《Food Bioscience》：Study of the physicochemical and biological properties of
Fucus vesiculosus polysaccharides
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1. 研究白海穆尔曼斯克地区褐藻Fucus vesiculosus的硫酸多糖生物活性，发现约70%为岩藻黄质，具有显著抗氧化（DPPH抑制48.7%，ABTS抑制77.34%）、抗菌（抑制铜绿假单胞菌最有效，大肠杆菌抑制30%）活性，且低浓度（30mg/kg）无细胞毒性，但抗白色念珠菌效果较弱。研究提出需开发新型递送系统以提升医用价值。
斯坦尼斯拉夫·苏希赫（Stanislav Sukhikh）| 斯韦特兰娜·伊万诺娃（Svetlana Ivanova）| 索菲亚·基日金斯卡娅（Sofia Khizhinskaya）| 埃琳娜·乌尔里克（Elena Ulrikh）| 丹尼尔·马尔科夫（Danil Malkov）| 亚历山大·罗马尼辛（Alexander Romanishin）| 奥尔加·卡拉什尼科娃（Olga Kalashnikova）| 奥尔加·巴比奇（Olga Babich）| 斯韦特兰娜·诺斯科娃（Svetlana Noskova）
部门：“应用生物技术”，伊曼努尔·康德生物技术大学（Immanuel Kant BFU），涅夫斯科戈街14号（A. Nevskogo Street 14），加里宁格勒（Kaliningrad），236041，俄罗斯
摘要
本研究的目的是探讨从白海穆尔曼斯克地区采集的褐藻Fucus vesiculosus中提取的多糖的生物潜力。测定了多糖提取物的物理化学性质和成分组成。所得样品中约含有70%的岩藻多糖（fucoidan）。红外光谱（IR）分析证实了这些提取物的多糖性质。所有样品均显示出抗氧化潜力。DPPH分析显示自由基抑制率为48.7%，ABTS自由基的抑制率达到了77.34%。在30 mg/kg的浓度下，岩藻多糖提取物未表现出细胞毒性。研究还发现，50 mg/ml浓度的多糖对Pseudomonas aeruginosa有效，并能抑制Escherichia coli的生长达30%。然而，岩藻提取物对Candida albicans的抑制效果最低（23.3%）。目前，褐藻的资源尚未得到充分利用。研究褐藻多糖成分的新颖性在于需要找到一种既能有效采集褐藻又不损害其商业储备的方法；同时需要更全面地研究其化学组成，开发新型产品，并创造环保、无废物的技术。为了在医疗实践中有效利用岩藻多糖，开发合适的递送系统以提高其生物利用度、稳定性和靶向性至关重要。
引言
海洋来源的天然产物是具有巨大潜力的次级代谢物的丰富来源，包括新的治疗剂。过去几十年里，针对褐藻的研究显著增加，因为褐藻含有多种具有生物活性的化合物，如抗菌、抗肿瘤、抗氧化、抗炎、抗糖尿病和抗寄生虫作用（Remya等人，2022年）。
现代和创新方法的发展有助于大规模培养和加工褐藻Fucus vesiculosus，从而获得大量目标分子。对F. vesiculosus的培养和加工可以全面了解其生物技术特性和实际应用，有助于生产具有治疗潜力的化合物。对F. vesiculosus中植物成分的研究表明，这种广泛的海藻不仅用于食品生产，还作为生物活性物质（BAS）的来源，用于制药制剂和膳食补充剂（Lim和Aida，2017年）。
岩藻多糖是高分子量的硫酸化多糖，主要成分是岩藻糖（Fucose）（Fitton等人，2019年）。目前市场上有多种含有岩藻多糖提取物的产品。
岩藻多糖在化妆品、食品和膳食补充剂中的商业应用逐年增加。美国和欧洲已批准将其用于膳食补充剂和化妆品（^1）。俄罗斯联邦拥有丰富的褐藻采集、培养和加工资源。目前岩藻多糖尚未作为药物注册，但已被批准作为膳食补充剂使用和销售。
