細(xì)胞生物，亦有部份是多細(xì)胞的，但不具組織分化。這個界別是真核生物中最低等的。真核生物原核生物界和原生生物界的藻類原核生物界monera

藍(lán)藻cyanophyta

原綠藻chloroxybacteria原生生物界protista

硅藻門bacillariophyta

金藻門chrysophyta

隱藻門cryptophyta

黃藻門xanthophyta

甲藻門pyrrophyta紅藻門(Rhodophyta)，如石花菜、紫菜。

褐藻門綠藻門中國海已記錄的界、門及物種數(shù)分布黃海，東海，南海，渤海；海南，臺灣，西沙，南沙，舟山；廣東，福建，浙江，山東，遼寧，上海，香港；中國沿岸；中國水域紅藻褐藻綠藻海藻在海平面中的分布幾乎所有的紅藻都生活在海洋中，他們生長在漲潮線以下的巖石上或較深的水中，有些物種可以在250米深的海里生長，比其他任何植物所能生存的深度都深，紅藻的顏色來自稱為藻膽素的色素，其紅色遮掩了葉綠素的顏色，紅藻約有4000種。綠藻門(Chlorophyta)是藻類植物中最大的一門，約有430屬，6700種。綠藻的分布很廣，以淡水中為最多，流水和靜水中都可見到。陸地上的陰濕處和海水中也有綠藻生長，有的和真菌共生形成地衣。細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素a、葉綠素c、胡蘿卜素、墨角藻黃素和大量的葉黃素等。藻體的顏色因所含各種色素的比例不同而變化較大，有黃褐色、深褐色。第二節(jié)海藻中的碳水化合物1.概述海藻指紅藻、褐藻和綠藻，還包括顯花植物的海草。這些碳水化合物包括高分子量的多糖和低分子量的糖醇和糖苷等。高分子量碳水化合物瓊膠卡拉膠褐藻膠海藻纖維素綠藻多糖大葉藻膠海帶淀粉紅藻淀粉低分子量碳水化合物紅藻糖苷甘露糖苷多糖苷糖醇2.多糖polysaccharides的生理作用1、藻類多糖有抗病毒及治療AIDS的功能：半乳聚糖硫酸化2、藻類多糖具有抗腫瘤作用3、抗凝血作用，同肝素作用機(jī)理相似4、降血脂的作用：利用多糖的吸附性5、抗輻射作用：核工業(yè)上有利用6、促進(jìn)免疫作用：提高巨噬細(xì)胞的吞噬能力7、有凝膠性多糖的免疫賦活性

關(guān)于多糖polysaccharide

多糖是由多個單糖分子縮合、失水而成，是一類分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜且龐大的糖類物質(zhì)。由一種類型的單糖組成的葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖等（通常在英語的單糖詞干上加上an這個詞尾），由二種以上的單糖組成的雜多糖（heteropolysaccharide），含有氨基糖的葡糖胺葡聚糖等，在化學(xué)結(jié)構(gòu)上實(shí)屬多種多樣。就分子量而論，有從0.5萬個分子組成的到超過106個的多糖。由糖苷鍵結(jié)合的糖鏈，至少要超過10個以上的單糖組成的聚合糖才稱為多糖。比10個少的短鏈稱為寡糖或稱低聚糖(Oligosaccharide)，是通過糖苷鍵連接形成直鏈或支鏈的低度聚合糖，分功能性低聚糖和普通低聚糖兩大類。就糖鏈而論即使是寡糖，在寡糖上結(jié)合了蛋白質(zhì)和脂類的，就整個分子而論，如果是屬于高分子，則從廣義上來看也屬于多糖，因此特稱為復(fù)合多糖（conjugatedpolysaccharide，complexpoly－saccharide）或復(fù)合糖質(zhì)（glycoconjugate）（糖蛋白、糖脂類、蛋白多糖）。3.瓊膠紅藻中的大部分目都產(chǎn)瓊膠，含量在40-60%,我國的含量較低在20-40%。一般采用熱水浸提的方法提取瓊膠。提取源是石花菜（雞毛菜）、江蘺等紅藻。1真紅藻綱（ClassRhodophyceae）Asparagopisistaxiformis江蘺目Gracilariales石花菜（石花菜科）Gelidiumamansii（Lamx.）Lamx.石花菜又名海凍菜、紅絲、鳳尾等

結(jié)構(gòu)瓊膠的構(gòu)成糖是半乳糖，構(gòu)成規(guī)律是：（13）--D-半乳糖基-（14）-3，6內(nèi)醚（或不內(nèi)醚化）--L-半乳糖。

