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(fù)組成。硫酸軟骨素臨床上多被用于治療關(guān)節(jié)炎、高血脂癥和神經(jīng)痛等。隨著對(duì)該產(chǎn)品的不斷深入研究，硫酸軟骨素已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域、食品（膳食補(bǔ)充劑）、化妝品等更多的行業(yè)內(nèi)，本文就硫酸軟骨素的生產(chǎn)工藝及其生物活性和應(yīng)用進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：硫酸軟骨素;生產(chǎn)工藝;生物活性;應(yīng)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(fù)組成。硫酸軟骨素在人和動(dòng)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(duì)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(duì)于不同的生物種屬，豬、牛、雞等陸地動(dòng)物軟骨中主要含有硫酸軟骨素A，而鯊魚等海洋動(dòng)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(dòng)物軟骨生產(chǎn)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(chǎn)方法，常用的有豬牛羊、禽類及鯊魚的軟骨，原料不同，生產(chǎn)工藝略有差異，其主要生產(chǎn)流程為：軟骨→高溫蒸煮→烘干粉碎→ 5% 氫氧化鈉浸提→鹽酸調(diào) pH 值→離心過濾→乙醇沉淀。此法操作簡易，生產(chǎn)成本低，但由于氫氧化鈉、鹽酸和乙醇的大量使用，導(dǎo)致污染嚴(yán)重，能耗較高，而且此法容易產(chǎn)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(dá)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(jìn)的酶解 - 超濾法和酶解 - 樹脂法進(jìn)行生產(chