海藻酸鈉寡糖的生物活性及其衍生產(chǎn)物研究進(jìn)展

崔夢(mèng)楠,肖沁林,覃小麗,鐘金鋒

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)

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海藻酸鈉寡糖的生物活性及其衍生產(chǎn)物研究進(jìn)展

崔夢(mèng)楠,肖沁林,覃小麗,鐘金鋒*

(西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)

海藻酸鈉寡糖是海藻酸鈉經(jīng)過一定的降解方式得到的低分子聚合物,其具有分子量低、水溶性強(qiáng),易吸收等特性,同時(shí)還具備抗氧化、降血壓、降血脂等生物活性。采用合理的方法對(duì)海藻酸鈉寡糖進(jìn)行修飾,得到的衍生物的生物活性、生理功能都有一定提高,可在一定程度上拓展海藻酸鈉寡糖產(chǎn)品在食品工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,本文著重對(duì)海藻酸鈉寡糖的生物活性及其衍生物的研究現(xiàn)狀進(jìn)行歸納,以期為從事海藻酸鈉寡糖的研究者提供一定的參考價(jià)值。

海藻酸鈉寡糖,生物活性,修飾,衍生物,復(fù)配

海藻酸鈉是細(xì)菌細(xì)胞壁及海帶等褐藻類植物細(xì)胞壁的主要成分[1],其來源廣、產(chǎn)量大,已應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。將海藻酸鈉用合適的方法降解后可得到低分子量的聚合物——海藻酸鈉寡糖,該寡糖主要由α-L甘露糖醛酸(M)和β-D古羅糖醛酸(G)通過1-4糖苷鍵連接而成,具有分子量低,水溶性強(qiáng),易吸收等特點(diǎn),同時(shí)還具有抗氧化、抗凍保水、刺激細(xì)胞因子分泌、降血脂等生物活性[2-5]。目前,海藻酸鈉寡糖主要初步應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域,在涉及海藻酸鈉寡糖及其衍生物的深度研發(fā)與應(yīng)用方面還存在著一定的不足。因此,深入研究海藻酸鈉寡糖的生物活性,對(duì)合理開發(fā)寡糖類相關(guān)產(chǎn)品具有積極意義。

海藻酸鈉寡糖經(jīng)硫酸化、烷基化、乙?；⒘姿狨セ群侠淼男揎椇?可在一定程度提高或獲得全新的生物活性。硫酸化的海藻酸鈉寡糖具有抗病毒、抗凝活性,因此可以作為病毒抑制劑、抗凝劑應(yīng)用于臨床治療中[6-7]。高取代度的硫酸寡糖可能由于抗凝血性過強(qiáng)而導(dǎo)致出血問題,經(jīng)烷基硫酸酯化的海藻酸鈉寡糖可降低其抗凝血特性,改善其性能,并且其抵抗HIV-1病毒的能力更強(qiáng)[8]。海藻酸鈉寡糖經(jīng)三價(jià)鉻離子修飾后得到的新配合物具有較顯著持久的降糖效果,可在一定程度上改善血脂水平,這為新型降糖藥的研發(fā)提供了參考依據(jù)[9]。

海藻酸鈉寡糖及其衍生物因其獨(dú)特的生物活性、生理功能,在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域有著重要的研究意義。但迄今為止,國內(nèi)尚沒有系統(tǒng)地關(guān)于海藻酸鈉寡糖修飾改性這方面的文獻(xiàn)總結(jié)。因此,本文對(duì)近幾年來海藻酸鈉寡糖及其衍生物的生物活性、衍生化修飾相關(guān)方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為我國海藻酸鈉寡糖及其衍生物相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)提供一定的借鑒意義,擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

