國(guó)晶晶,宋悅凡,何云海,汪秋寬
(1.大連海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧大連 116023; 2.國(guó)家海藻加工技術(shù)研發(fā)分中心,遼寧大連 116023; 3.遼寧水產(chǎn)品加工及綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連 116023)
海藻種類(lèi)繁多,最常見(jiàn)的海藻主要包括褐藻、紅藻、綠藻和微藻類(lèi)[1]。褐藻是植物界褐藻門(mén)的一類(lèi)大型藻類(lèi),分布在水溫較低的水域中,其種類(lèi)大約有250個(gè)屬,1500種之多。常見(jiàn)的褐藻主要包括海帶、裙帶菜、馬尾藻屬等幾大類(lèi)。目前研究發(fā)現(xiàn),褐藻中主要的活性成分包括多糖類(lèi)、蛋白類(lèi)、萜類(lèi)、多酚類(lèi)、氨基酸類(lèi),還有多種維生素、礦物質(zhì)和微量元素[2];這些活性成分具有抗癌、降血壓、降血脂、抗病毒、抗腫瘤、抗凝血等多種生理活性[3-5],對(duì)于人類(lèi)的身體健康和藥用健康都具有重要的功效。褐藻作為我國(guó)重要的海產(chǎn)資源,產(chǎn)量巨大、價(jià)格低廉,利用褐藻提取功能性活性物質(zhì)已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
高血壓被稱(chēng)為心腦血管疾病的“隱形殺手”[6-7]。這類(lèi)疾病嚴(yán)重危害人類(lèi)的身體健康,且伴隨著較高的并發(fā)癥,威脅到人類(lèi)的健康安全,目前我國(guó)高血壓患病人數(shù)已超過(guò)2億[8],且伴隨著年輕化、城市到農(nóng)村發(fā)展、患病率也在每年升高的趨勢(shì)[9]。傳統(tǒng)的化學(xué)合成性降血壓藥物存在副作用大、效果不顯著等多種不良反應(yīng),無(wú)法滿(mǎn)足人們對(duì)健康的要求。隨著人類(lèi)對(duì)天然營(yíng)養(yǎng)保健食品的認(rèn)可追求,食源性降血壓物質(zhì)與化學(xué)合成性降血壓物質(zhì)比較,無(wú)副作用、安全性強(qiáng)、降血壓效果溫和、不會(huì)對(duì)正常血壓產(chǎn)生影響等多種優(yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越多的關(guān)注,食源性具有降血壓功效的活性物質(zhì)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
本文綜述了褐藻中降血壓物質(zhì)降血壓肽、氨基酸、褐藻多酚、類(lèi)胡蘿卜素、多糖等的降血壓作用,分析比較了褐藻中降血壓物質(zhì)的提取工藝。通過(guò)褐藻高效利用提取分離褐藻中的降血壓活性物質(zhì),為其開(kāi)發(fā)功能性食品提供參考。
關(guān)于褐藻中的降血壓氨基酸及多肽的報(bào)道很少,主要集中在褐藻氨酸和牛磺酸的降血壓作用。褐藻氨酸即5氨基-5-羧基戊基三甲胺,又名昆布氨酸,是海藻中具有降血壓、降血脂作用的一類(lèi)堿性氨基酸[10]。褐藻氨酸分子量較小,被人體吸收后可直接或間接參與細(xì)胞代謝。因其是一種天然氨基酸,人體通過(guò)服用產(chǎn)生可吸收的氨基酸,且在服用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng),天然安全無(wú)毒副作用。《嘉祐本草》中曾經(jīng)記載:“昆布,出東海水石之上,有療風(fēng)(高血壓)及下水之功效”,其中提到的昆布中具有降血壓功效的物質(zhì)就是指褐藻氨酸。日本小澤等[11]研究兔子通過(guò)靜脈注射10~30 mg/kg褐藻氨酸的枸櫞酸鹽,其血壓短時(shí)性可呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。安建強(qiáng)等[12]觀(guān)察褐藻氨酸對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物Wistar大鼠、犬和貓的降血壓作用,認(rèn)為其降血壓作用較穩(wěn)定,不產(chǎn)生快速耐受性。褐藻氨酸安全性強(qiáng),對(duì)降血壓的預(yù)防和治療作用明顯,是一種食源性降血壓活性物質(zhì)。
