摘要：褐藻是生物活性多糖（尤其是海藻酸盐和岩藻多糖）的重要来源，在化妆品和制药领域具有显著潜力。本研究从吉布提海岸采集的四种褐藻（Padina pavonica、Sargassum ilicifolium、Sargassum latifolium和Turbinaria decurrens）中提取多糖，通过FT-IR和1H-NMR进行结构表征，发现种间差异显著。海藻酸盐的甘露糖醛酸/古罗糖醛酸（M/G）比值各不相同，Sargassum latifolium最高，Turbinaria decurrens最低，反映了聚合物组成和结构灵活性的差异。岩藻多糖光谱在1217–1220 cm−1和840 cm−1处出现特征性硫酸盐吸收峰，其中Turbinaria decurrens的透射率较低，表明其硫酸化程度相对较高。生物活性测定显示，海藻酸盐提取物具有中等抗氧化活性，而岩藻多糖则表现出显著更强的自由基清除能力（DPPH）和铁还原能力（FRAP），在某些情况下与维生素C相当。岩藻多糖还对皮肤衰老相关酶具有强效抑制作用，Padina pavonica的弹性蛋白酶抑制率达62.1%，Sargassum ilicifolium在0.5 mg/mL浓度下对酪氨酸酶的抑制率达63%。这些结果凸显了结构特征（尤其是硫酸化模式）在决定生物活性中的关键作用。总之，吉布提褐藻多糖兼具抗氧化和酶抑制特性，证实了其作为多功能、可持续海洋源化妆品原料的潜力。
- 引言
皮肤作为人体最大的器官，承担着重要的生理功能，是抵御外界环境侵袭的首要屏障。由于持续暴露，皮肤尤其容易受到紫外线辐射、化学污染物、细颗粒物和微生物入侵等多种有害因素的影响。这些环境胁迫会引发皮肤的一系列有害效应，包括氧化应激、炎症反应、皮肤屏障破坏、黑色素过度生成以及胶原纤维降解，从而加速皮肤老化并损害皮肤健康。酪氨酸酶是黑色素生成过程中的关键酶，负责黑色素合成和皮肤色素沉着。此外，活性氧水平升高会增强弹性蛋白酶活性，导致弹性蛋白降解、皮肤弹性下降和皱纹形成。因此，酪氨酸酶和弹性蛋白酶抑制剂被认为是化妆品中预防色素沉着和皮肤衰老的有前景的靶点。为了应对这些挑战，研究人员探索了多种治疗和预防方法。其中，从海洋藻类中提取的生物活性化合物（包括多酚和多糖）因其安全性高和皮肤相容性好而受到广泛关注。这种日益增长的兴趣推动了对用于保护、修复和增强皮肤健康的天然化妆品原料的需求。
海洋海藻多糖因其结构多样性和广泛的生物活性而在制药和化妆品研究中吸引了越来越多的关注。这些大分子在藻类生物活性代谢物中占比近60%，由单糖单元通过糖苷键连接形成复杂的碳水化合物链。其中，海藻酸盐和硫酸化多糖（如岩藻多糖和半乳聚糖）因其抗氧化、抗炎、抗菌、抗凝血、免疫调节和光保护等特性而被广泛研究。在化妆品配方中，海藻酸盐被广泛用作胶凝剂、增稠剂、乳化稳定剂和成膜材料，可增强皮肤粘附性和保护效果，常用于面霜、乳液和皮肤制剂。同时，硫酸化多糖在皮肤健康方面表现出显著的生物活性，包括自由基清除、紫外线防护、抑制酪氨酸酶活性以及预防皮肤老化和色素沉着。在皮肤衰老相关酶中，弹性蛋白酶和酪氨酸酶被认为是化妆品研究中的关键生物靶点。弹性蛋白酶负责降解弹性纤维，导致皮肤紧致度下降；而酪氨酸酶催化黑色素生物合成，与色素沉着障碍有关。因此，抑制这些酶常被用于评估天然化妆品原料（包括海洋源多糖）的抗衰老和美白潜力。
褐藻多糖的结构表征，特别是海藻酸盐和岩藻多糖，主要依赖于傅里叶变换红外光谱和质子核磁共振等先进分析技术。这些方法对于确定关键结构参数至关重要，包括海藻酸盐中甘露糖醛酸/古罗糖醛酸的比值以及岩藻多糖的硫酸化程度，两者均显著影响其生物活性。FT-IR分析能够鉴定官能团，其中多糖主链和岩藻多糖中硫酸酯基团的特征吸收峰通常出现在特定波数范围。互补地，1H-NMR能够提供海藻酸盐链中糖醛酸的单体组成和序列排列的详细信息。总之，FT-IR和NMR波谱是阐明这些生物活性海洋多糖构效关系的不可或缺的工具。
