全 文 ：海萝藻(Gloiopeltis f urcata)多糖的
提取分离及其结构表征
于广利 , 胡艳南 , 杨　波 , 赵　峡 , 王培培 , 嵇国利 , 吴建东 , 管华诗
(中国海洋大学医药学院糖科学与糖工程实验室 , 山东青岛 266003)
摘　要:　以海萝藻(Gloiopeltis furcata)为原料 ,依次经冷水 、热水和热碱溶液提取 , 从中获得了 3 种多糖(GFW , GFH 和
GFA),其得率分别为 57.9%, 2.5%和2.6%。运用气相色谱法(GC)、高效凝胶渗透色谱法(HPGPC)、红外光谱(IR)及核
磁共振碳谱(13C-NM R)等方法对其单糖组成 、分子量以及结构进行了分析。结果表明 , GFW 和 GFH 都只含有 D-半乳糖
(Gal)和 3 , 6-内醚-L-半乳糖(AnG), 而GFA 除了含有 Gal和 AnG外 ,还有木糖;3种多糖的分子量分别为 22.6 kD, 26.5 kD和
49.8 kD;硫酸基含量分别为31.2%, 25.1%, 22.7%。IR和13C-NMR数据均表明其硫酸基在半乳糖残基 C6 位。结论:海萝藻
中多糖均为硫酸多糖 ,其中 2 种为硫琼胶 ,另一种为含有木糖的硫酸半乳聚糖。
关键词:　海萝藻;硫酸半乳聚糖;提取;结构表征
中图法分类号:　Q949.29+3.3;R282.77　　　　文献标识码:　A　　　　文章编号:　1672-5174(2009)05-925-05
　　海萝藻(Gloiopel tis furcata)为一年生海藻 ,属于
红藻门内枝藻科海萝属。作为 1种重要的海洋藻类资
源 ,其水提取物早在宋朝就被应用作织物浆料 ,在民间
海萝胶被用于治疗痢疾和结肠炎 ,且在日本已批准为
安全的食品增稠剂。虽然从海萝藻的醇提物和水提物
中发现了部分具有活性的小分子以及蛋白类物质[ 1-3] ,
但对其中糖类的研究相对较少。在海萝藻多糖研究方
面 ,Hirase等[ 4]以及 Izumi等[ 5]表明海萝多糖属于琼胶
类多糖 ,纪明侯等[ 6]研究了青岛产海萝藻多糖 ,表明其
含硫酸基琼胶糖 ,但该藻种是否有其它多糖 ,以及不同
海域海萝藻多糖种类及其结构如何还有待研究。
本文以福建产海萝藻为原料 ,采用不同提取方法
从中得到了 3种多糖 ,在对其基本理化性质研究基础
上 ,进一步对其结构特征进行比较和分析 ,以期为海萝
多糖资源及其深入的构效关系研究提供基础 。
1　材料与方法
1.1 材料与仪器
海萝藻(Gloiopeltis furcata),产地为福建 ,购于昆
山一泓藻业有限公司 ,经中国海洋大学生命学院宫相
忠副教授鉴定。
各种单糖标准品 ,α-甲基萘-硼烷(MMB),标准牛
血清白蛋白购于美国 Sigma 公司;葡聚糖系列分子量
标准品(788 kD , 404 kD , 212 kD , 112 kD , 47.3 kD ,
22.8 kD ,5.9 kD)购于日本 Shodex 公司;乙缩醛购于
北京百灵威公司;氯仿 , 二氯甲烷购于美国 B&W 公
司;高氯酸;乙酸酐;乙酸乙酯等其它试剂均为国产分
析纯 。
高效凝胶色谱柱(PL aquagel-OH mixed , 30 cm ×
7.5 mm×8μm ,美国 Perkin Elmer 公司);气相色谱分
析柱(Fused Silica Capillary Column DB-225 , 30 m ×
0.32 mm ×0.25 μm , J&W 公司);高效液相色谱仪
(LC-20AD ,日本岛津公司);气相色谱仪(HP5890 Ⅱ
型 ,美国惠普公司);红外光谱仪(Nicolet Nexus 470型 ,
Thermo Electron 公司);核磁共振波谱仪(JNM-
ECP600 ,日本理光);紫外可见分光光度计(UV-2102
PCS ,尤尼柯公司);冷冻干燥仪(EZ50 ,美国 FTS 公
司)。
1.2 实验方法
1.2.1 多糖的提取[ 7] 　　海萝藻经 85%乙醇脱脂后 ,
室温下用蒸馏水搅拌提取 3次 ,每次 3 h ,离心后合并
上清液 ,经浓缩 、透析 、醇沉和干燥 ,得冷水提取多糖
(GFW);残渣经 85 ℃热水搅拌提取 3次 ,每次 3 h ,同
上操作得热水提取多糖(GFH);残渣用 4%NaOH 于
60 ℃提取 2 h ,重复 2次 ,离心合并上清液 ,经中和 、透
析 、醇沉和干燥 ,得碱提取多糖(GFA)。
1.2.2 分子量测定[ 8] 　　采用 HPGPC 法 ,使用 PL