1　海藻酸鈉寡糖的主要制備方法

海藻酸鈉寡糖的主要制備方法有化學(xué)降解、生物降解、物理降解等?；瘜W(xué)降解主要有氧化降解和酸水解,其中,酸水解是一種簡單有效的降解海藻酸鈉多糖的化學(xué)方法,但反應(yīng)劇烈,易導(dǎo)致設(shè)備腐蝕,“三廢”污染嚴(yán)重,氧化降解通過破壞糖苷鍵降解海藻酸鈉多糖,其降解速率高,但易在還原端開環(huán)形成羧基[10]。生物降解主要是指酶催化降解,酶解法反應(yīng)條件溫和,專一性強(qiáng),催化效率高,易控制,但是酶不易回收,成本較高[11]。物理降解主要包括超生波降解、微波降解和輻射降解。Fu等[12]研究表明,2%的海藻酸鈉水溶液在100 kGy的γ射線輻射下,得到的產(chǎn)物的分子量的數(shù)量級(jí)可下降到104,但得率較低。目前,主要是聯(lián)合使用物理降解法、化學(xué)降解法、生物降解法,以更加經(jīng)濟(jì)的方式獲得符合要求的海藻酸鈉寡糖產(chǎn)品。

2　海藻酸鈉寡糖的生物活性

2.1抗氧化活性

海藻酸鈉寡糖是一種天然的抗氧化劑。Falkeborga等[13]研究表明,海藻酸鈉寡糖對(duì)羥基、超氧自由基、ABTS等自由基具有清除能力,且能抑制乳狀液中脂質(zhì)的氧化,效果優(yōu)于抗壞血酸。海藻酸鈉寡糖有著獨(dú)特的聚陰離子特性,能夠抵御紫外線的輻射,防止細(xì)胞受到損傷[14]。Sen等[15]研究表明,相對(duì)分子質(zhì)量為20.5、17.7、16.0 kg/mol的海藻酸鈉寡糖對(duì)DPPH自由基的半抑制濃度分別為11.0、18.0、24.0 mg/mL,可見海藻酸鈉寡糖的相對(duì)分子質(zhì)量越大,其清除DPPH自由基的能力越強(qiáng)。此外,G與M單元的分布比例也會(huì)影響海藻酸鈉寡糖對(duì)DPPH自由基的清除能力,具有相同分子質(zhì)量的海藻酸鈉寡糖,G與M的比值越低,其清除DPPH自由基的能力越強(qiáng)。由此可見,海藻酸鈉寡糖抗氧化活性的發(fā)揮與其相對(duì)分子質(zhì)量、結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系,調(diào)整海藻酸鈉寡糖的相對(duì)分子質(zhì)量、G單元與M單元的比值,可更為有效地發(fā)揮其抗氧化活性,降低人體內(nèi)過氧化狀態(tài),在保健食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域預(yù)防或治療疾病,從而有利于調(diào)節(jié)人類身體健康。

2.2調(diào)節(jié)血壓

海藻酸鈉寡糖具有調(diào)節(jié)血壓、降低血壓的作用。Moriya[16]等用鹽敏感高血壓Dahl’s大鼠模型研究海藻酸鈉寡糖降血壓的機(jī)理,發(fā)現(xiàn)未皮下注射海藻酸鈉寡糖的大鼠隨著年齡的增加,收縮壓增加,注射海藻酸鈉寡糖的大鼠幾乎能完全地抑制由高鹽飲食導(dǎo)致的血壓的增加,但當(dāng)停止注射時(shí),大鼠在注射海藻酸鈉寡糖這一過程中下降的收縮壓會(huì)急劇的上升。在這兩組大鼠模型中,大鼠的糞便和尿液中的鈉的排泄物沒有顯著的不同,但注射海藻酸鈉寡糖的大鼠的尿液中的蛋白排泄物降低。Ueno等[17]研究表明,海藻酸鈉寡糖對(duì)原發(fā)性高血壓也有一定的治療效果,在原發(fā)性高血壓小鼠的飲食中添加海藻酸鈉寡糖,老鼠的收縮壓升高,心臟重量減小,腎臟損害和心血管損害顯著降低。其中,海藻酸鈉寡糖主要是通過阻滯Ca2+通道(VOCCs),使Ca2+不能進(jìn)入細(xì)胞,同時(shí)也無法釋放內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中貯藏的Ca2+,導(dǎo)致平滑肌細(xì)胞不能收縮,外周血管阻力減小,從而達(dá)到調(diào)節(jié)血壓、降低血壓的效果[18]。海藻酸鈉寡糖獨(dú)特的降壓機(jī)理,可將其研發(fā)為一款綠色的降壓藥物,治療高血壓、腎臟損傷等疾病。