易被酸水解的健易被-瓊膠酶水解的健瓊膠的結(jié)構(gòu)D-galactoseL-galactose

瓊膠是一種復(fù)雜的水溶性多糖，由瓊脂糖和瓊脂膠組成。瓊脂糖agarobiose

oragarose是兩種半乳糖組成的雙糖。瓊脂膠agaropectine與瓊脂糖結(jié)構(gòu)類似，不同之處是可被硫酸酯化或丙酮酸化。硫酸化丙酮酸化瓊膠的物理性質(zhì)溶解性：溶與熱水，不溶于冷水、有機(jī)溶劑，Max10g/100gH2O熔化溫度：80℃以上~98℃間可熔，具有溶膠、凝膠特性，30℃形成凝膠凝膠機(jī)理：高溫時分散存在；50℃~60℃部分形成，凝膠第一階段，再低溫則形成第二階段瓊膠的應(yīng)用涼拌菜，果凍，酸奶，魚肉，凝固穩(wěn)定劑，輕瀉劑，藥膏，魚肝油，牙科印模材料，培養(yǎng)基直接法提取瓊膠海藻20g，水冼后．加400ml水，放于壓力鍋中，在1.2kg／cm2

壓力下提取1h．先用篩絹再用脫脂棉過濾．渣子再加200ml水，提取0.5h.同樣過濾．兩次濾液合并，冷凍，用酒精化凍脫水．再用酒精浸洗一次．烘干。堿處理法提取瓊膠海藻40g．加2%NaOH600ml，在90℃處理2h．水洗去堿，加1.5%HCI600ml浸0.5h．水洗，加800ml水．放壓力鍋中。在0.5kg／cm2

壓力下提?。僮魍?。最后用壓榨法脫水．烘干瓊膠寡糖的生物活性抑菌作用增殖腸道益生菌作用抗病毒作用海洋性寡糖有較強(qiáng)的抗病毒作用,瓊膠寡糖也不例外。一定聚合度的瓊膠類硫酸多糖對B型流感病毒、腮腺炎及腦膜炎病毒等有抑制作用。Mazumder等發(fā)現(xiàn)一種大分子質(zhì)量瓊膠類硫酸半乳低聚糖對I型和II型單純皰疹病毒具有選擇性的抗病毒活性,這可能是因?yàn)榇祟惞烟歉蓴_了病毒對宿主細(xì)胞的最初附著瓊膠寡糖(agaro-oligosaccharide,AOS),即瓊膠多糖經(jīng)水解后聚合度為2～10的低聚糖,又稱瓊膠低聚糖,主要由瓊二糖的重復(fù)單位連接而成。瓊脂寡糖包括瓊寡糖(agarooligosaccharides)和新瓊寡糖(neoagarooligo2saccharides)兩個系列。瓊寡糖以3,6-內(nèi)醚-α-L-半乳糖殘基為還原性末端,新瓊寡糖以β-D-半乳糖殘基為還原性末端。有報(bào)道表明,瓊寡糖由于其還原末端含有的3,6-內(nèi)醚-α-L-半乳糖,因而具有較新瓊寡糖更高的生理活性?？鼓[瘤和免疫增強(qiáng)作用聚合度不同的瓊膠寡糖,其生理活性差異較明顯。聚合度在2～4之間的低聚糖可以抑制前列腺素PGE2和腫瘤壞死因子TNF2α的產(chǎn)生,從而抑制癌細(xì)胞的產(chǎn)生。Enoki等證明瓊二糖具有抑制胃癌、肝癌和膀胱癌等腫瘤細(xì)胞活性抗炎作用在外界因素(如活性氧自由基)刺激下,機(jī)體合成誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶(iNOS),它可以導(dǎo)致一氧化氮(NO)的過量產(chǎn)生,一般認(rèn)為,NO的過量產(chǎn)生可以引起類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等炎癥的惡化。而瓊二糖等瓊膠寡糖可以抑制NO的產(chǎn)生,在患處起到減少炎癥發(fā)生的作用抗氧化作用多余的自由基會損傷機(jī)體,許多疾病,如血栓、動脈粥樣硬化、白內(nèi)障以及老年性癡呆、帕金森氏綜合癥、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、糖尿病并發(fā)癥等都與不能及時清除的自由基有關(guān)