牛磺酸是一種含硫氨基酸,在心血管系統(tǒng)方面作用廣泛、機(jī)制復(fù)雜,對(duì)于降血壓具有改善效果,主要是通過(guò)中樞和外周發(fā)揮降血壓作用,且只對(duì)高血壓具有降低作用,不會(huì)影響正常血壓的變化。呂秋鳳[13]通過(guò)在雄性Wistar大鼠的飲水中添加不同濃度的?;撬幔闹芎蠼Y(jié)果表明,用L-NAME處理后使大鼠血壓升高,但?;撬峥赏ㄟ^(guò)抑制腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)活性、阻止細(xì)胞因子PRA、TNF-α、ALD的分泌,升高血液中CGPR和心肌cGMP含量、改善VSMC增殖等機(jī)制起到預(yù)防高血壓的效果。Inoue A等[14]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明,口服?;撬?6 g/d,6周)可以使原發(fā)性高血壓病人的收縮壓和舒張壓顯著(p<0.05)降低,說(shuō)明?;撬釋?duì)原發(fā)性高血壓具有降低作用。Nandhini AT[15]研究報(bào)道,喂果糖可使血壓升高,同時(shí)使尿中的鈉含量降低,使用2%的?;撬峥煞乐寡獕荷?并且能促進(jìn)鈉排泄。
降血壓肽又稱(chēng)為血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(Angiotensin-converting enzyme,ACE)抑制劑,是指一類(lèi)具有降血壓功效的多肽(Angiotensin converting enzyme inhibitory peptides,ACEIP)。食源ACE抑制肽是Oshima等首次從食物蛋白明膠的酶解液中提取獲得[16],隨后ACEIP在魚(yú)貝類(lèi)、大豆、酪蛋白、玉米、酒糟等眾多食物蛋白質(zhì)中成功獲得[17]。Suetsuna[18]利用胃蛋白酶酶解條斑紫菜(P.yezoensis)蛋白,將分離純化的組分對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠按照劑量200 mg/kg進(jìn)行口服實(shí)驗(yàn),顯示出良好的降血壓效果,該組分進(jìn)一步純化后得到4個(gè)ACE抑制肽,其氨基酸序列分別為Ile-Tyr、Met-Lys-Tyr、Ala-Lys-Tyr-Ser-Tyr、Leu-Arg-Tyr,其對(duì)應(yīng)的IC50值分別為2.69、7.26、1.52、5.06 μmol/L。Suetsuna等[19]利用熱水浸提螺旋藻,分析純化得到10個(gè)二肽,其中4個(gè)具有酪氨酸結(jié)構(gòu)的二肽表現(xiàn)出較強(qiáng)的ACE抑制活性,氨基酸序列分別為T(mén)yr-His、Lys-Tyr、Phe-Tyr和Ile-Tyr,其對(duì)應(yīng)的IC50值分別為5.1、7.7、3.7、2.7 μmol/L。將這4種ACE抑制肽按照單次給藥50 mg/kg和持續(xù)給藥10 mg(d·kg)對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其具有降血壓作用。劉淑集等[20]利用中性蛋白酶酶解壇紫菜蛋白制備降血壓肽,將酶解液經(jīng)過(guò)超濾膜、Sephadex G-15凝膠層析分離純化后的組分顯示較高的ACE抑制活性,其IC50值可達(dá)0.67 mg/mL。王茵[21]利用AS.1398中性蛋白酶制備紫菜降血壓肽,以原發(fā)性高血壓大鼠和正常對(duì)照京都wistar大鼠作為模型動(dòng)物,通過(guò)單次給藥和長(zhǎng)期給藥結(jié)果顯示,紫菜降血壓肽可以達(dá)到降血壓的功效,并發(fā)現(xiàn)隨著劑量(500~1500 mg/kg)的增加,血壓降低的效果更顯著。Rotimi E Aluko等[22]通過(guò)RP-HPLC法將豌豆蛋白的降血壓肽分成10個(gè)多肽組分,并測(cè)定不同組分之間ACE抑制活性在22%~95%之間,同時(shí)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)分子量在1000 Da以上的多肽對(duì)自發(fā)性高血壓大鼠具有較好的降血壓功效。降血壓肽的分離純化為其結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)效研究奠定了基礎(chǔ),但氨基酸的序列和降血壓活性之間的構(gòu)效關(guān)系仍存在疑點(diǎn),這也是目前降血壓肽研究的重點(diǎn)。