尽管对全球不同地区的褐藻进行了大量研究，但红海及邻近海岸（包括吉布提）的褐藻区系在很大程度上仍未被充分探索，尤其是在其生物技术潜力方面。吉布提海洋环境具有高盐度、高温和独特的水动力学特征，这些极端条件可能驱动具有独特结构适应性并可能增强生物活性的多糖的生物合成。尽管如此，关于这些本地物种多糖生物功能特性的全面研究仍然缺乏。在此背景下，本研究聚焦于吉布提海岸采集的四种褐藻：Padina pavonica、Sargassum ilicifolium、Sargassum latifolium和Turbinaria decurrens。利用FT-IR和1H-NMR光谱进行结构表征，以确定甘露糖醛酸/古罗糖醛酸比值和硫酸化程度等关键参数。同时，通过抗氧化测定（DPPH和FRAP）和酶抑制试验（酪氨酸酶和弹性蛋白酶）评估富含岩藻多糖提取物的生物活性。这些分析旨在建立构效关系，并突出吉布提褐藻多糖作为海洋源化妆品原料的潜力。
- 材料与方法
2.1. 褐藻样品采集
四种褐藻——Padina pavonica (Linnaeus) Thivy、Sargassum ilicifolium (Turner) C. Agardh、Sargassum latifolium (Turner) C. Agardh和Turbinaria decurrens——于2022年夏季在吉布提塔朱拉湾沿岸的Heron、Douda、Moucha岛和Khor-Ambado站点采集。采样在潮间带的岩石基质上进行，邻近岸礁，这些区域栖息着多种褐藻。采样点的地理坐标大约在北纬11°35′，东经43°05′。在低潮时手工采集藻类样本，现场用海水彻底冲洗去除附着的沉积物和附生植物，并立即在冰冷却容器中运送至实验室进行后续处理。根据标准分类学文献，基于宏观和形态学特征对采集的褐藻种类进行鉴定。代表性凭证标本在布雷斯特大学海洋科学实验室制备并保存为蜡叶标本，由Valérie Stiger-Pouvreau监督。本研究所有藻种的科学名称和分类地位均通过AlgaeBase验证。
2.2. 材料
本研究使用的所有化学品和试剂均为分析纯。用于1H-NMR分析的氘氧化氘和3-(三甲基硅基)丙酸钠购自Sigma-Aldrich。抗氧化活性测定中，2,2-二苯基-1-苦肼基、2,4,6-三吡啶基-s-三嗪、氯化铁、乙酸钠、乙酸和盐酸购自Sigma-Aldrich。抗坏血酸（维生素C）和丁基羟基茴香醚用作阳性对照。酶抑制试验中，猪胰腺弹性蛋白酶、N-琥珀酰-Ala-Ala-Ala-对硝基苯胺、蘑菇酪氨酸酶、L-酪氨酸、表没食子儿茶素没食子酸酯和曲酸购自Sigma-Aldrich。光谱级溴化钾用于FT-IR分析。所有水溶液均使用蒸馏水配制。未明确列出的缓冲液和其他试剂均按相应方法学部分所述的标准方案制备。
2.3. 多糖提取与分级
多糖的提取和分级程序按照Carvalho等人最初描述的方法进行，并进行了特定修改，旨在增强褐藻多酚的去除（通过在开始时引入丙酮-水提取步骤）和通过优化某些步骤减少总体方案时长。将4克藻粉置于150 mL丙酮-水混合物（50:50，v/v）中，在4°C下超声处理15分钟进行初步脱褐藻多酚处理。随后在新鲜50%丙酮中于40°C下静态浸提2小时。混合物以4000 rpm离心10分钟，收集上清液。固体残渣在相同条件下重新提取，将两次提取（2×150 mL）的上清液合并，在40°C下用旋转蒸发仪减压浓缩，得到富含褐藻多酚的提取物（此处未使用）。剩余的不可溶性残渣随后用于顺序多糖提取。将残渣进行两次连续提取，每次2小时，使用150 mL 0.01 N盐酸溶液（含2%氯化钙），辅以超声处理。以4000 rpm离心10分钟后，含有岩藻多糖的可溶相与不溶部分分离。收集的上清液（总体积300 mL）在60°C下真空浓缩至体积减少到约50-100 mL。最后，将不溶性残渣再进行两次碱性提取，每次2小时，使用150 mL 1.5%碳酸钠溶液在50°C下进行，辅以超声处理。含有海藻酸盐的可溶部分通过离心分离，随后在60°C下旋转蒸发浓缩至最终体积50-100 mL。岩藻多糖和海藻酸钠的提取率根据提取的多糖干重相对于藻类生物量初始干重计算，以百分比表示：提取率(%) = (提取的多糖重量(g) / 藻类初始干重(g)) × 100。所有产率均基于纯化并干燥至恒重的干燥提取物计算。
2.4. 多糖的傅里叶变换红外光谱分析
