微生物多糖结构修饰法概况

【摘要】对多糖及其衍生物的免疫调节及其衍生物分析和研究表明，多糖具有抗病毒、抗肿瘤、免疫增强和抗氧化作用等。而多糖的生物活性与其结构有关，所以对多糖结构的修饰成为多糖研究的热点，也是发现和开发多糖的重要途径。多糖的结构改造是指使用物理、化学等方法对多糖分子结构进行适当的改性。常用的化学修饰方法有硫酸化，羧甲基化，乙酰化，磷酸化等。

【关键词】多糖  生物活性  结构改造

1.1多糖硫酸化修饰

在多糖化学中最常用的修饰方法即为多糖的硫酸化修饰。多糖进行硫酸化修饰大多为在多糖的糖基上引入硫酸基团，从而使多糖结构发生改变进而增加多糖的生物活性。研究表明，硫酸多糖可增加巨噬细胞的吞噬作用，促进巨噬细胞分泌细胞因子，增强免疫调节能力。Nagasawa法，氯磺酸 - 吡啶法（Wolfrom）法和三氧化硫 - 吡啶法是硫酸化多糖的常用方法。硫酸化修饰可显着改善结构特征，促进生物活性，甚至为多糖增加新的生物活性。所以，多糖的硫酸化修饰越来越受到关注，因为它们已被证明具有多种生物活性，包括抗氧化剂，抗癌剂，免疫调节剂和抗凝血剂活性。此外，硫酸化多糖的合成，表征和生物活性的最新进展可促进其在食品工业或制药学中的应用。

1.2多糖的羧甲基化修饰

羟甲基化是将羧甲基引入微生物多糖分子。常用的方法是在碱性条件下使微生物多糖与氯乙酸反应，得到羧甲基化多糖。研究表明，大多数具有生物活性的多糖是水溶性的，羧化常常会增加多糖的水溶性，因此羧甲基取代程度与多糖的生物活性相互影响。例如沈明月等人研究的青钱柳多糖，当多糖中有0.5？0.6个羧甲基取代时，研究发现羧甲基化后的柳多糖的能显着增强诱导DC成熟的能力，从而起到免疫调节作用。最近，羧甲基化后的多糖其水溶性得到极大的提高，多糖的分子量也因此改变，并且有许多关于羧甲基多糖抗氧化能力的信息报道。羧甲基化可以提高黑木耳粗多糖的溶解度，从而导致生物活性的改善。人们普遍认为，多糖的活性与其化学组成和结构相关，羧甲基化可以提高决明子种子胶的相对高的粘度，冷水溶解度和溶液稳定性。

1.3 微生物多糖乙酰化修饰

乙酰化通常使用乙酸和乙酸酐作为酰化剂，乙酰化反应的溶剂一般在有机溶剂甲酰胺中进行，在微生物多糖中的羟基氧和氨基氮上引入乙酰基发生取代反应。几种方法被应用于乙酰化目的，其中以甲酰胺作为溶剂的乙酸酐—吡啶法被认为是最有效的方法。乙酰化修饰微生物多糖后，使其羟基向外，增加了微生物多糖的水溶性多糖在水，使其活性增强。微生物多糖乙酰基的部位和取代数量影响多糖的生物活性。原因是多糖在引入乙酰基后，原有的空间排布发生改变，使其活性存在差异。因此，定向插入乙酰基基团是研究的一大热点。近年来发现微生物多糖经引入乙酰基进行修饰后，其活性有了很大的提高，例如：改善抗氧化，免疫调节、抗肿瘤等。例如黑色灵芝多糖的抗氧化和免疫调节活性经乙酰化修饰后得到增强。

1.4微生物多糖磷酸化修饰

多糖的磷酸化即为在多糖上较为活泼的羟基引入的磷酸基团进行羟基取代。多糖进行磷酸化反应的试剂一般为磷酸盐、磷酸及其酸酐、磷酰氯等。关于多糖磷酸化的最早报道是以硫酸作为催化条件进行的。多糖是通过糖苷键进行相互连接的，而糖苷键不稳定易受到外界环境的影响发生断裂。在强酸或强碱性条件下糖苷键易断裂从而降解，因所以此方法不作为常规法进行磷酸化修饰。五氧化磷是一种常用的磷酸化剂。由于五氧化二磷溶解特殊性，可在较低温度下采用甲磺酸为溶剂进行多糖的磷酸化修饰。同样该法整个反应环境均在强酸下发生，糖苷键发生断裂，多糖解聚。反应溶剂使这种方法的应用受到限制。磷酸化试剂中还存在一种高活性的磷酰氯，该物质可提供高含磷量的产品，但产率较低。作为多糖磷酸化试剂的三氯氧磷在没有酸试剂的环境中甚至没有水的条件下，仍然可以进行反应，但是在磷酸化反应中，会产生氢离子。随着反应时间的增加，氢离子累计仍会对糖苷键进行破坏。为了降低多糖的降解率，在发生反应时需要对产生的氢离子进行中和经常加入碱性试剂如吡啶和三乙胺等。磷酸酯基团的引入将增加多糖的免疫抑制活性。这一优点使得多糖磷酸化具有重要意义。例如对葡聚糖经磷酸化修饰后活性变化研究时发现多糖经修饰后的可明显促小鼠脾脏淋巴细胞的有丝分裂，使位于树突状细胞表面的CD86和CD69因子的表达，也可促进B淋巴细胞IL-10的分泌。

微生物多糖结构的修饰成为近几年多糖研究的一大热点，也是发现和开发新型多糖的重要途径。多糖的结构经过不同方法的修饰从而使分子结构发生改变，最终改变生物的活性或增强。通过几种方法的比较，经过硫酸化修饰的多糖在食品工业或制药领域中具有较大的发展前景。

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作者简介：刘山，工作单位：齐鲁医药学院，职称：助教，学历：硕士研究生，研究方向：海洋天然药物化学。