《Food Chemistry》:Extraction methods, structural characteristics, biological activities, nutritional value, and potential applications of polysaccharides from
Caulerpa racemosa: A review
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C. racemosa聚多糖具有抗病毒、抗癌等生物活性,但其提取方法简单、结构-活性关系不明。本文系统综述其研究进展,对比提取工艺优劣,探讨活性机制及结构关联性,并评估应用前景,为深度开发提供理论依据。
蔡娇丽|白海峥|张梦茹|徐新瑞|王萌
黑龙江中医药大学,教育部北药基础与应用研究重点实验室,哈尔滨 150000,中国
摘要
Caulerpa racemosa(C. racemosa)是Caulerpa属的代表性物种,常见于热带和亚热带水域。研究表明,C. racemosa富含多糖,并具有多种生物活性,包括抗病毒、抗癌、抗利什曼病和抗炎作用。然而,目前用于提取C. racemosa多糖的方法相对简单,其生物活性的分子机制和精确的结构-活性关系尚未得到系统阐释。本文旨在系统回顾C. racemosa多糖的研究进展。通过比较和分析各种提取方法的优缺点,基于现有的生物活性研究讨论其潜在的作用机制和结构-活性关系,并评估其应用前景。这一评估旨在为C. racemosa多糖的进一步研究和综合利用提供理论基础和参考。
引言
Caulerpa racemosa(C. racemosa)是Chlorophyta门Caulerpa属的典型代表。其藻体结构由匍匐茎和直立枝组成,通过不定根固定在沙质基质上(Kurniawan等人,2023年)。直立枝的顶端分化为球形或卵形的枝条,直径约2-5毫米,呈总状排列(Dissanayake等人,2022年;Lau等人,2024年)。在东南亚国家如日本、印度尼西亚、泰国和马来西亚,C. racemosa数百年来一直被作为传统可食用海藻使用,并被认为具有促进健康的功效(Peng等人,2022年;Sundhar等人,2024年)。C. racemosa富含纤维、蛋白质、矿物质和维生素,脂肪含量低,符合现代健康饮食的需求。它常用于制作沙拉配菜或食品装饰,以提升风味和口感(Permatasari等人,2022a)。此外,C. racemosa可与青芒果片和辣椒粉混合,以保持其独特的风味和“爆米花”般的口感(Ive?a等人,2024年)。
藻类是水中有机和无机物质的的重要来源,含有多种具有独特结构的天然活性成分,是新生物活性分子发现的重要资源(Ghallab等人,2024年)。随着医疗和绿色产业的发展,藻类的活性成分受到了越来越多的关注。其中,多糖因其结构多样性和多靶点特性而具有巨大的开发潜力。越来越多的研究表明,藻类多糖具有多种生物活性(Mirzadeh等人,2021年;Thiviya等人,2023年)。例如,Undaria pinnatifida多糖的免疫调节活性、Saccharina japonica多糖的抗氧化活性以及Sargassum thunbergii多糖调节肠道菌群的能力,凸显了藻类多糖在功能应用中的前景(Hao等人,2019年)。基于其物理和化学性质(如凝胶化和稳定性),一些藻类多糖已在食品和日用化工领域得到广泛应用,如来自红藻的琼脂和卡拉胶,以及来自褐藻的褐藻多糖硫酸酯(Aziz等人,2020年;Hamouda等人,2025年)。然而,目前商业应用主要集中在它们的物理和化学性质上,其特定生物活性的开发相对有限。在此背景下,C. racemosa多糖因其多样的生物活性而受到广泛关注,为扩展藻类多糖在高端功能性产品中的应用提供了新的机会。
现有研究表明,C. racemosa富含硫酸化多糖,其硫酸化模式和程度与常见的红藻和褐藻多糖显著不同。这一结构特征赋予了它多种生物活性,如抗病毒、抗癌、抗利什曼病、抗炎、抗氧化、抗糖尿病肾病、镇痛、免疫调节和促进伤口愈合等作用,同时也揭示了其在药物递送和纳米功能材料构建方面的独特潜力。具体而言,C. racemosa多糖高度硫酸化,可能在抗病毒应用中比肝素具有更好的安全性。此外,C. racemosa硫酸化多糖能与Ag+形成纳米复合体系,表现出协同的抗菌和抗氧化活性,超出了传统藻类多糖作为食品添加剂或质地改良剂的范畴(Ragunath等人,2024年)。从C. racemosa中提取的纳米纤维素具有高生物相容性、可降解性和优异的保湿性能(Putri等人,2025年),适用于高端护肤品,满足市场对天然、温和活性成分的需求。由此可见,C. racemosa多糖因其结构特异性、多样的生物活性和跨领域应用潜力而具有重要的研究价值。