2.3保護(hù)神經(jīng)

臨床藥師主導(dǎo)的慢性病管理在提高老年高血壓患者對(duì)藥物了解程度方面的作用 ………………………… 武丹威等（23）：3251

海藻酸鈉寡糖可在一定程度上保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞,抑制其凋亡。Ma等[19]研究表明,海藻酸鈉寡糖能夠降低細(xì)胞內(nèi)Ca2+的水平,抑制依賴Ca2+的細(xì)胞凋亡信號(hào)通路上的激酶的活化,從而抑制細(xì)胞的凋亡、死亡。Tusisk等[20]發(fā)現(xiàn),海藻酸鈉寡糖還可以抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過度應(yīng)激引起的細(xì)胞凋亡通路、半胱天冬酶蛋白酶激活-3(Caspase-3)引起的Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)。海藻酸鈉寡糖能夠保護(hù)PC12細(xì)胞,上調(diào)B型白細(xì)胞/2型淋巴細(xì)胞樣蛋白(Bcl-2)的表達(dá),下調(diào)Bax的表達(dá)、抑制半胱天冬酶的活化,阻斷過氧化物酶體增殖活化受體(PARR)的剪切,降低p53、p38、c-June氨基末端激酶的磷酸化作用。海藻酸鈉寡糖也可以活化Nrf2,提高細(xì)胞的抗氧化能力,上調(diào)熱休克蛋白(Hsp70)的表達(dá),提高機(jī)體的抗逆能力,提高細(xì)胞的存活率。這些均表明了海藻酸鈉寡糖能夠抑制細(xì)胞凋亡,提高機(jī)體的抗逆能力,在神經(jīng)的保護(hù)中起重要的調(diào)節(jié)作用,在老年癡呆癥、帕金森氏癥、亨丁頓舞蹈癥、肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥等神經(jīng)退行性疾病的預(yù)防、治療中發(fā)揮著良好的生理功能。

2.4抗凍保水活性

海藻酸鈉寡糖具有良好的吸濕、保濕性能。許雷等[21]研究表明,海藻酸鈉寡糖的吸濕、保濕能力都高于分子質(zhì)量為600 g/mol的聚乙二醇,且其吸濕、保濕能力隨海藻酸鈉寡糖聚合度的減小而增大。海藻酸鈉寡糖在去皮的南美白對(duì)蝦的商業(yè)化保藏中也發(fā)揮了重要的作用,當(dāng)使用海藻酸鈉寡糖作為防凍劑時(shí),去皮的南美白對(duì)蝦的質(zhì)地未發(fā)生改變,色澤穩(wěn)定,Ca2+-ATP酶的活性有所增強(qiáng),肌原纖維蛋白含量增加,融化損失率下降[22]?？梢?使用海藻酸鈉寡糖保藏去皮的南美白對(duì)蝦,提高了其商品化價(jià)值。海藻酸鈉寡糖因其獨(dú)特的吸濕、保濕、抗凍保水性能,在新型化妝品的研發(fā)、食品的商業(yè)化保藏等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

2.5增加細(xì)胞因子分泌物

低分子的海藻酸鈉寡糖具有促進(jìn)細(xì)胞因子分泌的作用。Khan等[23]研究表明,海藻酸鈉寡糖能夠促進(jìn)植株對(duì)礦物質(zhì)元素的吸收和利用,提高葉綠素、類胡蘿卜素的含量,當(dāng)噴灑的海藻酸鈉寡糖的濃度為120 mg/L時(shí),植株的葉綠素、類胡蘿卜素最大總含量分別為43.1%和31.4%。海藻酸鈉寡糖還能夠加快[3H]胸苷的攝取,促進(jìn)膠質(zhì)細(xì)胞的增殖,其中,含G末端的海藻酸鈉寡糖對(duì)膠質(zhì)細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用更加明顯,可能是因?yàn)槟┒薌與角質(zhì)細(xì)胞上受體的親和力比較強(qiáng)或末端G能夠激活表皮生長因子(EGF)的表達(dá),直接促進(jìn)角質(zhì)細(xì)胞的生長[24]。Xu等[25]研究表明,古羅糖醛酸寡糖能夠?qū)奘杉?xì)胞產(chǎn)生刺激作用,提高其生物活性,誘導(dǎo)其分泌更多的細(xì)胞因子,使其更好的發(fā)揮非特異性免疫,提高機(jī)體抗逆能力。Yamamoto等[26]研究表明,70 mg/kg的海藻酸鈉寡糖已經(jīng)足夠讓小鼠獲取最大濃度的粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF),G-CSF有利于中性粒細(xì)胞系造血細(xì)胞的增殖、分化和活化,且相對(duì)分子質(zhì)量低于2000 ku的海藻酸鈉寡糖均能被先天免疫系統(tǒng)識(shí)別[27],可見,海藻酸鈉寡糖能在一定程度上提高機(jī)體的免疫能力、抗逆能力,是一種無毒高效的細(xì)胞因子增強(qiáng)劑、免疫調(diào)節(jié)劑。