aquagel-OH mixed色谱柱测定多糖分子量;流动相为 0.2
mol/L Na2SO4水溶液 ,柱温 35 ℃,流速 0.5 mL/min ,示
差检测器 。将各葡聚糖系列标准品及多糖样品用流动
基金项目:科技部国际合作项目(2007DFA30980);国家海洋高技术研究发展计划项目(2007AA09Z445)资助
收稿日期:2009-07-27;修订日期:2009-09-28
作者简介:于广利(1964-),男 ,教授 ,博导。 Tel:0532-82031560 , E-mail:glyu@ouc.edu.cn
　 第 39卷　第 5期 　
2009年 9月　
中 国 海 洋 大 学 学 报
PERIODICAL OF OCEAN UNIVERSIT Y OF CHINA
39(5):925～ 929
S ep., 2009
相配成 5 mg/mL的溶液 ,以标准葡聚糖分子量的对数
(log Mw)对色谱保留时间(tR)作图 ,得标准曲线(log
Mw =14.863 6-0.683 7 tR;R2 =0.997 7),计算样品
相对分子量。
1.2.3 糖含量及蛋白含量分析[ 7 , 9 , 10] 　　用硫酸苯酚
法以半乳糖为标准品测定总糖含量;以蒽酮硫酸法测
定半乳糖的含量;用间苯二酚比色法以果糖为标准品
测定 3 , 6-内醚半乳糖含量;以地衣酚法测定木糖含量;
用硫酸钡比浊法测定硫酸根含量;以 Folin-酚法测定蛋
白含量。
1.2.4 单糖组成分析[ 7 ,11] 　　对于含有 AnG 的多糖 ,
必须采用还原酸降解法 ,否则检测不到 AnG 。本文以
MMB为还原剂 ,采用还原水解法对多糖进行水解。水
解产物减压干燥 24 h 后进行乙酰化衍生 , 依次加入
500μL乙酸乙酯 , 1.5 mL 的乙酸酐 , 50 μL 的高氯酸 ,
超声反应 10 min ,放置 15 min 后 ,加入 5 mL 蒸馏水 ,
用 2 mL 二氯甲烷(DCM)萃取 ,用蒸馏水洗 DCM 层(5
mL×3次),收集 DCM 层直接进行气相色谱分析。柱
温210 ℃;进样口温度 250 ℃;氢火焰离子化检测器
(FID);检测器温度:250 ℃;载气:N2 。根据出峰时间
及峰面积比确定和计算样品的单糖组成及其摩尔比。
1.2.5 红外光谱(IR)与核磁共振碳谱(13C-NMR)分
析[ 7] 　　样品用 P2O5干燥 48 h ,取 1 ～ 2 mg 经 KBr压
片 ,测定红外光谱 ,扫描范围为 400 ～ 4 000 cm-1 。将
20 mg 多糖样品用 0.5 mL 重水溶解后加入核磁管 ,
25 ℃测定。
2　结果与讨论
2.1 多糖的提取
海藻 40 ℃烘干后 ,粉碎过 40 目筛备用 。取海藻
粉100 g ,经 85%乙醇回流提取 2 次后 ,干燥 ,得藻粉
87.1 g 。此方法不仅可脱脂 ,而且能去除小分子以及
盐等杂质 ,有利于后续多糖的提取。提取过程中发现 ,
冷水提取时提取液黏度很大 ,产率也最高(57.9%),而
热水和碱提取得率均较低 ,得率分别为 2.5%和2.6%。
该藻中总粗多糖得率为 63%,其中冷水提取粗多糖约
占 92%。
2.2 多糖的基本理化性质分析
为了探讨不同提取方法所得多糖的理化性质 ,本
文分别测定了它们的总糖含量 、硫酸基含量 、3 ,6-内醚
半乳糖含量 、半乳糖含量和粗蛋白含量 ,并用高效液相
法测定了它们的相对分子量 ,结果见表 1。从表中数据
可知 , 冷水提取多糖 GFW 的硫酸根含量最高
(31.2%),粗蛋白含量最低(2.8%);热水提取多糖
GFH 的粗蛋白含量较高(6.9%);热碱提取多糖 GFA
的 3 ,6-内醚半乳糖含量最高(34.6%),硫酸根含量较
低(22.7%)。GFW , GFH 和 GFA 的相对分子量分别
为 22.6 、26.5和 49.8 kD ,且分子量逐渐升高 。虽然3
种多糖糖含量和分子量等不同 ,但均属于硫酸半乳聚
糖。
多糖中单糖组成分析是一项重要的工作 ,由于 3 ,
6-内醚半乳糖(AnG)在强酸环境下会脱水形成 5-羟甲
基糠醛(5-HMF)以及其它降解产物 ,因此 ,为了获得准
确结果 ,必须采用还原性酸水解法[ 12-13] 。本文选用还
原性水解并结合气相色谱法对所得 3 种多糖进行了单
糖组成分析 。通过与单糖标准品比较发现 , GFW 和
GFH 主要由 Gal和 AnG组成 ,而碱提多糖 GFA 还含
有一定量的木糖。
表 1　3种多糖的基本理化性质比较
