多糖的化學修飾及抗氧化性變化的研究進展 *

王世越，柯欽豪，周宏福，鄭 敏

(湖北科技學院，湖北 咸寧 437100)

多糖是一類廣泛存在于自然界的天然大分子物質，至今大量學者已通過實驗證實多糖具有良好的抗氧化活性、抗腫瘤活性、抗病毒活性、免疫活性調節(jié)等生物活性[1]。通過化學手段對天然多糖進行定向的結構修飾，可以增強多糖生物活性。多糖的結構修飾可以通過化學、生物、物理方法進行實現，目前應用最廣的為化學方法?；瘜W修飾可通過改變多糖的分子量以及取代基種類、位置、數目，以實現改變多糖的生物活性[2]。目前，對多糖進行化學修飾的化學方法主要為與金屬離子絡合、硫酸化、磺?；?、乙酰化、烷基化、硒化、羧甲基化、磷酸化、苯甲?；?。本文將對以上方法的原理、操作及產物的抗氧化性等方面進行綜述。

1 與金屬離子絡合

多糖的金屬絡合物是當前天然產物研究領域的熱門方向，主要的研究熱點集中于與鈣、鐵、銅等金屬離子絡合物研究。多糖與金屬離子絡合的常見方法是將多糖調配為適當濃度溶液，加入NaOH溶液調節(jié)pH(制備多糖鐵的配合物需在多糖溶液中先加入Na2CO3和檸檬酸鈉)，再加入提供相應配位離子的化合物，水浴加熱數小時后即可得到相應的金屬配合物[3]。

王元鳳等[3]使用粗老綠茶多糖ATPS制得多糖的鈣、鐵絡合物：ATPS-Ca(Ⅱ)、ATPS-Fe(Ⅲ)，發(fā)現茶多糖與兩種離子的配位方式不同和配位能力的大小不同：ATPS-Ca(Ⅱ)清除自由基的能力相比于ATPS減弱，ATPS-Fe(Ⅲ)清除自由基的能力與ATPS相近。推測是由于茶多糖對不同金屬離子的配位能力、配位方式不同造成絡合物空間結構的差別，從而表現為清除自由基能力的差異。張曼等[4]提取平貝母多糖FUP，與鐵絡合制得平貝母多糖鐵(FUP-Fe)，進行體外抗氧化性實驗測得：FUP-Fe對DPPH自由基、O2-自由基、OH-自由基均有清除作用，且其清除作用均高于FUP。FUP經過絡合修飾后，引入的鐵離子增強了結構的穩(wěn)定性和抗氧化能力。

2 多糖的硫酸化

多糖硫酸化修飾是將多糖與相對應的硫酸化試劑共溶于適當的溶劑中，以實現將硫酸基團引入多糖殘基的某些羥基上[5]。常用的硫酸化方法有氯磺酸-吡啶法、三氧化硫-吡啶法和濃硫酸法。

氯磺酸-吡啶法：該方法是適用于吡喃型多糖的修飾方法，吡啶與氯磺酸預先反應生成吡啶(SO32-復合物)，在堿性條件下使用SO32-取代多糖羥基上的H，得到硫酸化產物[6]。

三氧化硫-吡啶法：三氧化硫吡啶復合物是一種溫和且穩(wěn)定的硫化試劑。將多糖溶于DMF中，加入三氧化硫吡啶攪拌均勻，水浴加熱數小時后加入無水乙醇，經沉淀、離心、冷凍干燥等步驟得到硫酸化產物[7]。

濃硫酸法:該方法首先使用濃硫酸和正丁醇進行反應，生成硫化劑。在冰浴的條件下進行硫酸化。冰浴到0℃后，加入多糖樣品，反應數小時后，加入適量的稀NaOH溶液進行中和反應，將濃縮后的上清液使用純水進行透析，再經冷凍干燥即可得硫酸化產物[8]。