提取的海藻酸钠和岩藻多糖部分的结构表征使用FT-IR光谱进行，以鉴定其特定的官能团。将干燥的多糖样品精细研磨（粒径<1 mm），与光谱级溴化钾充分混合，在真空下压缩形成均质压片。使用配备衰减全反射附件的Bruker Alpha FT-IR光谱仪记录红外光谱，并用OPUS软件操作。光谱采集在4000-400 cm−1波数范围内进行，分辨率2 cm−1，每个样品平均扫描128次以确保高信噪比和光谱精度。所有测量均在室温下进行，每个样品重复分析两次以确保可重复性。鉴定对应官能团（如羟基、羧酸根、硫酸酯和糖苷键）的特征吸收峰，以确认海藻酸盐和岩藻多糖的存在及结构完整性。
2.5. 海藻酸盐的质子核磁共振分析
将海藻酸钠样品溶于氘氧化氘（6 g/L）中，加热至80°C以确保完全溶解，然后进行分析。使用Bruker AVANCE 400 MHz光谱仪（UBO NMR平台）通过1H-NMR光谱测定分子组成。光谱采集采用2秒弛豫延迟、30°脉冲角和16-128次扫描，以TSP为外标化学位移参考。鉴定了β-D-甘露糖醛酸（H-1，4.7-4.9 ppm）和α-L-古罗糖醛酸（H-1，5.0-5.2 ppm）的异头质子信号，并根据这些峰的相对积分计算M/G比值，假设每个单体单元含一个质子。NMR光谱分析按照文献中已建立的方法进行。分析通过与标准品比对验证：来自褐藻的海藻酸钠（Ref. A7128，标有“高粘度”，SIGMA ALDRICH），以及海藻酸钠（Ref. A180947，标有Sodium alginic acid，SIGMA ALDRICH）。FT-IR分析提供了指示性信息支持M/G分布，而准确的M/G比值来自1H-NMR数据。
2.6. 提取物的抗氧化活性和抗衰老活性
2.6.1. DPPH自由基清除活性测定
多糖（海藻酸盐和岩藻多糖组分）提取物的抗氧化能力通过DPPH自由基清除测定进行评估，方案基于文献修改。简而言之，将22 μL样品溶液（多糖提取物或对照）与200 μL新鲜配制的DPPH甲醇溶液（浓度25 mg/L）混合。反应混合物在室温下避光孵育60分钟，使自由基清除反应完全。孵育后，在540 nm处测量混合物的吸光度。蒸馏水用作阴性对照，抗坏血酸（维生素C）和2,3-叔丁基-4-羟基茴香醚（BHA）用作阳性抗氧化参照。对于抗氧化活性测定，评估了来自四种褐藻（Sargassum latifolium、S. ilicifolium、Turbinaria decurrens和Padina pavonica）的岩藻多糖和海藻酸盐提取物，最终浓度为0.5 mg/mL。清除活性表示为IC50值（mg/mL），即抑制50% DPPH自由基活性所需的样品浓度。IC50值越低表明抗氧化潜力越强。所有测定重复三次，结果表示为平均值±标准差。
2.6.2. 铁还原抗氧化能力测定
多糖提取物的还原能力通过铁还原抗氧化能力测定进行评估，基于其通过电子捐赠将铁离子还原为亚铁离子的能力。在该方法中，在2.6.2. 铁还原抗氧化能力（FRAP）测定
多糖提取物的还原能力通过铁还原抗氧化能力（FRAP）测定进行评估，该方法基于其通过电子捐赠将铁离子（Fe³⁺）还原为亚铁离子（Fe²⁺）的能力。在此方法中，向96孔微孔板中加入25 μL样品（多糖提取物、组分或对照）、25 μL磷酸钠缓冲液（0.2 mM，pH 6.6）和25 μL 1%铁氰化钾溶液。混合均匀后，在50°C下孵育20分钟以进行氧化还原反应。随后将板置于冰上终止反应。然后向每孔加入25 μL 10%三氯乙酸和100 μL蒸馏水，在620 nm处记录初始吸光度。接着向每孔加入20 μL 0.1%氯化铁溶液，室温孵育10分钟后，在620 nm处测量最终吸光度。以抗坏血酸（维生素C）、α-生育酚（维生素E）和2,3-叔丁基-4-羟基茴香醚（BHA）作为阳性对照。样品的抗氧化还原能力以EC₅₀（mg/mL）表示，定义为达到50%最大还原活性时的浓度。所有测量重复三次，结果以平均值±标准差表示。
2.6.3. 岩藻多糖提取物的抗弹性蛋白酶活性
