多糖的分子修饰研究进展
第26卷 第3期2008年9月 贵 州 科 学GU I ZHOU S CI ENCE V o.l 26,N o .3Sept .2008收稿日期:2007-01-25基金项目:贵州省优秀科教人才省长基金,贵州省自然科学基金(基合字(1999)3105)作者简介:张难(1982-),女,重庆人,在读硕士研究生,主要从事多糖结构修饰研究.邱树毅,(1963-),男,教授,博士.通讯作者,E -m ai:l s yq i u @gz u .多糖的分子修饰研究进展张 难1,2,吴远根1,3,莫莉萍4,张永凤1,邱树毅1,3,王文平1,3(1.贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵州 贵阳 550003;2.贵州大学生命科学学院,贵州 贵阳 550025;3.贵州大学化学工程学院,贵州 贵阳 550003;4.贵阳市生产力促进中心,贵州 贵阳550002)摘 要 多糖是重要的药用活性成分,具有抗肿瘤、抗凝血和免疫调节活性等多种功能,而多糖的分子修饰能够提高它原有的活性或增加新的活性.本文详细阐述了多糖的硫酸化、磷酸化、乙酰化等分子修饰及其对生物活性的影响,最后对多糖的分子修饰及其应用进行了展望.关键词:多糖;分子修饰;生物活性中图分类号 O 629.12 文献标识码 A 文章编号 1003-6563(2008)03-0066-06PROGERSS I N MOLECULAR M ODIFICAT I ON OF POLYS AC -CHAR I DESZ H AN G N an 1,2,W U Yuan -Gen 1,3,M O L i -P ing 4,Z H AN G Y ong-F eng 1,Q IU Shu-Y i 1,3,W AN G W en -P ing 1,3(1.G u i zhou K ey L aborato ry of F er m en tati on Eng i neering and B i ophar m acy ,Gu i y ang 550003;2.Coll ege ofL ife Science ,G u i zhou U niversity ,G u i yang 550025;3.Schoo l of Chem ical Eng i neer i ng ,G uizhou U niversity ,G u i yang 550003;4.Gu i yang P roductivity P romo ti on Center ,G uiyang 550002)ABSTRACT Po lysacchar i des are t he i m portant med i c i ne i ng red i ent ,wh ich play si gn ifican t ro le i n anti-t umo r ,i m m un it y m odu l a tion and anticoagulation .T he struct ura l mod ificati on of po lysacchar i des can no t on l yenhance t he ir intrinsi c activ iti es ,but a lso i ncrease the undiscovered acti v iti es .In th i s paper ,t he m ethods ofstruct u ra lm odifica ti on such as sulfa ti on ,phosphory l a ti on and acy lati on i n po l ysaccharides and the ir i n fluence onb i o l og ical activ i ty are i n troduced ,and t hen t he structural m odificati on and app licati on o f po l ysaccharides areprospec ted .K EY WORDS po lysacchar i de ,mo lecu l a r mod ifi cation ,b i o log ica l ac tiv iti es多糖(po l y sacchari d es)在自然界蕴藏丰富,种类繁多,主要有植物多糖、动物多糖、海藻多糖和微生物多糖.多糖是一种重要的生物活性成分,具有重要的医疗价值,有抗肿瘤、抗凝血和免疫调节等多种的药理作用.随着糖生物学和糖化学的发展,多糖的生物活性越来越受到人们的重视,有关多糖生物活性的研究有了长足的进步和发展.海带多糖(Lam i n ria Jap onica po lysaccharides)是海带中提取的一种具有生物活性的海藻多糖,经初步鉴定海带多糖具有抗突变活性[1].壳聚糖(ch itosan)具有生物粘附性和多种生物活性,且能有效地增强亲水性药物在鼻腔和肠上皮的吸收,作为缓释辅料有着广阔的应用前景[2].据研究,团核褐孔菌(X an t h ochrous rheades )液的粗多糖对大鼠有抗胃溃疡活性[3].