褐藻多酚是指由褐藻提取的多酚類(lèi)化合物的總稱(chēng)。褐藻中存在多種褐藻多酚,多酚化合物通過(guò)形成糖蛋白類(lèi)和蛋白質(zhì)類(lèi)化合物,從而抑制ACE活性,達(dá)到降血壓功效。Athukorala等[23]采用風(fēng)味蛋白酶水解褐藻E.cava得到褐藻多酚,發(fā)現(xiàn)其具有潛在的ACE抑制作用,同時(shí)將水解的其它6種褐藻得到的褐藻多酚,與合成的ACE抑制劑相比,發(fā)現(xiàn)前者具有更好的降壓作用。Wijesinghe等[24]采用5種有機(jī)溶劑對(duì)褐藻E.cava提取分離得到5種褐藻多酚,分別為Phloroglucinol、Triphlorethol-A、Eckol、Dieckol、Eckstolonol,其IC50值分別為(2.57±0.09)、(2.01±0.36)、(2.27±0.08)、(1.47±0.04)、(2.95±0.28) μmol/L,由此可見(jiàn)其ACE抑制活性很強(qiáng)。Jung.H.A等[25]在天然海產(chǎn)品中篩選出六種褐藻多酚具有血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制活性,其中eckol 3、phlorofucofuroeckol A4、dieckol 5表現(xiàn)出顯著的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制活性,其IC50值分別為(70.82±0.25)、(12.74±0.15)和(34.25±3.56) μmol/L,表明褐藻多酚可能成為一種血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑。Cha等[26]研究海藻Ahnfeltiopsisflabelliformis提取物對(duì)降血壓的影響,研究結(jié)果表明,其甲醇提取物IC50值最低可達(dá)到13.8 μg/mL。Noel Vinay Thomasa[27]通過(guò)調(diào)查指出,褐藻多酚可作為一種ACE抑制劑的重要來(lái)源,并建議在其他海藻種屬中篩選海藻多酚,這些物質(zhì)可成為天然ACE抑制劑。褐藻多酚因褐藻種類(lèi)不同而含量不同,研究發(fā)現(xiàn),不同來(lái)源的褐藻多酚可表現(xiàn)出血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制活性。
類(lèi)胡蘿卜素是一類(lèi)具有聚異戊二烯長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)的不飽和化合物。人體攝入的類(lèi)胡蘿卜素大部分來(lái)源于果蔬,而果蔬中的類(lèi)胡蘿卜素含量和種類(lèi)受其品種、季節(jié)和成熟度的影響,不同種類(lèi)的類(lèi)胡蘿卜素對(duì)于降血壓的功效也有所不同。目前研究發(fā)現(xiàn),海藻中類(lèi)胡蘿卜素主要包括胡蘿卜素、葉黃素、蝦青素、褐藻黃素[28]。李福枝等[29]研究提出,食品功能性色素例如番茄紅素、蝦青素、葉黃素等具有降血壓作用,許朵霞等[30]利用乳化技術(shù),將葉黃素制成葉黃素乳狀液,可提高其穩(wěn)定性,更好地發(fā)揮其降低心血管疾病率的功效。Hussein G等[31]通過(guò)進(jìn)行蝦青素抗高血壓動(dòng)物實(shí)驗(yàn),連續(xù)給自發(fā)性高血壓大鼠喂食蝦青素14 d,發(fā)現(xiàn)其動(dòng)脈血壓明顯得到降低。Hozawa等[32]人使用比例風(fēng)險(xiǎn)回歸模型,在青少年中研究4種血清類(lèi)胡蘿卜素對(duì)高血壓的影響,經(jīng)過(guò)多年調(diào)查研究,結(jié)果表明類(lèi)胡蘿卜素具有很好的降血壓作用。
