硫酸軟骨素的制備及應用

摘要：硫酸軟骨素是從動物軟骨中提取的黏多糖類物質，在防治心血管疾病、關節病等方面具有重要作用。隨著硫酸軟骨素的新功能、新用途不斷擴大，應用范圍也逐漸擴展，除了作為藥品外，大量的硫酸軟骨素是作為改善關節病的補充產品。在國際市場強勁的需求拉動下，我國硫酸軟骨素產業迅速發展壯大。本文通過對國內外硫酸軟骨素相關文獻的綜述總結，從其結構、來源、理化性質、制備及應用等方面詳細介紹了硫酸軟骨素的功能性質，為硫酸軟骨素作為功能因子在保健食品方面的應用提供了支持。

關鍵詞：硫酸軟骨素；酶解；發酵；應用

1.來源

硫酸軟骨素（Chondroitin sulfate，ChS）是在哺乳動物中發現的生物材料，特別是在動物腿骨、軟骨、皮膚、神經組織和血管中較為豐富。中國藥典2010版中ChS主要有三個來源，即豬的喉骨、鼻中骨、氣管等軟骨組織；此外還有海洋動物的軟骨，牛、鳥類及人類食用家禽類的軟骨等。除此之外，最近的研究通過生化方法和核磁共振圖譜鑒定出巴西蟾蜍的毒液中也存在ChS，其可能對于蛋白質含量起保護作用。最近也有研究發現，比起常規的酶提取法，利用雞的腿骨熬湯來提取ChS更為方便，而且，基于中國食品工業的傳統的烹飪骨湯，這也為聯合生產骨湯和ChS提供了新的思路。

2.硫酸軟骨素的制備工藝

作為我國一種重要的出口原料藥，硫酸軟骨素有著多種生產工藝。ChS產品的價格取決于商品中ChS的含量與純度，從動物軟骨中提取ChS的過程中可能殘留的多肽、蛋白質、核酸會使ChS的價值大打折扣，因此提高產品的純度是企業與院校一個重要的研究方向。近年來，國內ChS行業進入一個新的階段，在生產ChS的同時回收聯產蛋白成為行業主流，實現了原料的綜合利用，使污染減少，效益提高。而瘋牛病、禽流感等疾病的產生與流行也使人們對尋找新的原料來源（如海洋生物）和生產方法（如微生物發酵）的關注度逐步提升。

2.1ChS 的傳統動物軟骨提取工藝

從工業生產的角度來看，以動物軟骨為原料提取ChS仍是目前最經濟有效的方法，常用的有豬、牛、禽類及鯊魚的透明軟骨。原料不同，生產工藝略有差別，但本質是相同的，即將ChS從軟骨中提取出來并進行純化。ChS的提取分離方法主要有堿提取法、堿鹽法、酶處理法等，一般均需要經酶解和活性炭、硅藻土或白陶土等處理，以提髙提取的效果。傳統方法提取一般需采用大量堿液和有機溶劑，提取ChS的含量也普遍較低，隨著對工業生產能耗和環境影響的要求日益嚴格，以及國內外市場對于ChS品質的要求日益提升，酶解-超濾法和酶解-樹脂法生產ChS已成為一種趨勢。酶解法是目前生產中普遍使用的方法，在特定的溫度和 pH值下，用蛋白酶催化蛋白質的特定肽鍵水解，使ChS從糖蛋白中游離出來，得到軟骨提取液后再采用一定的方法進行去除蛋白及并回收、純化ChS。

2.2ChS 的微生物發酵生產工藝

從動物軟骨中提取ChS后續純化工藝復雜，同時為了避免動物來源ChS可能產生的健康安全問題及其生產中的環境污染問題，用微生物發酵法生產ChS逐漸成為研究熱點。ChS不僅存在于動物軟骨組織，還以莢膜多糖的形式存在于某些微生物細胞壁上，自然界中許多真菌和細菌等均能合成低聚合度的ChS或類ChS聚合物。

最初，有人選用巴斯德桿菌Pasteurella multocida作為生產菌株，但是其霍亂致病菌的屬性嚴重阻礙了其應用。近來，以大腸桿菌Escherichia coliO5： K4： H4 作為出發菌株的研究較多，它可以產生莢膜多糖ChS前體———果糖軟骨素。經過多位學者的研究，果糖軟骨素的產量已經由最初分批培養的 0.2 g/L，提高到超過 8.0 g/L。但是，E. coli 仍是一種低致病的病原體，限制了它的大規模生產。

目前，ChS的發酵生產仍以E. coli K4 研究居多。E. coli K4 發酵液經離心、過濾除菌體后，經蛋白酶處理，透析和酸解即可獲得無果糖分支的軟骨素（Ch），Ch通過硫酸化修飾才能得到ChS。微生物發酵法生產ChS具有產品質量穩定、成本低、污染少等優點。隨著研究的深入，生產菌株的不斷開發，ChS產量也越來越高，實現ChS發酵的產業化生產成為可能。

3.硫酸軟骨素的應用

3.1醫學上的應用

ChS作為關節軟骨的重要組成部分，具有軟骨保護功能，在作為關節炎的治療藥物和功能食品領域有廣泛的應用；利用其黏彈性特點，作為眼科手術流程中的輔助劑，包括白內障摘除術和人工晶體置入術，也可用于緩解干眼癥；鱘魚硫酸軟骨素具有促進結直腸癌細胞凋亡、抑制細胞增殖的能力；它在中樞神經系統的發育和成熟以及在神經損傷的病理生理反應中也發揮著重要作用。

3.2在化妝品行業的應用

氨基葡萄糖鹽酸鹽和人體表皮脂膜層重要成分神經酞胺的結構非常相似，使產物容易透過，刺激細胞合成，具有消炎抑菌的作用，在化妝品中添加硫酸軟骨素，可調節皮膚的細胞代謝，促進營養的吸收，保持皮膚的水分和改善發質，其保濕性能優于甘油。和硫酸軟骨素一同作為細胞營養成分添加到面膜中，具有增強皮膚保濕能力和緊致抗衰老效果。

3.3在食品行業的應用

硫酸軟骨素的功能主要通過所組成的蛋白聚糖來體現，大致分為結構功能和調節功能，例如保濕性和炎癥抑制作用，常作為保健食品的配方對關節炎、冠心病、心絞痛、眼科疾病有一定防御作用。硫酸軟骨素作為食品添加劑，可用于食品的乳化、保濕和祛除異味； 可制成保健食品，可用作膳食補充劑。

4.展望

硫酸軟骨素作為一類糖胺聚糖，有保濕性、抑制炎癥、促進細胞代謝、傷口愈合、抑制癌細胞增殖、修復神經損傷等多方面的作用，因為這些功能特性，使得硫酸軟骨素在藥品、食品、化妝品等行業均有廣泛的應用，在目前的功能性食品中，硫酸軟骨素主要作為增加骨密度的功能因子用于補鈣類保健品的制作，也有用于增強免疫力的產品中。相信對硫酸軟骨素的重視和深入研究、隨著其提取和制備工藝的逐漸成熟，在未來硫酸軟骨素會有更廣闊的應用前景。

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作者簡介：羅曦（1997-），女，四川成都人，本科生。