灵芝(Ganoder ma lucidum )胞外多糖有抗肿瘤活性,且能明显提高小鼠的免疫力[4].香菇多糖(Lentinan,LNT )是香菇(lentinus edodes )为适应外界环境,在生长过程中形成的一种具有独特生理活性的物质,其化学结构属于吡喃葡聚糖,现代药理学研究证明,香菇多糖具有抗肿瘤,抗凝血和免疫调节活性的重要药理作用,是优良的天然药用活性成分,具有重要的学术价值和广阔的应用前景,也成为了人们研究的重点之一[5].已完成的研究证实,多糖的活性直接或间接地受到其分子结构的影响.多糖的结构包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构.采取一定的方法对多糖分子结构进行适当修饰可以改变多糖的活性.目前对多糖进行修饰的常见方法有硫酸化、磷酸化、乙酰化、烷基化、磺酰化、羧甲基化等.此外,其它修饰方法,如酶法、超声波、酸降解等在多糖分子修饰中也有较好的运用[6,7].多糖经过分子修饰后,其生物活性有一定的提高[8],甚至还增加了新的功能,如天然香菇多糖具有抑制肿瘤的作用,而硫酸化后显示出较高的抗H I V 的活性[9].随着对多糖构效关系研究的不断深入,针对多糖的化学修饰也显得越来越重要,本文就近年来多糖分子修饰的方法和修饰后的生物活性的变化进行了简单综述.1 多糖的分子修饰多糖分子修饰的方法有很多,主要分为物理方法、化学方法和生物方法.除了对多糖主链进行修饰外,也可以对其支链进行修饰.根据修饰前后分子量的变化,可以把多糖修饰分成两大类,一类是对多糖分子进行接枝修饰,增加多糖的功能基团和分子量,提高其生物活性;另一类是对多糖进行降解修饰,降低多糖的分子量,提高其在水相中的溶解度,从而提高其活性.1.1 多糖分子的接枝修饰1.1.1 多糖分子的硫酸化修饰硫酸化修饰是多糖修饰中常见的方法之一,其修饰结果是将硫酸基团加到多糖的糖基上,修饰后的多糖称为硫酸多糖.一些天然多糖经过硫酸化修饰后得到了用途更为广泛的多糖衍生物.凝结多糖(cur d lan)是一种微生物多糖,它本身不具有生物学活性,经硫酸化修饰后的产物即硫酸化凝结多糖能有效抑制H I V -1在H 9细胞中的感染,与常规的抗H I V 药物相比,硫酸化凝结多糖具有抗H I V -1活性高、抗凝血副作用低的特点,是一种有应用前景的抗H I V 药物[10].高山红景天(R hod iola sachalinensis A.Bor)中含有多种有效成分,应用小鼠柯萨奇B5病毒模型,灌服硫酸化高山红景天多糖(RSP)后,感染病毒小鼠血液SOD 活性明显升高,LPO 含量下降,减少了自由基对机体细胞的损伤,使心肌及各脏器功能得到恢复和改善[11].茯苓(Po -ria cocos (S chw.)W o lf )为多孔菌科真菌茯苓的干燥菌核,其中含有茯苓聚糖(pachy m an).未经化学结构改造的茯苓聚糖生物活性低,对肿瘤抑制率仅0.13%,且不溶于水,难以对其进行深入的药理研究及其临床制剂应用研究.硫酸化修饰后的茯苓多糖能溶于水,并增强了机体的免疫功能,具备抗肿瘤、抗病毒等活性[12].香菇多糖经硫酸化修饰后,其抗肿瘤、抗凝血和免疫调节作用得到很大提高[13],而且具有了明显的抗艾滋病毒的效果[7],可抑制H I V -1产生的病变[14].例如,YCP 是从海洋中的一种细丝状的真菌(K eissleriella s p .YS4108.)中获得的多糖.Fang H an 等[15]以无水甲酰胺(FA )作为溶剂,用氯磺酸-吡啶复合物作硫酸化试剂,成功地对多糖YCP 进行了硫酸化修饰.实验结果表明,氯磺酸与YCP 的摩尔比率越高,取代度越高.当氯磺酸与YCP 的质量比为12B 1时,达到最大取代度1.3.对修饰后的YCP 进行活性分析,结果表明硫酸化YCP 可以明显提高抗凝血活性和抗血小板聚集活性.Christian W.K ¾sbaue 和Vog lH.等[16-17]以无水二甲基甲酰胺(D M F)作为溶剂,在惰性气体保护下,分别对B -(1y 4)-半乳寡糖(galacto -o li g osaccharides)和线性半乳聚糖(li n ear(1y 4)-B -D -galactan)进行SO 3-吡啶复合物的硫酸化分子修饰.结果显示,硫酸化后的B -(1y 4)-半乳寡糖的聚合度较低(甚至是67 3期 张 难,等:多糖的分子修饰研究进展68贵州科学26卷5碳糖),对增血压素具有很强的抑制作用[16],而Vog lH.发现增加反应的取代度能得到更好的效果[17].Jianhong Yang等[18]用上述同等条件,对Ch i n ese lacquer po l y sacchari d es(LPs)进行硫酸化分子修饰.结果表明硫酸化反应的最初阶段具备较高的反应效率,硫酸化多糖的结构对其活性影响很大.高取代度和高分子量的硫酸多糖具有较高的抗凝血活性,硫酸酯的数量对其活性有很大的影响,此外多糖支链的切除会降低硫酸化多糖的抗凝血活性,特别是末端的支链上接有4-O-甲基-B-葡萄糖醛酸的多糖对抗凝血起着重要的作用[8].从目前的研究来看,多糖硫酸化分子修饰后其空间构象和生物活性如何变化,还缺乏深入研究,继续开展对硫酸化方法的探讨,开发高效的硫酸化工艺将推动硫酸化多糖在药物领域中的发展.1.1.2多糖分子的磷酸化修饰与其它化学修饰一样,多糖的磷酸化分子修饰是一种共价修饰.