褐藻多糖是一類(lèi)包含多組分的混合物,主要包含褐藻糖膠(巖藻聚糖硫酸酯)、褐藻膠以及褐藻淀粉。其中巖藻聚糖硫酸酯是一種水溶性雜多糖,主要是由L-巖藻糖和硫酸根組成,還包含少量的半乳糖、甘露醇、糖醛酸、蛋白質(zhì)和鈉、鉀、鈣等金屬離子[33]。研究發(fā)現(xiàn),在厚葉海帶(籠目海帶)中巖藻聚糖硫酸酯含量較其它藻類(lèi)高[34]。目前,植物多糖在降血壓作用方面的研究主要集中在天麻、仙人掌、冬蟲(chóng)夏草、靈芝、枸杞等方面[35-39],不同來(lái)源的多糖在降血壓藥理作用和機(jī)制方面也存在差異。
關(guān)于褐藻多糖降血壓功能的研究主要在巖藻聚糖硫酸酯的降血壓功效方面,且降血壓機(jī)制還待進(jìn)一步研究。付雪艷等[40]通過(guò)給腎血管性高血壓大鼠喂食12.5、25、50 mg/kg劑量的巖藻聚糖硫酸酯低聚糖,發(fā)現(xiàn)其能降低腎血管高血壓大鼠的血壓(收縮壓和舒張壓),同時(shí)巖藻聚糖硫酸酯低聚糖能有效降低大鼠血漿中血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)水平。研究表明,多糖能夠降低血漿中AngⅡ的生成[41]。高脂血癥可造成因脂質(zhì)過(guò)多沉積在血管壁上而形成血栓,可導(dǎo)致血管狹窄、閉塞等一系列心腦血管疾病的發(fā)生,可通過(guò)降低血脂來(lái)預(yù)防心腦血管疾病的發(fā)生。Zhu等[42]研究Laminariajaponica低分子多糖的抗血栓活性,發(fā)現(xiàn)其主要通過(guò)抑制凝血酶的活性,從而達(dá)到治療血栓引起的心血管疾病的目的。李鷥鷥等[43]利用巖藻聚糖硫酸酯粗提物對(duì)高血脂癥小鼠進(jìn)行灌胃,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,粗提物可抑制高血脂癥的三項(xiàng)指標(biāo)(血清總膽固醇、血清甘油三脂、低密度脂蛋白),具有一定的降血脂作用。王亞芳等[44]利用動(dòng)物實(shí)驗(yàn),研究五種褐藻(羊棲菜、日本厚葉海帶、真海帶、大連厚葉海帶和裙帶菜)多糖硫酸酯粗提物低、高劑量組對(duì)于高血脂三項(xiàng)指標(biāo)的影響,結(jié)果表明,這五種褐藻多糖硫酸酯具有明顯的降血脂作用。巖藻聚糖硫酸酯在心血管疾病預(yù)防和治療方面的研究主要集中在降血脂、治療血栓等,而在降血壓治療方面研究較少,巖藻聚糖硫酸酯在降血壓功效和機(jī)制方面具有廣泛的研究前景。
海藻酸鉀是海藻酸的一種鉀鹽,研究表明,海藻酸鉀具有排鈉和降低阻止自發(fā)性高血壓大鼠血壓升高的作用[45]。上世紀(jì)90年代,Keisuke等[46]報(bào)道在大鼠飼料中添加海藻酸鉀,可降低自發(fā)性高血壓大鼠的血壓水平。胡春生等[47]通過(guò)對(duì)102例原發(fā)性高血壓人群進(jìn)行為期50 d的實(shí)驗(yàn)觀(guān)察,對(duì)患者隨機(jī)分成海藻酸鉀組和對(duì)照組,在服用原降壓藥物不變的基礎(chǔ)上,海藻酸鉀組每天服用含海藻酸鉀的奶粉(每份奶粉含有海藻酸鉀3.5 g),50 d后,發(fā)現(xiàn)海藻酸鉀組血壓隨著服用時(shí)間逐步下降,收縮壓和舒張壓平均下降13.89、10.15 mmHg。海藻酸鉀可輔助降血壓藥物降低原發(fā)性高血壓人群血壓值,緩解臨床癥狀。
黃寶璽等[48]指出,多不飽和脂肪酸可能具有降血壓功效,主要是因?yàn)閬営退峥筛淖兗?xì)胞膜脂肪酸的構(gòu)成和細(xì)胞膜的流動(dòng)性,從而影響離子通道活性和前列腺素的合成,最終影響血壓的高低。孫翔宇等[49]指出,ω-3不飽和脂肪酸能夠緩解血液粘度、血管痙攣度和血管收縮度升高等現(xiàn)象,同時(shí)能夠?qū)︹c通道和鈣通道起到抑制作用,從而降低心腦血管疾病的發(fā)生率。
