壳寡糖与对人体健康的有利作用

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楼主 2019-06-11 01:22:03
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壳寡糖是壳聚糖降解的产物,它们的聚合度一般在 20 以下。研究和开发壳寡糖有那些其特有的意义。

第一,壳寡糖因其原料的丰富和多样性见长,这是其它任何一种寡糖无法与之相比的。

甲壳素的生物 质量仅次于纤维素,作为可再生资源,每年可获得的量不下于亿吨。而且来源丰富,除了最为常见的虾和 蟹外,已经利用的还有酵母等真菌的细胞壁和蚕蛹。一些可以研究和饲养的昆虫,例如蝗虫,也有可能作 为开发利用的甲壳素的原材料。为此,甲壳素、壳聚糖和壳寡糖完全是一个可持续发展的生物工程产业。

第二,绝大多数寡糖是中性分子,另有一些是酸性寡糖,例如寡聚半乳糖醛酸和肝素的片段。而只有 壳寡糖是目前仅知的唯一碱性寡糖。而不论是细菌表面还是动物细胞表面几乎都是酸性的环境。就这点而 言,壳寡糖可以说是非常具有“个性”的。

另有一点在研究壳寡糖时也应该注意的,即它们的脱乙酰度。在自然界中广泛存在的甲壳素及其降解 的片段,因此,在自然界中存在着一些与甲壳素及其片段几丁寡糖特异地结合的凝集素。如果壳寡糖的脱 乙酰度较低,同时,残留的乙酰基有是比邻的,即在聚合度较高(比如说聚合度为 10)的壳寡糖中如果存 在一些几丁三糖,其结果是聚合度较高的壳寡糖所表现的生物学活性是可能与几丁三糖和有关凝集素相互 作用所致。

在自然界存在诸多不同种类的寡糖中,壳寡糖具有及其特殊的结构和功能,而自然界中壳寡糖是如何 形成?科学家有什么方法可以大量制备获得?与其它糖相比壳寡糖有哪些特点?

在日常生活中又有哪些 用从发现甲壳素后的一个半世纪,甲壳素的研究进展缓慢。

20 世纪下半叶,随着对纤维素、蛋白质和甲 壳素及其他糖类等生物大分子的研究,有机化学诞生和发展起来。

甲壳素的研究重心也从欧洲转向日本。

1977 年英国 Muzzarelli 教授发起并主持了第一届甲壳素和壳聚糖国际会议,以后每 2 年召开一次。

在 1991 年的会议上,美、欧的医学科技界、营养食品研究机构将其誉为“第六要素”。

我国于 1952 年开始研究。

世纪 90 年代是研究的全盛时期。

1997 年, 研究开发课题列入国家科委“九五” 攻关计划, 2000 年酶法生产壳寡糖的方法被中国科学院大连化学物理研究所的研究人员攻克。

壳寡糖在自然界来源于蟹、虾、昆虫等外壳中所含的甲壳素。

人类利用甲壳素源始于中国,在古代, 中医便取蟹、虾、甲鱼、龟壳等外壳入药,对各种病症均有良好效果。民间素有“吃虾不丢壳,百病不上 门”之说。

在古医书《本草纲目》中就有记载:蟹壳具有破淤消积的功能,用于治疗淤血积滞、肋痛、乳 痛、冻疮等。现在知道,甲壳质不仅存在于蟹、虾等的外壳,而且蘑菇、木耳、藻类、贝类、软体动物(如 鱿鱼、乌贼)的软骨和表皮、节肢动物(昆虫)以及真菌类的细胞壁中也广泛存在着。

自然界每年生物合 成的甲壳素约有 1000 亿吨之多,产量仅次于植物纤维。甲壳素可被自然界土壤及动物消化道中微生物缓慢 降解并在自然界循环。

由于甲壳素性质非常稳定,既不溶于水,也不溶于一般的酸碱,自然分解较慢,因此这种物质长期得 不到广泛利用。

上世纪人们经过长期研究,发现用化学方法将甲壳素进行结构改造(即脱乙酰化),使其 变成壳聚糖后,可溶解度在弱酸溶液中,使甲壳素的开发利用进入了一个飞跃发展的时代。

在食品、农业、 水产、医药、化妆品、纺织、造纸、生物技术、环保等领域均有应用。壳聚糖被欧美誉为除蛋白质、脂肪、 糖类、维生素、矿物质以外的第六大生命要素——甲壳素(《科技日报》2000.9.24)。

壳聚糖是自然界中 唯一的动物性膳食纤维,也是自然界唯一带正电荷的碱性多糖,除具有膳食纤维的多种特性和功效外,还 有着重要的生理和药理意义,对治疗和预防血脂升高、调节 人体免疫力、肿瘤、糖尿病、生理功能失调、 心脑血管疾病等有着良好的效果。

由于壳聚糖分子量大、不溶水等特点,其功能的发挥主要是通过人体消化道中的微生物酶降解形成小 量的壳寡糖(1-5%)被人体所吸收。

壳聚糖很难直接被人及动物十二指肠吸收发挥作用。而壳寡糖和其它 寡糖有何不同?

