海帶的主要功能及加工利用研究現(xiàn)狀

海帶(Laminaria japonicaAresch)是我國海水養(yǎng)殖的重要經(jīng)濟藻類之一，又名昆布、綸布、江白菜，是褐藻門褐藻綱海帶目海帶科海帶屬的一種巨型食用藻類。海帶孢子體的葉片呈帶狀，褐色而富有光澤，葉片中部貫穿兩條縱溝而形成“中帶部”。我國沿海筏式養(yǎng)殖的海帶葉片長度一般為2～3m，寬為20～30cm，其中最長可達6m，最寬可達50cm。海帶是一類中國、日本、韓國、朝鮮等東方人喜愛的海洋食蔬，其固著器樹狀分支，用于附著在海中水溫較低的低潮線下2m深的巖石上，或者是人工養(yǎng)殖生長在竹材或繩索上[1-4]。我國是海帶養(yǎng)殖生產(chǎn)大國，北部沿海及浙江、福建、廣東等沿海大量栽培，2014年我國養(yǎng)殖面積39 901hm2，產(chǎn)量1 361 035t[5]，其養(yǎng)殖產(chǎn)量和規(guī)模在世界海藻養(yǎng)殖中均列首位。海帶作為一種重要的海產(chǎn)資源，成本低廉，功能豐富，從中提取的有效功能成分在食品加工中應(yīng)用廣泛，海帶中的銅、鐵、鋅、錳等微量元素對調(diào)節(jié)人體的生長發(fā)育及維持人體正常的生理活動具有重要意義，近年來還發(fā)現(xiàn)從海帶中提取的褐藻膠有較強的抗癌活性[2]，故其市場潛能相對可觀。

1　功能成分

海帶作為一種營養(yǎng)豐富的食用藻類，約含有40多種有效活性成分[6]。據(jù)測定，每100g海帶中含蛋白質(zhì)8.00g、脂肪0.10g、胡蘿卜素0.57mg、煙酸1.60mg、VB10.09mg、VB20.36mg、Ca1.18mg、Fe1.50mg、P2.16mg、Co22.00μg，還含有豐富的的纖維素、甘露醇[4]。此外，海帶還富含多種藥理成分，如藻酸雙酯鈉等多糖類物質(zhì)、昆布氨酸以及多種微量元素等[6]。低熱量、高礦物質(zhì)、中蛋白的海帶作為一種天然的海生食品，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)其中含有的這些活性成分有著重要的作用。

1.1預(yù)防和治療甲狀腺腫，促進智力發(fā)育

在人體中，碘是甲狀腺合成甲狀腺素的重要原料，而甲狀腺素又是促進大腦發(fā)育的必需激素。因此，碘又被稱為“智力元素”。人體內(nèi)碘缺乏時會患甲狀腺腫疾??；幼兒因缺碘容易造成大腦和性器官發(fā)育不足，從而患上“呆小癥”，使其身體矮小、智力遲鈍。海帶中富含碘質(zhì)，食用海帶對預(yù)防和治療碘缺乏癥以及促進智力發(fā)育有很好的作用[7]。海帶中的碘以水溶性碘化物的形式存在，用水浸泡即可溶解出來，故用于治療甲狀腺腫的海帶不宜長時間浸泡，否則碘質(zhì)流失過多達不到預(yù)期的治療效果[8]。