多糖经过磷酸化分子修饰后,支链上的羟基被磷酸根取代,从而增强多糖抗肿瘤和抗凝血的生物活性[19].早期研究表明,大多数磷酸基团的共价键都是在支链上,而不是直链上[20].磷酸基团的单酯主要接在葡萄糖单元的碳-6位和碳-3位上,而碳-3的磷酸化对多糖生物活性的提高是非常显著的[21-24].对吡喃葡聚糖结构磷酸化修饰的常用磷酸化试剂有一磷酸钠、二磷酸钠和三聚磷酸钠.研究结果表明,在同等条件下,用三聚磷酸钠和三偏磷酸钠的混合试剂进行修饰反应,磷酸根的取代度最大.随着磷酸化试剂用量的增加,取代度相应增加;反应温度升高,反应时间加长,磷酸根的含量也随之增加[25],这可能是因为能量升高,会使高分子键的活性增强,磷酸化试剂的利用率也会随之增加.另外,反应时间的长短也是一个重要因素,反应时间越长,吡喃葡聚糖结构物质的含磷量越高[26-28].在多糖的磷酸化分子修饰中,pH值的大小也显著地影响着磷酸化的程度.一般情况下,多糖分子的磷酸化修饰时,pH值应该控制在6.在磷酸化分子修饰时,应避免在强酸、碱溶液中进行,否则极易造成多糖中糖苷键的断裂及构象的改变[5].K.M uha mm ad等[25]对西米淀粉(Sago Starch)进行磷酸化分子修饰,重点研究了p H对磷酸根取代度的影响.在单独用三聚磷酸钠作为磷酸试剂时,在p H值8~10范围内,含磷量随p H升高而逐渐增加.当pH值从弱酸性过渡到弱碱性时,吡喃葡聚糖磷酸化修饰后的磷酸根接枝量是增加还是减少还有待进一步研究.1.1.3多糖分子的乙酰化修饰乙酰化分子修饰是糖类物质的一种常用的分子修饰方法.该方法被成功地应用于纤维素的修饰.在均相体系中对纤维素进行乙酰化修饰后,其溶解性有了较大的提高,产物取代基分布更为均匀,活性也更高[29].Sa m aranayake等[30]报道了一种纤维素乙酰化的新方法,该法的乙酰基取代度低于0.5,以这种低乙酰基取代度的纤维素衍生物为原料进行硫酸化修饰,然后再脱乙酰基,可得到高硫酸取代度且取代基分布均匀、抗H I V活性更高的硫酸化纤维素.乙酰化主要是修饰多糖分子支链,修饰后的多糖溶解度得到较大的改善,其主要原因是乙酰基能使多糖支链得到伸展而发生变化,导致多糖羟基暴露在外,从而增加在水中的溶解度[31].一般来讲,修饰后带有乙酰基的多糖,溶解度增加,有利于活性发挥.斜顶菌多糖(C lito p ilus caes p itos us po l y sacchari d e)经乙酰化修饰后,抑肿瘤活性较修饰前有所提高[32].乙酰化修饰后的壳聚糖也表现出明显的抗肿瘤活性[33].有研究指出,乙酰基的数量和位置可能对多糖活性影响较大[34].O-3位是乙酰基时,多糖抗肿瘤活性最强;而O-5位是乙酰基时,活性明显减弱;O位接上全部乙酰基时,则活性消失.其原因是乙酰基能改变多糖分子的定向性和横向次序,从而改变了多糖的空间排布,因此对其活性产生影响[35].但这一结论与美国学者M c A-nalley的研究相反,他指出多糖中乙酰基含量越高,糖的活性越高.研究证实,乙酰基的数量和位置对多糖的生物活性有重要影响,但其具体作用规律如何,尚有待进一步研究.1.1.4多糖分子的烷基化修饰多糖的烷基化分子修饰是指向主链的还原末端引入长链芳香醇,解决多糖粘度高、溶解度低而不利于活性的发挥等问题.烷基化反应后的多糖分子的水溶性增大,从而使其原有的活性增加.U r yu等[36]最先将烷基引入到硫酸低聚糖,发现烷基化修饰后的硫酸低聚糖的抗H I V活性远远高于修饰前的多糖.在碱性条件下,壳聚糖与环氧丙烷进行羟丙基化反应优先发生在羟基上,得到水溶性的壳聚糖衍生物[37,38].因此,对多糖主链进行适当的烷基化修饰,可以提高其溶解度,充分发挥其生物活性.1.1.5 多糖分子的磺酰化修饰磺酰化主要是向多糖链引入磺酰基,将支链上的羟基进行磺化,增加多糖的未有活性或使得原有活性得以提高.赵吉福等[39]利用碱提酸沉法从茯苓中提取茯苓多糖,再以茯苓多糖为原料用Sm ith 降解方法制备B (1y 3)结合的葡萄糖(新茯苓多糖).以二甲基甲酰胺-三乙胺-氯磺酸为磺化剂,将新茯苓多糖中葡萄糖单位的羟基磺化,制备出能溶于水的磺酰化新茯苓多糖.经过精制后得到磺酰化新茯苓多糖((SNPCP),其中平均每10个葡萄糖组成糖单位中有7个的6位轻基被磺酞化.通过动物实验表明,磺酰化后的新茯苓多糖具有抗肿瘤作用.1.1.6 多糖分子的羧甲基化修饰羧甲基化是向多糖链上引入羧甲基,羧甲基对多糖的生物活性,尤其是抗肿瘤活性具有极其重要的作用.文献[40]报道的羧甲基修饰是用碱液溶解多糖,在氯乙酸中剧烈反应数小时,再用冰乙酸调至中性后醇沉,依次用无水乙醇、丙酮洗涤,真空干燥即得多糖的羧甲基衍生物.陈春霞等[41]用氯乙酸对茯苓多糖(pachym aran )进行醚化,使茯苓多糖变成一种水溶性羧甲基茯苓多糖(C M P),有良好的抗肿瘤活性.龙振洲等[42]通过药理试验证明,C M P 能增强小鼠的免疫功能,表明C MP 是一种抗肿瘤免疫增强剂.虎奶多糖(HNP)是从虎奶菌(P leurotus tuber -reg iu m (Fr .)S i n g .)