全 文 ：文章编号:1674 － 5566(2015)05 － 0783 － 06
不同分子量条斑紫菜多糖体外抗氧化活性研究
收稿日期:2015-03-15 修回日期:2015-04-09
基金项目:国家科技支撑计划 (2015BAD17B01) ;上海高校一流学科建设项目(B － 5005 － 13 － 0002 － 4) ;上海市科委工程中心建设
(11DZ2280300) ;上海市高校知识服务平台项目(ZF1206)
作者简介:何 芳(1987—) ，女，硕士研究生，研究方向为水产品加工与贮藏工程。E-mail:550367557@ qq． com
通信作者:施文正，E-mail:wzshi@ shou． edu． cn
何 芳
1，2，汪之和
1，2，马婉婉
1，2，施文正
1，2
(1． 上海海洋大学 食品学院，上海 201306;2． 上海水产品加工及贮藏工程技术研究中心，上海 201306)
摘 要:采用 4 种不同截留分子量(MWCO)的超滤膜对条斑紫
菜多糖(Pyropia yezoensis Polysaccharide，PP)进行分离，得到分子
量分别为 PPⅠ(MW≥100 000)、PPⅡ(MW:50 000 － 100 000)、
PPⅢ(MW:10 000 － 50 000)、PPⅣ(MW:5 000 － 10 000)和 PPⅤ
(MW≤5 000)5 种不同分子量的多糖，进一步对 5 种多糖进行体
外抗氧化活性研究。结果表明，在实验浓度范围内，不同分子量
的 PP都具有较强的抗氧化能力，对羟自由基(·OH)、超氧阴离
子(·O2
－)、DPPH·自由基都具有较好的清除作用，自由基清除
率均随多糖浓度的增加而增大，呈现量效关系;抗氧化能力与其
相对分子质量大小相关，分子量较小的 PPⅤ(MW ≤ 5 000)抗氧
化能力最佳，明显高于分子量较大的 PPⅠ(MW≥100 000)。超
滤能够实现不同分子量 PP的良好分离，可作为条斑紫菜多糖活
性成分开发利用的一种新方法。总多糖中，MW在 5 000 以下的
PP为主要功效成分，开发利用价值较大。
研究亮点:条斑紫菜资源丰富，但其
产品较为单一化，精深加工有待进一
步开发，多糖是其主要营养成分之
一，具有多方面的生物活性;超滤分
离法与普通的柱层析分离法相比，具
有处理量大、快捷的特点，适合工业
化生产;不同分子量多糖抗氧化活性
差异明显，探索活性较高的最适分子
量多糖可以提高其利用价值。
关键词:条斑紫菜;多糖;分子量;抗
氧化;深加工
中图分类号:S 985． 4
文献标志码:A
条斑紫菜(Pyropia yezoensis)是我国、日本和
韩国的主要栽培种，主要分布在我国的黄海、渤
海、东海北部沿岸以及日本列岛和朝鲜半岛沿
岸［1］。条斑紫菜在分类上属于红藻门红毛菜科，
是一种营养丰富的高蛋白、低脂肪食用海藻［2］。
紫菜的加工品主要为淡干紫菜饼、海苔等干制
品，近几年随着紫菜产量的提高，紫菜加工也逐
步向精深加工方向发展。多糖具有降血糖、抗凝
血［3］、抗肿瘤［4 － 5］、抗疲劳［6］、抗辐射［7］、抗氧
化［8 － 9］、提高免疫力［2，10］等生理活性，已广泛应用
于医药、食品、化妆品等领域。
自由基是机体氧化反应中产生的一类含有
未配对电子基团、分子或原子的有害化合物［11］，
主要包括羟自由基、超氧阴离子等，是人体内的
代谢产物，在正常情况下，处于动态平衡且浓度
很低。当这一平衡被打破，就会对机体的组织和
细胞造成损伤，进而引起慢性疾病及衰老效应，
目前已经发现有 100 余类病症［12］。抗氧化是多
糖的重要应用领域之一，与其他外源性抗氧化剂
相比，抗氧化多糖具有低毒、安全和来源广等特
点［13］，因此多糖作为天然抗氧化剂具有很高的开
发价值。
近年来，多糖的研究逐渐引起人们的重视，
多糖组成较为复杂，分子量可从几千到几十万，
研究表明，多糖的生物活性与其相对分子量大小
有关，相对分子量越大，体积越大，越不利于多糖
跨越多重细胞膜障碍而进入生物体内发挥生物
学活性，但分子量过低也无法形成产生活性的聚
合结构［13］。有关不同分子量条斑紫菜多糖抗氧
化活性的研究几乎没有，因此本研究以条斑紫菜
上 海 海 洋 大 学 学 报 24 卷
为原料，超滤膜分离法对条斑紫菜多糖提取液进
行分离，研究不同分子量多糖对羟自由基(·