岩藻多糖提取物的弹性蛋白酶抑制活性采用比色法在96孔微孔板中进行评估。该方法基于猪胰腺弹性蛋白酶对合成底物N-琥珀酰-Ala-Ala-Ala-对硝基苯胺的水解作用，释放对硝基苯胺，通过分光光度法定量。使用Tris-HCl缓冲液（179 mM，pH 8.0）配制底物溶液（Suc-Ala₃-pNA，0.75 mg/mL）和弹性蛋白酶酶液（0.34 U/mL）。以表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）为阳性对照，浓度范围为0.05至1 mg/mL，蒸馏水为阴性对照。每次测定，在每孔中加入13 μL多糖提取物（1 mg/mL）或对照溶液、93 μL Tris-HCl缓冲液和52 μL底物溶液。轻轻混合后，在25°C下孵育5分钟，然后加入42 μL弹性蛋白酶酶液启动反应。在410 nm处每48秒记录吸光度变化，持续5分钟。在相同条件下设置不含抑制剂的对照孔。使用GEN5™软件根据吸光度-时间曲线的线性部分测定初始反应速度（Vi）。弹性蛋白酶抑制率相对于对照以百分比表示：抑制率(%) = [(Vi_对照 − Vi_样品)/Vi_对照] × 100。所有测量重复三次，结果以平均值±标准差表示，并与标准品（阳性对照）进行比较以验证结果。
2.6.4. 岩藻多糖提取物的酪氨酸酶抑制活性
为评估岩藻多糖提取物的美白和抗衰老潜力，采用分光光度法测定其对酪氨酸酶的抑制活性。该方法基于抑制酪氨酸酶介导的L-酪氨酸氧化生成多巴色素的过程，通过分光光度法监测。配制磷酸盐缓冲液（0.1 M，pH 6.5），将L-酪氨酸溶于蒸馏水制成1.694 mM的底物溶液。工作底物试剂由2.5 mL L-酪氨酸溶液、2.5 mL磷酸盐缓冲液和2.25 mL蒸馏水混合而成。蘑菇酪氨酸酶新鲜配制，浓度为317.71 U/mL。在96孔微孔板中，加入20 μL岩藻多糖提取物（1 mg/mL）或对照溶液，以及243 μL L-酪氨酸工作试剂。在25°C预孵育5分钟后，加入42 μL酪氨酸酶溶液启动酶促反应。在475 nm处监测多巴色素的形成，动力学模式测量5分钟。为校正背景吸光度，每份样品制备空白孔，用磷酸盐缓冲液代替L-酪氨酸试剂。以曲酸为阳性对照，不含抑制剂的孔为阴性对照。酪氨酸酶抑制率相对于对照以百分比表示：抑制率(%) = [(Vi_对照 − Vi_样品)/Vi_对照] × 100，其中Vi为初始反应速度。所有实验重复三次，结果以平均值±标准差表示，并与标准品（阳性对照）进行比较以验证结果。
2.7. 统计分析
使用R软件版本4.5.2进行统计分析。数据以平均值±标准差表示。分析前，评估正态性和方差齐性假设。当方差齐性满足时，采用单因素方差分析评估组间差异，随后根据情况进行Fisher最小显著差异法或Tukey事后多重比较检验。若违反齐性假设，则在95%置信水平下应用非参数Kruskal-Wallis检验。检测到显著差异时，随后进行适当的非参数多重比较检验。统计显著性设为p < 0.05。
- 结果
3.1. 多糖产率（海藻酸盐和岩藻多糖组分）
四种褐藻的海藻酸钠和岩藻多糖提取产率如图1所示。统计分析显示，不同种间海藻酸盐产率存在显著差异（ANOVA，p < 0.05）。Turbinaria decurrens（Td）的海藻酸盐产率最高，平均为干重的29.3%，其次是Sargassum ilicifolium（Si），平均产率为22.17% DW。相反，Padina pavonica（Pp）的海藻酸盐含量最低，平均产率为12.4% DW。关于岩藻多糖组分，测试种间的产率一致，无显著差异（单因素ANOVA，p = 0.439）。P. pavonica的岩藻多糖含量最高（平均1.81% DW），其次是T. decurrens（1.43% DW）。两种Sargassum物种（S. ilicifolium和S. latifolium）的岩藻多糖产率相近，平均为1.0% DW。总体而言，这些结果表明，虽然岩藻多糖产率在种间可比，但海藻酸盐产率差异显著，凸显T. decurrens在测试条件下是海藻酸盐提取产率最高的物种。
3.2. 多糖提取物的FT-IR分析
