几丁质壳聚糖及其衍生物的抗氧化作用.docx

１引言几丁质是地球上仅次于纤维素的第二大生物聚合物，也是最丰富的多糖之一.它是由N—乙酰葡糖胺连接β（1è4）为单体形成的多聚糖，广泛分布于甲壳动物和昆虫，保护其骨骼，同时存在于大多数真菌细胞壁中几丁质通常用甲壳动物如蟹、虾、龙虾的壳制备（Jayakuｍaｒa，　Prａｂahａｒan, Ｎａir, ＆ Taｍｕｒa,　2010；　Ｍｕzzaｒelli, 1997)壳聚糖是几丁质碱性条件下脱乙酰基合成的一种天然无毒生物多聚体几丁质和壳聚糖不溶于水，也不溶于大多数有机溶剂，这是它们应用于生物系统的主要限制因素.因此,通过酸水解或者酶水解生产可溶性几丁质和壳聚糖具有重要意义壳寡糖（ＣOＳs）是壳聚糖衍生物（主要由葡糖胺单体组成的阳离子聚合物)，可以通过化学或酶水解壳聚糖生成.由于壳寡糖的非细胞毒性和高度水溶性,药剂学和医学应用领域都对它有极大的兴趣壳寡糖的各项活性受脱乙酰基的程度(DD)、分子量(MW)和链长度的影响（Jａｙakumar et aｌ.， ２０１0； Kｉm,　Ngo，　＆ Raｊaｐaksｅ， 200６; Ｍuzｚareｌｌi， Stanic， & Ramｏs, 19９9；　Razdan ＆ Ｐetteｒsson, 1９９４)。

几丁质、壳聚糖及其衍生物的生物活性在医学和药剂学应用中用重要意义,比如抗氧化(Ayteｋｉｎ, Morimura, ＆ Kｉda，　２0１1； Ｋｉm　&　Ngo， 2０１3； Yｉng, Xioｎｇ,　Wａng， Ｓｕn,　& Liu， 2011）、抗过敏(Vｏ, Kim，　Ｎgｏ, Ｋoｎg，　＆ Kim， 2012； Vｏ, Kong, ＆ Kim， 2011; Vｏ， Ngo, & Ｋｉm,　2０12）、抗炎(Lee， Sｅneviｒａthｎe， Aｈn，　Kim， ＆ Je, 20０9;　Panｇestuti, Bａk， & Kim，　2０11）、抗HIV (Vo＆Kｉm，２０10）、抗凝（Yａng eｔ　ａl 201２）、脂肪细胞的抑制(Ｃhｏ et　al.， 2008）、抗肿瘤和抗癌（Cho，　Paｒｋ, Seo， ＆ Yoｏ， 20０9; Shｅn， Cｈen，　Chan, Jeｎg，　＆ Ｗａnｇ, ２0０9；　Ｔoｓｈｋｏva et ａｌ．， 20１0)、抗菌（Ｓajomsanｇ, Gonil， ＆ Saeｓoｏ,　２00９； Ｘu， Xin，　Li， Huaｎg, ＆　Zｈou， 2010; Yaｎg　eｔ　al。

　２0１０； Ｙanｇ,　Ｃhoｕ， ＆ Li, 2005; Zhong， Li， Xiｎｇ， ＆　Liｕ， 20０9）、抗高血压（Ngo，　Qｉan，Jｅ,Ｋim,＆Kim，２０0８; Qiａn，Eｏm,Ｒyu,&Kｉｍ,2010)、免疫刺激剂（Ｊｅon & Ｋim, 200１)、抗阿尔兹海默症（Cho， Ｋim, Aｈn, ＆　Ｊe， 201１a; Yoｏｎ， Ngo， & Kim, 200９），促钙铁结合（ＢｒavoＯsｕｎa， Milloｔti， Vautｈieｒ, ＆ Pｏncｈeｌ,　２００７； Liao, Shieh，　Chanｇ, & Chien，　2０07)、降血脂（Zhanｇ et al　2010； Zhou, Xia， Zhａng， ＆ Yu, ２00６）通过调节和改善生理功能,几丁质、壳聚糖及其衍生物可以为预防和治疗慢性疾病提供新的治疗应用.本文以甲壳素、壳聚糖及其衍生物为中心,介绍其与人体健康相关的抗氧化活性抗氧化和氧化应激人类受到许多来自体内和周围环境的自由基的影响，尤其是生物体在新陈代谢过程中产生的活性氧(ROS）它以H2Ｏ2、过氧化阴离子(O 2Ÿ-）和羟基(ŸＯH）自由基的形式产生。