OH)、超氧阴离子(·O2
－)、DPPH·自由基的清
除作用，评价紫菜多糖的抗氧化活性，以期为紫
菜多糖的药理作用以及进一步提高紫菜的利用
价值提供科学的参考依据。
1 材料与方法
1． 1 材料与仪器
1． 1． 1 实验材料
条斑紫菜，购于江苏省大丰市。经烘干、粉
碎、过筛后，备用。
1． 1． 2 主要试剂
主要试剂:DPPH(1，1-二苯基-2-苦基肼)为
Sigma公司产品;浓硫酸;标准葡萄糖;三氯乙酸
(TCA) ;无水乙醇;重蒸酚;硫酸亚铁;水杨酸;三
羟甲基氨基甲烷(Tris)、盐酸、双氧水、邻苯三酚
等均为国产分析纯。
1． 1． 3 仪器与设备
主要仪器及设备:UV /V-16 /18 型紫外可见
光光度计(上海美谱达仪器有限公司) ;电热鼓风
干燥箱(上海讯博实业有限公司医疗设备厂) ;数
显恒温水浴锅(上海慧泰仪器制造有限公司) ;
H2050R台式高速冷冻离心机(湘仪离心机仪器
有限公司) ;空冷冻干燥机(德国 Christ 公司) ;
R206 旋转蒸发仪 (上海申生科技有限公司) ;循
环水式多用真空泵(上海申生生物技术有限公
司) ;粉碎机(九阳股份有限公司)。
1． 2 实验方法
1． 2． 1 不同分子量段条斑紫菜多糖的提取与制
备
称取一定量的条斑紫菜粉末，按液料 50 ∶ 1
(mL /g)加入蒸馏水，100 ℃水浴保温 2 h，减压抽
滤后滤渣重复上述操作一次，合并两次多糖提取
液，TCA 除蛋白后分别透过分子截留量为
100 000、50 000、10 000、5 000 的超滤系统
(Sartorius stedim，Vivafiow 200) ，将多糖提取物按
分子量大小分为 MW≥100 000(PPⅠ)、50 000 －
100 000(PPⅡ)、10 000 － 50 000(PPⅢ)、5 000 －
10 000(PPⅣ)、MW≤5 000(PPⅤ)5 部分。每部
分分别在 50 ℃下减压旋转蒸发浓缩至 1 /5 体积，
加入 4 倍体积无水乙醇沉淀多糖，置于 4 ℃冰箱
中静置过夜，析出的絮状物沉淀 4 000 r /min离心
15 min，收集沉淀物后真空冷冻干燥，得到不同分
子量段的多糖样品。
1． 2． 2 多糖含量的测定
多糖提取率 Y(yield of polysaccharide)采用
苯酚-硫酸法［14］测定，以葡萄糖为标准物，在 490
nm处分别测定 PPⅠ、PPⅡ、PPⅢ、PPⅣ、PPⅤ多
糖的含量。
Y(%)= 100 × CNV /W (1)
式中:C为多糖提取液浓度(mg /mL) ;N为稀释倍
数;V为多糖提取液体积(mL) ;W 为干紫菜粉质
量(mg)。
1． 2． 3 多糖体外抗氧化活性浓度设计
分别将 5 种分子量段多糖 PPⅠ、PPⅡ、PP
Ⅲ、PPⅣ、PPⅤ配制 5 个浓度梯度:2、4、6、8、10
mg /mL，进行试验。
1． 2． 4 多糖对羟自由基(·OH)清除能力的测
定
用水杨酸法测定 PP 对羟自由基(·OH)的
清除能力，参照 YANG等的方法稍作改进［15］。配
制好各试剂后，按表 1 依次加入各试剂，混匀，37
℃水浴反应 0． 5 h后，蒸馏水调零，在波长 510 nm
下测定吸光度值，每个浓度平行测定 3 次，取其
平均值，测定结果以清除率 SA (scavenging
activity)表示。
SA(%)=
A0 －(AX － AX0)
A0
× 100% (2)
式中:A0 为空白对照吸光度;AX0样品本底吸光
度;AX 为测定样品吸光度。
表 1 羟自由基(·OH)清除能力测定各管试剂配制
Tab． 1 Reagent preparation for scavenging activity of hydroxyl radical (·OH) mL
处理
preparations
双蒸水
double-distilled water
9 mmol /L硫酸亚铁
ferrous sulfate
9 mmol /L水杨酸
salicylic acid
样本
samples
8． 8 mmol /L过氧化氢
hydrogen peroxide
空白对照管 blank tube 1 1 1 0． 2
样本对照管 samples contrast 0． 2 1 1 1