FT-IR分析提供了四种褐藻中提取的海藻酸盐和岩藻多糖结构特征的定性信息。对于海藻酸盐，与羟基（O-H伸缩）相关的特征吸收峰出现在3262-3342 cm⁻¹范围，而羧酸根（COO⁻）的不对称和对称伸缩振动分别出现在约1591-1599 cm⁻¹和1408-1416 cm⁻¹处。甘露糖醛酸单元的特征峰在1024-1029 cm⁻¹处检测到，透射率范围为61%至94%，而古罗糖醛酸单元的特征峰在1080-1084 cm⁻¹处，透射率在74%至97%之间。值得注意的是，Turbinaria decurrens在甘露糖醛酸和古罗糖醛酸峰处的透射率明显低于其他物种，表明该区域吸收更强。所有海藻酸盐样品中均一致检测到β-D-甘露糖醛酸（872-889 cm⁻¹）和α-L-古罗糖醛酸（943-945 cm⁻¹）的诊断峰，其相对强度表明M/G比值大于1.0，反映甘露糖醛酸单元占优势。对于岩藻多糖，鉴定出两个特征性的硫酸盐相关吸收峰：1217-1220 cm⁻¹处的不对称S=O伸缩振动，以及约840 cm⁻¹处归因于岩藻糖残基C4位硫酸酯取代的吸收峰。这些峰处的透射率范围从83%到98%，P. pavonica和S. ilicifolium的岩藻多糖透射率略高于S. latifolium和T. decurrens，表明岩藻多糖硫酸化模式存在种间差异。
3.3. 海藻酸钠提取物的分析及通过1H-NMR和FT-IR波谱分析确定M/G比值
来自五种藻类的海藻酸钠的1H-NMR谱显示了与甘露糖醛酸和古罗糖醛酸残基的异头质子对应的特征信号。鉴定出三个关键共振峰：古罗糖醛酸的异头质子出现在5.1-5.2 ppm，甘露糖醛酸的异头质子出现在4.7-4.9 ppm，古罗糖醛酸残基的H-5质子约在4.5 ppm处共振。这些光谱特征证实了提取的多糖中存在M和G单元，与先前报道的海藻酸盐1H-NMR谱一致（图2）。
通过1H-NMR和FT-IR分析确定，研究种间海藻酸盐的M/G比值有所不同（表2）。Sargassum latifolium的M/G值最高，表明甘露糖醛酸单元占优势，而S. ilicifolium和T. decurrens的M/G比值较低且更平衡；FT-IR得出的值略高于1H-NMR得出的值。
3.4. 提取物的抗氧化活性
采用DPPH自由基清除和铁还原抗氧化能力（FRAP）测定评估多糖提取物的抗氧化潜力，以维生素C和BHA为阳性对照（图3）。统计分析显示，两种测定方法均存在显著的种间差异（p < 0.05）。海藻酸盐提取物在DPPH测定中表现出中等抗氧化活性，IC₅₀值超过1 mg/mL，远高于阳性对照（0.20-0.30 mg/mL）。在海藻酸盐中，Sargassum latifolium和S. ilicifolium的IC₅₀值最低（分别为1.05和1.25 mg/mL），表明其自由基清除能力略高于P. pavonica和T. decurrens。在FRAP测定中，P. pavonica和T. decurrens的海藻酸盐提取物IC₅₀值最低（分别为2.11和1.98 mg/mL），反映其中等的还原能力。相比之下，岩藻多糖提取物在两种测定中的抗氧化活性均显著强于海藻酸盐（p < 0.05）。在DPPH测定中，来自S. ilicifolium、S. latifolium和T. decurrens的岩藻多糖显示出极低的IC₅₀值（分别为0.09、0.11和0.10 mg/mL），与阳性对照相当，表明具有很强的自由基清除能力。类似地，在FRAP测定中，岩藻多糖提取物表现出高还原能力，其中T. decurrens的IC₅₀值最低（0.50 mg/mL），其次是P. pavonica（0.69 mg/mL），证实岩藻多糖相对于海藻酸盐具有更优的抗氧化性能。
3.5. 岩藻多糖提取物的抗衰老（抗弹性蛋白酶和抗酪氨酸酶活性）能力
在先前证明的抗氧化活性基础上，研究扩展至评估四种褐藻岩藻多糖提取物的抗衰老潜力，重点关注其对皮肤衰老关键酶弹性蛋白酶和酪氨酸酶的抑制能力。双因素方差分析显示，物种和浓度对抗弹性蛋白酶活性有显著影响，且两者之间存在显著交互作用（p < 0.05），表明不同物种对浓度增加的反应具有特异性。结果如图4所示，以两个测试浓度（0.25和0.50 mg/mL）下三次独立重复的平均值±标准差表示。总体而言，观察到明显的剂量依赖性趋势，在0.50 mg/mL时抑制率更高。岩藻多糖提取物的抗弹性蛋白酶活性受浓度显著影响。总体而言，0.5 mg·mL⁻¹时的抑制百分比远高于0.25 mg/mL，表明存在明显的剂量依赖性反应。在最高测试浓度（0.5 mg/mL）下，Padina pavonica和Turbinaria decurrens表现出最强的抑制效果，抑制率约达62%，其次为Sargassum ilicifolium。相反，Sargassum latifolium的抗弹性蛋白酶活性最低，在0.25 mg/mL时仅观察到32%的抑制率。这些发现突显了显著的种间变异性，并证实了岩藻多糖提取物的浓度依赖性抗弹性蛋白酶潜力。抗酪氨酸酶活性在测试种间有所不同。在0.5 mg/mL浓度下，Sargassum ilicifolium表现出最高抑制率（63%），其次为Padina pavonica（56%）和Turbinaria decurrens（44%）。在0.25 mg/mL较低浓度下，所有物种的抑制率均显著降低，低于30%。
- 讨论
本研究为从吉布提海岸采集的四种褐藻（Padina pavonica、Sargassum ilicifolium、Sargassum latifolium和Turbinaria decurrens）中提取的多糖的结构组成和生物活性潜力提供了新的见解。研究结果突显了显著的种间变异性，既反映了分类多样性，也反映了当地环境条件对多糖生物合成的影响。这种异质性不仅体现在提取产率上，也体现在结构特征（海藻酸盐的M/G比值、岩藻多糖的硫酸化程度）上，进而转化为生物活性（尤其是抗氧化和抗衰老特性）的显著差异。
4.1. 多糖产率
本研究中获得的海藻酸盐和岩藻多糖产率表现出显著的种间变异性，凸显了分类多样性在褐藻多糖生物合成中的重要性。Turbinaria decurrens表现出最高的海藻酸盐产率（29.3% DW），略高于Kusumawati等人先前报道的值（22.7% DW）。本研究中Sargassum ilicifolium的海藻酸盐产率与先前报道的值一致，通常在干重的14.26%至28.2%之间。同样，Padina pavonica的海藻酸盐产率与加纳的Padina gymnospora报道的值相当。总体而言，本研究获得的海藻酸盐产率落在其他工业化开发的藻胶植物如Macrocystis pyrifera（1-21% DW）、Ascophyllum nodosum（15-20% DW）和Saccharina japonica（20-26% DW）的报道范围内，证实了所研究物种的工业相关性。对于岩藻多糖，P. pavonica含量最高（1.81% DW），比Usoltseva等人报道的值（0.26% DW）高出近七倍，且与Fauziee等人描述的值（1.8% DW）相当。这些结果与先前报道一致，即褐藻积累大量岩藻多糖，在Fucus vesiculosus中可达30% DW，在Ascophyllum nodosum中可达25% DW。Padina属和Sargassum属内岩藻多糖含量的显著种间变异已有文献记载，报道值从1%到20% DW不等，具体取决于物种和环境条件。这种显著的异质性可能反映了系统发育特征和生态生理因素对硫酸化多糖生物合成的综合影响，进一步强化了褐藻作为食品、制药和化妆品应用中宝贵的可再生生物活性化合物来源的相关性。
4.2. 多糖的结构特性（FT-IR和1H-NMR）
FT-IR光谱通过甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单元的相对丰度提供关于海藻酸盐组成和凝胶相关特性的有价值的定性和半定量信息，而1H-NMR是确定准确M/G比值最可靠的技术。在本研究中，FT-IR光谱证实了从吉布提褐藻中提取的海藻酸盐的糖醛酸特性和M/G大于1.0，并揭示了M/G比值的明显种间变异性，这一趋势与1H-NMR分析获得的结果总体一致。根据FT-IR半定量估计，Padina pavonica的M/G比值为1.54，表明甘露糖醛酸单元占优势。富含甘露糖醛酸盐的海藻酸盐被认为赋予更大的链柔韧性和弹性，这些特性在食品、化妆品和制药配方中尤其需要。Rashedy等人报道了P. pavonica更高的M/G比值，高达5.12，突显了地理起源和环境条件对海藻酸盐组成的强烈影响。对于Turbinaria decurrens，M/G比值在FT-IR（1.63）和1H-NMR（1.03）之间略有差异，但仍大于1.0。1H-NMR值接近1.0，表明甘露糖醛酸和古罗糖醛酸单元的分布相对平衡，而非任何一种嵌段类型的明显优势。这种平衡的M/G组成被认为赋予中间凝胶特性，根据离子条件兼具柔韧性和凝胶强度。