Liu等[9]使用氯磺酸—吡啶法進行化學修飾，將黨參多糖制備為硫酸化黨參多糖。體內抗氧化性實驗測得：硫酸化黨參多糖可降低肝損傷模型小鼠血液中谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶、腫瘤壞死因子-α和肝組織丙二醛的含量，并且肝組織中SOD、GSH-Px顯著高于黨參多糖組小鼠。王中華等[10]以氯磺酸—吡啶法對雞血藤多糖(MDP1)進行硫酸化修飾，得到硫酸化雞血藤多糖(S-MDP1)。清除羥自由基實驗測得：兩種多糖都具有清除羥自由基能力，且隨濃度的增加而增強；在相同的濃度下，S-MDP1清除自由基的作用略高于MDP1。Xu等[11]使用氯磺酸—吡啶法進行定向修飾，將迷果芹多糖制備為硫酸化迷果芹多糖；經抗氧化活性測定實驗結果顯示：硫酸化迷果芹多糖的抗氧化活性明顯高于迷果芹多糖的抗氧化活性。

3 多糖的磺?；?/h2>

多糖磺?；揎検抢没酋Ｔ噭┲械幕酋；鶊F在一定條件下可與多糖中的羥基發(fā)生反應的原理，制備磺?；嗵荹12]。冰浴條件下將一定量的ClSO3H緩慢加入適量的無水吡啶中，邊攪拌邊反應1h，得到磺酰化試劑[13]。將多糖溶于DMF中，加入磺?；噭?，控制溫度持續(xù)反應一段時間，加入NaOH溶液中和pH到中性，再加入無水乙醇進行沉淀、離心、冷凍干燥，得到硫酸化產物[14]。

張強[14]將茯苓多糖進行磺?；揎?，得到磺?；蜍叨嗵?，進行體外抗氧化性實驗，實驗結果顯示：磺酰化茯苓多糖對O2-自由基、DPPH自由基的清除能力明顯增強；對OH-自由基的清除能力較弱，推測與磺?；H質子能力較弱有關。

4 多糖的乙?；?/h2>

多糖的乙?；且阴；鶊F取代多糖鏈上羥基的過程，這種修飾方法使多糖結構伸展，從而暴露出更多的羥基，使其水溶性增加，活性增強[15]。多糖乙酰化的主要試劑為乙酸酐和乙酸，將多糖溶于一定的溶劑中，加入NaOH調節(jié)至合適的pH，加入乙酰化試劑，調節(jié)溫度持續(xù)反應一段時間。反應結束加入HCL調節(jié)pH到中性，經透析、醇沉、冷凍干燥，得乙?；a物[16]。

鞏麗虹等[17]將提取所得的防風多糖以乙酸酐法制取乙?；里L多糖，進行抗氧化性實驗。實驗結果顯示：乙?；里L多糖對OH-自由基、DPPH自由基的清除作用均明顯增強。張春潔等[18]將提取所得海鮮菇多糖進行乙?；频靡阴；ｕr菇多糖，進行抗氧化性實驗。實驗結果顯示：與海鮮菇多糖相比，乙?；ｕr菇多糖對OH-自由基、DPPH自由基、O2-自由基的清除作用均明顯增強。徐兵等[16]以銀耳多糖為原料，采用乙酸酐法制取乙酰化銀耳多糖，進行體外抗氧化性實驗。實驗結果顯示：與銀耳多糖相比，乙?；y耳多糖對DPPH自由基的清除作用明顯增強，而對OH-自由基和O2-自由基的清除作用減弱。這一現象可能與乙?；氲奈恢玫认嚓P，抑制了多糖的生物活性，降低其對OH-自由基和O2-自由基的清除作用。

5 多糖的烷基化

多糖的烷基化修飾是通過向多糖鏈中引入烷基、取代烷基或者長鏈方向醇的方法進行修飾，常使用的烷化劑為鹵化氫或其取代物[19]。將多糖溶于DMSO中，加微量的水，再加入適量的NaOH粉末，攪拌至NaOH不再溶解，再滴加烷基化試劑，持續(xù)反應一段時間，反應結束后，經水洗、抽濾得烷基化多糖[20]。

