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浅谈养生要素--甲壳素与壳寡糖

发布者:bozhihuili    发布时间: 2017-08-28 14:25

一、研究与开发历史

早在400年前,《本草纲目》中就有螃蟹壳应用的记载,这是甲壳素最早的应用纪录。

1811年,法国h.braconnot教授最早分离出甲壳素,他用温热的稀碱处理蘑菇,得到一些纤维状的残渣,他以为是纤维素,并命名为fungine,意思是真菌纤维素。12年后也就是1823年,另一位法国科学家a.odier从昆虫的翅鞘中分离出同样的物质,命名为chitin,即铠甲、信封的意思。

1859年法国c.rouget第一次分离出壳聚糖,命名为chitosan。

从发现甲壳素后的一个半世纪,甲壳素的研究进展缓慢。20世纪下半叶,随着对纤维素、蛋白质和甲壳素及其他糖类等生物大分子的研究,有机化学诞生和发展起来。甲壳素的研究重心也从欧洲转向日本。

1977年英国muzzarelli教授发起并主持了第一届甲壳素和壳聚糖国际会议,以后每2年召开一次。在1991年的会议上,美、欧的医学科技界、营养食品研究机构将其誉为“第六要素”。

我国于1952年开始研究。20世纪90年代是研究的全盛时期。1997年,研究开发课题列入国家科委九五攻关计划,归属863计划。2000年前后酶法生产壳寡糖的方法被攻克。二、甲壳素及其衍生物的概念

甲壳素是乙酰氨基葡萄糖组成的聚糖。壳聚糖是甲壳素通过强碱水解或酶解后脱去部分乙酰基的衍生物,是氨基葡萄糖的聚糖。

壳寡糖是壳聚糖降解后的衍生物,现在把由20个以下氨基葡萄糖组成的低聚壳聚糖称为壳寡糖。乙酰氨基葡萄糖或氨基葡萄糖不是葡萄糖,在体内也不会转变为葡萄糖,因此对血糖不会有不利影响。甲壳素经脱乙酰基处理得到壳聚糖,再经过进一步降解,就成为壳寡糖。

甲壳素是第一个实际应用的产品,也是在日本第一个被批准的“功能性食品”。但是甲壳素不溶于水、碱、一般的酸和有机溶剂,只溶于部分浓酸,是依靠人体胃肠道中的甲壳素酶、溶菌酶等的作用少部分分解,因此其吸收率较低,服用量较大,产生的服用反应也高达70%%以上。对甲壳素进行化学处理,脱掉其中的乙酰基,就变成了壳聚糖,壳聚糖已经可以溶于稀酸,比甲壳素进了一步。但是甲壳素和壳聚糖都是大分子,分子量在几十万到几百万,都不溶于水。把壳聚糖降解为小分子,就是壳寡糖。壳寡糖可以直接溶于水,因此吸收率大为增加,服用量和服用后反应大为减少。

壳寡糖具有较高溶解度,所以很容易被吸收利用,具有许多优于高分子量壳聚糖的功能,是当今国内外研究、开发的重点领域。

三、糖复合物

甲壳素类物质在包括人在内的动物的关节、足的坚硬部分,以及动物肌肉和骨结合处均有存在,另外在我们体内有一大类以氨基葡萄糖为重要组成成分的糖复合物,它们是糖蛋白、蛋白多糖和糖脂。

蛋白质是生命的体现者,没有蛋白质就没有生命。人的血浆存在着一百多种蛋白质,其中有不下80种是糖蛋白。在这些蛋白质上为什么必须加上糖链呢?糖链保证了糖蛋白的亲水性,也就是保证这些蛋白质能溶于水。如果我们体内的大部分蛋白质都凝固,还能有生命吗?因此专家们认为,这是生命存在的前提。而且,糖链保护蛋白结构的稳定性,减少它的破坏。

糖链的另一个主要功能是作为信号分子。一切生命现象,实际上都是机体内细胞对胞外信息的转导,并最终在细胞内产生特定效应的信号转导和调控的过程。我们现在处在一个信息社会,信息的重要性我们都有体会,如果没有了互联网、电视、报纸、电话,我们的社会会变成什么样子?那是很可怕的。我们人体也是一个小社会,人体内部各组织、器官和系统的协调,和外部环境协调统一,对来自内部和外部的各种信息作出及时和准确的反应,信息的沟通是必要的先决条件。细胞膜上有接受信息的结构叫“受体”,ⅱ型糖尿病的发病原因就是胰岛素受体出了问题。受体大部分是糖蛋白,其中糖链起着辨别和接受信息的作用,又被称为“分子雷达”或“细胞天线”。