Sargassum物种表现出中等M/G比值，S. ilicifolium为1.14（1H-NMR）和1.62（FT-IR），S. latifolium在所分析的物种中M/G比值最高（1H-NMR为1.98，FT-IR为2.07）。这些结果表明甘露糖醛酸单元占优势，与先前对Sargassum spp.海藻酸盐的研究一致。从吉布提海岸采集的Sargassum和Turbinaria物种也报道了类似的M/G比值，范围从1.0到1.2。FT-IR光谱特征支持这些组成趋势，因为归因于甘露糖醛酸单元的吸收峰（1025 cm⁻¹）通常比古罗糖醛酸单元对应的吸收峰（1080 cm⁻¹）更明显，同时始终存在β-D-甘露糖醛酸残基特征诊断峰（约872 cm⁻¹）。总体而言，本研究获得的M/G比值落在工业相关海藻酸盐的报道范围内，且低于高甘露糖醛酸含量物种如Himanthalia elongata（1.5-1.8）、Bifurcaria bifurcata（2.1-2.4）和Saccharina latissima（1.4-1.6）的值，进一步强调了吉布提褐藻海藻酸盐的功能多样性。相应地，S. latifolium和Turbinaria decurrens在不对称S=O伸缩带（1217-1220 cm⁻¹）和C4硫酸酯取代带（840 cm⁻¹）记录到的较低透射率表明，与Padina pavonica和Sargassum ilicifolium相比，其硫酸化程度相对较高。这些硫酸化模式的种间变异反映了岩藻多糖固有的结构异质性，并可能部分解释其抗氧化和酶抑制活性的差异。这些光谱特征证实了硫酸化程度的种间差异，硫酸化程度是与岩藻多糖生物生物学性质密切相关。事实上，先前的研究已经强调，硫酸化的程度和位置都显著影响抗氧化潜力和酶抑制效果。尽管FTIR和1H-NMR提供了可靠的比较结构信息，未来的研究中采用HPLC、GPC以及多糖的酸水解等额外分析方法，将有助于进一步阐明提取多糖的单糖组成、硫酸化模式和分子量分布。
4.3. 褐藻多糖的抗氧化特性
从所研究褐藻中获得的多糖提取物显示出不同的抗氧化特征，这取决于其化学性质，岩藻多糖的活性明显高于海藻酸盐，DPPH自由基清除和FRAP测定均证明了这一点。在海藻酸盐中，Sargassum latifolium和S. ilicifolium的提取物显示出略高的自由基清除能力，这与先前强调Sargassum物种海藻酸钠具有抗氧化潜力的报告一致。多项研究强调了从Phaeophyceae纲不同巨藻物种中提取的海藻酸盐具有显著的抗氧化潜力。例如，从褐藻Ericaria crinita中提取的海藻酸盐表现出显著的抗氧化活性，DPPH测定的IC50值为505 μg/mL，证明了其自由基清除能力。同样，采用不同提取方法从越南养殖的Sargassum polycystum中提取的海藻酸盐聚合物也显示出高抗氧化活性。相比之下，岩藻多糖提取物表现出显著更强的抗氧化活性，特别是来自S. ilicifolium、Padina pavonica和Turbinaria decurrens的提取物。这些结果与早期研究报告的从Sargassum和Turbinaria中分离的岩藻多糖具有显著抗氧化特性一致。值得注意的是，T. decurrens的岩藻多糖表现出最高的抗氧化响应之一，证实了Manikandan等人的发现，他们描述了该物种的岩藻多糖是能够作为主要抗氧化剂的有效自由基清除剂。从Saccharina japonica和Undaria pinnatifida中提取的岩藻多糖也具有类似的抗氧化活性，突显了硫酸化岩藻多糖在多种褐藻分类群中的广泛抗氧化潜力。岩藻多糖优异的抗氧化功效与其高度异质性的结构特征密切相关，这些特征受物种、发育阶段、环境条件、季节变化和提取程序的影响。在这些结构参数中，硫酸化程度被认为是决定生物活性的关键因素。在本研究中，FT-IR分析表明，T. decurrens的岩藻多糖硫酸化水平相对较高，这体现在特征性硫酸盐相关吸收峰（1217-1220 cm⁻¹和~840 cm⁻¹）处更低的透射率。这种较高的硫酸盐含量可能增强了岩藻多糖的供电子能力和自由基清除效率，从而使其相比非硫酸化多糖（如海藻酸盐）表现出更优的抗氧化性能。总体而言，这些构效关系为所研究褐藻抗氧化活性的种间变异提供了机制基础。