2.6降低低密度脂蛋白

血清中低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)濃度高于正常水平可引起心血管病癥、脂肪肝等疾病的發(fā)生。Yang等[5]研究表明,海藻酸鈉寡糖能夠提高固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-2(SREBP-2)核轉(zhuǎn)錄和mRNA水平,從而促進(jìn)肝細(xì)胞表面低密度脂蛋白(LDL)受體(LDLR)基因表達(dá),增強(qiáng)其清除LDL-C的能力,且隨著時(shí)間的延長、海藻酸鈉寡糖劑量的增加,LDLR對(duì)LDL-C的清除效果更佳顯著。此外,他們還發(fā)現(xiàn),海藻酸鈉寡糖能夠下調(diào)蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9(PCSK9)的表達(dá),能夠有效避免LDLR的降解?？梢?海藻酸鈉寡糖在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝,降低血清中LDL-C的濃度,減小動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病、腦卒中和外周動(dòng)脈病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)中發(fā)揮著重大的作用,對(duì)人類的身體健康起積極的促進(jìn)作用。

海藻酸鈉寡糖具有獨(dú)特的抑菌活性。Tondervik等[28]研究表明,當(dāng)海藻酸鈉寡糖的濃度大于等于6%時(shí),隨著海藻酸鈉寡糖添加量的增加,菌株的死亡率增加。在胚管化驗(yàn)中,海藻酸鈉寡糖也表現(xiàn)出了良好的抑制菌絲生長的生物活性。海藻酸鈉寡糖的濃度高于2%時(shí),即可破壞真菌生物膜的結(jié)構(gòu)。海藻酸鈉寡糖能夠增強(qiáng)制真菌素、兩性霉素B、氟康唑、咪康唑、伏立康唑、鹽酸特比萘芬的抑菌活性,在制霉菌素中加入海藻酸鈉寡糖時(shí),制霉菌素對(duì)曲霉屬真菌菌株、假絲酵母的最小抑菌濃度下降16倍,對(duì)假絲酵母的最小抑菌濃度下降了8倍,海藻酸鈉寡糖的抑菌活性可能與細(xì)胞膜的生長能力減弱、細(xì)胞間隙增大、細(xì)胞扭曲變形有關(guān)[29]。Powell等[30]通過透射電子顯微鏡觀察到,在高濃度的海藻酸鈉寡糖(>10%)中,銅綠假單胞菌的細(xì)胞膜的通透性增加,內(nèi)容物外溢,而低濃度(<10%)的海藻酸鈉寡糖中,細(xì)胞膜的通透性幾乎沒有改變?？梢?海藻酸鈉寡糖主要是通過破壞多重耐藥性致病菌的生物薄膜的結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)抗生素對(duì)其的抑制活性,提高抗生素在臨床醫(yī)學(xué)上的治療效果。

3　海藻酸鈉寡糖的衍生產(chǎn)物

海藻酸鈉寡糖憑借其獨(dú)特的生物活性、生理功能,已在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì),但其單一使用時(shí)往往存在著一定不足,如作用效果不顯著。在對(duì)海藻酸鈉寡糖進(jìn)行一定衍生化處理后,改良其生物活性和生理功能,可開發(fā)出符合要求相關(guān)產(chǎn)品。

3.1海藻酸鈉寡糖的復(fù)合物

3.1.1海藻酸鈉寡糖與三價(jià)鉻離子的配合物近年來,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)海藻酸鈉寡糖及其衍生物的降糖功效關(guān)注比較多。Cui等[9]研究發(fā)現(xiàn),用三價(jià)鉻離子對(duì)海藻酸鈉寡糖進(jìn)行改性,可增加外周組織葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT4)的表達(dá),促進(jìn)葡萄糖的利用,提高胰島素受體的敏感性,使胰島素與之結(jié)合,發(fā)揮其降血糖的作用。鉻化海藻酸鈉寡糖與普通降血糖藥物二甲雙胍相比,具有毒性低、副作用小、性質(zhì)穩(wěn)定、作用溫和、緩慢持久的優(yōu)點(diǎn),其在某種程度上還能降低血脂水平[31],是一款有潛力的綠色的降糖藥物。

3.1.2海藻酸鈉寡糖與氧釩根離子的復(fù)合物海藻酸鈉寡糖獨(dú)特的抗氧化活性為藥物的研發(fā)、臨床治療提供了依據(jù)。Liu等[32]研究表明,氧釩化海藻酸鈉寡糖對(duì)羥基、DPPH自由基的清除能力都高于海藻酸鈉寡糖,且改善了釩離子不易吸收的特性,減小了副作用。此外,他還發(fā)現(xiàn),氧釩化海藻酸鈉寡糖在腫瘤疾病的治療上表現(xiàn)出了良好的抗腫瘤活性,它能夠顯著地抑制肝癌細(xì)胞株系BEL-7304的配體的增殖,對(duì)正常肝細(xì)胞HL-7702的生長和增殖無影響。

3.1.3海藻酸鈉寡糖與膠原蛋白的交聯(lián)Pietrasikz等[33]研究發(fā)現(xiàn),膠原蛋白與卡拉膠復(fù)配得到的復(fù)合物的保濕性能高于膠原蛋白、卡拉膠,這為新型的天然的保濕劑的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。任舒文[34]研究表明,海藻酸鈉寡糖經(jīng)膠原蛋白修飾改性后,提高了抗氧化酶活性,減少了體內(nèi)自由基,有利于維持機(jī)體健康態(tài)、年輕態(tài)。復(fù)配物主要是在線粒體中發(fā)揮對(duì)輻射損傷后細(xì)胞的修復(fù)保護(hù)作用,且其抗氧化活性隨海藻酸鈉寡糖聚合度的減小而增強(qiáng)。該復(fù)配物良好的抗氧化活性、抗輻射能力,為保健功能食品的研發(fā)提供了方向。

3.1.4海藻酸鈉寡糖-明膠復(fù)合物水凝膠Dahlmann[35]等發(fā)現(xiàn),明膠作為交聯(lián)劑可與經(jīng)高碘酸鈉部分氧化的海藻酸鈉反應(yīng)形成凝膠,這是因?yàn)楹Ｔ逅徕c寡糖中的醛基與明膠中的氨基可以希夫堿形式發(fā)生化學(xué)交聯(lián)作用。為了提高復(fù)合物水凝膠與細(xì)胞的黏附水平、交流能力,增強(qiáng)細(xì)胞特定配體的配位性能,可對(duì)其耦聯(lián)生物活性物質(zhì),如生長因子、外源凝集素、活性蛋白、多肽、特異氨基酸序列等[36],生物活性物質(zhì)的耦聯(lián)能在一定程度上增強(qiáng)生物活性物質(zhì)的生理功能,提高細(xì)胞的新陳代謝能力[37]。Balakrishnan等[38]研究發(fā)現(xiàn)了海藻酸鈉寡糖-硼砂-明膠三元復(fù)合物新型水凝膠傷口敷料,該敷料既有硼砂的抗菌防腐性能,又有明膠的止血性能,用其包封二丁酰環(huán)磷酸腺苷,小鼠傷口上皮角質(zhì)細(xì)胞的完全合成僅需10 d,大大提高了傷口愈合速度[39]。由此可見,海藻酸鈉寡糖-明膠復(fù)合物水凝膠在包封生物活性物質(zhì)的應(yīng)用中具有潛在的應(yīng)用前景,并值得深入研究。