蛋白聚(多)糖的生理作用:蛋白聚糖构成细胞间的基质,包括透明质酸、肝素、硫酸软骨素等,对基质的成分和功能起重要作用。硫酸软骨素能维持软骨的正常性能;角膜的胶原纤维间充满了硫酸软骨素,使角膜透明。

细胞是生活在基质中的。细胞是岛屿,基质就是海洋。基质的正常与否对细胞的功能起重要作用。由于甲壳素类物质在营养学上的重要性,所以1991年在欧美国际学术会议上被定为继蛋白质、糖、脂肪、维生素、微量元素之后的第六生命要素。

甲壳素类物质这么重要,就不能让它缺乏。那么,我们体内所需要的这些物质从哪里来呢?我们人体可以合成一些,但是日本甲壳素协会理事长松永亮认为:“跟踪研究发现,人到中年后,自我合成甲壳素类物质的功能几乎完全丧失,大量使用杀虫剂使粮食中几乎不含此物质。”按照松永亮教授的意见,中老年人自我合成壳聚糖、壳寡糖的能力下降,故必须依赖于从食物中补充,而我们从食物中能补充到的也不足,这是由于食物链的破坏。辽阔的大地上,昆虫和农作物共同生长,昆虫死亡之后,遗体在土壤中被分解,甲壳素的分解产物也被植物吸收,因此粮食和蔬菜中含有甲壳素及其衍生物成分。杀虫剂的大量使用,塑料大棚的广泛应用,以及无水栽培等新技术,都阻断了上述的演变过程,食物链发生了破坏,因此人从粮食和蔬菜、水果中得到的甲壳素类物质大为减少,因此,应当像补充其他营养素一样注意补充。

四、甲壳素类物质的生理保健功能

除了营养学作用外,甲壳素和壳寡糖还具有重要的生理保健功能。这些作用具有一个鲜明的特点就是针对细胞起作用,细胞是构成人体的基本结构和功能单位,细胞正常人才能健康,因此这一作用具有整体性。

壳寡糖对细胞的作用首先是促进细胞增生,被实验证实的就有皮肤、骨骼、胰岛、心肌、神经、肝脏等,因此并非局限于个别的细胞。另一方面对细胞有保护作用,可以延长细胞在体内的存活时间。

这些作用有以下几方面的意义:

⑴增强功能。如实验证明壳寡糖对胰岛细胞增生有明显的促进作用,这一点对于糖尿病人的康复具有重要的意义。

⑵促进愈合。很多疾病和创伤都存在一个病灶愈合的问题,病灶愈合的前提就是细胞的增生,这一点从壳寡糖促进试验性兔骨骨折愈合的实验中可以清楚显示出来。

⑶抗衰老。细胞再生能力减弱,大量衰老细胞得不到更新,使得细胞趋于“老龄化”,这是早衰的主要原因。

⑷减少细胞的损伤。对实验动物用异丙基肾上腺素造成心肌细胞的大片坏死,应用壳寡糖进行保护,坏死明显减轻,显著优于心得安的保护作用。

1.免疫功能:

非典的流行给我们上了一堂保健和免疫课,现在大家都非常关注免疫功能。人们逐渐认识到,最终保护人体免于或减少伤害的是我们自身的免疫系统。实验证明,壳寡糖使白介素-1(il-1)增加3.4倍,白介素-2增加2.7倍。可激活杀伤细胞,如nk细胞、lak细胞等并产生inf-γ、tnfα等细胞因子,还可直接作用于b细胞并分泌免疫球蛋白(ig)。因此对免疫的两个环节———细胞免疫和体液免疫,壳寡糖都有明显改善作用。

2.辅助防治肿瘤:

除免疫防护功能外,免疫的另一个作用就是肿瘤监视。我们每天要有大约7000亿到10000亿个细胞制造出来,就像工厂会出废品,每天我们体内会有几百万个细胞不正常,但是只要免疫功能正常,就能及时地发现和清除不正常细胞,防止肿瘤的发生,这是消除来自体内的危险;另一方面,壳寡糖能保护细胞,防止外来的致癌因素的诱变作用。对肿瘤病人,壳寡糖有直接抑制肿瘤细胞、减少其转移的作用,和减少放疗、化疗副作用的功能,从而配合常规治疗,提高病人的疗效。

