坛紫菜属红藻门(Rhodophyta)、原红藻纲(Protoforideophyceae)、红毛菜目(Bangiales)、红毛菜科(Bangiaceae)、紫菜属(Porphyra),是我国特有的一种可以人工栽培的海藻,具有重要的经济价值。国内外许多学者曾对紫菜多糖进行研究,但研究对象大都为条斑紫菜,坛紫菜研究相对较少。目前对紫菜多糖研究中较少考虑如下问题:产地和收割时间等因素会影响坛紫菜化学组成进而对其多糖含量、提取工艺、结构变化和生理活性等方面产生不同程度的影响;传统的柱层析分离多糖费时耗力,很难产业化等;鉴于此,本研究以坛紫菜为对象,研究不同收割期坛紫菜的营养成分及风味、坛紫菜多糖提取工艺的优化、坛紫菜多糖分离纯化及结构鉴定、坛紫菜多糖的生物活性。主要结果如下:1.不同收割期坛紫菜基本营养成分、矿物质、纤维素、持水力、膨胀力等因素的差异是引起坛紫菜质量和口感变化的主要原因。不同收割期的坛紫菜挥发性成分差异明显,且随收割期的延后挥发性成分总量增加,可以利用电子鼻仪器对不同品质的坛紫菜进行鉴别。经GC-MS分析,不同收割期坛紫菜中分别鉴定出35、38、51、55种化合物,通过归一化法求出鉴定的成分分别占有效峰面积的97.01%、97.69%、95.43%、96.72%,挥发性成分以醛酮类和烷烃类为主,8-十七碳烯、壬醛和己醛是坛紫菜中主要的挥发性物质。从产品质量稳定的角度来说,坛紫菜加工产品宜采用一水和二水坛紫菜作为原料。2.结合多糖提取率、羟自由基(·OH)清除能力、超氧阴离子(·O2-)清除能力和DPPH·自由基清除能力等指标,确定二水坛紫菜作为多糖的提取原料。单因素试验结果表明液料比、pH、微波辅助处理时间、提取温度等因素对坛紫菜多糖提取率均有显著影响。应用响应面分析法建立了影响坛紫菜多糖提取率的二次多项数学模型,并优化坛紫菜多糖的提取工艺:液料比60mL/g,水提液pH8.30,微波辅助处理时间5.01min,提取温度95.91℃,该条件下坛紫菜多糖提取率为17.11%。考虑到实验的可操作性,把上述条件修正为液料比60mL/g,水提液pH8.0,微波辅助处理时间5min,提取温度90℃C。并在修正条件下对实验结果进行验证实验,做5次平行,得到坛紫菜多糖平均提取率为16.38%±0.12%,只比理论最高值低0.73%,二者非常接近,说明该工艺稳定可行,适合坛紫菜多糖提取。3.采用超滤法将坛紫菜多糖分为五个分子量段,其中组分PPⅡ和PPⅣ抗氧化活性较高;采用DEAE-52纤维素阴离子交换层析柱和Sephadex G-100凝胶层析柱对组分PPⅡ和PPⅣ进行分离纯化,并采用红外光谱仪,气相色谱质谱联用仪,核磁共振仪等对纯化后的多糖组分结构进行分析鉴定,以确定多糖中特有的化学基团、单糖组成种类,确定糖残基的构型、糖残基的连接位置等,研究结果显示:(1)红外光谱的图谱表明经G-100层析柱进一步洗脱得到三种电荷性质及分子量分布的均一多糖纯品PPⅡ-G、PPⅣG-1和PPⅣG-2均具有多糖的特征吸收峰;PPⅡ和PPⅣ中含有硫酸基;PPⅡ-G、PPⅣG-1和PPⅣG-2三个组分都含有吡喃糖,可能含有3,6-内醚桥;(2)气相色谱分析表明PPⅡ-G、PPⅣG-1和PPⅣG-2均主要由半乳糖组成,三种纯品的半乳糖含量分别为88.57%、96.67%和97.64%,此外还含有木糖和葡萄糖。(3)NMR光谱分析表明,坛紫菜多糖PPⅣG-2由五种单糖组成,信号强度比为8.3:3.1:1.3:2.7:1,基本不含糖醛酸,PPⅣ糖残基中同时存在α-型和β-型吡喃糖。4.通过研究不同分子量坛紫菜多糖对活性氧自由基(·OH)清除率、超氧阴离子(·O2-)、DPPH自由基的清除作用,研究喂饲坛紫菜多糖后对小鼠肝脏、脑组织和血液中谷胱甘肽过氧化酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活力和丙二醛(MDA)含量等指标的影响,分析坛紫菜多糖对苯环利定(PCP)诱导损伤的小鼠大脑皮质神经细胞的轴突数、神经轴的二级分叉数、总轴长度及最大轴长值生长以及神经细胞BDNF、pTrkB、pAkt、pGsk3 β等蛋白的表达等,研究坛紫菜多糖的生理活性。研究表明:(1)体外抗氧化活性实验表明,不同分子量的坛紫菜多糖都具有抗氧化能力,对羟自由基(·OH)、超氧阴离子(·O2-)、DPPH·自由基都具有较好的清除作用,自由基清除率均随多糖浓度的增加而增大,表现出量效关系;不同相对分子质量的多糖,在不同的抗氧化体系中,其抗氧化活性差异明显,PPⅣ在浓度为10mg/mL时,对羟自由基(·OH)的清除率为60.56%,对超氧阴离子(.O2-)的清除率为60.25%,对DPPH·自由基的清除率为39.72%;分子量较小的PPⅣ(MW:50,000-100,000)和 PPⅡ(MW:50,000-100,000)对羟自由基(-OH)、超氧阴离子(·O2-)和DPPH·自由的清除作用明显优于其他三种分子量段的多糖;(2)体内抗氧化实验表明:坛紫菜多糖PPⅡ和PPⅣ对自由基清除能力较强,故本研究主要探讨这两种多糖的体内抗氧化活性;衰老模型组小鼠在连续注射D-半乳糖60d后,肝脏组织、脑组织和血液中SOD、GSH-Px、CAT活性均显著下降,MDA含量显著升高;PPⅡ和PPⅣ的中剂量组和高剂量均组能不同程度的提高肝脏、脑组织和血液中SOD、GSH-Px和CAT活力,显著降低MDA含量,表现出较好的抗氧化作用,但PPⅣ组大部分抗氧化指标要明显优于PPⅡ;(3)对神经细胞的保护作用实验表明:坛紫菜多糖组(PS)较PCP损伤组的形态有改善,形态较对照组更均匀,核内细胞质致密,对神经细胞的胞体有一定保护作用,并促进胞体神经元轴突的生长,推测坛紫菜多糖对神经细胞保护作用的机理在于促进BDNF的分泌,进而打通pAkt、Gsk3 β通路,从而促进原代神经元轴突的生长,且对PCP损伤导致的神经细胞生长有抑制或减弱的作用。