蘇曉文，昝麗霞，王威威

（陜西理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 漢中 7230005）

天然多糖是構(gòu)成生命的四大基本物質(zhì)之一，同時具備抗腫瘤、抗氧化、促進免疫調(diào)節(jié)、抗病毒、抗炎等生物活性，但由于多糖的活性直接受結(jié)構(gòu)的影響，例如水溶性差或因活性較弱而難以達到應(yīng)用要求。因此需要對天然多糖進行結(jié)構(gòu)修飾，增強其生物活性[1]。多糖結(jié)構(gòu)修飾可以通過化學(xué)、物理及生物學(xué)方法，目前應(yīng)用范圍最廣的為化學(xué)修飾方法。多糖的化學(xué)修飾方法主要有硫酸化、乙?；Ⅳ燃谆?、磷酸化、硒化等。本文對多糖化學(xué)修飾方法具體操作及產(chǎn)物活性變化等方面進行綜述，為多糖類產(chǎn)品開發(fā)提供參考和借鑒。

1 硫酸化修飾

日本學(xué)者[2]于1988年成功將硫酸基團引入部分均多糖后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物表現(xiàn)出抗T-淋巴細胞病毒活性，為多糖的硫酸化結(jié)構(gòu)修飾奠定了理論基礎(chǔ)。常見的硫酸化修飾方法有氯磺酸-吡啶法、濃硫酸法、氨基磺酸法等。

1.1 氯磺酸-吡啶法

氯磺酸-吡啶法是針對吡喃型多糖的一種硫酸化修飾方法，使氯磺酸與吡啶預(yù)先反應(yīng)生成吡啶——SO32-復(fù)合物，堿性條件下以SO3取代糖羥基上的H，得到產(chǎn)物[3]。在柴胡多糖[4]硫酸化修飾過程中，調(diào)節(jié)氯磺酸與吡啶的體積比分別為1∶2、1∶4和1∶8，得到3種不同取代度和硫含量的柴胡多糖的硫酸酯。張琳[5]采用氯磺酸－吡啶法，制得款冬花硫酸酯化多糖，顯著提高了清除羥自由基的能力。劉捷優(yōu)化了皺木瓜多糖硫酸酯的工藝，經(jīng)SephadexG-100凝膠色譜法分離純化產(chǎn)物后，取代度為2.53，酯化產(chǎn)物具有更強的清除超氧陰離子自由基的能力。

1.2 濃硫酸法

濃硫酸法是用濃硫酸與正丁醇預(yù)先反應(yīng)生成磺化試劑，冰浴條件下對多糖硫酸化。向裝有體積比為3∶1的濃硫酸和正丁醇試劑的三角瓶中緩慢加入硫酸銨（NH4）2SO4，持續(xù)攪拌后冰浴至0℃后，加入待修飾的多糖樣品，持續(xù)反應(yīng)一段時間后，體系用稀NaOH溶液中和、將上清液濃縮后，純水透析24 h，透析液經(jīng)冷凍干燥后即得硫酸酯化產(chǎn)物[7]。五味子葉多糖經(jīng)硫酸化修飾后[8]，可得取代度為0.4 597的產(chǎn)物。高爽[9]發(fā)現(xiàn)甜玉米多糖質(zhì)量為250 mg時，硫酸酯化修飾的最優(yōu)條件為:硫酸銨用量為60 mg，濃硫酸體積6 mL，反應(yīng)時間為30 min，此條件下得取代度達1.142 7的硫酸酯化甜玉米芯多糖，且產(chǎn)物溶解性較好。

