硫酸软骨素的制备及应用

摘要：硫酸软骨素是从动物软骨中提取的黏多糖类物质，在防治心血管疾病、关节病等方面具有重要作用。随着硫酸软骨素的新功能、新用途不断扩大，应用范围也逐渐扩展，除了作为药品外，大量的硫酸软骨素是作为改善关节病的补充产品。在国际市场强劲的需求拉动下，我国硫酸软骨素产业迅速发展壮大。本文通过对国内外硫酸软骨素相关文献的综述总结，从其结构、来源、理化性质、制备及应用等方面详细介绍了硫酸软骨素的功能性质，为硫酸软骨素作为功能因子在保健食品方面的应用提供了支持。

关键词：硫酸软骨素；酶解；发酵；应用

1.来源

硫酸软骨素（Chondroitin sulfate，ChS）是在哺乳动物中发现的生物材料，特别是在动物腿骨、软骨、皮肤、神经组织和血管中较为丰富。中国药典2010版中ChS主要有三个来源，即猪的喉骨、鼻中骨、气管等软骨组织；此外还有海洋动物的软骨，牛、鸟类及人类食用家禽类的软骨等。除此之外，最近的研究通过生化方法和核磁共振图谱鉴定出巴西蟾蜍的毒液中也存在ChS，其可能对于蛋白质含量起保护作用。最近也有研究发现，比起常规的酶提取法，利用鸡的腿骨熬汤来提取ChS更为方便，而且，基于中国食品工业的传统的烹饪骨汤，这也为联合生产骨汤和ChS提供了新的思路。

2.硫酸软骨素的制备工艺

作为我国一种重要的出口原料药，硫酸软骨素有着多种生产工艺。ChS产品的价格取决于商品中ChS的含量与纯度，从动物软骨中提取ChS的过程中可能残留的多肽、蛋白质、核酸会使ChS的价值大打折扣，因此提高产品的纯度是企业与院校一个重要的研究方向。近年来，国内ChS行业进入一个新的阶段，在生产ChS的同时回收联产蛋白成为行业主流，实现了原料的综合利用，使污染减少，效益提高。而疯牛病、禽流感等疾病的产生与流行也使人们对寻找新的原料来源（如海洋生物）和生产方法（如微生物发酵）的关注度逐步提升。

2.1ChS 的传统动物软骨提取工艺

从工业生产的角度来看，以动物软骨为原料提取ChS仍是目前最经济有效的方法，常用的有猪、牛、禽类及鲨鱼的透明软骨。原料不同，生产工艺略有差别，但本质是相同的，即将ChS从软骨中提取出来并进行纯化。ChS的提取分离方法主要有碱提取法、碱盐法、酶处理法等，一般均需要经酶解和活性炭、硅藻土或白陶土等处理，以提髙提取的效果。传统方法提取一般需采用大量碱液和有机溶剂，提取ChS的含量也普遍较低，随着对工业生产能耗和环境影响的要求日益严格，以及国内外市场对于ChS品质的要求日益提升，酶解-超滤法和酶解-树脂法生产ChS已成为一种趋势。酶解法是目前生产中普遍使用的方法，在特定的温度和 pH值下，用蛋白酶催化蛋白质的特定肽键水解，使ChS从糖蛋白中游离出来，得到软骨提取液后再采用一定的方法进行去除蛋白及并回收、纯化ChS。

2.2ChS 的微生物发酵生产工艺

从动物软骨中提取ChS后续纯化工艺复杂，同时为了避免动物来源ChS可能产生的健康安全问题及其生产中的环境污染问题，用微生物发酵法生产ChS逐渐成为研究热点。ChS不仅存在于动物软骨组织，还以荚膜多糖的形式存在于某些微生物细胞壁上，自然界中许多真菌和细菌等均能合成低聚合度的ChS或类ChS聚合物。

最初，有人选用巴斯德杆菌Pasteurella multocida作为生产菌株，但是其霍乱致病菌的属性严重阻碍了其应用。近来，以大肠杆菌Escherichia coliO5： K4： H4 作为出发菌株的研究较多，它可以产生荚膜多糖ChS前体———果糖软骨素。经过多位学者的研究，果糖软骨素的产量已经由最初分批培养的 0.2 g/L，提高到超过 8.0 g/L。但是，E. coli 仍是一种低致病的病原体，限制了它的大规模生产。

目前，ChS的发酵生产仍以E. coli K4 研究居多。E. coli K4 发酵液经离心、过滤除菌体后，经蛋白酶处理，透析和酸解即可获得无果糖分支的软骨素（Ch），Ch通过硫酸化修饰才能得到ChS。微生物发酵法生产ChS具有产品质量稳定、成本低、污染少等优点。随着研究的深入，生产菌株的不断开发，ChS产量也越来越高，实现ChS发酵的产业化生产成为可能。

3.硫酸软骨素的应用

3.1医学上的应用

ChS作为关节软骨的重要组成部分，具有软骨保护功能，在作为关节炎的治疗药物和功能食品领域有广泛的应用；利用其黏弹性特点，作为眼科手术流程中的辅助剂，包括白内障摘除术和人工晶体置入术，也可用于缓解干眼症；鲟鱼硫酸软骨素具有促进结直肠癌细胞凋亡、抑制细胞增殖的能力；它在中枢神经系统的发育和成熟以及在神经损伤的病理生理反应中也发挥着重要作用。

3.2在化妆品行业的应用

氨基葡萄糖盐酸盐和人体表皮脂膜层重要成分神经酞胺的结构非常相似，使产物容易透过，刺激细胞合成，具有消炎抑菌的作用，在化妆品中添加硫酸软骨素，可调节皮肤的细胞代谢，促进营养的吸收，保持皮肤的水分和改善发质，其保湿性能优于甘油。和硫酸软骨素一同作为细胞营养成分添加到面膜中，具有增强皮肤保湿能力和紧致抗衰老效果。

3.3在食品行业的应用

硫酸软骨素的功能主要通过所组成的蛋白聚糖来体现，大致分为结构功能和调节功能，例如保湿性和炎症抑制作用，常作为保健食品的配方对关节炎、冠心病、心绞痛、眼科疾病有一定防御作用。硫酸软骨素作为食品添加剂，可用于食品的乳化、保湿和祛除异味； 可制成保健食品，可用作膳食补充剂。

4.展望

硫酸軟骨素作为一类糖胺聚糖，有保湿性、抑制炎症、促进细胞代谢、伤口愈合、抑制癌细胞增殖、修复神经损伤等多方面的作用，因为这些功能特性，使得硫酸软骨素在药品、食品、化妆品等行业均有广泛的应用，在目前的功能性食品中，硫酸软骨素主要作为增加骨密度的功能因子用于补钙类保健品的制作，也有用于增强免疫力的产品中。相信对硫酸软骨素的重视和深入研究、随着其提取和制备工艺的逐渐成熟，在未来硫酸软骨素会有更广阔的应用前景。

参考文献：

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作者简介：罗曦（1997-），女，四川成都人，本科生。