菌核中提取的一种均一的多糖[43].HNP 几乎不溶于水.王雁等[43]对其进行羧甲基化修饰,得到一种水溶性良好的羧甲基化虎奶多糖(C M -HNP).结果表明C M -HNP 能有效抑制Fe 2+-V C 引起的大鼠肝线粒体脂质过氧化、膜流动性的降低和线粒体的肿胀.1.2 多糖分子的降解修饰1.2.1 多糖分子的酶法修饰酶法由于条件温和,化学、区域和立体选择性高,操作简便,环境友好等特点,在多糖的分子修饰中逐渐受到重视.多糖分子修饰中的酶主要是一类糖苷酶,主要作用于多糖的主链,起到降解的作用,提高多糖的溶解度,从而更有利于活性的发挥.某些革兰氏阳性厌氧菌可产生肝素降解酶,它能特异性地断裂肝素上具有羧甲基、乙酰基等特殊修饰基团的糖苷键[44].Yosh iza w a 等[45]将B -琼胶酶用于条斑紫菜(P or phyray ezoensis )多糖(PASF)的降解,并对酶动力学作了初步研究.结果表明,最初的快速降解阶段发生在不带硫酸基的糖苷键上,然后逐渐地转移到含有硫酸取代基的多糖序列处.酶技术在多糖分子修饰中的应用目前还很有限,积极开发其它类型的酶,如转移酶、水合酶等,将丰富酶技术应用在多糖的分子修饰中,将对多糖的分子修饰带来新的发展.1.2.2 多糖分子的超声波修饰超声波广泛应用于对多种生物大分子(如DNA 、葡聚糖等)的分子修饰.用低频、高强度的超声波通过增加质点震动能量来切断吡喃葡聚糖中的某些化学键,从而降低分子量,增加水溶性从而提高其活性.超声波用于多糖分子修饰的报道虽很少见,但其修饰研究已初具成效.Stahm ann 等[46]研究表明,一种具有B -1,3-D -葡聚糖结构的真菌多糖(cinerean )经过较长时间的超声处理后,分子量比修饰前降低了5倍,经X -衍射分析,ci n erean 超声降解产物的空间结构与具有免疫调节活性的裂褶多糖相似.超声波降解的速率受到多糖浓度、体积、超声辐照时间和反应温度等因素的影响.Chen 等[47]认为,多糖浓度越低,则降解速度越快.另外,增大超声波的强度、施加外压、降低环境温度都能提高多糖降解的速度.1.2.3 多糖分子的酸降解修饰多糖的酸降解修饰方法是较久远的方法之一,主要是通过酸降解多糖,降低多糖分子量,提高其溶解度,使多糖发挥出较高的生物活性.但近年来又有关酸降解多糖的新报道.卡拉胶(carrageenan )是一类红藻多糖,具有明显的抗病毒活性,尤其是抗H I V 活性,已经引起了医药界的广泛关注[48].王长云等[49]用稀硫酸或稀盐酸对卡拉胶进行酸降解,其溶解性得到了大大的改善,因此生物活性的发挥也得到了进一步提高.2 多糖分子修饰的展望多糖衍生物的抗肿瘤活性已经在临床应用上得到了充分的证明,而且多糖衍生物还有许多其它方面的69 3期 张 难,等:多糖的分子修饰研究进展70贵州科学26卷应用,如对纤维素进行化学修饰后可获得离子交换纤维素、抗凝血纤维素等许多有特殊功能的纤维素衍生物,多糖衍生物的抗凝血、抗氧化、抗肿瘤等活性的研究报道也很多.可以说对多糖的分子修饰方法及其分子修饰后获得的多糖衍生物的生物活性的研究意义重大.多糖经分子修饰后获得各种结构类型和各种生物活性的多糖衍生物,为多糖结构与功能关系分析奠定了基础,而结构与功能关系研究结果又指导着多糖分子修饰的方向,为多糖类药物的设计、研究和开发提供理论支持.天然多糖衍生物一般没有细胞毒性且药物质量通过化学手段容易控制,已成为当今新药的发展方向之一,它们在临床应用中显示出广阔的前景,将越来越多地被用作抗肿瘤、治疗艾滋病等抗病毒药、抗衰老药和降血糖药.可以预见,随着多糖分子修饰方法的完善和技术水平的提高,以及基础医学,临床医学不断深入,运用分子修饰手段将开发出更多抗肿瘤、抗凝血、提高免疫力、抗艾滋病病毒等新型药物及保健品.参考文献[1]王庭欣,蒋东升,马晓彤,赵文,秦淑贞,边庆荣.海带多糖对小鼠H22实体瘤的抑制作用[J].卫生毒理学杂志,2000,14(4):242[2]刘伟,查晶,胡一桥.壳聚糖作为缓控释辅料研究的最新进展[J].中国药科大学学报,2000,31(3):234-238[3]王淑芳,张守仁,徐瑞明.团核褐孔菌的培养及其产物生物活性初探[J].中国食用菌,2000,19(6):37-39[4]李作平,章克昌.灵芝胞外生物活性多糖的p 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多糖的化学修饰及抗氧化性变化的研究进展
多糖的化学修饰及抗氧化性变化的研究进展王世越，柯钦豪，周宏福，郑敏*（湖北科技学院，湖北咸宁437100）摘要：多糖是一类广泛存在于自然界的天然大分子物质，包含抗氧化性在内的多种生物活性。
多糖生物活性与其结构密切相关，通过改变多糖的结构和抗氧化性，对研究多糖的构效关系具有重要意义。
本文通过 概述常用的化学修饰方法,综述了各种化学修饰的原理、操作方法以及对抗氧化性的影响，为多糖类药物的进 一步研究提供依据。
关键词：多糖;化学修饰;抗氧化性中图分类号:0629.12文献标识码:A文章编号：2095-4646（2021）02-0170-04开放科学（资源服务）标识码（OSID）:DOI：10.16751/ki.20954646.2021.02.0170多糖是一类广泛存在于自然界的天然大分子物质,至今大量学者已通过实验证实多糖具有良好的抗氧化活性、抗肿瘤活性、抗病毒活性、免疫活性调节等生物活性⑴。
