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本研究开发了一种新型、简单、无毒的中等强度电场（MEF， 3.43 V/cm）分离法，可从红色微藻紫球藻（Porphyridium cruentum）培养液中直接分离脱硫多糖。该方法不改变多糖的糖组成，但显著降低其硫酸盐含量（从5.8%降至1.2%）、粘度（5倍）和凝胶硬度（8倍）。值得注意的是，脱硫多糖对单纯疱疹病毒1型（HSV-1）的抗病毒活性仅轻微降低（约15%），表明硫酸盐基团并非其抗病毒活性的主要贡献者。该方法为获得低毒性、高稳定性的凝胶状抗病毒材料提供了一种绿色新途径。
1 引言
在过去十年中，红色微藻紫球藻（Porphyridium cruentum）因其能产生对食品、化妆品、生物医学等行业有益的生物分子而备受关注。其释放到培养液中的可溶性多糖（PS）是研究最广泛的主要产物之一。该多糖结构复杂，已知由木糖、葡萄糖、半乳糖三种主要单糖组成，并因含有D-葡糖醛酸和酯-硫酸基团而带负电。其基本结构单元为3-O-(-D-吡喃葡萄糖醛酸)-L-吡喃半乳糖二糖，并以单链螺旋构象存在，其刚性可与黄原胶和DNA等刚性螺旋相媲美。该多糖具有多种生物活性，包括抗病毒、抗氧化和抗炎功能，尤其因其通过与带正电的病毒蛋白的静电相互作用，抑制多种病毒的早期感染步骤而闻名。然而，其硫酸盐含量如何影响其结构和生物活性仍是一个未解决的关键问题。传统的化学脱硫方法程序复杂、使用有毒试剂，可能引发解聚并显著改变多糖性质。为填补这一空白，本研究开发了一种基于中等强度电场（MEF）处理的新方法，旨在不改变糖组成的情况下，直接从紫球藻培养液中分离脱硫多糖。
2 材料与方法
研究使用了紫球藻（UTEX 161）培养物。采用了两种方法从培养液中分离多糖：传统的乙醇沉淀法和新型的电场分离法。电场分离法具体操作为：将去除藻细胞后的培养上清液置于烧杯中，插入两个相距7厘米的铜电极（阴极浸入介质，阳极用布包裹仅布浸入水中），施加24V电源（场强3.43 V/cm）5分钟。随后收集在阴极周围积累的多糖凝胶状馏分。对两种方法获得的多糖进行了糖、蛋白质、灰分、硫酸盐含量分析，单糖组成（通过UPLC分析），流变学测量，扫描电镜（SEM）形貌观察，以及对非洲绿猴肾（Vero）细胞的细胞毒性评估和抗单纯疱疹病毒1型（HSV-1）活性测试。
3 结果
3.1 利用MEF从多糖中脱除硫酸盐
施加MEF后，阴极周围形成了白色的凝胶状多糖馏分（表明该馏分带正电），并伴有气泡产生。冻干后，电场分离的多糖呈黄褐色海绵状，而乙醇沉淀的多糖呈白色海绵状。
3.2 糖、蛋白质和灰分分析
两种分离方法获得的多糖在单糖组成（半乳糖、葡萄糖、木糖、葡糖醛酸）和蛋白质含量（约9%）上无显著统计学差异。但电场分离多糖的灰分含量（3.6%）显著低于乙醇分离多糖（12.0%）。
3.3 硫酸盐分析
电场分离法使多糖的硫酸盐含量大幅降低至1.2%（重量），而乙醇分离多糖的硫酸盐含量为5.8%（重量）。
3.4 流变学测量
两种多糖溶液均表现出典型的非牛顿流体行为（剪切变稀）。然而，乙醇分离多糖的粘度至少是电场分离多糖的五倍。通过幂律模型拟合，乙醇分离多糖的稠度系数（m）更高，表明其粘度范围更广，而剪切稀化指数（n）相近。动态流变测试显示，两种制备物均表现出凝胶样行为（储能模量G′大于损耗模量G″），但乙醇分离多糖的G′和G″值在所有测试频率下均显著高于电场分离多糖，表明其凝胶刚度和稳定性更高。复数粘度在电场分离多糖中也始终较低。损耗角正切tan(δ)值均小于1，证实两者均为弹性凝胶。
3.5 形态结构
SEM观察显示，两种冻干多糖均具有多孔形态，但电场分离多糖的基本网络结构看起来更稳定。
3.6 抗病毒活性和细胞毒性
两种多糖在浓度≤10 μg/mL时对Vero细胞均无细胞毒性。抗HSV-1活性测试显示，两种多糖的抗病毒活性均呈剂量依赖性，但电场分离（即脱硫）多糖的抗病毒活性仅略低于（最高约15%）乙醇分离多糖。
4 讨论
本研究成功开发了一种简单、直接、低毒的方法，利用MEF对紫球藻多糖进行脱硫。该过程涉及水的电解，在阴极产生氢气泡和氢自由基，通过还原裂解（氢解）和局部高碱度环境，切断糖的氧-硫酯键，从而移除硫酸盐基团。尽管脱硫多糖保持了与原始多糖相似的单糖组成和凝胶样性质，但其硫酸盐和灰分含量显著降低，流变学性质发生显著变化：粘度、凝胶刚度和稳定性均大幅下降。这使其更易于加工和使用（如吞咽或注射），且作为更高纯度的产品可能具有更好的安全性和长期稳定性。与以往认为硫酸盐基团是海藻多糖抗病毒活性关键因素的观点不同，本研究发现脱硫对多糖抗HSV-1活性的影响很小，表明紫球藻多糖的抗病毒效力并非主要依赖于硫酸盐基团。
5 结论
本研究首次报道了利用MEF从紫球藻培养液中分离脱硫多糖的新方法。该方法不改变多糖的糖谱，但能有效降低硫酸盐含量，从而显著改变多糖的机械性能（降低粘度和凝胶强度），使其更适于加工和应用，同时基本保留了其原有的抗病毒活性。由此获得的脱硫多糖有望作为一种抗HSV-1或其他病毒的药物候选物，具有毒性更低、稳定性更高、可注射性更好等潜在临床优势。
