微生物多糖結構修飾法概況

【摘要】對多糖及其衍生物的免疫調節及其衍生物分析和研究表明，多糖具有抗病毒、抗腫瘤、免疫增強和抗氧化作用等。而多糖的生物活性與其結構有關，所以對多糖結構的修飾成為多糖研究的熱點，也是發現和開發多糖的重要途徑。多糖的結構改造是指使用物理、化學等方法對多糖分子結構進行適當的改性。常用的化學修飾方法有硫酸化，羧甲基化，乙酰化，磷酸化等。

【關鍵詞】多糖? 生物活性? 結構改造

1.1多糖硫酸化修飾

在多糖化學中最常用的修飾方法即為多糖的硫酸化修飾。多糖進行硫酸化修飾大多為在多糖的糖基上引入硫酸基團，從而使多糖結構發生改變進而增加多糖的生物活性。研究表明，硫酸多糖可增加巨噬細胞的吞噬作用，促進巨噬細胞分泌細胞因子，增強免疫調節能力。Nagasawa法，氯磺酸 - 吡啶法（Wolfrom）法和三氧化硫 - 吡啶法是硫酸化多糖的常用方法。硫酸化修飾可顯著改善結構特征，促進生物活性，甚至為多糖增加新的生物活性。所以，多糖的硫酸化修飾越來越受到關注，因為它們已被證明具有多種生物活性，包括抗氧化劑，抗癌劑，免疫調節劑和抗凝血劑活性。此外，硫酸化多糖的合成，表征和生物活性的最新進展可促進其在食品工業或制藥學中的應用。

1.2多糖的羧甲基化修飾

羥甲基化是將羧甲基引入微生物多糖分子。常用的方法是在堿性條件下使微生物多糖與氯乙酸反應，得到羧甲基化多糖。研究表明，大多數具有生物活性的多糖是水溶性的，羧化常常會增加多糖的水溶性，因此羧甲基取代程度與多糖的生物活性相互影響。例如沈明月等人研究的青錢柳多糖，當多糖中有0.5？0.6個羧甲基取代時，研究發現羧甲基化后的柳多糖的能顯著增強誘導DC成熟的能力，從而起到免疫調節作用。最近，羧甲基化后的多糖其水溶性得到極大的提高，多糖的分子量也因此改變，并且有許多關于羧甲基多糖抗氧化能力的信息報道。羧甲基化可以提高黑木耳粗多糖的溶解度，從而導致生物活性的改善。人們普遍認為，多糖的活性與其化學組成和結構相關，羧甲基化可以提高決明子種子膠的相對高的粘度，冷水溶解度和溶液穩定性。

1.3 微生物多糖乙酰化修飾

乙酰化通常使用乙酸和乙酸酐作為酰化劑，乙酰化反應的溶劑一般在有機溶劑甲酰胺中進行，在微生物多糖中的羥基氧和氨基氮上引入乙酰基發生取代反應。幾種方法被應用于乙酰化目的，其中以甲酰胺作為溶劑的乙酸酐—吡啶法被認為是最有效的方法。乙酰化修飾微生物多糖后，使其羥基向外，增加了微生物多糖的水溶性多糖在水，使其活性增強。微生物多糖乙酰基的部位和取代數量影響多糖的生物活性。原因是多糖在引入乙酰基后，原有的空間排布發生改變，使其活性存在差異。因此，定向插入乙酰基基團是研究的一大熱點。近年來發現微生物多糖經引入乙酰基進行修飾后，其活性有了很大的提高，例如：改善抗氧化，免疫調節、抗腫瘤等。例如黑色靈芝多糖的抗氧化和免疫調節活性經乙酰化修飾后得到增強。

1.4微生物多糖磷酸化修飾

多糖的磷酸化即為在多糖上較為活潑的羥基引入的磷酸基團進行羥基取代。多糖進行磷酸化反應的試劑一般為磷酸鹽、磷酸及其酸酐、磷酰氯等。關于多糖磷酸化的最早報道是以硫酸作為催化條件進行的。多糖是通過糖苷鍵進行相互連接的，而糖苷鍵不穩定易受到外界環境的影響發生斷裂。在強酸或強堿性條件下糖苷鍵易斷裂從而降解，因所以此方法不作為常規法進行磷酸化修飾。五氧化磷是一種常用的磷酸化劑。由于五氧化二磷溶解特殊性，可在較低溫度下采用甲磺酸為溶劑進行多糖的磷酸化修飾。同樣該法整個反應環境均在強酸下發生，糖苷鍵發生斷裂，多糖解聚。反應溶劑使這種方法的應用受到限制。磷酸化試劑中還存在一種高活性的磷酰氯，該物質可提供高含磷量的產品，但產率較低。作為多糖磷酸化試劑的三氯氧磷在沒有酸試劑的環境中甚至沒有水的條件下，仍然可以進行反應，但是在磷酸化反應中，會產生氫離子。隨著反應時間的增加，氫離子累計仍會對糖苷鍵進行破壞。為了降低多糖的降解率，在發生反應時需要對產生的氫離子進行中和經常加入堿性試劑如吡啶和三乙胺等。磷酸酯基團的引入將增加多糖的免疫抑制活性。這一優點使得多糖磷酸化具有重要意義。例如對葡聚糖經磷酸化修飾后活性變化研究時發現多糖經修飾后的可明顯促小鼠脾臟淋巴細胞的有絲分裂，使位于樹突狀細胞表面的CD86和CD69因子的表達，也可促進B淋巴細胞IL-10的分泌。

微生物多糖結構的修飾成為近幾年多糖研究的一大熱點，也是發現和開發新型多糖的重要途徑。多糖的結構經過不同方法的修飾從而使分子結構發生改變，最終改變生物的活性或增強。通過幾種方法的比較，經過硫酸化修飾的多糖在食品工業或制藥領域中具有較大的發展前景。

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作者簡介：劉山，工作單位：齊魯醫藥學院，職稱：助教，學歷：碩士研究生，研究方向：海洋天然藥物化學。