测定管 measuring tube 1 1 1 0． 2
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5 期 何 芳，等:不同分子量条斑紫菜多糖体外抗氧化活性研究
1． 2． 5 多糖对超氧阴离子(·O2
－)清除能力的
测定
对超氧阴离子(·O2
－)清除能力的测定采用
邻苯三酚自氧化法［15］。配制好的各试剂按表 2
依次加入反应试管中，迅速混匀，在波长 325 nm
下测定吸光度值，从第 1 分钟开始读吸光度值，
每隔 30 s读一次。每个浓度组平行测定 3 次，取
其平均值，以下式计算清除率 SA (scavenging
activity)。
SA(%)=
ΔA0 － ΔA
ΔA0
× 100% (3)
式中:△A0 为邻苯三酚自氧化速率。△A 为加入
样品后邻苯三酚的自氧化速率。单位均为吸光
度值每分钟的增值。
表 2 超氧阴离子(·O2
－)清除能力的测定各管试剂配制
Tab． 2 Reagent preparation for scavenging activity of superoxide anion (·O2
－) mL
处理
preparations
50 mmol /L Tris-HCl
(pH 8． 2)
双蒸水
double-distilled water
样本
samples
10 mmol /L盐酸
hydrochloric acid
45 mmol /L邻苯三酚
pyrogallol
空白对照管 blank tube 4． 5 0． 5 0． 01
自氧化管 autoxidation tube 4． 5 0． 5 0． 01
测定管 measuring tube 4． 5 0． 5 0． 01
1． 2． 6 多糖对 DPPH·清除能力的测定
参照 JIA 等［16］的方法。分别取不同浓度的
多糖样品溶液 4 mL，加入 1 mL 用无水乙醇配制
的 DPPH溶液，并使 DPPH 终浓度为 0． 8 mmol /
L。充分混匀后置于暗室中静置 30 min，于 517
nm波长处测定吸光度。按公式(2)计算 DPPH·
清除率 SA(scavenging activity)。
2 结果与分析
2． 1 不同分子量多糖分布结果
多糖提取液经过超滤膜分离后，不同分子量
段 PP占总糖比例见图 1，分离出的 PP中，PPⅠ占
总多糖含量最高为 32． 44%，PPⅡ占 18． 57%，PP
Ⅲ占 15． 68%，PPⅣ占 14． 58%，PPⅤ占 18． 73%。
图 1 不同分子量段 PP分布比例
Fig． 1 Distribution ratios of PP with
different molecular weight
2． 2 多糖对羟自由基(·OH)的清除作用
从图 2 中可以看出，5 种不同分子量的条斑
紫菜多糖对羟自由基(·OH)的清除能力有所差
异，但均表现出了清除能力，并且呈明显的剂量
依赖关系。在多糖浓度为 2 mg /mL 时，PPⅤ就
显示出较强的清除·OH 的能力，其清除率达到
15%以上;在浓度为 4 mg /mL 时，PPⅡ和 PP Ⅲ
对 ·OH 清除作用明显增强，清除率均达到了
18%以上，是 PP Ⅰ的 4． 5 倍左右;在浓度为 10
mg /mL时，PPⅤ对·OH 的清除率达到最大，为
51． 83%，说明相对分子质量较小的条斑紫菜多
糖有较强的清除·OH作用。
图 2 多糖对羟自由基(·OH)的清除作用
Fig． 2 Scavenging effects of PP on
hydroxyl radical (·OH)
2． 3 多糖对超氧阴离子(·O2
－)的清除作用
超氧阴离子是生物体内第一个氧自由基，是
其他活性氧的前体，能导致细胞死亡、酶失活、
DNA和膜的降解，并能引起不饱和脂肪酸和其他
易受影响物质的过氧化［17］。因此，研究紫菜多糖
对超氧阴离子的清除能力是研究其抗氧化活性
的重要指标。不同分子量的条斑紫菜多糖对超
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上 海 海 洋 大 学 学 报 24 卷
氧阴离子的清除能力如图 3 所示，在实验浓度范
围内，清除率随多糖浓度的增加而增大，PP Ⅴ和