。多糖的抗氧化作用機(jī)理有以下幾種:(1)直接清除活性氧自由基(ROS);(2)絡(luò)合產(chǎn)生ROS所必需的金屬離子;(3)促進(jìn)(SOD)從細(xì)胞表面釋放;(4)提高抗氧化酶(如超氧化物歧化酶SOD等酶)的活性。瓊膠寡糖抗氧化作用的主要機(jī)理可能在于參與抗氧化過程,直接清除活性氧自由基,也可能通過提高抗氧化酶的活性來消除過多的自由基。此外,絡(luò)合自由基所必需的金屬離子也可能是其抗氧化作用的一個重要機(jī)理。其他活性瓊膠寡糖還具有很好的吸濕保濕性和美白作用及對植物的病害防治作用。4，卡拉膠卡拉膠原藻是卡帕藻和麒麟菜兩屬，干物質(zhì)的50%以上是碳水化合物。D-半乳糖為構(gòu)成糖，構(gòu)成規(guī)律是：（13）--D-半乳糖基-（14）-3，6內(nèi)醚（或不內(nèi)醚化）--D-半乳糖，在半乳糖的2,4,6位上常常結(jié)合硫酸基。卡拉膠采用熱堿性溶液提取。-卡拉膠（carrageenan）的結(jié)構(gòu)group1,3--D-Gal1,4--D-GalcarrageenantypeD-gal6-OSO33,6-內(nèi)醚

；,2,6-OSO32-OSO3-3,6-內(nèi)醚4-OSO33,6-內(nèi)醚

2,6-OSO3

2-OSO3-3,6-內(nèi)醚2-OSO32-OSO32,6-OSO3

2-OSO3-3,6-內(nèi)醚2-OSO3-2-OSO34,6-O（1-羧亞乙基）6-OSO33,6-內(nèi)醚

不同類型卡拉膠的重復(fù)二糖單位卡拉膠的分離與生產(chǎn)卡拉膠，氯化鉀漂白干卡拉膠原藻水洗切細(xì)5-10%NaOHorKOH于70

C加熱1小時水洗、中和90C熱水提取過濾蒸發(fā)濃縮加1-1.5%KCl沉淀洗滌壓榨脫水干燥磨粉精制卡拉膠粉末卡拉膠的性質(zhì)基本性質(zhì)κτλ溶解性冷水———

熱水70℃+70℃++

熱牛奶+++凝膠性K+Ca2+—穩(wěn)定性{堿性中性穩(wěn)穩(wěn)穩(wěn)酸性{低濃度均降解高濃度}}都穩(wěn)定分子量和黏度分子量（100000~500000）再濃度1.5%以下1.5%88~800厘泊

1.0%100厘泊以下

0.5%一般來說，分子量τ＜λ＜κ卡拉膠的應(yīng)用多于食品工業(yè)：在巧克力，牛奶中作穩(wěn)定劑，0.05%冰淇淋的穩(wěn)定劑，0.01%可用于澄清啤酒肉罐頭中的凝固劑0.2%~0.5%用于果凍、果醬的凝固劑0.6%~1.2%用于面包等制品，疏松質(zhì)地，改良口感低分子量κ-卡拉膠的制備及其分子修飾低分子量κ-卡拉膠的制備由于卡拉膠分子量大、粘度大、擴(kuò)散困難及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，機(jī)體很難吸收且其毒性大，未達(dá)到有效量就能致死實(shí)驗(yàn)動物，因此限制了它的應(yīng)用。而經(jīng)過分子修飾后的卡拉膠分子量減小、結(jié)構(gòu)簡化、溶解性增強(qiáng)、穩(wěn)定性和安全性得到提高，生物活性也大大提高。目前主要是通過降解的方法來獲取低分子量κ-卡拉膠，常用的降解方法有：化學(xué)降解、物理降解和生物降解?；瘜W(xué)降解的方法酸降解酸降解的依據(jù)是酸性溶液能引起多糖中糖苷鍵的斷裂，使多糖降解為低分子片段，控制酸的濃度、溫度及時間可獲得不同分子量大小的降解產(chǎn)物?？ɡz不耐酸，稀鹽酸和稀硫酸在加熱的條件下對κ-卡拉膠均有降解作用。隨著溫度的升高，酸的降解作用顯著增加，但較高的降解溫度往往會破壞硫酸基酸水解酸水解氧化降解

一些氧化劑可以斷裂3，6-內(nèi)酯半乳糖與D-半乳糖之間的糖苷鍵，如溴-硫酸可以氧化降解卡拉膠。κ-卡拉膠在氧化劑H2O2存在的條件下也可進(jìn)行氧化降解，H2O2是一種很強(qiáng)的氧化劑，在酸、堿和中性條件下均可用來制備低分子量的κ-卡拉膠。物理降解超聲降解超聲降解是利用超聲波在卡拉膠溶液中產(chǎn)生的沖擊波、剪切力或碰撞力將糖苷鍵斷開，使卡拉膠降解。實(shí)驗(yàn)證明，超聲波降解只能引起糖苷鍵斷裂，不改變葡聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)。微波降解在電解質(zhì)存在情況下，通過微波加熱可以降解卡拉膠。