2.1.1 褐藻氨酸的提取方法 由于褐藻氨酸在海藻中的含量很低,約為3/10萬(wàn)~7/10萬(wàn),直接提取不可行,因此大部分都采用仿生合成的方法進(jìn)行制備。上世紀(jì)中期,日本T Takemoto[50]對(duì)褐藻氨酸進(jìn)行研究,以賴(lài)氨酸為原料,仿生合成褐藻氨酸鹽。安建強(qiáng)[51]等人主要利用硫酸二甲酯和2,6-二氨基己酸的鹽酸鹽為原料,通過(guò)沉淀-分離-純化的過(guò)程制得褐藻氨酸。由于實(shí)驗(yàn)室使用的硫酸二甲酯和硫化鈉具有毒性,對(duì)人員和環(huán)境帶來(lái)傷害,且該方法制備的褐藻氨酸純度和回收率均較低等缺點(diǎn),而未能得到廣泛使用。彭衍磊[52]等利用L-氨基酸和碳酸二甲酯作原料制備褐藻氨酸,方法的缺點(diǎn)是,在提取過(guò)程中發(fā)現(xiàn)碳酸二甲酯與褐藻氨酸很難分離,導(dǎo)致產(chǎn)物的純度和回收率都比較低。褐藻氨酸因其在褐藻中含量較低、制備工藝不成熟,目前而未能在降血壓活性方面得到廣泛的應(yīng)用與研究。
2.1.2 ?;撬岬奶崛》椒?目前對(duì)于?;撬岬奶崛》椒ǔS弥饕ㄋ筇崛》?、溶劑提取法、酶解法等。
2.1.2.1 水煮提取法 水煮提取法是利用牛磺酸的水溶性,操作工藝簡(jiǎn)單,成本較低。崔璨等[53]利用水煮法,在鮑魚(yú)內(nèi)臟中提取?;撬?通過(guò)單因素和響應(yīng)面分析,確定最佳提取工藝為固液比1∶4,94 ℃中提取140 min,提取次數(shù)4次,在此條件下,牛磺酸的提取量可達(dá)到(12.82±0.23) mg/g。由于水煮法提取的?;撬嶂泻兴苄缘挠坞x氨基酸,一般需要利用離子交換純化,使用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行分離純化。楊廣會(huì)等[54]利用水煮法,在水產(chǎn)廢棄物中如扇貝肉、扇貝裙邊和魷魚(yú)肝臟中提取?;撬?確定最佳的提取工藝為自溶時(shí)間22 h,料液比1∶5,提取溫度80 ℃,提取時(shí)間50 min。
2.1.2.2 溶劑提取法 乙醇也常作為提取牛磺酸的溶劑,高夢(mèng)祥等[55]從田螺中提取?;撬?確定最佳提取條件為:乙醇濃度60%,提取溫度65 ℃,提取時(shí)間70 min,料液比1∶6,提取次數(shù)2次,在此條件下,?;撬岬奶崛×窟_(dá)到8.15 mg/g。姜新發(fā)[56]在貽貝中提取?;撬?確定最佳提取工藝為:乙醇濃度60%,提取溫度80 ℃,提取時(shí)間60 min,料液比1∶5,提取次數(shù)3次,牛磺酸提取液的收率達(dá)到0.92%。根據(jù)目前的研究發(fā)現(xiàn)使用不同的溶劑,對(duì)于牛磺酸的提取率影響不大,水提法安全、操作簡(jiǎn)單可作為提取?;撬岬闹饕椒ǘ玫綇V泛應(yīng)用。
2.1.2.3 酶解提取法 劉亞南等[57]將酶解技術(shù)應(yīng)用在牡蠣提取液中提取?;撬?選擇中性蛋白酶進(jìn)行酶解,并通過(guò)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在酶解過(guò)程中加酶量對(duì)于?;撬岬奶崛∮绊懽畲?其次是pH,溫度的影響最小。劉芳等[58]利用混合酶解法在南海海洋珍珠貝肉中提取牛磺酸,結(jié)果發(fā)現(xiàn)木瓜蛋白酶和胰蛋白酶組合,測(cè)得珍珠貝肉中?;撬豳|(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.63×10-3,中性蛋白酶和胰蛋白酶組合,測(cè)得珍珠貝肉中?;撬豳|(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.61×10-3。
2.1.2.4 其他方法 由于?;撬崾莾尚晕镔|(zhì),其等電點(diǎn)pH=5.00,兩性物質(zhì)在pH與其等電點(diǎn)相同時(shí)溶液中極易產(chǎn)生沉淀,因此通常可通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH,從而在溶液中沉淀出?;撬帷=獋鞲5萚59]采用等電點(diǎn)法,在文蛤中提取?;撬?提取率可達(dá)到1.3%。