目前,人类对海洋生物资源的了解仍然有限,其未来的发展潜力巨大。作为常见的可食用绿藻,C. racemosa多糖已为研究奠定了坚实的基础。然而,在提取和纯化、结构特性、生物活性、结构-活性关系、营养价值及潜在应用方面仍缺乏深入整合。本文旨在系统回顾C. racemosa多糖的研究进展,重点探讨其生物活性及其在功能性应用中的潜力,结合现有研究瓶颈,展望未来发展方向,为开发具有特定功能的新海洋多糖材料提供理论基础和创新思路。
方法论
在本文中,使用“Caulerpa racemosa”、“Caulerpa”、“绿藻”和“多糖”作为关键词,检索了2000年至2025年PubMed、Web of Science和Google Scholar上的相关文献。为确保文章的科学性和实用性,仅纳入英文文献作为参考,并根据相关文献的标题、摘要和内容进行进一步筛选。本综述重点关注C. racemosa多糖的生物活性和潜在应用。
C. racemosa多糖的提取和纯化方法
作为代表性藻类,C. racemosa的细胞壁主要由纤维素、果胶和蛋白质-多糖复合物组成。这种复杂的结构紧密包裹着C. racemosa多糖。提取的关键在于有效破坏细胞壁的同时保持目标多糖的结构完整性。因此,选择合适的提取方法至关重要。文献综述表明,C. racemosa多糖的提取主要基于...C. racemosa多糖的结构特征
多糖结构的鉴定和分析是研究天然植物多糖的关键步骤,为后续的结构-活性关系研究奠定了基础(Yuan等人,2020年)。目前用于多糖分析的技术包括气相色谱(GC)、气相色谱-质谱(GC–MS)、核磁共振光谱(NMR)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和高性能液相色谱(HPLC)等。生物活性
近年来,C. racemosa多糖的药用潜力引起了研究人员的广泛关注。文献综述显示,从C. racemosa中分离出的多糖在多种体外和体内模型中表现出广泛的生物活性,凸显了其作为治疗剂和功能性成分的潜力。报道的活性包括抗病毒、抗癌、抗利什曼病、抗炎、抗氧化和抗糖尿病等。结构-活性关系
研究多糖的结构-活性关系对于优化其提取和纯化过程、指导结构修饰以及开发靶向应用具有重要意义(Fernandes & Coimbra,2023年;Liu等人,2023年)。目前,关于C. racemosa多糖的结构-活性关系的研究仍处于初级阶段,现有文献提供的结构信息有限。C. racemosa的营养价值
C. racemosa是一种天然的营养来源,具有出色的开发潜力。它富含多不饱和脂肪酸、必需氨基酸、矿物质、膳食纤维和维生素等对人体有益的营养成分(Chi & Wang,2023年)。对从马来西亚柔佛鱼类养殖场收集的C. racemosa样本进行了系统的营养成分分析(补充表2和补充表3)(Qudus B Aroyehun等人,2020年)。研究结果...结论与展望
近几十年来,研究人员在藻类多糖研究方面取得了许多重要发现,表明这些化合物在医学和营养领域具有巨大的经济价值。C. racemosa是一种重要的藻类,常见于东南亚沿海水域。随着人们对绿色食品的追求增加,C. racemosa得到了更多关注。例如,近年来博主们经常分享他们使用C. racemosa的经历...
生成式AI声明
作者声明本手稿的撰写过程中未使用任何生成式AI。作者贡献
王萌提出了本文的框架。蔡娇丽和白海峥起草了手稿。张梦茹和徐新瑞制作了表格和图表。所有作者均阅读并批准了最终稿件。
CRediT作者贡献声明
蔡娇丽:撰写——初稿。白海峥:撰写——审阅与编辑。张梦茹:数据可视化。徐新瑞:形式分析。王萌:概念构思。未引用的参考文献
Huang, Tan和Nie, 2022利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。致谢
本工作得到了黑龙江省基础科学研究经费项目(编号:2024KY-007)的支持。