通过化学手段对天然多糖进行定向的结构修饰，可以增强多糖生物活性。
多糖的结构修饰可以通过化学、生物、物理方法进行实现，目前应用最广的为化学方法。
化学修饰可通过改变多糖的分子量以及取代基种类、位置、数目，以实现改变多糖的生物活性⑵。
目前，对多糖进行化学修饰的化学方法主要为与金属离子络合、硫酸化、磺酰化、乙酰化、烷基化、硒化、竣甲基化、磷酸化、苯甲酰化等。
本文将对以上方法的原理、操作及产物的抗氧化性等方面进行综述。
1与金属离子络合多糖的金属络合物是当前天然产物研究领域的热门方向，主要的研究热点集中于与钙、铁、铜等金属离子络合物研究。
多糖与金属离子络合的常见方法是将多糖调配为适当浓度溶液，加入NaOH溶液调节pH（制备多糖铁的配合物需在多糖溶液中先加入N^COs和柠檬酸钠），再加入提供相应配位离子的化合物,水浴加热数小时后即可得到相应的金属配合物⑶。
王元凤等⑶使用粗老绿茶多糖ATPS制得多糖的钙、铁络合物:ATPS-Ca（H）、ATPS-Fe（皿）,发现茶多糖与两种离子的配位方式不同和配位能力的大小不同:ATPS-Ca（H）清除自由基的能力相比于ATPS减弱,ATPS-Fe（皿）清除自由基的能力与ATPS相近。
多糖的分子修饰研究进展
贵 州 科 学
GU IZHO U SC IENC E
. 26, No. 3 Vol Sept. 2008
多糖的分子修饰研究进展
张 难 1, 2 , 吴远根 1 , 3 ,莫莉萍 4 ,张永凤 1 ,邱树毅 1, 3 , 王文平 1, 3
1, 2
, WU Yu an 2 G en
1, 3
, MO L i2P in g , ZHAN G Yon g2F eng , Q IU Sh u 2Yi
4
1
1, 3
, WAN G W en 2
多糖 (polysaccha ride s) 在自然界蕴藏丰富 , 种类繁多 , 主要有植物多糖 、 动物多糖 、 海藻多糖和微生物多 糖 . 多糖是一种重要的生物活性成分 , 具有重要的医疗价值 , 有抗肿瘤 、 抗凝血和免疫调节等多种的药理作 用 . 随着糖生物学和糖化学的发展 ,多糖的生物活性越来越受到人们的重视 , 有关多糖生物活性的研究有了 长足的进步和发展 . 海带多糖 (L am in ria J apon ica polysaccharides) 是海带中提取的一种具有生物活性的海藻
(Xan thoch rous rh eades) 液的粗多糖对大鼠有抗胃溃疡活性
[3]
. 灵芝 (G anoder m a lucidum ) 胞外多糖有抗肿瘤
活性 ,且能明显提高小鼠的免疫力
[4]
. 香菇多糖 (Len tinan, LN T) 是香菇 ( len tinus edod es) 为适应外界环境 ,在
( 1. 贵州省发酵工 程与生物 制药重点实 验室 , 贵州 贵 阳 550003; 2. 贵州大学生 命科学学院 ,贵州
多糖提取纯化化学修饰和抗氧化性研究进展
多糖提取纯化化学修饰和抗氧化性研究进展多糖是一类由单糖组成的高分子复合物，具有多种生物活性和功能。
多糖的提取和纯化对于研究其化学修饰和抗氧化性非常重要。
本文将对多糖提取纯化、化学修饰以及抗氧化性的研究进展进行综述。
多糖的提取和纯化是多糖研究中的首要步骤。
传统的多糖提取方法包括水煮法、酶解法、酸碱法等。
水煮法是最简单且常用的多糖提取方法，通过将原料与水煮沸，使多糖溶于水中。
酶解法利用适当的酶对多糖进行酶解，然后通过沉淀和过滤等步骤将多糖分离出来。
酸碱法则是通过调节酸碱度来溶解和分离多糖。
近年来，还出现了一些新的多糖提取方法，例如超声波萃取法、微波辅助萃取法和离子液体萃取法等，这些方法能够提高多糖的提取效率和纯度。
多糖的化学修饰是指通过在多糖分子上引入化学基团来改变其性质和功能。
常见的多糖化学修饰方法包括羟烷化、酯化、磺化、乙醇胺化等。
羟烷化是指将多糖与羟基丙酮进行反应，引入羟基丙酮基团，可以增加多糖的水溶性和稳定性。
酯化是将多糖与酸酐进行反应，引入酯基，可以改变多糖的药物释放性能。
磺化是通过与磺酐反应，引入磺基，可以增加多糖的溶解度和抗菌性能。
乙醇胺化是将多糖与乙醇胺进行反应，引入乙醇胺基团，可以增加多糖的抗氧化性和凝胶形成性能。
这些化学修饰方法能够改变多糖的功能和性质，为多糖的应用提供了新的途径和可能性。
多糖具有抗氧化性是因为其分子结构中存在多个羟基和酚类结构，可以通过捕获自由基和抑制氧化酶活性来起到抗氧化作用。
研究表明，多糖的抗氧化性与其分子结构、糖类型、糖链长度和含量等因素密切相关。
一些研究还发现，多糖的抗氧化性可以通过化学修饰来进一步增强。
羟烷化和磺化等修饰可以提高多糖的抗氧化性，减少其自由基生成和氧化损伤。
多糖的提取纯化、化学修饰和抗氧化性研究是多糖研究中的重要内容。
通过不断探索和改进提取方法、化学修饰方法和抗氧化性评价方法，能够进一步开发利用多糖的潜力，并为多糖的应用提供科学依据和技术支持。
多糖提取纯化化学修饰和抗氧化性研究进展
多糖提取纯化化学修饰和抗氧化性研究进展多糖是一类由多个单糖单元组成的生物大分子，具有多种生物活性和广泛的应用价值。