1.2降血壓、降血脂作用

海帶含有昆布氨酸、鉀鹽、膳食纖維以及鈣元素等，其中褐藻酸鉀能夠調(diào)節(jié)鈉鉀平衡、降低人體對鈉的吸收，具有一定的降壓作用[8-9]。故在中國民間，有食用蒸海帶以降血壓的做法。日本西澤[10]等報道，海帶降血壓的主要成分可能是昆布氨酸和?；撬幔?0～30mg/kg的檸檬酸鹽(昆布氨酸)注射兔子靜脈，可發(fā)現(xiàn)其血壓呈現(xiàn)短時性下降趨勢。同時，海帶中含有的海帶淀粉多糖以及昆布素能夠清除附著在血管壁上的膽固醇，促進膽固醇的排泄，并且在腸道中，還可以將食糜中的脂肪帶出體外[9]。因此，海帶具有很好的降脂作用。海帶多糖硫酸酯又稱褐藻糖膠，梁緒國等[11]通過酶聯(lián)法測定高脂動物中的血脂代謝血液學(xué)指標(biāo)的變化，探討海帶多糖硫酸酯對實驗性動脈粥樣硬化的預(yù)防機理。實驗結(jié)果表明，高血脂癥模型中大鼠與鵪鶉的血脂代謝明顯發(fā)生了紊亂現(xiàn)象，證實海帶多糖硫酸酯能夠顯著抑制動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展，并明顯減輕動脈粥樣斑塊的形成和發(fā)展。

1.3降血糖作用

海帶中不僅含有多種微量元素和維生素，還富含膳食纖維，特別是含有高比例的可溶性纖維[12]。海帶中的膳食纖維主要是通過吸水膨脹以增加飽腹感，并促進胃腸蠕動，增加消化液的分泌，以降低腸腔pH值；而且還能促進膽汁酸代謝，降低血液中的膽固醇；同時能夠保護胰島細胞以降低血糖，這樣即使在胰島素分泌量不足的情況下，血糖含量也不會上升，從而達到治療和預(yù)防糖尿病的目的[13-14]。

1.4抗血栓、抗凝血作用

從海帶或其他藻類植物中提取出來的褐藻糖膠，是一類主要由巖藻糖組成的不均一硫酸多糖，是褐藻細胞壁的重要組分。鄭軍等[15]曾報道，褐藻糖膠含有硫酸基和葡萄糖醛酸，不僅有顯著的抗血栓作用，抑制血栓的形成，還可以增強纖溶原酶激活物的活性，所以具有抗血栓和溶解血栓的雙重作用。因此，常食用海帶，可以干擾凝血因子以阻止血液凝固，從而預(yù)防各種血栓的形成，這有利于防止腦栓塞、脾栓塞、腎栓塞以及心肌梗死等血栓性疾病的發(fā)生[9]。

1.5抗氧化、抗腫瘤作用

Choi[16]在小鼠實驗中采用自由基攻擊腎時，發(fā)現(xiàn)海帶粗提物和褐藻糖膠對腎具有保護作用；往食物中添加褐藻糖膠時，能夠增加部分抗氧化物酶的活性，進而減少自由基的產(chǎn)生，從而減輕自由基對腎的攻擊。同時，孔鵬等[17]也發(fā)現(xiàn)，海帶多糖可以通過提高生物體內(nèi)抗氧化酶如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等的活性，從而降低丙二醛含量，對抗衰老具有一定的作用。海帶多糖與海蒿子多糖、昆布多糖等8種多糖制得的復(fù)方海藻多糖是有前景的抗癌中藥制劑[18]。海帶多糖抗腫瘤作用的機理主要體現(xiàn)在：不僅多糖本身能夠直接殺傷或抑制腫瘤細胞的生長，而且還能通過增強機體免疫功能來抑制腫瘤生長擴散，間接發(fā)揮抗腫瘤活性[6]。Vishchuk等[19]報道，單純應(yīng)用褐藻糖膠可以抑制乳腺癌細胞的生長，集落形成的抑制率高達79%。

2　海帶中有效成分的提取

海帶成分如褐藻膠、碘、甘露糖、以及膳食纖維等的工業(yè)發(fā)展較為成熟，目前我國褐藻膠年產(chǎn)量達10 000t以上，廣泛應(yīng)用在食品、藥品、紡織工業(yè)等領(lǐng)域。國內(nèi)對海帶中碘的提取也已經(jīng)相當(dāng)成熟。海帶中的另外兩種多糖褐藻糖膠和褐藻淀粉的分離應(yīng)用還處于實驗室研究階段[20]。

2.1海帶多糖的提取

海帶多糖的提取方法主要有水提取法、酸提取法、堿提取法、復(fù)合酶提取法、超聲提取法、微波提取法等，但這些方法一般只能提取出一種或者兩種多糖。水提取法是海帶多糖的傳統(tǒng)提取方法，由于水提取法的流程操作簡單而且成本較低，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，但此法的缺點是低效、耗時。酸提取法和堿提取法能極大縮短提取的時間，但是對設(shè)備的耐酸堿性要求較高，并且廢液對環(huán)境污染較大。復(fù)合酶提取法的提取溫度較低，提取pH較溫和，同時能縮短提取時間并提高提取率，但是酶的反復(fù)利用率較低以及后期處理較復(fù)雜。超聲波和微波提取法都能降低提取成本和提高提取效率，但是還需要相應(yīng)設(shè)備研發(fā)的支持[21]。上述提取多糖的方法各有其自身特點，但在實際生產(chǎn)過程中通常采用聯(lián)合法，在最大限度上提高海帶多糖的提取率。

2.2碘的提取

干海帶中含碘約為0.5%，該含量雖較其它物質(zhì)的含碘量高，但其絕對含量還較低，因此要盡量提高提取率。國內(nèi)對海帶中碘的提取已經(jīng)相當(dāng)成熟，提取碘的方法有高溫處理法、萃取法、灰化法、干餾法、發(fā)酵法和浸出吸附法等。周令芬等用亞硝酸鈉化劑為氧化劑，再用萃取法提取，有反應(yīng)快、原料中碘的損失小、流程短、收率高等優(yōu)點[4]。近年來，提取碘的工藝得到了進一步的優(yōu)化和創(chuàng)新，主要有液膜技術(shù)和電解法等。有研究表明利用液膜技術(shù)可以從鹵化物離子中提取碘，是一種具有高選擇性的新型方法[22]。陳清艷等利用電極反應(yīng)，使碘離子氧化成單質(zhì)碘，并富集在電極表面[23]。

2.3甘露醇的提取

海帶細胞液中含有大量的游離甘露醇，可作為甘露醇提取的首選材料。謝憲章等以工業(yè)酒精—水混合液作為浸提劑，以丙酮為沉淀劑，甘露醇的提取率較高；通過熱無水乙醇抽提，重結(jié)晶得到的晶體甘露醇純度高達90%以上，按此工藝進行提取海帶中的甘露糖，不僅操作簡單，溶劑可以回收，而且提取后的海帶渣可綜合利用提取其他產(chǎn)品[24]。林國榮等采用酸提法同時提取海帶中的海帶多糖和甘露醇，測得在最佳提取條件(提取液為1.0%鹽酸、提取溫度為100℃、固液比1∶30、提取時間4min)時，甘露醇提取率為152.963mg/g[25]。

2.4海帶膳食纖維的提取

提取海帶膳食纖維一般采用化學(xué)法或者酶與化學(xué)結(jié)合法。有研究結(jié)果表明，酶與化學(xué)結(jié)合法提取膳食纖維的產(chǎn)率較高，可達24.7%，顏色為近白色，膳食纖維干基含量達74.5%，可作為功能性食品的膳食纖維添加源[26]。武文潔等報道，利用化學(xué)法提取褐藻糖膠后的海帶渣制備膳食纖維，每100g海帶渣可提取膳食纖維5.24g，并且對原始海帶中膳食纖維含量進行測定，結(jié)果為原始海帶中膳食纖維含量9.69%，回收率達54.07%[27]。

2.5綜合利用

海帶富含多種生物活性物質(zhì)，武文潔等[27](海帶綜合利用研究)研究開發(fā)了從海帶中聯(lián)產(chǎn)褐藻糖膠、甘露醇、膳食纖維以及海藻酸鈉的工藝，大大提高了海帶的附加值，如圖1所示。

