壳寡糖与生态农业

壳寡糖的物理及化学性质

来源:大连中科壳寡糖研究中心  时间:2016-04-23
寡 糖也称为低聚糖,是低聚合度的糖类物质。壳寡糖,又称低聚葡萄糖胺、低聚氨基葡萄糖等,具有独特的生物活性。一直以来,壳寡糖的分子量范围规定很模糊,相 对分子量从几百到几万的氨基葡萄糖聚合物都被称为“壳寡糖”,而相对分子量几百的“壳寡糖”与相对分子量几万的“壳寡糖”从理化性质到生物活性都有很大的 差异。具有高活性片段的壳寡糖,是指聚合度2-10的氨基葡萄糖聚合物。
   壳寡糖的一般物理性质与壳聚糖有较大的差异。由于分子量降低,壳寡糖的溶解性大大提高,即使pH值在10以上,壳寡糖仍可溶于水中,而壳聚糖只能溶解于 酸性溶液中。水溶性的增强是影响壳寡糖生理活性的至关重要的因素,只有溶于水,才有可能被生物体吸收和利用,表现出生理活性。但壳寡糖也不具有壳聚糖的一 些高分子化合物的性质(如成膜性、形成高黏度溶液等)。
   壳寡糖的可溶性尤其是它在溶液中的稳定性,对于壳寡糖的应用具有重要意义。壳寡糖分子中含有游离氨基和半缩醛羟基,在高浓度及高温条件下很容易发生缩合 反应,生成希夫碱;壳寡糖溶液具有较强的还原性,在有氧化剂存在或暴露在空气中,会发生氧化反应。这两种反应的发生,会使壳寡糖溶液颜色加深,因此壳寡糖 配成溶液后,应密封保存于低温处。壳寡糖成盐后,会增强其稳定性。
   壳寡糖与壳聚糖的化学性质有很大的相似性,其分子中含有羟基、氨基,易进行化学反应(如O-酰化和N-酰化反应、酯化反应、醚化反应、烷基化反应、氧化 反应、接枝共聚以及交联反应等)。在壳寡糖分子中引入不同性质和功能的“官能团”,可获得独特功能的衍生物,从而进一步拓宽壳寡糖的应用领域。
   壳寡糖的残糖基在C2上有氨基,在C3上有一个羟基。从构象上看,它们都是平伏键。这种结构特征,使得其对有一定离子半径的金属离子具有螯合作用。一些 离子半径较小的金属离子(如碱金属和碱土金属离子)与壳寡糖没有螯合作用。离子半径较大的金属离子与壳寡糖分子的螯合作用强度,随着离子半径的增大而逐渐 加强。利用这种特性,可将壳寡糖作为机体内某些重金属离子的清除剂(如铜离子、铅离子等),也可以预先将壳寡糖与某些金属离子螯合(如锌离子等),作为这 些离子的补充剂,既补充了这些离子,又有壳寡糖的保健作用。
  由于氨基的存在,壳寡糖是一种碱性物质,可以吸附溶液中的氢(H+),许多无机酸、有机酸和酸性化合物,都能被壳寡糖吸附结合。当壳寡糖被吸收进机体后,可以吸附机体内的酸性物质,使体内环境向偏碱性方向改变,改善体内环境。
  作者简介:李曙光,毕业于南开大学生物系,中国科学院大连化学物理研究所副研究员,长期从事壳寡糖制备、质量标准等研发工作。
  曲天明,中国科学院大连化学物理研究所高级工程师,长期从事壳寡糖制备工艺生产。
                                                                                                                                                                         --本文节选自《本文摘自糖科学基础与实践——壳寡糖与人类生活》