褐藻多酚的提取方法主要有溶劑提取法、生物酶解提取法、離子沉淀法、超臨界流體萃取法、膜技術(shù)提取法、微波輔助提取法、超聲波輔助提取法等[60]。
2.2.1 溶劑提取法 溶劑提取法主要包括水溶劑提取和有機(jī)溶劑提取兩種。由于褐藻多酚中存在羧基、羥基,具有一定的極性,因此利用甲醇、乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑提取褐藻多酚。褐藻多酚的提取率也因有機(jī)溶劑的不同而存在差異,同時(shí)還受物料比、浸提時(shí)間、浸提溫度等多種因素影響。
2.2.2 超聲波、微波輔助提取法 白蕾[61]比較了浸提法、乙醇回流法、微波提取法、超聲波提取法這四種方法對(duì)海帶多酚提取的影響,微波輔助提取法和超聲波提取法主要是一種利用微波和超聲波來(lái)增加提取率的方法,結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波提取法具有高效性、易操作、副產(chǎn)物少、產(chǎn)率高和產(chǎn)物易于純化的特點(diǎn)。楊會(huì)成等[62]以超聲波、微波復(fù)合浸提,采用乙醇(體積分?jǐn)?shù)85%)、液料比7∶1、浸提次數(shù)2次、浸提時(shí)間4 h,溫度70 ℃作為最佳提取工藝,獲得海帶總多酚的浸出率為2.08%。不同種屬間的藻類(lèi)所含褐藻多酚的含量和存在形式不同,采用不同的提取方法對(duì)于多酚的得率至關(guān)重要。而目前對(duì)于褐藻多酚的提取方法主要采用超聲、微波輔助提取和生物酶解法,避免褐藻多酚氧化而影響其含量和存在形式,減少多酚的損失。
2.2.3 其他提取方法 生物酶解提取法最大特點(diǎn)是其反應(yīng)溫和,因其在非有機(jī)條件下進(jìn)行,最終所得產(chǎn)物純度高、活性強(qiáng)、穩(wěn)定性高,解決了有機(jī)溶劑提取法回收困難、用量大等缺點(diǎn)。離子沉淀法主要是利用多酚能與金屬離子絡(luò)合物生成沉淀,在浸提液中與其他物質(zhì)分離,得到純度較高的多酚,因在浸提過(guò)程中需要調(diào)節(jié)酸堿度,導(dǎo)致酚類(lèi)物質(zhì)因其氧化而遭到破壞,多酚損失較大。
類(lèi)胡蘿卜素的種類(lèi)繁多,同樣的材料采用了不同的提取方法,會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響[63]。目前提取類(lèi)胡蘿卜素的主要方法包括有機(jī)溶劑直接提取法[64]、皂化后提取法[65]、超聲波輔助提取法[66]等。
2.3.1 有機(jī)溶劑提取法 類(lèi)胡蘿卜素是一種天然的脂溶性維生素,不溶于水,但卻易溶于丙酮、乙醚、石油醚等有機(jī)溶劑中,在提取過(guò)程中有機(jī)溶劑的選擇主要取決于樣品中類(lèi)胡蘿卜素的種類(lèi)和存在形態(tài)。Vicario等[67]采用甲醇∶丙酮∶正己烷(體積比1∶1∶2)提取得到濃縮橘汁中的類(lèi)胡蘿卜素,通過(guò)定量分析,其總類(lèi)胡蘿卜素含量達(dá)到1.37~5.89 mg/L。李帑洛等[68]在甘薯中提取類(lèi)胡蘿卜素,確定其最佳提取條件:提取溶劑為乙酸乙酯,料液比1∶25,浸提時(shí)間50 min,浸提溫度50 ℃,在此條件下類(lèi)胡蘿卜素的提取量可達(dá)到135.5 mg/kg。
2.3.2 皂化提取法 皂化主要是破壞樣品的組織細(xì)胞,使組織中的脂肪水解,可使非游離態(tài)的類(lèi)胡蘿卜素轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的類(lèi)胡蘿卜素,使樣品中的類(lèi)胡蘿卜素完全釋放出來(lái),提高類(lèi)胡蘿卜素的提取率,此種提取方法主要應(yīng)用于作為純化檢測(cè)的類(lèi)胡蘿卜素樣品。王星等[69]采用超聲波輔助皂化法提取枸杞皮渣中的類(lèi)胡蘿卜素,確定最佳皂化工藝條件為:KOH濃度1.8 mol/L,皂化溫度40.7 ℃,皂化時(shí)間1 h,超聲波功率205 W,在此條件下,類(lèi)胡蘿卜素的提取量可達(dá)到129.121 mg/hg。
