硫酸軟骨素的研究進展

田媛媛

摘 要：硫酸軟骨素是一類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單位重復組成。硫酸軟骨素臨床上多被用于治療關節(jié)炎、高血脂癥和神經痛等。隨著對該產品的不斷深入研究，硫酸軟骨素已經被廣泛應用于醫(yī)藥領域、食品（膳食補充劑）、化妝品等更多的行業(yè)內，本文就硫酸軟骨素的生產工藝及其生物活性和應用進行闡述。

關鍵詞：硫酸軟骨素;生產工藝;生物活性;應用

1、硫酸軟骨素的來源和在組織中的分布

硫酸軟骨素（Chondroitin Sulfate，簡稱 CS）是一類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單位重復組成。硫酸軟骨素在人和動物的很多組織器官中都存在，多分布于軟骨、韌帶、肌腱、角膜等不同組織中。然而，在不同組織及不同生物種屬中存在的硫酸軟骨素類型并不相同。

針對不同的組織，有研究表明軟骨中多含有硫酸軟骨素A和硫酸軟骨素 C，韌帶和角膜中多存在硫酸軟骨素A，而肌腱中含有的硫酸軟骨素B和硫酸軟骨素C比較多;對于不同的生物種屬，豬、牛、雞等陸地動物軟骨中主要含有硫酸軟骨素A，而鯊魚等海洋動物的軟骨中主要含有硫酸軟骨素C。

2、硫酸軟骨素的傳統(tǒng)動物軟骨生產工藝

2.1堿提醇沉法

堿提醇沉法是目前企業(yè)采用的主要生產方法，常用的有豬牛羊、禽類及鯊魚的軟骨，原料不同，生產工藝略有差異，其主要生產流程為：軟骨→高溫蒸煮→烘干粉碎→ 5% 氫氧化鈉浸提→鹽酸調 pH 值→離心過濾→乙醇沉淀。此法操作簡易，生產成本低，但由于氫氧化鈉、鹽酸和乙醇的大量使用，導致污染嚴重，能耗較高，而且此法容易產生氫氧化鈉的過度水解以及蛋白殘留高等問題，此法得到的硫酸軟骨素純度一般在 90% 以下，難以達到出口要求，而且澄清度也很難合格[3]。為了解決這一問題，近年來有些廠家采用了比較先進的酶解 - 超濾法和酶解 - 樹脂法進行生產。

2.2酶解 - 超濾法

酶解 - 超濾法是采用蛋白酶水解軟骨中的特定蛋白質肽鍵，釋放出 CS，再通過超濾膜過濾，去除酶解液中的蛋白質、油脂、鹽和小分子雜質，兼具純化和濃縮的雙重作用。Lignot 等[3]首先采用此法從鰩魚軟骨中提取到了 CS，證明此法是可行的。此法的優(yōu)點是減少了酸堿和乙醇的用量，環(huán)境成本相對較低，操作簡單，生產周期短，產品純度高;缺點是難以完全除去蛋白質雜質，而且在超濾過程中，由于被截留的雜質在膜表面上不斷積累，會產生濃差極化現(xiàn)象，當膜面溶質濃度達到某一極限時即生成凝膠層，使膜的透水量急劇下降，這使得超濾的應用受到一定程度的限制，同時此法由于采用了蛋白酶和超濾設備，所以成本相對于堿提醇沉法有所提高，同時對操作工人技能的要求也更高。

2.3酶解-樹脂法

由于制備CS的原料不同，與CS性質相近的雜質，如其他糖胺聚糖等也被提取，故可用離子交換劑進一步純化。應用離子交換劑可從稀溶液中吸附CS，從而能濃縮提取液，減少乙醇用量，降低生產成本。

離子交換可分為陽離子交換和陰離子交換，與陽離子交換相比，陰離子交換樹脂更常用于分離不同的糖胺聚糖。由于不同糖胺聚糖的分子結構不同，所攜帶的負電荷量不同，在陰離子交換樹脂上的保留行為不同，因此可用不同鹽濃度洗脫而得以分離。

酶解-樹脂提取法工藝：將鯨魚軟骨絞碎，用蛋白酶55℃保溫水解20 h，再加鹽酸中和至近中性，過濾，調整濾液中氯化鈉濃度達到0.5 mol/L后，將溶液通過離子交換樹脂柱吸附完畢，用0.5 mol/L的氯化鈉溶液洗滌，再用1.8 mol/L? 的氯化鈉溶液洗脫，流速2 L/h。洗脫液乙醇沉淀，收集沉淀，干燥，即得成品。這種方法相對來說產率較高，純度也較高，生產周期較短，且對環(huán)境污染較小，是比較理想的制備方法。離子交換劑的種類、用量、上柱溶液的p H、離子濃度、操作條件都影響到CS純度和收率，應根據實際生產情況和要求選擇合適的離子交換劑，確定使用條件。