此外，氧化应激可能导致酶活性和对细胞系统的氧化损伤.自由基攻击DNＡ、蛋白质和脂类等大分子,导致许多健康问题，包括高血压、心血管疾病、炎症、衰老、糖尿病、神经变性和癌症疾病抗氧化剂可能对人体健康有积极作用，因为它能保护人体免受自由基的侵害Bｕtterfｉeld et aｌ.,　2006;　Dhalｌa， Tｅmsah,　&　Ｎetticaｄaｎ， 2０00； Fubiｎi　& Hubbａｒd，　20０3； Ｍaulik & Dａs, 20０２； Ｎgo,　Wijesekara, Vo， Ta，　＆　Kim, 2011; Ｓeven, Ｇuzel,　Ａsｌａn, &　Hａmuｒｙuｄａn,　2008）食物的氧化会影响脂类、蛋白质和碳水化合物然而,脂质氧化是食品质量恶化的主要原因，其能导致酸败，使食物保质期缩短食物中蛋白质的氧化受脂质氧化的影响,脂质氧化产物与蛋白质发生反应,导致蛋白质氧化碳水化合物也容易氧化,但没有脂类和蛋白质敏感(Beｒｎaｒdiｎi et aｌ．， 2０11）因此，许多人工合成的商业用抗氧化剂如：二丁基羟基甲苯、叔丁基羟基茴香醚、叔丁基对苯二酚、没食子酸丙酯已用于延缓氧化和过氧化过程在食品和医药行业。

然而，由于潜在的健康危害，这些合成抗氧化剂的使用必须受到严格的管制(Bluｎｔ, Cｏpp， Mｕnrｏ，　Ｎorthcote， ＆ Prｉnｓep， 2006）因此，在食品和其他生物物质中使用天然抗氧化剂已引起人们极大的兴趣，因为它们安全、有营养和有治疗价值（Aｊila， Ｎaiｄu,　Bhat， & Ｐｒaｓａda Rａo， 2０07）.3几丁质、壳聚糖及其衍生物的抗氧化活性3１几丁质和壳聚糖的抗氧化活性几丁质寡聚物(NＡ-COSs)是几丁质用化学、物理或酶试剂水解后的产物，同时具有水溶性因此，NA—CＯSs可轻松用于体内外.通过酸性水解蟹几丁质得到的NA－COＳs（229２１—593．12Ｄa)的抗细胞氧化作用被Nｇｏ, Kim， and　Kim （20０８)证实NA—COSs对人类骨髓细胞（HL-６０）中的髓过氧化物酶（MPO）和小鼠巨噬细胞（RAW2657）的蛋白质和DNＡ的氧化的抑制活性已被证实此外，其直接清除自由基的能力和细胞内谷胱甘肽（GSH）水平呈现出时间依赖性增加这些结果表明NA-ＣOSs在生物细胞中发挥着有效的抗氧化作用.另外，Nｇo,　Ｌee, Kiｍ，　aｎd Ｋim （２009）研制出两种有着不同分子量的NA-CＯＳs.两种NＡ—COＳs分子量分别为1—３kＤa（ＮA-COＳ 1—3kDa）和小于1ｋＤa（ＮA－CＯＳ＜１kDａ）均采用超滤膜系统获得.它们对DNA和蛋白质氧化有抑制作用。

此外,在ＲAＷ ２64．７细胞中，细胞内GSＨ水平和直接的细胞内自由基清除作用随时间的延长而明显增加特别是，1–3 kＤa的NA－CＯS比NA-COS<1 kＤa在应对蛋白质氧化和细胞内自由基产生时更有效.这些结果表明，NA-COSs在细胞氧化应激中起到潜在的清除作用研究人员对壳聚糖的体内外抗氧化作用进行了研究（Liu， ２008)添加0.0２％的壳聚糖对猪油和菜籽油有抗氧化作用,但活性低于抗坏血酸.当添加量增加，壳聚糖和抗坏血酸有着相似的活性；壳聚糖可显着降低血清游离脂肪酸和丙二醛(MＤA)浓度，增加抗氧化酶活性如超氧化物歧化酶（ＳOＤ），过氧化氢酶（CＡT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH—PX），表明壳聚糖调节抗氧化酶活性,减少脂质过氧化.在食物中工业，壳聚糖(食用壳聚糖，超过8３％的DＤ)和COＳs被用作膳食食品添加剂,同时作为抗微生物、降低胆固醇、免疫刺激以及药物载体等功能因子(Ｘia, Lｉu, Ｚhanｇ, & Ｃhen,　２0１１）Ｓamaｒ, El-Kａｌyoｕbi， Khａlaf，　aｎd Eｌ—Ｒazik (２013） 用废弃的虾几丁质制备了三种粒径分别为20、4０、60目的壳聚糖.通过在微波照射下用不同浓度的NａOH溶液脱乙酰(30％,40％和5０％）10分钟制得.结果表明，微波合成壳聚糖是可行的,同时DD随着脱乙酰基碱溶液浓度的增加而增加。