PP Ⅱ在浓度为 6 mg /mL 时，清除率达到 53%以
上，清除作用明显;PPⅣ在较高浓度(10 mg /mL)
时清除作用最大为 67． 79%，是最小清除率 PP Ⅲ
的 1． 3 倍 。
图 3 多糖对超氧阴离子(·O2
－)的清除作用
Fig． 3 Scavenging effects of PP on
superoxide anion(·O2
－)
2． 4 多糖对 DPPH·自由基的清除作用
不同分子量多糖对 DPPH·自由基清除活性
的影响如图 4 所示，从图中可以看出 5 种不同相
对分子质量的条斑紫菜多糖对 DPPH·均有不同
程度的清除作用，其清除能力均随多糖浓度的增
大而增强，但当多糖浓度达到 10 mg /mL时，清除
率反而有所下降。PPⅤ对 DPPH·的清除作用最
强，其次为 PPⅣ ，而 PPⅢ和 PPⅠ相对较弱，在浓
度为 8 mg /mL时，PPⅠ、PPⅡ、PPⅢ、PPⅣ和 PP
Ⅴ的清除率分别为 27． 18%、31． 19%、30． 09%、
33． 99%和 38． 45%。
图 4 多糖对 DPPH·自由基的清除作用
Fig． 4 Scavenging effect of PP on DPPH free radical
2． 5 不同分子量多糖抗氧化能力分析比较
从总体上观察(表 3) ，5 种不同分子量的条
斑紫菜多糖中，分子量较小的 PPⅤ(MW ≤
5 000)和分子量介于 50 000 ～ 100 000 的 PPⅡ对
羟自由基(·OH)和超氧阴离子(·O2
－)具有较
强的清除作用，PPⅤ和 PPⅣ(MW:5 000 ～
10 000)对 DPPH·自由基的清除作用高于分子
量较大的多糖。考虑将粗多糖 PP 用降解和超滤
相结合的方法得到抗氧化活性较高的分子量段
多糖，为高效利用条斑紫菜多糖寻找新的方法。
表 3 条斑紫菜多糖体外抗氧化能力顺序表
Tab． 3 The order of polysaccharides from Pyropia yezoensis in antioxidant properties
抗氧化指标
antioxidant indicators
不同分子量条斑紫菜多糖抗氧化能力顺序
the order of polysaccharides from Pyropia yezoensis in antioxidant properties
羟自由基(·OH)hydroxyl radical PPⅤ ＞ PPⅡ ＞ PPⅢ ＞ PPⅣ ＞ PPⅠ
超氧阴离子(·O2 －)superoxide anion PPⅤ ＞ PPⅡ ＞ PPⅣ ＞ PPⅠ ＞ PPⅢ
DPPH·自由基 DPPH free radical PPⅤ ＞ PPⅣ ＞ PPⅡ ＞ PPⅢ ＞ PPⅠ
3 讨论
本研究采用超滤膜法分离条斑紫菜多糖提
取液，得到了良好的分离效果，可作为 PP 开发利
用的一种新方法。体外抗氧化活性试验表明，不
同分子量的 PP 都具有抗氧化能力，对羟自由基
(·OH)、超氧阴离子(·O2
－)、DPPH·自由基都
具有较好的清除作用，自由基清除率均随多糖浓
度的增加而增大，表现出量效关系。不同相对分
子质量的多糖，在不同的抗氧化体系中，其抗氧
化活性差异明显，PPⅤ和 PPⅡ对羟自由基(·
OH)和超氧阴离子(·O2
－)具有较好的清除能
力，PPⅤ和 PPⅣ对 DPPH·自由基的清除率高于
PPⅡ、PPⅢ和 PPⅠ。抗氧化能力与其相对分子
质量大小相关，分子量较小的 PPⅤ(MW ≤
5 000)对羟自由基(·OH)、超氧阴离子(·O2
－)
和 DPPH·自由基的清除作用均高于其他分子量
段的多糖，抗氧化能力最佳。PPⅤ抗氧化活性最
强，利用价值最大，但其所占总糖比例较少，只占
PP组分的 19%左右，PPⅠ占粗多糖比例虽高，但
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5 期 何 芳，等:不同分子量条斑紫菜多糖体外抗氧化活性研究
其活性较低，因此可考虑将活性较低的大分子 PP
用降解和超滤相结合的方法得到分子量合适的
小分子多糖，为高效利用条斑紫菜多糖寻找新方
法，也为开发高附加值条斑紫菜深加工产品奠定
基础。