F. vesiculosus中的多糖具有抗肿瘤、抗氧化、抗凝血、抗血栓、免疫调节、抗病毒和抗炎作用。最新研究还表明，岩藻多糖有助于缓解代谢综合征，保护胃肠道，并促进血管生成和骨骼健康（Kiselevskiy等人，2022年）。
生物制药和基因工程的进步增加了人们对多糖生物大分子治疗益处的兴趣，尤其是来自F. vesiculosus的酸性多糖。
当前生物技术发展的趋势以及医疗、香水、化妆品和食品行业的需求增长，推动了寻找新的生物活性物质（BAS）的步伐。本研究的创新之处在于，以往的研究主要集中在藻酸盐的提取或直接从原始藻类生产最终产品上，未能充分开发其复杂的生物聚合物。
岩藻多糖提取物的创新应用包括在临床实践中用于治疗肾脏疾病，以及研究放射性标记岩藻多糖在成像血栓方面的安全性（Fitton等人，2019年）。岩藻多糖越来越多地被添加到商业补充剂和外用产品中。此外，还出现了新的测量方法来评估和优化岩藻多糖的吸收。
已发现的岩藻多糖的抗氧化和抗菌特性使其成为开发预防和治疗与氧化应激相关疾病的新药物的基础。通过研究岩藻多糖的细胞毒性，科学家们将获得新的知识，从而开发出超越现有类似物的抗肿瘤药物。
研究内容
研究对象
研究材料为2023年5月在白海沿岸穆尔曼斯克地区采集的褐藻Fucus vesiculosus。采集过程符合机构、国家和国际指南及法规（Kotlyakov等人，2006年）。F. vesiculosus不属于受威胁物种，也不是稀有植物，因此根据我国法规无需特殊许可或执照。F. vesiculosus由A. Pungin博士鉴定。
最佳提取条件的选择与样品鉴定
在本研究阶段，确定了影响岩藻多糖产量的因素，并进一步研究了这些因素对提取物单糖组成的影响，最终选择了能够提高岩藻糖（fucose）及岩藻多糖含量的条件。
为防止岩藻多糖产量下降，必须高效使用溶剂，避免其溶解共溶剂或污染提取物。提取物产量的提高与溶剂的沸点有关。
结论
本研究探讨了来自褐藻F. vesiculosus的硫酸化多糖岩藻多糖的生物潜力，测定了其物理化学性质和成分组成。提取物中的主要成分是岩藻多糖（约70%），这一点通过红外光谱得到了证实。
岩藻多糖提取物对Pseudomonas aeruginosa具有最强的抑制作用，对Escherichia coli的抑制效果为30%。
作者贡献声明
奥尔加·巴比奇（Olga Babich）：资源管理、项目规划、概念设计。亚历山大·罗马尼辛（Alexander Romanishin）：方法学研究、实验设计。奥尔加·卡拉什尼科娃（Olga Kalashnikova）：实验研究。斯韦特兰娜·伊万诺娃（Svetlana Ivanova）：撰写、审稿与编辑、数据分析。索菲亚·基日金斯卡娅（Sofia Khizhinskaya）：实验研究。埃琳娜·乌尔里克（Elena Ulrikh）：初稿撰写。丹尼尔·马尔科夫（Danil Malkov）：实验研究。斯韦特兰娜·诺斯科娃（Svetlana Noskova）：撰写、审稿与编辑。斯坦尼斯拉夫·苏希赫（Stanislav Sukhikh）：撰写、审稿与编辑、项目监督、方法学指导
未引用参考文献
De Filippis和Fantacuzzi，2023年；Imbs和Kharlamenko，2012年；Lim，2017年；Osovskaya，2023年；Pehlivan FE Vitamin，2017年；Romodin，2021年；Tran等人，2023年。
利益冲突
作者声明本研究未涉及任何可能构成利益冲突的商业或财务关系
资金支持
本研究得到了伊曼努尔·康德生物技术大学（Immanuel Kant BFU）在“Priority 2030”项目（项目编号291，日期2023年10月12日）框架内的财政支持利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系