在14００W功率下，用５0%ＮaOＨ溶液在６0微米的微波中照射甲壳素1０分钟,可以达到9519％的DD微波合成的壳聚糖浓度为10mg／ｍL时抗氧化能力为477１—7231％，同时还原能力为２.09４—2.367另一方面，10mg/mL时，壳聚糖对1，１－二苯基-2-苦基肼基（DPPH)自由基的清除能力在４３．0３％—90４8%之间Yｅn, Yang, ａnd　Mau （2０0８)　报道，通过蟹几丁质碱性N-脱乙酰化60分钟(C60）、９０分钟（C9０）和１20分钟（C12０)得到壳聚糖，所得壳聚糖具有抗氧化活性壳聚糖在1.0mｇ/mL时抗氧化能力为5８3—70.2％,10mg／mL时还原能力为０.32—010ｍg/ｍＬ时，壳聚糖C60对DＰPH自由基的清除能力为28．4％，然而,其他两类壳聚糖为46.4—52.３%１ｍg／mL时,对ŸOＨ自由基的清除能力为623-77.6％而在1mg /　mＬ时，对亚铁离子的螯合能力为829—96．5％所有的IC50值（抗氧化能力在50%时的有效浓度）均低于15mｇ/mL通常来说，壳聚糖的效率与N-脱乙酰化的时间相关总体上,蟹壳聚糖抗氧化能力好并且可以用作抗氧化剂，是一种潜在的食品添加剂或制药工业的原料.Ａnｒaku ｅt ａl.　（200８）　确定壳聚糖(280０Da)可以抑制进行血液透析的患者的中性粒细胞活化和血清白蛋白的氧化，导致与尿毒症有关的氧化应激减少.Ｋiｍ ａnｄ　Thｏmａs (20０7）研究了鲑鱼中不同分子量（３0、90和1２０kDa）的壳聚糖的抗氧化能力，其中具有最低MW（３０kDa）的壳聚糖表现出最高的抗氧化剂影响.　各种具有高低分子量和多种反应基团的壳聚糖衍生物已经显示出显着的抗•OＨ、O2Ÿ—清除能力和还原活性。

Zhonｇ　ｅt al２007）Parｋ， Je，　aｎd　Ｋim　（２０04) 制备了三种蟹几丁质部分去乙酰化的异构壳聚糖，比如90％、75％和５0％去乙酰化,并用电子自旋共振(ESR)光谱仪研究它们对DＰPＨ、烷基、•OH、O２Ÿ-自由基的清除能力随着烷基浓度从125mg　／ mＬ增加到5mg ／ mＬ，异构壳聚糖的清除活性从3%提高到6939％.另外，具有较高DD的9０％壳聚糖显示最高的对•ＯH、O2Ÿ—自由基清除能力这些异构壳聚糖的清除活动取决于它们的DD和浓度不同ＤＤ的壳聚糖是用蟹壳几丁质在碱性条件下制备得到（ Jｅ & Ｋim，　２０0６）在壳聚糖骨架的羟基位置处加氨基官能团制备得到氨基壳聚糖衍生物.六种氨基壳聚糖,如氨基乙基壳聚糖，二甲基氨基乙基壳聚糖和二乙基氨基乙基壳聚糖，都是由90％和５０％脱乙酰壳聚糖制备,研究其 ＲOS清除作用根据EＳＲ研究，来自９0%脱乙酰壳聚糖的氨基乙基壳聚糖显示最高的对•ＯH和O２Ÿ—的清除作用，在0.2５mg/ｍL和５mg ／ mL的效果为９1.67%和65.34% 此外，二乙基氨基乙基壳聚糖（9０％脱乙酰的壳聚糖)显示出最强的H２O2清除活性.这些结果表明清除能力取决于它们的DD和取代基.Cho, Kim， Ａhn， and Ｊe　(20１1b）　通过自由基诱导的接枝反应制备了具有四种不同接枝率的没食子酸接枝壳聚糖（GA-g-chiｔｏsans)，以提高抗氧化活性和水溶性。

GＡ－g—ｃhｉｔoｓan　（I）(比例1：1)在50μｇ/ mＬ时，显示出9２．26%ＤＰPH的清除活性和93.15％H2O2的清除活性ＧA—ｇ-chiｔosan （Ｉ）也显示出比其他更高的还原力 与普通无GＡ接枝的壳聚糖在相同条件下处理相比，所有的GA—g－ｃhitosan抗氧化活性得到了提升此外,Cho， Kim， and　Je　(２０11）报道,壳聚糖没食子酸酯对ＤＰＰH的IC50值为17．86μg/ ｍL 壳聚糖没食子酸酯有效抑制。