多糖的提取、纯化、化学修饰和抗氧化性研究是多糖研究中的重要内容。
本文将对多糖提取纯化、化学修饰和抗氧化性的研究进展进行综述。
多糖的提取纯化是多糖研究的第一步，目前常用的多糖提取方法有酸碱法、酶解法和热水法等。
酸碱法是最常用和经济的提取方法。
在酸碱法中，多糖首先通过酸处理将其脱除，然后用碱中和溶液pH值调整至碱性，在极性溶剂中进行提取。
酶解法是一种通过酶分解作用将多糖从生物背景中提取出来的方法。
热水法是将生物样品与水加热浸泡，使多糖溶解于水中，然后通过沉淀、离心等步骤来纯化。
多糖的化学修饰是利用化学反应将不同的官能团引入到多糖分子中，从而改变多糖的结构和性质。
常用的多糖化学修饰方法有酯化、醚化、磷酸化和羟烷化等。
酯化是将多糖上的羟基与酸反应形成酯键的过程，可以增加多糖的溶解性和稳定性。
醚化是将多糖上的羟基与醇反应形成醚键的过程，可以提高多糖的溶解性和抗氧化性。
磷酸化是将多糖上的羟基与磷酸反应形成磷酸酯键的过程，可以提高多糖的生物活性和生物相容性。
羟烷化是将多糖上的羟基与环氧丙烷反应形成环氧丙基键的过程，可以增强多糖的交联性和机械强度。
多糖具有显著的抗氧化性，可以作为天然抗氧化剂应用于食品、生物医药和化妆品等领域。
多糖的抗氧化性主要通过清除自由基、抑制氧化酶活性、增强抗氧化酶活性和抑制脂质过氧化等机制实现。
目前，越来越多的研究表明多糖的抗氧化性与其结构和物理化学性质密切相关。
多糖的抗氧化性受多糖分子量、空间构象、结构稳定性、官能团等因素的影响。
通过多糖的化学修饰来改变多糖的结构和性质，可以进一步提高其抗氧化性能。
多糖提取纯化、化学修饰和抗氧化性研究是多糖研究中的重要内容。
多糖的提取纯化方法有酸碱法、酶解法和热水法等。
多糖的化学修饰方法有酯化、醚化、磷酸化和羟烷化等。
多糖具有显著的抗氧化性，其抗氧化性与其结构和物理化学性质密切相关。
多糖提取纯化化学修饰和抗氧化性研究进展
多糖提取纯化化学修饰和抗氧化性研究进展多糖是一类含有多个糖基的生物高分子化合物，广泛存在于植物和动物体内。
多糖具有多种生理功能，如调节免疫系统、抗氧化、抗菌、抗肿瘤等。
多糖的提取纯化、化学修饰和抗氧化性研究对于开发多糖的生物活性和应用具有重要意义。
多糖的提取和纯化是多糖研究的基础工作。
传统的多糖提取方法包括浸提法、酶解法和离子溶液沉淀法等。
浸提法是将原料与溶剂接触，在适当条件下提取多糖。
酶解法是通过适当的酶对原料进行酶解，从而获得多糖。
离子溶液沉淀法是利用离子溶液与多糖反应，形成离子复合物，再通过沉淀和洗涤等步骤获得纯净的多糖。
还有一些新型的多糖提取方法，如超声波辅助法、微波辅助法和离子液体辅助法等。
这些新型的提取方法能够更高效、更快速地提取多糖，并且能够减少对环境的污染。
多糖的纯化是为了去除多糖样品中的杂质，提高多糖的纯度。
目前常用的纯化方法有超滤、透析、凝胶渗透层析和离子交换层析等。
超滤是利用超滤膜的筛分作用，将多糖和较小分子的杂质分离。
透析是通过半透膜的选择性渗透，将多糖和低分子物质分开。
凝胶渗透层析是利用凝胶颗粒的孔隙大小分离不同分子大小的物质。
离子交换层析是通过阳离子交换剂和阴离子交换剂对多糖样品进行交换，从而实现多糖的分离纯化。
化学修饰是将多糖分子与化学试剂反应，改变多糖的化学结构和性质。
常用的化学修饰方法有酯化、醚化、羧化、硫酸化和甲基化等。
酯化是将多糖中的羟基与酸反应，形成酯键的修饰方法。
醚化是将多糖中的羟基与醚试剂反应，形成醚键的修饰方法。
羧化是将多糖中的羟基与羧基试剂反应，形成酯键或酰胺键的修饰方法。
硫酸化是将多糖中的羟基与硫酸试剂反应，形成硫酸酯的修饰方法。
甲基化是将多糖中的羟基与甲基试剂反应，形成甲基基团的修饰方法。
化学修饰能够改变多糖的理化性质和生物活性，拓宽多糖的应用领域。
多糖的抗氧化性是指多糖对有害自由基的清除能力和抑制氧化反应的能力。
多糖的抗氧化性主要通过两种方式实现：直接清除自由基和间接抑制氧化反应。
多糖的结构修饰及其生物活性研究进展
多糖 的 结构 修 饰 及 其 生 物 活 性 研 究 进展
陈 炼 ， 吴 琼 英
２ ２ １） １０ ８ （ 江苏科技大学 生物与化学工 程学 院 ，江苏 镇江
摘要 ：多糖作为一种重要 的生 物活性成 分 ，由于具有抗肿 瘤 、抗凝血 和免疫调节活性等 多种功能 ，被 引起 了广泛关 注。大量研究表 明，多糖结构修饰后 可以显著提高原有 的活性或增加新 的活性 。详细 阐述 了多糖结构修饰 的方法及 结构改造 对多糖生 物活性 的影响 ，并对多糖结构修饰的应用前 景进行 了展望 。 关键 词 ：多糖 ；结构修饰 ；生物活性 ；研究进展
ｓ ｕ ｔｒ ｏ ｉｃ ｔ ｎ ｏ ｏ ｓｃ ｈ ｒ ｅ ｄ ｔｅ ｆ ｅ ｃ ｎ ｂｏ ｇ ａ ａ ｔ ｉｅ ｒ ｖ ｗ ｄ ｉ ｔｉ ｐ ｐ ｒ Ｔ ｅ ．ｓ＇ － ｔ ｃ ａ ｍ ｄｆ ａ ｏ ｆ ｌ ａ ｃ ａｉ ｓａ ｉ ｉｌ ｎ ｅｏ ｉ ｏ ｃｌ ｃ ｖ ｉ ａｅｒ ｉ ｅ ｓ ａ ｅ． ｈ ｎ ｌ ｌ ｒ ｕｌ ｉ ｉ ｐｙ ｄ ｎ ｈ ｒｎｕ ｌ ｉ ｉｔ ｓ ｅｅ ｎｈ ｌｅ ｌ
０ 引言
