硫酸软骨素的研究进展

田媛媛

摘 要：硫酸软骨素是一类硫酸化的酸性粘多糖或糖胺聚糖，由葡糖醛酸和 N-乙酰氨基半乳糖二糖单位重复组成。硫酸软骨素临床上多被用于治疗关节炎、高血脂症和神经痛等。随着对该产品的不断深入研究，硫酸软骨素已经被广泛应用于医药领域、食品（膳食补充剂）、化妆品等更多的行业内，本文就硫酸软骨素的生产工艺及其生物活性和应用进行阐述。

关键词：硫酸软骨素;生产工艺;生物活性;应用

1、硫酸软骨素的来源和在组织中的分布

硫酸软骨素（Chondroitin Sulfate，简称 CS）是一类硫酸化的酸性粘多糖（acid mucopolysaccharide），又名糖胺聚糖（glycosaminoglycan），由葡糖醛酸和N-乙酰氨基半乳糖二糖单位重复组成。硫酸软骨素在人和动物的很多组织器官中都存在，多分布于软骨、韧带、肌腱、角膜等不同组织中。然而，在不同组织及不同生物种属中存在的硫酸软骨素类型并不相同。

针对不同的组织，有研究表明软骨中多含有硫酸软骨素A和硫酸软骨素 C，韧带和角膜中多存在硫酸软骨素A，而肌腱中含有的硫酸软骨素B和硫酸软骨素C比较多;对于不同的生物种属，猪、牛、鸡等陆地动物软骨中主要含有硫酸软骨素A，而鲨鱼等海洋动物的软骨中主要含有硫酸软骨素C。

2、硫酸软骨素的传统动物软骨生产工艺

2.1碱提醇沉法

碱提醇沉法是目前企业采用的主要生产方法，常用的有猪牛羊、禽类及鲨鱼的软骨，原料不同，生产工艺略有差异，其主要生产流程为：软骨→高温蒸煮→烘干粉碎→ 5% 氢氧化钠浸提→盐酸调 pH 值→离心过滤→乙醇沉淀。此法操作简易，生产成本低，但由于氢氧化钠、盐酸和乙醇的大量使用，导致污染严重，能耗较高，而且此法容易产生氢氧化钠的过度水解以及蛋白残留高等问题，此法得到的硫酸软骨素纯度一般在 90% 以下，难以达到出口要求，而且澄清度也很难合格[3]。为了解决这一问题，近年来有些厂家采用了比较先进的酶解 - 超滤法和酶解 - 树脂法进行生产。

2.2酶解 - 超滤法

酶解 - 超滤法是采用蛋白酶水解软骨中的特定蛋白质肽键，释放出 CS，再通过超滤膜过滤，去除酶解液中的蛋白质、油脂、盐和小分子杂质，兼具纯化和浓缩的双重作用。Lignot 等[3]首先采用此法从鳐鱼软骨中提取到了 CS，证明此法是可行的。此法的优点是减少了酸碱和乙醇的用量，环境成本相对较低，操作简单，生产周期短，产品纯度高;缺点是难以完全除去蛋白质杂质，而且在超滤过程中，由于被截留的杂质在膜表面上不断积累，会产生浓差极化现象，当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层，使膜的透水量急剧下降，这使得超滤的应用受到一定程度的限制，同时此法由于采用了蛋白酶和超滤设备，所以成本相对于碱提醇沉法有所提高，同时对操作工人技能的要求也更高。

2.3酶解-树脂法

由于制备CS的原料不同，与CS性质相近的杂质，如其他糖胺聚糖等也被提取，故可用离子交换剂进一步纯化。应用离子交换剂可从稀溶液中吸附CS，从而能浓缩提取液，减少乙醇用量，降低生产成本。

离子交换可分为阳离子交换和阴离子交换，与阳离子交换相比，阴离子交换树脂更常用于分离不同的糖胺聚糖。由于不同糖胺聚糖的分子结构不同，所携带的负电荷量不同，在阴离子交换树脂上的保留行为不同，因此可用不同盐浓度洗脱而得以分离。