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上 海 海 洋 大 学 学 报 24 卷
Study on antioxidant activity of polysaccharides with different molecular
weights from Pyropia yezoensis in vitro
HE Fang1，2，WANG Zhihe1，2，MA Wanwan1，2，SHI Wenzheng1，2
(1． College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China;2． Shanghai Engineering
Research Center of Aquatic Product Processing ＆ Preservation，Shanghai 201306，China)
Abstract:In this research，polysaccharides from Pyropia yezoensis were separated by four ultrafitration
membranes in different molecular weight cut-off(MWCO)to obtain five parts of relative molecular weight :PP
Ⅰ(MW≥100 000) ，PPⅡ(MW:50 000 － 100 000) ，PPⅢ(MW:10 000 － 50 000) ，PPⅣ(MW:5 000 －
10 000)and PPⅤ(MW≤5 000) ，for further study ，the antioxidant activity of PP with different molecular
weights was determined． The results showed that PP with different molecular weights all have antioxidant
capacity in the experimental concentration range of PP ，they all have good hydroxyl radical (· OH)
scavenging activity ，superoxide anion (·O2
－)radical scavenging effects and DPPH radical scavenging
activity，and scavenging rate increased with increasing concentration of polysaccharides，showing a dose-effect
relationship;antioxidant activity was related to the size of its relative molecular weight，and the antioxidant
activity of small molecular polysaccharide PPⅤ(MW≤ 5 000)was best，significantly higher than the greater
molecular weight PPⅠ (MW≥100 000)． Ultrafiltration technology could achieve good separation of PP，it
could be used as a new method for the development and utilization of the active component from Pyropia
yezoensis，and the PP of MW below 5 000 was the main active component and worthy of exploitation in future．
Key words:Pyropia yezoensis;polysaccharide;molecular weight;antioxidant;deep processing
887