目前，對多糖的烷基化修飾后產物的相關研究內容較少。王愛勤等[20]的實驗結果表明，烷基的引入削弱了殼聚糖分子間的氫鍵作用，進而改變了多糖的溶解性。林秀珠等[19]將普魯蘭多糖進行烷基化修飾，得到的烷基化普魯蘭多糖具有更好的熱穩(wěn)定性，且溶解性由水溶性變?yōu)橹苄浴?/p>

6 多糖的硒化

硒化是利用多糖鏈上的氨基、羥基等活性基團與硒化試劑中的硒化物結合，將無機硒通過共價鍵鏈接在糖鏈上，從而得到硒化多糖[21]。硒化可分為硒酸鹽的硒化和氧氯化硒的硒化[22]。硒酸鹽的硒化一般多糖的分子主體和空間構型不會改變，硒酸根取代多糖上易脫離的基團，與多糖形成共價鍵。當氧氯化硒做為酰氯化試劑，反應條件活潑，使用需要注意[23]。因此，一般使用硒酸鹽進行硒化，常用的方法為硝酸—亞硒酸鈉法。硝酸—亞硒酸鈉法制備硒化多糖需先將多糖溶于HNO3中，加入適量的Na2SeO3和BaCl2，調節(jié)至合適的溫度，持續(xù)反應一段時間，反應完成后待冷卻至室溫加入NaOH調節(jié)pH至中性，除去Ba2+，經離心、透析、濃縮、冷凍干燥得到硒化產物[24]。

裴晉紅等[24]使用硝酸—亞硒酸鈉法將提取的牡丹籽粕多糖Ⅲ(PSDP Ⅲ)進行硒化，得到硒化的牡丹籽粕多糖Ⅲ(Se-PSDP Ⅲ)，進行體外抗氧化性實驗。實驗結果顯示：PSDP Ⅲ經硒化修飾后抗氧化活性增強，相比于PSDP Ⅲ，Se-PSDP Ⅲ具有更強的DPPH自由基清除能力、OH-自由基清除能力及DNA氧化損傷抑制能力。丁佳玉等[25]將牡蠣多糖與亞硒酸鈉反應合成硒化牡蠣多糖，進行體外抗氧化性實驗。實驗結果顯示：硒化牡蠣多糖對清除DPPH自由基和ABTS+自由基有良好的作用，對OH-自由基的清除及鐵還原力能力與牡蠣多糖無顯著差別。

7 多糖的羧甲基化

羧甲基化是將多糖與酸或者羧酸衍生物的醚化，向多糖鏈上引入羧甲基[26]，包括水媒法和溶媒法，因水媒法副反應較多，一般采用溶媒法。使用溶媒法制備羧甲基化多糖，需先將多糖溶于異丙醇中加入NaOH，持續(xù)反應一段時間，再加入氯乙酸室溫下反應一段時間，反應結束后待冷卻至室溫加入HCL調節(jié)pH至中性，再經透析、醇沉、冷凍干燥得到羧甲基化多糖[27-28]。

周際松等[27]采用溶媒法將茯苓多糖進行修飾，得到羧甲基化的茯苓多糖，進行體外抗氧化性實驗。實驗結果表明：羧甲基化修飾后的茯苓多糖的總還原力大大提升，且當樣品濃度高于0.6g/L時，羧甲基化茯苓多糖的還原能力高于同濃度的VC。張遙遙等[28]將黃精多糖進行羧甲基化，得到羧甲基化的黃精多糖，進行體外抗氧化性實驗。實驗結果顯示：相比于黃精多糖，經羧甲基化修飾后的黃精多糖對DPPH自由基、ABTS+自由基和OH-自由基的清除作用均明顯增強，且總還原力也明顯增強。