3、硫酸軟骨素的生物活性及作用

3.1 調脂、降脂和抗動脈粥樣硬化作用

Srinivasm 等研究發(fā)現(xiàn)動脈壁中的 CS 蛋白多糖（Proteoglycan，PG）變異體與低密度脂蛋白產生特異親合，調節(jié)巨噬細胞周圍膽固醇的聚集，并通過調節(jié)免疫球蛋白及淀粉樣物質，減少局部膽固醇的沉積，而起到調脂、降脂和抗動脈粥樣硬化作用。

3.2 抗凝血作用

CSA 可抑制凝血酶和內源性凝血系統(tǒng)中Ⅷa/Ⅸa 復合物活性，起到抗凝作用。CS 的 3-β-D 葡萄糖醛酸殘基被硫酸化的α-L-吡喃巖藻糖取代后為巖藻糖 CS（Fucosylated CS，F(xiàn)u CS），其對凝學菌有抑制作用的結構為還原末端和抗酸性的 L-巖藻糖亞基。硫酸化的α-L-巖藻糖支鏈是其主要抗凝部位。在相同硫酸化時，F(xiàn)u CS 比α-L-巖藻糖具有較強的抑制旁路凝血系統(tǒng)的作用，脫去巖藻糖或硫酸基后此活性喪失。

3.3 神經元的保護和修復作用

CS 可減弱β-淀粉樣蛋白對海馬神經元的破壞作用。CSPG 對酪氨酸誘導的神經細胞死亡過程有延長和保護作用。經對此受體相關性酪氨酸磷酸化酶樣作用，可分解或降解酪氨酸，防止其對神經細胞的破壞作用。

3.4 抗腫瘤作用

Timar 等觀察不同糖胺聚糖生物合成抑制劑對鼠腫瘤和黑色素瘤肝轉移的影響，結果提示在腫瘤細胞中高比例 HS/CS 株最有可能轉移，抗 HS 制劑或刺激 CS 合成及外源性CS 的參與均可轉移，達到控制腫瘤發(fā)展的目的。

3.5抗氧化、清除自由基和延級衰老的作用

在蛙皮縮膽囊膚誘導鼠急性胰臟炎模型中，發(fā)現(xiàn)CS一A可改善胰臟細胞情況，減少水腫，恢復內生的抗氧化劑，減少谷膚甘膚、過氧化氫酶和過氧化物歧化酶的消耗，抑制脂質過氧化反應。

3.6化妝品中的應用

CS具有吸濕保水，強化結締組織，溫和擴張末稍血管，改善皮膚細胞代謝的機能。Take-nouch等將CS等GAGs用作化妝品成分，主要作為水包油型表面促進劑，達到充分吸收的目的。

3.7在保健食品中的應用

CS為結締組織中天然存在的成分，能夠結合水分子用于潤滑和支撐關節(jié)，使關節(jié)活動自如。在國外上市的CS或以CS為主要原料的制劑很多，作為膳食補充劑用于保護關節(jié).現(xiàn)在，美國膳食補充劑分6部分：維生素、草匈植物藥、運動營養(yǎng)品、，礦物質、餐飲補充品和特制品/其它補充劑.在特制品/其它補充劑中，ChS/GlcNH2占有最大的產品領地，也是增長最強勁的領域之一，現(xiàn)今其年銷售額估計在6億一7億美元。ChS/GlcNH2還延伸到食品和飲料范疇[4]。

參考文獻

[1]徐傳屯，關瑞章，鄭江.硫酸軟骨素測定方法的研究進展[J].集美大學學報（自然科學版），2008，（l0）.

[2]張?zhí)烀?國外硫酸軟骨素類膳食補充劑現(xiàn)狀及其對我國相應產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的啟示[J].食品與藥品，2008，10（1）：4-7.

[3]劉國慶，凌慶枝，孫軍飛.蛋殼膜硫酸軟骨素的提取工藝及其優(yōu)化[J].食品科學，2007，28（9） ： 283-286

[4]李瑞國.硫酸軟骨素不同生產工藝的考察[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2003，34（5）：221-222.