酶解-树脂提取法工艺：将鲸鱼软骨绞碎，用蛋白酶55℃保温水解20 h，再加盐酸中和至近中性，过滤，调整滤液中氯化钠浓度达到0.5 mol/L后，将溶液通过离子交换树脂柱吸附完毕，用0.5 mol/L的氯化钠溶液洗涤，再用1.8 mol/L  的氯化钠溶液洗脱，流速2 L/h。洗脱液乙醇沉淀，收集沉淀，干燥，即得成品。这种方法相对来说产率较高，纯度也较高，生产周期较短，且对环境污染较小，是比较理想的制备方法。離子交换剂的种类、用量、上柱溶液的p H、离子浓度、操作条件都影响到CS纯度和收率，应根据实际生产情况和要求选择合适的离子交换剂，确定使用条件。

3、硫酸软骨素的生物活性及作用

3.1 调脂、降脂和抗动脉粥样硬化作用

Srinivasm 等研究发现动脉壁中的 CS 蛋白多糖（Proteoglycan，PG）变异体与低密度脂蛋白产生特异亲合，调节巨噬细胞周围胆固醇的聚集，并通过调节免疫球蛋白及淀粉样物质，减少局部胆固醇的沉积，而起到调脂、降脂和抗动脉粥样硬化作用。

3.2 抗凝血作用

CSA 可抑制凝血酶和内源性凝血系统中Ⅷa/Ⅸa 复合物活性，起到抗凝作用。CS 的 3-β-D 葡萄糖醛酸残基被硫酸化的α-L-吡喃岩藻糖取代后为岩藻糖 CS（Fucosylated CS，Fu CS），其对凝学菌有抑制作用的结构为还原末端和抗酸性的 L-岩藻糖亚基。硫酸化的α-L-岩藻糖支链是其主要抗凝部位。在相同硫酸化时，Fu CS 比α-L-岩藻糖具有较强的抑制旁路凝血系统的作用，脱去岩藻糖或硫酸基后此活性丧失。

3.3 神经元的保护和修复作用

CS 可减弱β-淀粉样蛋白对海马神经元的破坏作用。CSPG 对酪氨酸诱导的神经细胞死亡过程有延长和保护作用。经对此受体相关性酪氨酸磷酸化酶样作用，可分解或降解酪氨酸，防止其对神经细胞的破坏作用。

3.4 抗肿瘤作用

Timar 等观察不同糖胺聚糖生物合成抑制剂对鼠肿瘤和黑色素瘤肝转移的影响，结果提示在肿瘤细胞中高比例 HS/CS 株最有可能转移，抗 HS 制剂或刺激 CS 合成及外源性CS 的参与均可转移，达到控制肿瘤发展的目的。

3.5抗氧化、清除自由基和延级衰老的作用

在蛙皮缩胆囊肤诱导鼠急性胰脏炎模型中，发现CS一A可改善胰脏细胞情况，减少水肿，恢复内生的抗氧化剂，减少谷肤甘肤、过氧化氢酶和过氧化物歧化酶的消耗，抑制脂质过氧化反应。

3.6化妆品中的应用

CS具有吸湿保水，强化结缔组织，温和扩张末稍血管，改善皮肤细胞代谢的机能。Take-nouch等将CS等GAGs用作化妆品成分，主要作为水包油型表面促进剂，达到充分吸收的目的。

3.7在保健食品中的应用

CS为结缔组织中天然存在的成分，能够结合水分子用于润滑和支撑关节，使关节活动自如。在国外上市的CS或以CS为主要原料的制剂很多，作为膳食补充剂用于保护关节.现在，美国膳食补充剂分6部分：维生素、草匈植物药、运动营养品、，矿物质、餐饮补充品和特制品/其它补充剂.在特制品/其它补充剂中，ChS/GlcNH2占有最大的产品领地，也是增长最强劲的领域之一，现今其年销售额估计在6亿一7亿美元。ChS/GlcNH2还延伸到食品和饮料范畴[4]。

参考文献

[1]徐传屯，关瑞章，郑江.硫酸软骨素测定方法的研究进展[J].集美大学学报（自然科学版），2008，（l0）.

[2]张天民.国外硫酸软骨素类膳食补充剂现状及其对我国相应产业可持续发展的启示[J].食品与药品，2008，10（1）：4-7.

[3]刘国庆，凌庆枝，孙军飞.蛋壳膜硫酸软骨素的提取工艺及其优化[J].食品科学，2007，28（9） ： 283-286

[4]李瑞国.硫酸软骨素不同生产工艺的考察[J].中国医药工业杂志，2003，34（5）：221-222.