1.3 氨基磺酸法

氨基磺酸可作為一種溫和有效的酯化試劑。卜丹丹[10]對玉米皮多糖硫酸化過程中對氨基磺酸、甲酰胺以及反應(yīng)時間進行考察后發(fā)現(xiàn)取得最大取代度產(chǎn)物的反應(yīng)條件為：氨基磺酸2 g、甲酰胺60 mL、反應(yīng)時間2.5 h。隨著取代度的增加，玉米皮多糖衍生物的清除DPPH自由基能力和Fe2+螯合能力則有所增強。董昊等[11]以硫酸根取代度為指標(biāo)，確定最佳制備工藝為：反應(yīng)時間2.18 h，反應(yīng)溫度50.2℃，多糖：氨基磺酸為1∶2.15。侯令[12]對蘋果多糖硫酸化修飾，提高了自由基的清除能力。

2 羧甲基化修飾

羧甲基化修飾可提高多糖的溶解性、電負(fù)性以及抗腫瘤活性。常用的方法有水媒法和溶媒法兩種。

2.1 水媒法

水媒法是使用稀氫氧化鈉等堿溶液將多糖溶解后，醚化反應(yīng)得到羧甲基化多糖產(chǎn)物。焦中高[13]利用紅棗多糖與單氯乙酸反應(yīng)制得7種取代度在0.016～0.220的羧甲基化紅棗多糖，提高了紅棗多糖的溶解度，且對α-葡萄糖苷酶的抑制活性顯著提高。靈芝多糖羧甲基化修飾后，得到取代度為1.36羧甲基化靈芝多糖產(chǎn)物[14]。謝靜南[15]考察甜玉米芯多糖甲基化修飾工藝，一氯乙酸用量為最主要因素，其次是氫氧化鈉溶液濃度，反應(yīng)溫度影響最小。

2.2 溶媒法

溶媒法是指將多糖懸浮于有機溶劑中，堿性條件下反應(yīng)醚化得到終產(chǎn)物[16]。趙鵬等[17]對倒卵葉五加多糖進行羧甲基化修飾，產(chǎn)物取代度為0.557。川芎多糖[18]羧甲基化修飾后，產(chǎn)物分子量為175.655KDa，取代度為0.68，羧甲基化增強了對DPPH自由基的清除活性。黃精多糖[19]羧甲基化修飾后，對DPPH·和·OH的清除能力提高。茶多糖[20]經(jīng)羧甲基化修飾后，抗凝血活性進一步增強。采用氫氧化鈉-異丙醇-氯乙酸法得到取代度為0.961的羧甲基化甘余多糖產(chǎn)物[21]，紅外光譜證實產(chǎn)物中COOH-的存在，且對亞硝基的清除作用和抑制人肝癌細胞HepG-2的增殖作用皆有顯著提高。茯苓多糖[22]羧甲基化修飾取代度為0.728，對革蘭氏陽性菌的抑制能力強于革蘭氏陰性菌。

3 乙?；揎?/h2>

乙酰化修飾采用乙酸酐作為主要試劑，經(jīng)親核取代反應(yīng)，向多糖分子支鏈中引入乙?；螅黾悠湓谒械娜芙庑訹23]。乙?；揎椌哂兴俣瓤?、反應(yīng)溫和、產(chǎn)物取代度高等優(yōu)點，通過改變多糖的橫向次序和定向性來改變多糖的理化性質(zhì)[24]。趙鵬等[25]研究乙酰化修飾二色補血草多糖的最優(yōu)條件為：乙酸酐與多糖的物質(zhì)的量比3.3∶1、反應(yīng)時間2.6 h、反應(yīng)溫度65℃，乙酰基取代度為0.409，產(chǎn)物對·OH自由基和O2-·自由基的清除率分別提高了22.9%和24.7%。蔡婉靜等[26]采用超聲降解和乙酸酐法成功制備得到乙酰化降解海帶多糖，其體外保濕能力優(yōu)于甘油。乙?；揎棇G茶多糖[27]O2－·、·OH和NO2－體外清除活性最大提高率分別為32.06%、36.96%、55.99%，且隨取代度的增大而增大。防風(fēng)多糖[28]乙酰化修飾產(chǎn)物對·OH自由基清除率高達91.7%。車前子[29]多糖乙?；?，產(chǎn)物促進樹突狀細胞分泌細胞因子IL-12p70。枸杞多糖乙?；揎梉30]能顯著提高正常小鼠肝組織T-AOC、CAT活力，降低小鼠血清及肝臟丙二醛含量，同時可顯著抑制H22腫瘤細胞增值，提高機體免疫器官指數(shù)。