多糖是 一类 广泛 存在 于生 物体 内的生物 大分 子 ，具 有 多种 生 物 活 性 ，如 抗 病 毒【、抗 氧 化 ［ ” ２ １ 、抗 增殖［ ３ １ 、免疫调节功能嗍 。众所周知 ，多糖的生物 等 活性 主要 取决 于其 分 子 结构 ，包 括 糖单 元 和 主链 的 糖苷键 ，支链 的类型 、聚合度及链的灵活性和空 间 构象等阁 。大量研究表明 ，多糖经分子修饰后可以显 著 增 加其 生物 活性 ［ 饲 。因此 ，多糖 的 分子 修饰 和 结构 改造 引起 了广 泛关 注 。 多糖 的结构修饰是通过化学 、物理学及生物学 等 手段 对 多 糖 分子 进 行 结 构改 造 ，主 要 通 过 改变 多 糖的空 间结构 、分子量及取代基种类 、数 目和位置 而对其活性产生影 响，为研究多糖的构效关 系提供 理论依据 。根据修饰前后多糖分子量 的变化 ，可以
多糖的化学修饰方法研究进展
天然多糖是构成生命的四大基本物质之一，同时具备抗肿瘤、抗氧化、促进免疫调节、抗病毒、抗炎等生物活性，但由于多糖的活性直接受结构的影响，例如水溶性差或因活性较弱而难以达到应用要求。
因此需要对天然多糖进行结构修饰，增强其生物活性[1]。
多糖结构修饰可以通过化学、物理及生物学方法，目前应用范围最广的为化学修饰方法。
多糖的化学修饰方法主要有硫酸化、乙酰化、羧甲基化、磷酸化、硒化等。
本文对多糖化学修饰方法具体操作及产物活性变化等方面进行综述，为多糖类产品开发提供参考和借鉴。
1硫酸化修饰日本学者[2]于1988年成功将硫酸基团引入部分均多糖后发现产物表现出抗T-淋巴细胞病毒活性，为多糖的硫酸化结构修饰奠定了理论基础。
常见的硫酸化修饰方法有氯磺酸-吡啶法、浓硫酸法、氨基磺酸法等。
1.1氯磺酸-吡啶法氯磺酸-吡啶法是针对吡喃型多糖的一种硫酸化修饰方法，使氯磺酸与吡啶预先反应生成吡啶———SO32-复合物，碱性条件下以SO3取代糖羟基上的H，得到产物[3]。
在柴胡多糖[4]硫酸化修饰过程中，调节氯磺酸与吡啶的体积比分别为1∶2、1∶4和1∶8，得到3种不同取代度和硫含量的柴胡多糖的硫酸酯。
张琳[5]采用氯磺酸－吡啶法，制得款冬花硫酸酯化多糖，显著提高了清除羟自由基的能力。
刘捷优化了皱木瓜多糖硫酸酯的工艺，经Sephadex G-100凝胶色谱法分离纯化产物后，取代度为2.53，酯化产物具有更强的清除超氧阴离子自由基的能力。
1.2浓硫酸法浓硫酸法是用浓硫酸与正丁醇预先反应生成磺化试剂，冰浴条件下对多糖硫酸化。
向装有体积比为3∶1的浓硫酸和正丁醇试剂的三角瓶中缓慢加入硫酸铵（NH4）2SO4，持续搅拌后冰浴至0℃后，加入待修饰的多糖样品，持续反应一段时间后，体系用稀NaOH溶液中和、将上清液浓缩后，纯水透析24h，透析液经冷冻干燥后即得硫酸酯化产物[7]。
五味子叶多糖经硫酸化修饰后[8]，可得取代度为0.4597的产物。
银耳多糖的分子修饰及抗氧化作用的研究
银耳营养成分齐全，赖氨酸含量丰富，碳水化合物含量 为 65％～78.3％，其中银耳多糖就占了干重的 60％以上，银 耳多糖可提高机体的非特异性和特异性免疫功能，抑制肿瘤 发生；银耳富含疏、磷、铁、镁、钾、钠及多种元素，对平衡人体 代谢十分有益；银耳含脂类较少，且多为磷脂，因而对高血 脂、高血压及动脉硬化患者有益；银耳中的粗纤维含量为 2.4％～2.75％，对老年便秘患者相当有利；银耳还含有多种 B 族维生素，如硫胺素、核黄素等。
安徽农学通报，Anhui Agri. Sci. Bull. 2013，19（17）
17
银耳多糖的分子修饰及抗氧化作用的研究
陈新仁 吴 琼 郑 成
（蕉岭县农业局，广东蕉岭 514100）
摘 要：用 POCl3修饰酸水解银耳多糖所产生的单糖或低聚糖，并通过红外光谱分析，发现修饰后的产物含有磷酸
基团；此外，通过邻苯三酚自氧化法，结合紫外光谱分析，对修饰前后产物的抗氧化性进行了比较研究，结果表明：
清除率（%）=（AC—AS）/AC×100 式中：AS——含有待测物的反应液于 325nm 处的吸光 度值；AC——不含有待测物的反应液于 325nm 处的吸光 度值。
本实验对酸水解后的银耳单糖或低聚糖用 POCl3[6]进行 分子修饰，以期改变其分子结构，增加磷酸基功能团，达到提 高生物活性的目的。
1 原理和方法
银耳多糖是活性多糖中的杂多糖，是大分子，可以先将 银耳多糖降解成小分子物质，再进行分子改造。 1.1 银耳多糖的酸解 酸降解的依据是，酸性溶液能引起 多糖中糖苷键的断裂，使多糖降解为低分子片段，控制酸浓 度、温度及时间可获得不同分子量大小的降解产物。 1.2 银耳多糖酸解产品磷酸化反应机理 将银耳多糖降 解，得到以甘露糖为主的单糖或者低聚糖，然后用 POCl3在适 当的 pH、用量和反应时间下，充分和银耳多糖的降解产物发 生反应，生成具有磷酸基团的新产物，从而提高降解物质的 抗氧化活性，增加其用途。 1.3 银耳多糖酸解产品的制备 先粉碎银耳，称量 50g 银耳 粉置于 900mL 的烧杯里；再称量 800mL 蒸馏水加入 900mL 烧 杯中，搅拌溶解烧杯内的银耳粉；接着移取占蒸馏水量 20% 的浓 HCl，混匀搅拌，盖上保鲜纸；然后立即水浴，设定 80℃， 2h 水浴；取出后，立即用氢氧化纳固体中和溶液中的盐酸至 pH 为 7；然后，将溶液过滤，弃渣取液，放入冰箱保存。 