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壳聚糖的功效
作者:管理员    发布于:2016-03-11 16:07:05    文字:【】【】【
摘要:壳聚糖的脱乙酰基程度、生理活性及应用
      壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素,是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的,化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。自1859年,法国人Rouget首先得到壳聚糖后,这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注,在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。
与甲壳素关系、脱乙酰基程度
壳聚糖是甲壳素脱N-乙酰基的产物,一般而言,N-乙酰基脱去55%以上的就可称之为壳聚糖,或者说,能在1%乙酸或1%盐酸中溶解1%的脱乙酰甲壳素,这种脱乙酰甲壳素被称之为壳聚糖。事实上,N-脱乙酰度为55%以上的甲壳素,就能在这种稀酸中溶解。作为工业品的壳聚糖,N-脱乙酰度在70%以上。N-脱乙酰度在55%~70%的是低脱乙酰度壳聚糖,70%~85%的是中脱乙酰度壳聚糖,85%~95%的是高脱乙酰度壳聚糖,95%~100%的是超高脱乙酰度壳聚糖。N-脱乙酰度100%的壳聚糖极难制备。
生理活性
1、控制胆固醇
 
人类健康的最大问题之一是胆固醇,它导致许多严重的疾病。壳聚糖有两个机制降低胆固醇。一个是阻止脂肪的吸收,另一个是将人体血液内的胆固醇排泄掉。首先,壳聚糖抑制那些助于脂肪吸收的脂肪酶的活性。脂肪酶分解脂肪使人体进行吸收。另外一个是排泄胆酸。一旦胆酸排泄,则血液中的胆固醇被用于制造胆酸。这两种机制使得壳聚糖成为强胆固醇清除剂。壳聚糖是一种天然材料,具有强大的阴离子吸附力,适用于降低胆固醇而没有任何副作用。
2、抑制细菌活性 
壳聚糖在弱酸溶剂中易于溶解,特别值得指出的是溶解后的溶液中含有氨基(NH2+),这些氨基通过结合负电子来抑制细菌。壳聚糖的抑制细菌活性,使其在医药、纺织和食品等领域有着广泛的应用。
3、预防和控制高血压 
对高血压最有影响力的因素之一就是氯离子(cl-)。它通常通过食盐摄入。2010年以来许多人都过量消费盐。血管紧缩素转换酶(ACE:Angiotensin Converting Enzyme)产生血管紧缩素II,一种引起血管收缩的材料,其活力来自氯离子。高分子壳聚糖象膳食纤维一样发挥作用,在肠内不被吸收。壳聚糖通过自身的氯离子和氨根离子之间的吸附作用,排泄氯离子。因此,壳聚糖降低血管紧缩素II。它有助于防止高血压,特别是那些过量摄入食盐的人群。
4、吸附和排泄重金属 
壳聚糖的一个显著特性是吸附能力。许多低分子量的材料,比如金属离子、胆固醇、甘油三酯、胆酸和有机汞等,都可以被壳聚糖吸附。特别是壳聚糖不仅可以吸附镁、钾,而且可以吸附锌、钙、汞和铀。壳聚糖的吸附活性可以有选择地发挥作用。这些金属离子在人体中浓度太高是有害的。比如,血液中铜离子(Cu2+)浓度过高会导致铜中毒,甚至产生致癌后果。现已证明壳聚糖是高效的螯合物介质。壳聚糖的吸附能力的大小取决于其脱乙酰度。脱乙酰度越大,吸附能力越强。
5、免疫效果
壳聚糖具有更高的蛋白吸附能力;在降解酶(溶解酵素lysozyme、kitinase)的作用下,壳聚糖具降解性; 壳聚糖很容易加工成线,适合做成线状或片状的医用材料;壳聚糖具有亲和力和溶解性,适用于生产各类衍生物;壳聚糖具有更高的化学活性;壳聚糖的持水性高;在血清中,壳聚糖易降解吸收;壳聚糖具有更高的生物降解性;壳聚糖表现出有选择性的高度抑制口腔链球菌生长的作用,同时并不影响其他有益细菌的生长。
壳聚糖及其衍生物有较好的抗菌活性,能抑制一些真菌、细菌、和病毒的生长繁殖。截止到2013年认为其可能的机制有三:一是由于壳聚糖的多聚阳离子,易于真菌细胞表面带负电荷的基团作用,从而改变病原菌细胞膜的流动性和通透性;二是干扰DNA的复制与转录;三是阻断病原菌代谢。2010年以来,有许多研究者提出壳聚糖通过诱导病程相关蛋白,积累次生代谢产物和信号传导等方式来达到抗菌的目的的观点。
Papineau等认为,由于壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上负电荷的相互作用,使细胞内的蛋白酶和其他成分泄漏,从而达到抗菌、杀菌作用。他们研究发现,用量为0.12mg/ml的壳聚糖乳酸盐对大肠肝菌的繁殖具有较好的抑制作用,而且壳聚糖谷氨酸盐对酵母菌如酿酒酵母的繁衍也具有较好的抑制效果,并且,1mg/mL的壳聚糖乳酸盐会使酵母菌在17min内完全失去活性。Sudharshan等指出,由于壳聚糖可渗入细菌的核中并和DNA结合,抑制mRNA的合成,从而阻碍了mRNA与蛋白质的合成,达到抗菌作用。他们研究了水溶性壳聚糖如壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸盐和壳聚糖氢化谷氨酸盐对不同细菌培殖的影响。结果发现,壳聚糖乳酸盐和壳聚糖谷氨酸盐对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有较高的抗菌作用。
医学应用
医学方面的应用主要有:
促进凝血和伤口愈合
壳聚糖具有促进血液凝固的作用,可用作止血剂。它还可用于伤口填料物质,具有灭菌、促进伤口愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩等作用。
作为药物的缓释基质
壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天然的代谢物,具有无毒、能被生物体完全吸收的特点,因此用它作药物缓释剂具有较大的优越性。日本已有以壳聚糖作为基质的缓释药物出售。
具有免疫调节活性
壳聚糖具有激活机体系统、介导机体系统的系列生物学效应,提高吞噬细胞的系统功能。巨噬细胞表面存在着细菌多糖的受体,而壳聚糖作为细菌多糖的类似物,能刺激巨噬细胞活化,产生如下反应:促进其吞噬功能,增强它在其它免疫应答中的协同效应,从而实现机体对T细胞、NK细胞和B细胞的调节,介导机体的细胞免疫应答和体液免疫应答。因此,壳聚糖具有对机体的免疫调节作用。
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