海带的主要功能及加工利用研究现状

海带(Laminaria japonicaAresch)是我国海水养殖的重要经济藻类之一，又名昆布、纶布、江白菜，是褐藻门褐藻纲海带目海带科海带属的一种巨型食用藻类。海带孢子体的叶片呈带状，褐色而富有光泽，叶片中部贯穿两条纵沟而形成“中带部”。我国沿海筏式养殖的海带叶片长度一般为2～3m，宽为20～30cm，其中最长可达6m，最宽可达50cm。海带是一类中国、日本、韩国、朝鲜等东方人喜爱的海洋食蔬，其固着器树状分支，用于附着在海中水温较低的低潮线下2m深的岩石上，或者是人工养殖生长在竹材或绳索上[1-4]。我国是海带养殖生产大国，北部沿海及浙江、福建、广东等沿海大量栽培，2014年我国养殖面积39 901hm2，产量1 361 035t[5]，其养殖产量和规模在世界海藻养殖中均列首位。海带作为一种重要的海产资源，成本低廉，功能丰富，从中提取的有效功能成分在食品加工中应用广泛，海带中的铜、铁、锌、锰等微量元素对调节人体的生长发育及维持人体正常的生理活动具有重要意义，近年来还发现从海带中提取的褐藻胶有较强的抗癌活性[2]，故其市场潜能相对可观。

1　功能成分

海带作为一种营养丰富的食用藻类，约含有40多种有效活性成分[6]。据测定，每100g海带中含蛋白质8.00g、脂肪0.10g、胡萝卜素0.57mg、烟酸1.60mg、VB10.09mg、VB20.36mg、Ca1.18mg、Fe1.50mg、P2.16mg、Co22.00μg，还含有丰富的的纤维素、甘露醇[4]。此外，海带还富含多种药理成分，如藻酸双酯钠等多糖类物质、昆布氨酸以及多种微量元素等[6]。低热量、高矿物质、中蛋白的海带作为一种天然的海生食品，现已发现其中含有的这些活性成分有着重要的作用。

1.1预防和治疗甲状腺肿，促进智力发育

在人体中，碘是甲状腺合成甲状腺素的重要原料，而甲状腺素又是促进大脑发育的必需激素。因此，碘又被称为“智力元素”。人体内碘缺乏时会患甲状腺肿疾病；幼儿因缺碘容易造成大脑和性器官发育不足，从而患上“呆小症”，使其身体矮小、智力迟钝。海带中富含碘质，食用海带对预防和治疗碘缺乏症以及促进智力发育有很好的作用[7]。海带中的碘以水溶性碘化物的形式存在，用水浸泡即可溶解出来，故用于治疗甲状腺肿的海带不宜长时间浸泡，否则碘质流失过多达不到预期的治疗效果[8]。

1.2降血压、降血脂作用

海带含有昆布氨酸、钾盐、膳食纤维以及钙元素等，其中褐藻酸钾能够调节钠钾平衡、降低人体对钠的吸收，具有一定的降压作用[8-9]。故在中国民间，有食用蒸海带以降血压的做法。日本西泽[10]等报道，海带降血压的主要成分可能是昆布氨酸和牛磺酸，用10～30mg/kg的柠檬酸盐(昆布氨酸)注射兔子静脉，可发现其血压呈现短时性下降趋势。同时，海带中含有的海带淀粉多糖以及昆布素能够清除附着在血管壁上的胆固醇，促进胆固醇的排泄，并且在肠道中，还可以将食糜中的脂肪带出体外[9]。因此，海带具有很好的降脂作用。海带多糖硫酸酯又称褐藻糖胶，梁绪国等[11]通过酶联法测定高脂动物中的血脂代谢血液学指标的变化，探讨海带多糖硫酸酯对实验性动脉粥样硬化的预防机理。实验结果表明，高血脂症模型中大鼠与鹌鹑的血脂代谢明显发生了紊乱现象，证实海带多糖硫酸酯能够显著抑制动脉粥样硬化的发生和发展，并明显减轻动脉粥样斑块的形成和发展。

1.3降血糖作用

海带中不仅含有多种微量元素和维生素，还富含膳食纤维，特别是含有高比例的可溶性纤维[12]。海带中的膳食纤维主要是通过吸水膨胀以增加饱腹感，并促进胃肠蠕动，增加消化液的分泌，以降低肠腔pH值；而且还能促进胆汁酸代谢，降低血液中的胆固醇；同时能够保护胰岛细胞以降低血糖，这样即使在胰岛素分泌量不足的情况下，血糖含量也不会上升，从而达到治疗和预防糖尿病的目的[13-14]。

1.4抗血栓、抗凝血作用

从海带或其他藻类植物中提取出来的褐藻糖胶，是一类主要由岩藻糖组成的不均一硫酸多糖，是褐藻细胞壁的重要组分。郑军等[15]曾报道，褐藻糖胶含有硫酸基和葡萄糖醛酸，不仅有显著的抗血栓作用，抑制血栓的形成，还可以增强纤溶原酶激活物的活性，所以具有抗血栓和溶解血栓的双重作用。因此，常食用海带，可以干扰凝血因子以阻止血液凝固，从而预防各种血栓的形成，这有利于防止脑栓塞、脾栓塞、肾栓塞以及心肌梗死等血栓性疾病的发生[9]。

1.5抗氧化、抗肿瘤作用

Choi[16]在小鼠实验中采用自由基攻击肾时，发现海带粗提物和褐藻糖胶对肾具有保护作用；往食物中添加褐藻糖胶时，能够增加部分抗氧化物酶的活性，进而减少自由基的产生，从而减轻自由基对肾的攻击。同时，孔鹏等[17]也发现，海带多糖可以通过提高生物体内抗氧化酶如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等的活性，从而降低丙二醛含量，对抗衰老具有一定的作用。海带多糖与海蒿子多糖、昆布多糖等8种多糖制得的复方海藻多糖是有前景的抗癌中药制剂[18]。海带多糖抗肿瘤作用的机理主要体现在：不仅多糖本身能够直接杀伤或抑制肿瘤细胞的生长，而且还能通过增强机体免疫功能来抑制肿瘤生长扩散，间接发挥抗肿瘤活性[6]。Vishchuk等[19]报道，单纯应用褐藻糖胶可以抑制乳腺癌细胞的生长，集落形成的抑制率高达79%。

2　海带中有效成分的提取

海带成分如褐藻胶、碘、甘露糖、以及膳食纤维等的工业发展较为成熟，目前我国褐藻胶年产量达10 000t以上，广泛应用在食品、药品、纺织工业等领域。国内对海带中碘的提取也已经相当成熟。海带中的另外两种多糖褐藻糖胶和褐藻淀粉的分离应用还处于实验室研究阶段[20]。

2.1海带多糖的提取

海带多糖的提取方法主要有水提取法、酸提取法、碱提取法、复合酶提取法、超声提取法、微波提取法等，但这些方法一般只能提取出一种或者两种多糖。水提取法是海带多糖的传统提取方法，由于水提取法的流程操作简单而且成本较低，适用于大规模工业生产，但此法的缺点是低效、耗时。酸提取法和碱提取法能极大缩短提取的时间，但是对设备的耐酸碱性要求较高，并且废液对环境污染较大。复合酶提取法的提取温度较低，提取pH较温和，同时能缩短提取时间并提高提取率，但是酶的反复利用率较低以及后期处理较复杂。超声波和微波提取法都能降低提取成本和提高提取效率，但是还需要相应设备研发的支持[21]。上述提取多糖的方法各有其自身特点，但在实际生产过程中通常采用联合法，在最大限度上提高海带多糖的提取率。

2.2碘的提取

干海带中含碘约为0.5%，该含量虽较其它物质的含碘量高，但其绝对含量还较低，因此要尽量提高提取率。国内对海带中碘的提取已经相当成熟，提取碘的方法有高温处理法、萃取法、灰化法、干馏法、发酵法和浸出吸附法等。周令芬等用亚硝酸钠化剂为氧化剂，再用萃取法提取，有反应快、原料中碘的损失小、流程短、收率高等优点[4]。近年来，提取碘的工艺得到了进一步的优化和创新，主要有液膜技术和电解法等。有研究表明利用液膜技术可以从卤化物离子中提取碘，是一种具有高选择性的新型方法[22]。陈清艳等利用电极反应，使碘离子氧化成单质碘，并富集在电极表面[23]。

2.3甘露醇的提取

海带细胞液中含有大量的游离甘露醇，可作为甘露醇提取的首选材料。谢宪章等以工业酒精—水混合液作为浸提剂，以丙酮为沉淀剂，甘露醇的提取率较高；通过热无水乙醇抽提，重结晶得到的晶体甘露醇纯度高达90%以上，按此工艺进行提取海带中的甘露糖，不仅操作简单，溶剂可以回收，而且提取后的海带渣可综合利用提取其他产品[24]。林国荣等采用酸提法同时提取海带中的海带多糖和甘露醇，测得在最佳提取条件(提取液为1.0%盐酸、提取温度为100℃、固液比1∶30、提取时间4min)时，甘露醇提取率为152.963mg/g[25]。

2.4海带膳食纤维的提取

提取海带膳食纤维一般采用化学法或者酶与化学结合法。有研究结果表明，酶与化学结合法提取膳食纤维的产率较高，可达24.7%，颜色为近白色，膳食纤维干基含量达74.5%，可作为功能性食品的膳食纤维添加源[26]。武文洁等报道，利用化学法提取褐藻糖胶后的海带渣制备膳食纤维，每100g海带渣可提取膳食纤维5.24g，并且对原始海带中膳食纤维含量进行测定，结果为原始海带中膳食纤维含量9.69%，回收率达54.07%[27]。

2.5综合利用

海带富含多种生物活性物质，武文洁等[27](海带综合利用研究)研究开发了从海带中联产褐藻糖胶、甘露醇、膳食纤维以及海藻酸钠的工艺，大大提高了海带的附加值，如图1所示。

3　海带加工利用研究现状

3.1海带在食品领域上的应用

海带具有丰富的营养价值和保健作用，被广泛应用到食品领域，比如海带保健蛋糕、海带保健酱油、海带豆腐、海带挂面等，以及应用在饮料制品中，比如海带茶、海带豆奶等。因为这些海带食品具有富碘、低糖的功效，所以在食品市场具有较大的潜力。另外，海带中的褐藻胶已经作为一种新型食品添加剂应用于食品工业中，由于它的胶黏性，可以应用在啤酒、果汁等饮料，雪糕及奶油等食品中[28]。褐藻胶也具有耐油性，可以被应用在油炸食品中。在日本和美国，从海带中提取的多糖已作为保健食品的添加剂被广泛应用。

3.2海带在医药领域上的应用

海带多糖在医药领域具有广泛的应用前景。但大多处于实验室研究阶段，目前已开发出来的产品有日本东洋研究所研发的昆布复合片(又称海带多糖)，具有抗肿瘤、增强免疫和保护肾脏的作用[21]。另外，采取海带多糖湿敷方式治疗康莱特静脉炎也取得了较好效果[29]。

3.3海带在农业领域上的应用

目前，在可持续发展的要求和食品安全的前提下，作为生物农药的海带多糖因其特有的生物活性己成为农药制剂领域的重点发展方向[30]。这类绿色生物农药的应用，在由植物病原微生物引起病害的领域上有良好的防治作用，符合现下提倡的“防胜于治”的植物保护策略[31]。

3.4海带在饲料领域上的应用

海带作为一种天然饲料添加剂不仅成本低、绿色环保，而且海带中丰富的矿物质和微量元素对畜禽的生长繁殖有促进作用，是一种优良的饲料添加剂[32]。

图1海带综合利用路线图

Fig.1 Thediagram of integrated utilization of the Laminaria japonica

4　展望

我国海洋生物的开发为大众提供了相对安全的食品，与陆地的农副产品深加工相比，海洋生物资源的综合利用具有更重要的经济价值。中国是海带生产大国，海带在食品方面的应用虽已很广泛，但有关海带的研究仍处于起步阶段，如海带碎料含有较多的胶体，是开发增稠剂褐藻胶和制作果酱食品的原料，海带根和老的藻体可以开发食用纤维和提取有机碘、活性多糖等物质。目前，海带资源因各种问题仍被大量弃用，特别是福建省作为海带养殖大省，在新形势下如何促进海带产业转型升级，促进海带资源更有效的开发，已成为海洋与渔业工作者面临的重要课题。

海带中含有多种化学成分，是一种传统的海洋中药，具有广泛的药理作用，海带开发前景十分广阔。因此，为进一步推进海带资源的有效开发，亟需政府部门大力扶持开展新型海带加工的产业化生产，促进海带等海洋生物资源的高值化利用。随着海洋与药学工作者对海带药理和有效成分的不断深入研究，由海带中提取的有效成分制成合适制剂，以期成为新型、无毒、海洋型药物，用于提高人民的生活质量，增进健康。海带资源的有效开发将进一步推进海带产业的健康可持续发展。

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