3.2結(jié)構(gòu)修飾

3.2.1海藻酸鈉寡糖與己二酰二肼(AAD)的交聯(lián)Bouhadir等[40]以海藻酸鈉為基本材料,用氧化劑高碘酸鈉對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性,得到了含醛基的海藻酸鈉寡糖。為了提高凝膠的溶解性能和機(jī)械性能,用AAD與之交聯(lián),便可得到穩(wěn)定的海藻酸鈉寡糖共價(jià)交聯(lián)凝膠(PAG)。PAG是柔軟的、可降解的生物材料,這是因?yàn)楹Ｔ逅徕c寡糖中的醛基與雙酰肼基團(tuán)脫水縮合形成了含腙鍵的凝膠,該凝膠在水溶液中很容易水解。他還發(fā)現(xiàn),當(dāng)AAD的濃度為0.15 mol/L時(shí),凝膠彈性模量最大,但凝膠的機(jī)械性能不穩(wěn)定,易受所處環(huán)境pH的影響,pH為4.5時(shí)形成的凝膠的壓縮模量高于pH為7.4時(shí)形成的凝膠的壓縮模量。該凝膠的降解速率與海藻酸鈉寡糖的相對(duì)分子質(zhì)量有密切關(guān)系,分子量為0.5的海藻酸鈉寡糖形成的交聯(lián)凝膠的降解速率較快。在水凝膠降解后,AAD和海藻酸鈉寡糖可以通過組織擴(kuò)散,由于其分子量低,可以被人體清除[41]。PAG凝膠為典型的納米多孔結(jié)構(gòu),其孔徑為0～5 nm[42],可用來運(yùn)載氟比洛芬酯藥物,可延長藥物的釋放時(shí)間,并達(dá)到控釋、緩釋的要求[43]。為了提高凝膠與細(xì)胞的交流能力,還可將其耦合細(xì)胞黏附肽,常用的多肽為精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD),以促進(jìn)細(xì)胞增殖。

3.2.2海藻酸鈉寡糖與聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEM)的復(fù)配PDMAEM水溶液存在著低臨界溶解溫度(LCST),當(dāng)溫度高于該臨界值時(shí),PDMAEM的水溶液可形成物理凝膠。Gao等[44]以氧化了的海藻酸鈉為基本材料,對(duì)其接枝PDMAEM發(fā)現(xiàn),改性的海藻酸鈉寡糖水凝膠的溶脹比受pH和離子強(qiáng)度的影響,當(dāng)媒介的pH大于3.0時(shí),PDMAEM發(fā)生羧酸離子化,形成陽離子聚合電解質(zhì)的復(fù)合物,此時(shí)凝膠的平衡溶脹比下降,當(dāng)溶液的離子強(qiáng)度增加時(shí),復(fù)合水凝膠的溶脹比先增加后降低,前期是因?yàn)榫垭娊赓|(zhì)復(fù)合物的破裂,后期是因?yàn)镹a+、Ca2+發(fā)生交換。由此可知,通過調(diào)節(jié)海藻酸鈉寡糖與PDMAEM的聚合方式、pH和離子強(qiáng)度,可以得到不同機(jī)械強(qiáng)度的溫度響應(yīng)型的復(fù)合水凝膠。

3.2.3硫酸化修飾Hu等[45]用氯磺酸-吡啶法對(duì)海藻酸鈉寡糖進(jìn)行硫酸酯化改性,觀察到50、100 mg/kg的相對(duì)分子質(zhì)量為3798 g/mol的海藻酸鈉寡糖經(jīng)硫酸酯化后對(duì)小鼠S180移植性實(shí)體瘤的抑制率分別為66.0%、70.4%,此時(shí),小鼠脾臟的質(zhì)量有所增加。他的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,硫酸化海藻酸鈉寡糖抑制腫瘤的生長并不是限制細(xì)胞的循環(huán)或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,而是調(diào)節(jié)宿主自身的免疫系統(tǒng),增強(qiáng)其自身防御能力。此外,硫酸多糖還能夠提高其抗凝血活性。Miller等[7]研究表明,在一定的取代范圍內(nèi),海藻酸雙酯鈉寡糖的抗凝血活性隨取代度的增加而加強(qiáng),其結(jié)構(gòu)與自然血液抗凝劑肝素類似[46]。海藻酸雙酯鈉寡糖還能促進(jìn)細(xì)胞生長因子、趨化因子、細(xì)胞因子、肌原纖維、肌原纖維生長因子受體等信號(hào)分子的信息傳遞,這些分子信號(hào)的傳遞與動(dòng)物的胚胎發(fā)育、腫瘤生長、傷口愈合和個(gè)體生長有很大的聯(lián)系[47]。