1.4 银耳多糖酸解产品改性实验方法 先在溶液中加入适 量的活性炭，将液体煮沸，自然冷却，接着抽滤，使之脱色；取 无色透明液体 300mL，均分为 3 个 250mL 烧杯装，其中 2 个加 入 不 同 量 的 POCl3，按 液 体 4% ～5% 取 量 ，然 后 加 入 每 个 250mL 烧杯中，让其反应 20～35min；反应完后，用旋转蒸发 器将每个小烧杯的水分蒸出，将每间隔一段时间蒸出的氯化 钠结晶取出收集起来，另外烘干，取烧杯内的液体继续蒸，直 至得到修饰后较纯产品，设定旋转蒸发的温度为 70℃；将产 物制成丸粒完全烘干或半烘干。 1.5 银耳多糖酸解产品改性前后分子结构的测定方法 采 用红外光谱法，称取经过充分干燥的三氯氧磷化后的银耳多 糖酸解产物 10mg，KBr 压片测定其红外光谱。从中分析修饰
多糖的化学修饰及应用研究
多糖的化学修饰及应用研究多糖是由许多单糖分子通过糖苷键连接而成的生物高分子，广泛存在于天然界中。
根据单糖的组成和连结方式不同，多糖具有不同的结构和性质。
多糖的化学修饰是指通过化学方法对多糖进行结构改变，以获得特殊性质或实现特定应用的研究。
一、多糖的化学修饰方法1. 还原修饰：通过还原修饰，可以在多糖分子上引入含有活性官能团的还原糖基，如酮基或羟基。
这些活性官能团能够与其他分子发生化学反应，如磷酸化、酸碱酯化等，从而改变多糖分子的性质和活性。
还原修饰常用的方法有酮糖醇化、氨基糖醛化等。
2. 序列修饰：通过在多糖分子上特定位置引入化学修饰基团，可以改变多糖的序列，从而改变多糖的结构和性质。
例如，通过酯化反应或酰胺化反应，在多糖的羟基或胺基上引入醛基或酸氨基，从而改变多糖的序列结构。
3. 聚合修饰：利用聚合反应将多糖与其他分子或聚合物结合，形成新的复合材料。
聚合修饰可以增加多糖的稳定性、可溶性和生物相容性。
常用的聚合修饰方法有原子转移自由基聚合、活性酯聚合等。
二、多糖的应用研究多糖的化学修饰为其在生物医学、食品工业等领域的应用提供了新的途径。
1. 医药领域：多糖可以作为药物的载体或靶向给药系统，以增加药物的溶解度和稳定性，减少药物的毒副作用。
通过化学修饰，可以将药物与多糖结合，并通过靶向修饰使药物更好地选择性地作用于特定靶标。
例如，利用多糖修饰的纳米颗粒可以被肿瘤细胞高效吸收，实现肿瘤靶向治疗。
2. 材料科学领域：多糖修饰可以改变多糖的物理性质和生物相容性，使其具有更广泛的应用。
例如，通过磷酸化修饰的壳聚糖可以用于制备生物可降解的包埋材料，这在组织工程和再生医学中具有重要应用前景。
3. 食品工业：多糖的化学修饰可以改变食品的质感、稳定性和口感，增加食品的营养价值。
例如，利用软骨素和软骨素的衍生物对食品进行包埋，可以改善食品的质地和储存稳定性。
三、多糖化学修饰的挑战和未来发展虽然多糖的化学修饰为多糖的应用提供了新的途径，但在实际应用中仍存在一些挑战。
多糖的研究方法及其进展
动物
糖原 （Glycogen）
硫酸软骨素 （Chondroitin
sulfate） 肝素
（Heparin） 透明质酸
（Hyaluronic acid） 壳聚糖
（Chitin）
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表2. 构成多糖的通常的单糖
类型
单糖
五碳糖 六碳糖
己糖胺
D-木糖，L-阿拉伯糖
D-葡萄糖，D-甘露糖，D-半乳糖，L-半 乳糖，D-果糖 N-乙酰葡萄糖胺，N-乙酰半乳糖胺
--部分酸水解---Polyalcohols
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2. 半合成方法
衍生化基团取代
---多糖中羟基中H 原 子---
改变氢键作用---成盐—改善溶解性
羧甲基化 硫酸化 磷酸化
羧甲基化 (1) 多糖(0.15M NaOH, 95oC, 2h)—残 渣水洗至中性---悬浮于0.06%NaCl---醋酸调pH至 4.5(50oC 6h)---悬浮液pH调至碱性---氯乙酸反应--羧甲基化多糖钠盐.
表1记录了来自天然界的一些重要多糖。 天然界存在的单糖种类很多,但组成多糖的单糖大致由表
2 所示的一些单糖组成。
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表1. 几种天然存在的多糖
微生物
海洋生物
(包括高等真菌）
葡聚糖
琼脂
（Dextran） 果聚糖
（Levan） 黄源胶
（Xanthan） 甘露聚糖
（Mannan） 黑曲霉多糖
（Agar） 藻酸
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这是制作真菌来源的保健品中值得注意的 问题.却被许多人疏忽.譬如说市场上已有的香 菇多糖保健品,实质上香菇多糖(Lentinan)口 服是无效的,那么为什么这些保健品确实还是 对人体有良好作用呢? 这是因为香菇提取物中 不仅存在香菇多糖, 还存在其他对人体有效的 活性物质,而真正起作用的就是这些活性物质, 可以这么说保健品中香菇多糖含量越高,其效 果越差.所以如果将香菇提取物命名为香菇多 糖保健品是不恰当的.