2.3.3 超聲波輔助提取法 由于類(lèi)胡蘿卜素多數(shù)為細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)物,在提取過(guò)程中將細(xì)胞進(jìn)行破碎,可提高其提取率。馬少君等[70]應(yīng)用Box-Behnken正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)選參數(shù),利用超聲波技術(shù)提取甜橙果皮中類(lèi)胡蘿卜素,結(jié)果顯示其優(yōu)選參數(shù)為:料液比1∶50,超聲功率270 W,超聲時(shí)間7~10 min,超聲溫度30~50 ℃,提取次數(shù)4~5次為最佳,在此條件下,類(lèi)胡蘿卜素的提取量可達(dá)到0.152 mg/g。高效液相色譜分析結(jié)果證明此試驗(yàn)條件下利用超聲波提取類(lèi)胡蘿卜素對(duì)類(lèi)胡蘿卜素的主要成分沒(méi)有顯著的影響。余煉等[71]研究在蠶沙中提取類(lèi)胡蘿卜素,皂化溫度55 ℃,利用石油醚和丙酮(體積比為4∶1)作為提取溶劑,料液比1∶15,超聲波功率為400 W,超聲波提取次數(shù)2次,每次超聲波提取時(shí)間5 min,最終類(lèi)胡蘿卜素得率為1.782 mg/g,將超聲波提取法與溶劑提取法對(duì)比,蠶沙中類(lèi)胡蘿卜素的提取率提高近一倍。
2.3.4 其他提取方法 近年來(lái),使用超臨界流體萃取法提取類(lèi)胡蘿卜素越來(lái)越廣泛。主要因其較傳統(tǒng)的提取分離技術(shù)相比具有良好的溶解和傳質(zhì)特性、流體粘度小、擴(kuò)散能力強(qiáng)、溶劑使用量小、安全性高、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn),而受到廣泛關(guān)注。Schonemann H等[72]采用超臨界流體和二甲酯作為共溶劑,對(duì)雨生紅球藻類(lèi)胡蘿卜素進(jìn)行提取,通過(guò)優(yōu)化確定最佳提取方案,類(lèi)胡蘿卜素的提取率顯著提升。Magaret Barth[73]利用高壓法提取類(lèi)胡蘿卜素,優(yōu)化發(fā)現(xiàn)在50 ℃,3×107Pa,時(shí)間為1 h條件下,10%的乙醇作為夾帶劑,提取胡蘿卜中的類(lèi)胡蘿卜素為最佳。
目前對(duì)于類(lèi)胡蘿卜素的提取方法除以上常規(guī)方法外,國(guó)內(nèi)外也有研究學(xué)者使用膜分離法、微波[74]及高壓輔助法、酶解萃取法[75]等提取方法。目前對(duì)于類(lèi)胡蘿卜素的提取方法,國(guó)內(nèi)外研究廣泛,主要集中在使用超聲波、超臨界流體萃取技術(shù)等現(xiàn)代新興技術(shù)的應(yīng)用,可減少化學(xué)試劑的添加,有效保持類(lèi)胡蘿卜素的結(jié)構(gòu),提高類(lèi)胡蘿卜素的得率。
由于巖藻聚糖硫酸酯是一種水溶性多糖,目前對(duì)于多糖的制備研究方法主要包括物理提取法、生物酶提法[76]、溶劑萃取法[77]和超聲波提取法[78]等。
2.4.1 物理提取法 物理提取法是一種綠色制備巖藻聚糖硫酸酯的方法,主要是依據(jù)其水溶解原理,不同于化學(xué)法添加化學(xué)試劑,其操作簡(jiǎn)單,污染小,安全性強(qiáng)。這種方法可以避免巖藻聚糖硫酸酯發(fā)生降解,可保持其完整的分子結(jié)構(gòu)。Bilan等[77]人通過(guò)優(yōu)化熱水提取法,在海帶(L.japonicaAresch)中提取多糖,利用甲醇-三氯甲烷-水溶液除去海藻中的色素和脂類(lèi),之后用2%氯化鈣在85 ℃條件下浸提5 h,采用乙醇分級(jí)沉淀,最后用DEAE-纖維素純化即可制得粗多糖。酸提法是最早制備巖藻聚糖硫酸酯的方法。主要是利用褐藻酸不溶于酸性條件,可將褐藻酸和巖藻聚糖硫酸酯進(jìn)行分離。應(yīng)用此原理,還可將氯化鈣作為提取液,用氯化鈣的水溶液進(jìn)行提取,可避免褐藻酸的溶出。程忠玲等[79]采用酸提法,在海帶中制備巖藻聚糖硫酸酯,采用MgCl2和乙醇分級(jí)沉淀法進(jìn)行純化,確定最佳提取工藝為:提取溫度70 ℃,pH2.5,乙醇濃度70%,提取3 h,該提取條件下提取率最高達(dá)到7.3%。