Table 1　Comparison of basic phy sicochemical characters
of three kinds of poly saccharides
样品 Sample GFW GFH GFA
性状 Character 白色粉末 淡棕色粉末 深棕色粉末
得率 Yield/ % 57.9% 2.5% 2.6%
总糖 To tal sugar/ % 66.3 67.1 71.9
半乳糖 Galactose/ % 37.9 42.9 30.8
3 , 6-内醚半乳糖
3 , 6-Anhydrogalactose/ % 28.4 24.2 34.6
木糖 Xylo se/ % - - 8.5
硫酸基 Sulfate/ % 31.2 25.1 22.7
粗蛋白
Crude pro tein/ % 2.8 6.9 4.3
单糖组成及摩尔比
Monosaccharides and
molar ra tio
AnG∶Gal
1∶1.2
AnG∶Gal
1∶1.6
AnG∶Gal∶Xyl
1∶0.8∶0.2
相对分子质量
Relative molecular
mass , kD
22.6 26.5 49.8
2.3　红外光谱分析
通过红外分析可知 ,GFW 、GFH 和GFA均在 930 、
1 250以及 820 cm-1有特征吸收峰 ,它们分别是 3 ,6-内
醚半乳糖 C-O-C 伸缩振动 、硫酸酯基的 O-S-O 伸缩振
动以及 C-O-S 伸缩振动吸收峰 ,这些特征表明 3种多
糖均为硫酸半乳聚糖类物质(见图 1)。
926 中　国　海　洋　大　学　学　报 2 0 0 9 年
图 1　多糖 GFW(a)、GFH(b)和GFA(c)的红外光谱图
Fig.1　The IR spectra of GFW(a), GFH(b)and GFA(c)poly saccharides
2.4 核磁共振碳谱(13C-NMR)分析
红藻多糖一般分为琼胶型和卡拉胶型两大类 ,其
主要区别在于琼胶型多糖中 3 , 6-内醚半乳糖为 L-构
型 ,而卡拉胶型多糖为 D-构型。该差别用核磁共振碳
谱很容易进行区分 ,如果 3 , 6-内醚半乳糖 C1的化学位
移在 95 ～ 100则为 L 型 ,若在 90 ～ 95 则为 D型 。通
过13C-NMR分析发现 ,从海萝藻中提取的 3种多糖 3 ,
6-内醚-半乳糖的C1均在 98 附近(见图 2),说明其均属
于琼胶型多糖。60 ～ 62为半乳糖 C6碳信号峰 ,而 67为
C6-OH被硫酸基取代后的碳信号峰 ,这与红外光谱 820
cm-1左右有中强吸收信号的结果相一致。58碳信号峰
为木糖 C5的信号峰 ,其他碳信号峰归属见表 2。
表 2　3 种多糖13C-NM R信号归属
Table 2　The 13C-NMR signals assignment of three kinds of poly saccharides
样品
Sample
糖残基
Residues
信号峰 Signals
C1 C2 C3 C4 C5 C6
GFW
Gal＊
AnGal＊＊
G6S＊＊＊
102.31
98.10
102.56
69.69
69.30
70.49
81.77
79.70
83.19
68.48
77.39
68.04
75.36
75.21
72.55
61.12
69.00
67.12
GFH
Gal
AnGal
G6S
102.30
98.08
102.52
69.87
69.49
70.10
81.98
79.90
83.46
68.21
77.34
68.09
75.40
75.61
72.73
61.13
69.17
67.31
GFA
Gal
AnGal
G6S
Xyl
102.30
98.32
102.47
93.49
69.84
69.49
70.06
72.13
81.98
79.87
83.38
79.63
68.61
77.66
68.21
70.51
75.40
75.61
72.85
58.73
61.23
69.18
67.31
-
Gal＊:D-半乳糖;AnG ＊＊:3, 6-内醚-L-半乳糖;G6S ＊＊＊:6-硫酸基-D-半乳糖
9275期 于广利 ,等:海萝藻(Gloiopel ti s f urcata)多糖的提取分离及其结构表征
图 2　多糖 GFW(a)、GFH(b)和 GFA(c)的13C-NMR图
Fig.2　The 13C-NMR spectra of GFW(a), GFH(b)and GFA(c)poly saccharides