8 多糖的磷酸化

多糖的磷酸化是通過在多糖結構中引入磷酸酯鍵而進行的修飾，由于磷酸根帶三個負電荷，通過增強多糖的電負性影響多糖的某些活性[12]。目前，多糖磷酸化常用的試劑有磷酸及其酸酐、三氯氧磷和磷酸鹽等。將選定的磷酸化試劑加入蒸餾水中溶解，加入多糖，調節(jié)至適當的pH和溫度，持續(xù)反應一段時間，反應完成后進行透析、醇沉、濃縮、冷凍干燥得磷酸化多糖[29-30]。

鄭常領等[29]將黑木耳胞外多糖進行磷酸化，得到磷酸化黑木耳多糖，進行體外抗氧化性實驗。實驗結果顯示：相比于黑木耳多糖，磷酸化黑木耳多糖對DPPH自由基、OH-自由基、O2-自由基的清除能力均明顯提升。孫婕等[30]將南瓜多糖進行磷酸化，得到磷酸化的南瓜多糖，進行體外抗氧化實驗。實驗結果顯示：相比于南瓜多糖，磷酸化后的南瓜多糖對OH-自由基、O2-自由基的清除作用均明顯增強。

9 多糖的苯甲酰化

多糖苯甲?；抢枚嗵堑牧u基在一定條件下與苯甲?；噭┌l(fā)生酯化反應進行的修飾，經修飾后多糖的空間延伸方向發(fā)生改變，使多糖的活性基團和作用位點暴露，常用的苯甲酰化試劑有鄰苯二甲酸酐[12]。

Zhang等[31]對苯甲?；瘔喜硕嗵沁M行了體外抗氧化活性實驗，實驗結果表明：壇紫菜多糖經苯甲?；揎椇笄宄齇2-自由基和清除OH-自由基的能力明顯增強。Qi等[32]對苯甲?；资欢嗵沁M行了體外抗氧化活性實驗，結果表明：苯甲?；资欢嗵沁€原能力高于孔石莼多糖，但其清除OH-自由基活性與孔石莼多糖差別不大。

10 結 語

通過綜述以上多糖的化學修飾方法，發(fā)現多糖通過化學修飾后其抗氧化性都有明顯的改善。與金屬離子絡合的多糖受不同離子配位能力及配位方式的影響，會表現出不同的抗氧化能力。硫酸化修飾可顯著增強多糖的抗氧化活性，修飾后硫酸化多糖的活性大小受取代度、取代位置以及碳水化合物的影響。多糖的磺?；壳把芯枯^少，多糖的磺?；孕柽M一步的探究。乙?；嗵强稍鰪姸嗵堑乃苄裕岣叨嗵堑目寡趸钚?，對多糖的改性提供了良好的依據。烷基化修飾多用于殼聚糖的結構修飾中，烷基化修飾后的殼聚糖具有良好的水溶性和良好的自身降解性，對殼聚糖的改性具有積極意義。多糖的硒化目前已有大量的研究，硒化后的多糖生物活性具有明顯的改善，且抗氧化性明顯提高。羧甲基修飾的多糖可提高多糖的抗氧化能力，羧甲基化可提高多糖的水溶性。磷酸化修飾的多糖在抗氧化性提高同時，也有研究發(fā)現其具有抗炎、抗菌的作用。苯甲酰化多糖具有良好的抗氧化性，但目前多糖的苯甲酰化研究較少，多糖的苯甲?；孕枰M一步的探究。

多糖作為廣泛存在于自然界的天然高分子物質，目前已成為新藥研究的新方向。多糖的結構與其生物活性具有直接的關聯，通過對多糖的結構進行修飾，增強其生物活性，降低毒副作用，可以更好地發(fā)揮多糖的作用。通過化學方法對多糖進行修飾，研究多糖的構效關系，可為多糖類藥物的研究以及進一步發(fā)展提供更好的理論依據，使其更好地服務于人們的日常生活。