Hemmingson等[80]利用風(fēng)干的裙帶菜葉片作為原料,用1%H2SO4溶液在室溫條件下提取2次,每次6 h,每20 g原料中加入1 L H2SO4。過(guò)濾后的提取液用NaOH調(diào)至中性,使用截留分子量為14 kDa的透析袋除去鹽及小分子物質(zhì),最后通過(guò)低壓冷凍干燥制得褐藻多糖硫酸酯,得率為4.5%。水提法添加其他試劑較少,且不需要特殊的儀器設(shè)備,成本低廉,但提取效率較低且比較耗時(shí)。酸提法和水提法提取所得多糖得率沒(méi)有明顯的差別,但酸提法的缺點(diǎn)在于,分離過(guò)程中若操作不當(dāng)極易引起巖藻聚糖硫酸酯的降解,從而改變其結(jié)構(gòu)。近年來(lái)隨著現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展,物理法的應(yīng)用也隨之較少。
2.4.2 生物酶解法 因酶具有專(zhuān)一性、反應(yīng)條件溫和,在反應(yīng)過(guò)程中不產(chǎn)生有毒有害成分,目前利用酶解反應(yīng)提取巖藻聚糖硫酸酯得到廣泛的研究。王慶鈞等[76]以萱藻作為原料,利用酶解法提取巖藻聚糖硫酸酯,通過(guò)正交試驗(yàn),確定最佳的提取工藝為:料液比1∶18,纖維素酶混合酶(纖維素酶∶果膠酶∶木瓜蛋白酶的質(zhì)量比4∶3∶2)酶加量2.95%,酶解溫度50 ℃,pH5.5,酶解時(shí)間60 min,在該酶解條件下,海帶中巖藻聚糖硫酸酯的提取率達(dá)到4.28%。李鷥鷥等[43]利用正交試驗(yàn),優(yōu)化巖藻聚糖硫酸酯的提取工藝,確定最佳提取工藝為:加酶量0.10%,溫度50 ℃,pH5.5,酶解時(shí)間30 min,在此條件下巖藻聚糖硫酸酯的提取率達(dá)到1.859%,總糖含量達(dá)到1.416%,總硫酸根含量達(dá)到0.972%。酶解法具有迅速、安全、操作簡(jiǎn)便、提取多糖活性高等優(yōu)點(diǎn),相比較物理法可有效提高巖藻聚糖硫酸酯的提取效率,具有廣闊的應(yīng)用前景。
2.4.3 超聲波提取法 超聲波提取即超聲萃取,即從固-液、液-液物料中提取到有效成分,由于多糖物質(zhì)主要存在于細(xì)胞的細(xì)胞壁中,微波、超聲波等具有較強(qiáng)的穿透能力,可將細(xì)胞壁和細(xì)胞完全破碎,實(shí)現(xiàn)多糖的分離,該提取方法已經(jīng)成為美國(guó)環(huán)保局的一種基本分析方法[78]。超聲波提取法是一種新型的提取巖藻聚糖硫酸酯的方法,能夠使提取時(shí)間縮短、得率提高,但是在超聲波振蕩過(guò)程中可能引起局部溫度的升高,破壞多糖結(jié)構(gòu),影響其生物活性。聶小偉等[81]利用響應(yīng)面優(yōu)化海帶下腳料中巖藻聚糖硫酸酯的提取工藝,最佳工藝參數(shù)為:浸提液pH1.60,液料比37∶1,浸提溫度為78 ℃,浸提2次,超聲波功率為150 W,超聲波處理時(shí)間為70 min,獲得巖藻聚糖硫酸酯的提取率為33.86%。通過(guò)對(duì)比不同的巖藻聚糖硫酸酯提取方法,發(fā)現(xiàn)超聲波結(jié)合傳統(tǒng)的物理法和酶解法,更有利于多糖的分離,可提高巖藻聚糖硫酸酯的提取率,是一種有前景的提取方法。
褐藻產(chǎn)量巨大且含有豐富的活性物質(zhì),在疾病預(yù)防和治療方面存在廣泛的應(yīng)用,本文對(duì)褐藻中降血壓活性物質(zhì)及其提取方法進(jìn)行綜述,闡明了褐藻中?;撬帷⒗ゲ及彼?、降血壓肽、褐藻多酚和多糖等物質(zhì)的降血壓活性。目前的研究表明,對(duì)于褐藻中降血壓活性物質(zhì)的研究主要集中在降血壓應(yīng)用方面,而對(duì)于降血壓作用機(jī)制的研究較少,這也將是未來(lái)的研究方向之一;由于褐藻中降血壓活性物質(zhì)含量較低,單獨(dú)提取原料浪費(fèi)較多,未來(lái)可以確定綜合利用海藻作為最佳提取利用技術(shù),根據(jù)降血壓活性物質(zhì)的特性,在海藻食品前處理工藝、褐藻膠生產(chǎn)、褐藻聚糖硫酸酯提取過(guò)程中分步驟將褐藻氨酸、牛磺酸、巖藻黃素等提取分離出來(lái),實(shí)現(xiàn)原料綜合高效利用的目的。