第一,壳寡糖是由 2~10 个氨基葡糖通过 β-1,4-糖苷键连接而成的低聚氨基葡萄糖,其 原料来源丰富(每年自然产量大于 1000 亿吨),是目前其它寡糖无法与之相比的。

第二,绝大多数寡糖是 中性分子(不带电荷)如乳糖、果寡糖、木寡糖及甘露寡糖等,另有一些是酸性寡糖(带负电荷)如海藻 寡糖、果胶寡糖和肝素等。而自然界中唯有壳寡糖是目前仅知的唯一碱性寡糖(带正电荷)。

而不论是细 菌表面还是动物细胞表面几乎都是酸性的环境。就这点而言,壳寡糖可以说是非常具有“个性”的。

引起 国际上学术界及企业界的高度关注国内对“壳寡糖”的称呼从以前的“低聚氨基葡萄糖”、“壳低聚糖”、“壳寡聚糖”慢慢统一为壳 寡糖。从中国科学院大连化物所壳寡糖研究中心的壳寡糖文献数据库已收集的国际上 2100 余篇(1967 年 至 2008 年 2 月底统计)文献及专利资料显示。

首先,从年代上看,数据库中现有的最早报道壳寡糖相关文献为 1967 年。早先的研究多以壳聚糖为研 究对象,但由于壳聚糖分子量大,不易溶于水等缺点,而后发现极易溶于水的壳寡糖有很多与壳聚糖相似 的生理活性。

随后壳寡糖的研究开始升温,该领域论文数从 2000 年以前每年文献报道不到 100 篇, 2007 到 年的近 300 篇。其中以 2000~2003,2004~2006 年增长都比较快,尤其是 2004~2006 年间,增幅很大。

从研究壳寡糖的国家来看,1967~2007 年间,有 56 个国家发表了有关壳寡糖领域的研究论文。

壳寡糖论文发表量居前 10 位的国家(地区)依次 为日本,韩国/朝鲜,中国,美国,中国台湾,俄国,法国,德国,印度,荷兰(表 3.1.2)。其中,日本有 384 篇文献,占研究壳寡糖世界论文总量的 25.94%。

对发表壳寡糖研究文献的机构进行分析发现,排名在前 10 位的研究机构基本都为亚洲沿海地区,可能 是原料供应较为充足的缘故。日本的农药生物资源研究所以 39 篇论文排名第一,之后是发表 34 篇文章的 中国科学院。日本有 4 个研究机构,韩国有 3 个研究机构。

从壳寡糖的研究范围来划分,目前对壳寡糖研究最多的为壳寡糖的制备,发表的文章数占到壳寡糖研 究论文总量的 18% 。

其次是壳寡糖在植物方面的应用,发表的文章数占到了 14% 。随后为降解壳聚糖的一 些壳聚糖酶、几丁质酶的研究,发表的文章数占到了 11% 。

近些年来,对壳寡糖的生理活性的研究越来越 多,所以促生了研究壳寡糖制备的热潮 壳寡糖发表论文的研究范围划分 中国开始研究壳寡糖始自 1994 年,1994~2007 年在壳寡糖领域共发表中文文献(含专利)659 篇。

论 文多发表在 2001 年之后,特别是 2001-2003 年、2004-2006 年发表论文数激增。表明近几年来我国对壳寡 糖的研究越来越重视,研究成果逐渐增多。

中国发表的 659 篇文献涉及 150 多个国内机构,其中发表 10 篇以上论文的机构有 8 个。中国科学院大 连化学物理研究所以发表 50 篇论文排名第一,其次是发表 34 篇文章的中国海洋大学,随后是浙江大学, 发表文章 33 篇。

从以上分析可以看出,近些年国内外对壳寡糖的研究处于飞速发展阶段。由于壳寡糖具有许多独特的 理化性质和生理功能,现已广泛应用于食品、医药、化妆品、农业生产、环保等领域。



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