4 磷酸化修飾

常用的磷酸化試劑有磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、三聚磷酸鈉等。反應(yīng)體系pH對反應(yīng)進程發(fā)揮著極其重要的作用[31]。將多糖溶于蒸餾水中后加入一定量的磷酸化試劑和5%Na2SO4，調(diào)節(jié)pH，反應(yīng)液經(jīng)醇沉、真空冷凍干燥，除去乙醇后以純水復(fù)溶、透析最冷凍干燥后得到多糖磷酸化衍生物[32]。

張潔等[33]以磷酸二氫和磷酸氫二鈉鈉混合磷酸鹽作為反應(yīng)試劑，在尿素催化下，微波輔助制備白芨多糖磷酸酯，最佳工藝條件為：反應(yīng)pH為5，反應(yīng)溫度50℃，微波時間3 min，磷酸鹽用量50%，得取代度為1.57%的衍生物。Yuan[34]對卡拉膠低聚糖磷酸化，發(fā)現(xiàn)濃度為400μg/mL時，對·DPPH自由基的清除活性高達76.2%。南征[35]等研究磷酸化修飾可顯著增強杏鮑菇多糖的抗氧化活性，且對·OH自由基最大清除率高達87.16%，對Fe2+誘發(fā)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)抑制率提高到19.08%。Liu等[36]發(fā)現(xiàn)磷酸化產(chǎn)物的抗皰疹病毒HSV的活性明顯高于未修飾的果聚糖，為新藥的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。

5 硒化修飾

Wang等[37]以H2SeO3為硒化試劑，HNO3為催化劑合成硒化沙蒿多糖。Wei[38]等合成了具有預(yù)防和治療阿爾茲海默癥的海參多糖硒酸酯。紅棗多糖[39]硒化修飾后，硒含量可達96.98 mg/g，經(jīng)紫外光譜和紅外光譜表征，產(chǎn)物中存在穩(wěn)定的亞硒酸酯結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)表征證實了產(chǎn)物中Se=O鍵、Se-O鍵和Se-C鍵的存在。梁淑軒[40]合成了硒含量為832μg/g的枸杞多糖硒酸酯，進一步試驗表明硒化修飾可顯著提高枸杞多糖對Hela細胞的抑制作用。李梅林[41]用四氮唑藍（MTT）法對枸杞多糖抑制人肝癌細胞（HepG2）增值活性進行評價后發(fā)現(xiàn)所有枸杞硒酸酯對HepG2細胞抑制作用均明顯優(yōu)于枸杞多糖，且與產(chǎn)物中硒含量成正比。沈偉哉[42]比較了大蒜多糖及硒化產(chǎn)物對過氧化氫誘導(dǎo)的大鼠嗜鉻瘤細胞株（PC12）的保護作用，發(fā)現(xiàn)在濃度為2 000 μg/mL硒化前后的大蒜多糖均可時顯著降低丙二醛（MDA）和乳酸脫氫酶（LDH）的含量，且硒化產(chǎn)物的作用更明顯。

6 結(jié)語

多糖作為一種生物大分子物質(zhì)，在生命體內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，它具有顯著的生物學(xué)活性，可參與調(diào)節(jié)諸多生理機能。目前為止，對于多糖的化學(xué)修飾方法、機理已經(jīng)越來越多的被研究和報道，采取適當(dāng)?shù)姆椒▽Χ嗵沁M行結(jié)構(gòu)修飾，既能改善其理化性質(zhì)，又能增強或改變生物活性。多糖類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)修飾方法不斷被提升和完善，使多糖及其衍生物發(fā)揮更廣泛的實際用途。