3.对糖尿病的作用:

我们从上面的实验可以看出,壳寡糖可以促进胰岛细胞增生,因此胰岛素分泌量增加;氨基葡萄糖的碱性,有助于提高体液的ph值,这个值每提高0.1,胰岛素的活性就提高30%%;同时,对高血压、高脂血症、高粘血症等造成并发症的危险因素有改善作用,就有利于减少和延后糖尿病并发症的发生。

对糖尿病非肥胖性糖尿病小鼠随机分为治疗组和对照组。治疗组用4%%壳寡糖,对照组用蒸馏水做饮用水,连续15周。结果:治疗组有65%%降血糖作用明显,35%%降血糖有效;对照组小鼠陆续死亡。结论:壳寡糖对糖尿病小鼠有治疗和延长生存期作用。

4.甲壳素及其衍生物的化学结构对其功能的影响:

甲壳素及其衍生物的一些生理保健功能与该类物质的化学结构有关,其中含有的氨基具有三个重要的特性:⑴碱性,人体对体液酸碱度的要求是非常严格的,ph值需要限制在一个很狭小的范围内,否则生理功能就受到不利影响,严重的会产生酸碱中毒。由于人体的分解代谢产物多是酸性的,因此体液有酸性化的倾向,专家们建议多吃碱性食品就是这个道理。而甲壳素类物质是天然存在的唯一碱性多糖,其碱性是由其氨基决定的。⑵还原性,也就是有抗自由基作用,因xxx基是几乎所有中老年慢性疾病的重要发病机制,因此抗氧化就非常重要。⑶吸附性,可以结合很多有害的物质。

5.环保作用:

目前,环境污染正严重地威胁着人类的健康,环境污染需要治理,我们就可以选择服用甲壳素类物质的保健品来减少污染对自己健康的危害。氨基葡萄糖的c2上有一个氨基,c3上有一个羟基,对具有一定离子半径的金属具有鳌合作用。对重金属的作用突出,而对钠、钾、镁、钙、铵、钡等没有明显结合。对色素、苯酚、多氯联苯、卤素有吸附作用。对卤素中的氯离子的吸附和降压作用有关。因此1993年国际学术研讨会上甲壳素类物质被定为人体环保剂、环保卫士。

6.降脂作用:

甲壳素和壳寡糖从肠道局部和全身两个方面产生降脂和减肥作用。甲壳素类物质可以在肠内形成溶胶与脂肪、胆汁酸结合和包裹,妨碍了小肠对它们的吸收,从而起到降脂作用。

胆固醇一方面从食物中吸收,一方面可以体内合成,而且合成的量比“吃进去”的更多。hmg-coa还原酶是胆固醇合成的重要催化酶,抑制了它的活性就可以减少胆固醇的合成。临床上有一类重要的降脂药物-hmg-coa还原酶抑制剂,如洛司他汀、辛伐他汀等非常有效。壳寡糖可以抑制hmg-coa还原酶,因此是一种天然的hmg-coa还原酶抑制剂。

对30例单纯性肥胖人群的观察,服用甲壳素30天后,血清总胆固醇由试验前的5.3±0.9mmol/l下降为4.4±0.5mmol/l;甘油三酯由1.5±0.5mmol/l下降为1.1±0.2mmol/l;血压由129±12.3mmhg/85±8mmhg下降为120±10mmhg/80±6mmhg。

7.对高血压的影响:

试验和流行病学调查都证明,吃的食盐过多会增加高血压,这是食盐中钠离子还是氯离子的作用呢?专家们用实验证明了是氯离子的原因。氯离子可以激活血管紧张素转换酶的活性,使能强烈收缩血管的血管紧张素ⅱ大大增加,血压就会升高。如果抑制了这个酶,血压就会下降。临床上有以卡托普利为代表一类有效的降压药物,甲壳素类物质可以减少氯离子的吸收,因此也可以视为天然的血管紧张素转换酶抑制剂。

根据以上分析,甲壳素、壳寡糖的实际应用是有充分的理论基础的。它必将为增进人类的健康,促进疾病的康复和延缓衰老发挥重要作用。

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