3.2.4烷基化修飾Uryu等[8]通過引入烷基對(duì)硫酸化海藻酸鈉寡糖進(jìn)行修飾,在一定程度上降低了硫酸化海藻酸鈉寡糖的抗凝血活性,并提高了其抗HIV病毒的能力,提高了機(jī)體對(duì)病毒的抵抗能力。其抗病毒活性可能是因?yàn)橥榛c病毒囊膜脂雙層的作用,破壞了病毒的囊膜,調(diào)節(jié)了細(xì)胞的細(xì)胞膜的極性,從而干擾了病毒的吸附?？梢?烷基硫酸化海藻酸鈉寡糖在抗病毒方面具有潛在的應(yīng)用前景。

4　展望

海藻酸鈉寡糖因其獨(dú)特的生物活性、生理功能,在保健功能食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域顯示出了重要的研究意義和較好的市場(chǎng)潛力。海藻酸鈉寡糖經(jīng)氧釩根離子、三價(jià)鉻離子修飾改性后,其抗氧化活性、降糖活性有了一定程度的提高,比其單一組分有較大的優(yōu)勢(shì),經(jīng)氧化的海藻酸鹽水凝膠還可與AAD、PDMAEM、明膠等發(fā)生交聯(lián)作用,改善海藻酸鹽水凝膠的溶解性能、力學(xué)性能。然而,有關(guān)海藻酸鈉寡糖及其衍生物的生理功能的差異、作用機(jī)理尚不明確,海藻酸鹽復(fù)合水凝膠的制備中也需考慮生物相容性、細(xì)胞的黏附水平、制備過程的成本等問題,但隨著科技的進(jìn)步、多學(xué)科領(lǐng)域的交叉合作,可以預(yù)期海藻酸鈉寡糖相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)在今后有進(jìn)一步的突破,不斷完善并開發(fā)出更多的海藻酸鈉寡糖相關(guān)產(chǎn)品,為應(yīng)用到新領(lǐng)域奠定良好的基礎(chǔ)。

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A review on the physiologicai activity of alginate oligosaccharides and their derivatization

CUI Meng-nan,XIAO Qin-lin,QIN Xiao-li,ZHONG Jin-feng*

(College of Food Science,Southwest University,Chongqing 400715,China)

Alginate oligosaccharides could be obtained by chemical and enzymatic hydrolysis of alginate. It has lower molecular weight,better water solubility and higher absorption than alginate. It also possesses lots of biological activities,including antioxidant activity,anti-hypersensitive activity and anti-allergy property. Chemical modification of alginate oligosaccharides serves a tool to improve its physical properties and physiological activities,thus expanding their uses in food and pharmaceutical areas. However,reviews are limited on biological activities of alginate oligosaccharides and their derivatization. Therefore,in this review,the present research status of alginate oligosaccharides and their derivatization was highly summarized. Besides,the prospect of alginate oligosaccharides and their derivatization was proposed.

alginate oligosaccharides;physiological activity;modification;derivatization;complexes

2016-04-08

崔夢(mèng)楠(1994-)，女，大學(xué)本科，研究方向：食品科學(xué)與工程，E-mail:1002285442@qq.com。

鐘金鋒(1984-)，男，博士，副教授，研究方向：食品多糖和化學(xué)過程分析，E-mail:jinfzhong@163.com。

西南大學(xué)第八屆本科生科技創(chuàng)新基金(20151702013); 國家自然科學(xué)基金(31501446)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)16-0383-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.16.068