3　结论
本文采用冷水 、热水和热碱提从海萝藻中提取分
离获得了 3个多糖组分 ,经各种化学法 、液相与气相色
谱法 、红外光谱和核磁共振波谱法分析 ,确定了它们的
结构特征 ,表明其属于硫酸多糖物质 ,其中 2个水提取
组分均为含有 6-硫酸-D-半乳糖和 3 , 6-内醚-L-半乳糖
的硫琼胶 ,而碱提取组分除了含有 6-硫酸-D-半乳糖和
3 ,6-内醚-L-半乳糖外 ,还有木糖 ,这些结果为进一步开
发该藻类多糖资源 、探讨其结构与活性关系提供了科
学依据。
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Extraction , Isolation and Structural Characterization of Polysaccharides
from a Red Alga Gloiopeltis furcata
YU Guang-Li , HU Yan-Nan , YANG Bo , ZHAO Xia , WANG Pei-Pei ,
JI Guo-Li , WU Jian-Dong , GUAN Hua-Shi
(Labora tory of Gly cochemistry and Glycoeng ineering , School of Medicine and Pharmacy , Ocean University of China , Qingdao
266003 , China)
Abstract:　Three kinds of poly saccharides GFW , GFH and GFA were ex tracted f rom a red alg a Gloiopeltis
furcata by cold water , ho t w ater and hot alkaline solution wi th the yield of 57.9%, 2.5% and 2.6%, respec-
tively .Their monosaccharide composit ion , weight averaged molecular mass and structural characters were de-
termined by gas chromatography(GC), high performance gel permeation chromatog raphy(HPGPC), Fourier
transform infrared spect roscopy(FTIR)and 13 C-NMR spectroscopy , separately .The experimental results
showed that GFW and GFH were composed of D-galactose(Gal)and 3 , 6-anhydro-L-galactose(AnG), and a-
part f rom Gal and AnG , GFA also contained xylose(Xyl).The averaged molecular w eight of each poly saccha-
ride w as 22.6 kD , 26.5 kD and 49.8 kD , and the sulfate content w as 31.2%, 25.1% and 22.7%, respec-
tively .The data of FTIR and 13C-NMR confirmed that the sulfate ester is located at C6 of galactose.Conclu-
sion:All polysaccharides ex tracted f rom Gloiopelt is furcata are sulfated galactans , and two of them are sulfat-
ed-agarose , and the third is xy lose-containg sulfated galactan.
Key words:　Gloiopeltis furcata;sulfated galactan;ext ract ion;structural characterization
责任编辑　于　卫
9295期 于广利 ,等:海萝藻(Gloiopel ti s f urcata)多糖的提取分离及其结构表征