4.4. 岩藻多糖的酶抑制活性和化妆品潜力
在本研究中，酶抑制测定主要集中于岩藻多糖提取物，因为这些组分显示出比海藻酸盐更强的抗氧化活性。从Sargassum ilicifolium、Turbinaria decurrens和Padina pavonica中分离的岩藻多糖对弹性蛋白酶和酪氨酸酶均表现出显著的抑制效果，突显了其多功能生物活性以及与化妆品应用的强烈相关性。在0.5 mg/mL浓度下，约45%至65%的抑制率与从其他褐藻物种（如Sargassum属、Fucus属和Laminaria属，这些属以其抗氧化和抗衰老相关酶抑制活性而闻名）中提取的岩藻多糖的报道值相当。这些相似性支持了本研究中观察到的活性的生物学相关性，并证实吉布提褐藻是海洋生物活性多糖的一个有竞争力的来源。岩藻多糖的生物活性与其结构特征密切相关，尤其是硫酸化的程度和模式。Turbinaria decurrens结合了相对较高的硫酸化水平和显著的抗氧化能力，对弹性蛋白酶和酪氨酸酶均表现出最强的抑制效果之一，表明自由基清除能力与直接的酶相互作用之间存在协同关系。已知硫酸基团能增强与酶活性位点的静电相互作用，特别是通过金属离子络合（例如酪氨酸酶情况下的铜离子）和酶-抑制剂复合物的稳定化。尽管Padina pavonica和Sargassum ilicifolium总体上显示出较低的硫酸化水平，但其岩藻多糖组分仍对两种酶表现出显著的抑制作用。这表明生物活性不仅仅由总硫酸化程度决定，还取决于硫酸基团的空间分布、聚合物构象和多糖链长。这一观察结果与先前的研究一致，即当结构组织有利时，中度硫酸化的岩藻多糖可以保持较强的生物活性。总体而言，这些结果证实来自P. pavonica、S. ilicifolium，尤其是T. decurrens的岩藻多糖代表了有前景的天然酶抑制剂，其功效与硫酸化的程度和模式密切相关。在这些岩藻多糖中观察到的抗氧化和酶抑制活性的结合进一步增强了它们在抗衰老化妆品应用中的相关性，特别是在预防皮肤弹性丧失和色素沉着障碍方面。虽然FT-IR光谱允许鉴定岩藻多糖中的硫酸基团，但它仅提供关于硫酸化的半定量信息，突显了在未来的研究中需要补充定量方法来加强构效关系。
尽管在本研究中未评估海藻酸盐的酶抑制活性，但它们表现出中等的抗氧化特性，支持其作为温和抗氧化材料在食品、制药和化妆品应用中使用的潜力。尽管如此，海藻酸盐公认的凝胶、增稠和稳定特性使其特别有價值作為化妝品配方中的結構劑，例如面霜和乳液，它們可以在其中增強質地、粘度和產品穩定性，同時作為活性成分的生物相容性載體。
- 结论
本研究对从吉布提海岸采集的褐藻中提取的生物活性多糖进行了全面评估，突显了其在化妆品和生物技术应用中的巨大潜力。海藻酸盐和岩藻多糖均表现出不同的结构和生物学特性，岩藻多糖在抗氧化和酶抑制活性方面始终优于海藻酸盐。本研究获得的FT-IR和1H-NMR谱揭示了海藻酸盐M/G比值和岩藻多糖硫酸化程度的显著种间变异，这与其功能表现密切相关。来自Padina pavonica、Sargassum ilicifolium，特别是Turbinaria decurrens的岩藻多糖显示出强大的自由基清除能力、高还原能力以及对关键皮肤衰老酶（即弹性蛋白酶和酪氨酸酶）的显著抑制作用。本研究获得的结果突显了吉布提褐藻作为化妆品应用中生物活性多糖有前景来源的重要价值。从这些丰富的海洋资源中提取的多糖表现出显著的抗氧化和酶抑制活性，支持其作为天然化妆品原料的潜在用途。海藻酸盐被证明适合作为胶凝剂和增稠剂用于配制化妆品面霜或乳液，而岩藻多糖则显示出作为海洋源抗衰老活性化合物的巨大潜力。总的来说，这些发现表明吉布提褐藻是一种尚未被充分利用的可持续资源，可以为蓝色经济价值框架内的创新化妆品开发做出贡献。这项工作不仅有助于更好地理解褐藻多糖的构效关系，而且为在高端化妆品配方中利用尚未充分开发的海洋生物多样性开辟了新的前景。未来专注于详细分子表征、配方稳定性以及体外或体内皮肤模型的研究将进一步支持其工业和商业应用。这些研究将重点关注在人类角质形成细胞中的细胞相容性以及相关抗衰老机制的探索，以加强对这些化合物的化妆品相关性和安全性评估。
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