3　海帶加工利用研究現(xiàn)狀

3.1海帶在食品領(lǐng)域上的應(yīng)用

海帶具有豐富的營養(yǎng)價值和保健作用，被廣泛應(yīng)用到食品領(lǐng)域，比如海帶保健蛋糕、海帶保健醬油、海帶豆腐、海帶掛面等，以及應(yīng)用在飲料制品中，比如海帶茶、海帶豆奶等。因為這些海帶食品具有富碘、低糖的功效，所以在食品市場具有較大的潛力。另外，海帶中的褐藻膠已經(jīng)作為一種新型食品添加劑應(yīng)用于食品工業(yè)中，由于它的膠黏性，可以應(yīng)用在啤酒、果汁等飲料，雪糕及奶油等食品中[28]。褐藻膠也具有耐油性，可以被應(yīng)用在油炸食品中。在日本和美國，從海帶中提取的多糖已作為保健食品的添加劑被廣泛應(yīng)用。

3.2海帶在醫(yī)藥領(lǐng)域上的應(yīng)用

海帶多糖在醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但大多處于實驗室研究階段，目前已開發(fā)出來的產(chǎn)品有日本東洋研究所研發(fā)的昆布復(fù)合片(又稱海帶多糖)，具有抗腫瘤、增強免疫和保護腎臟的作用[21]。另外，采取海帶多糖濕敷方式治療康萊特靜脈炎也取得了較好效果[29]。

3.3海帶在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域上的應(yīng)用

目前，在可持續(xù)發(fā)展的要求和食品安全的前提下，作為生物農(nóng)藥的海帶多糖因其特有的生物活性己成為農(nóng)藥制劑領(lǐng)域的重點發(fā)展方向[30]。這類綠色生物農(nóng)藥的應(yīng)用，在由植物病原微生物引起病害的領(lǐng)域上有良好的防治作用，符合現(xiàn)下提倡的“防勝于治”的植物保護策略[31]。

3.4海帶在飼料領(lǐng)域上的應(yīng)用

海帶作為一種天然飼料添加劑不僅成本低、綠色環(huán)保，而且海帶中豐富的礦物質(zhì)和微量元素對畜禽的生長繁殖有促進作用，是一種優(yōu)良的飼料添加劑[32]。

圖1海帶綜合利用路線圖

Fig.1 Thediagram of integrated utilization of the Laminaria japonica

4　展望

我國海洋生物的開發(fā)為大眾提供了相對安全的食品，與陸地的農(nóng)副產(chǎn)品深加工相比，海洋生物資源的綜合利用具有更重要的經(jīng)濟價值。中國是海帶生產(chǎn)大國，海帶在食品方面的應(yīng)用雖已很廣泛，但有關(guān)海帶的研究仍處于起步階段，如海帶碎料含有較多的膠體，是開發(fā)增稠劑褐藻膠和制作果醬食品的原料，海帶根和老的藻體可以開發(fā)食用纖維和提取有機碘、活性多糖等物質(zhì)。目前，海帶資源因各種問題仍被大量棄用，特別是福建省作為海帶養(yǎng)殖大省，在新形勢下如何促進海帶產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進海帶資源更有效的開發(fā)，已成為海洋與漁業(yè)工作者面臨的重要課題。

海帶中含有多種化學(xué)成分，是一種傳統(tǒng)的海洋中藥，具有廣泛的藥理作用，海帶開發(fā)前景十分廣闊。因此，為進一步推進海帶資源的有效開發(fā)，亟需政府部門大力扶持開展新型海帶加工的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，促進海帶等海洋生物資源的高值化利用。隨著海洋與藥學(xué)工作者對海帶藥理和有效成分的不斷深入研究，由海帶中提取的有效成分制成合適制劑，以期成為新型、無毒、海洋型藥物，用于提高人民的生活質(zhì)量，增進健康。海帶資源的有效開發(fā)將進一步推進海帶產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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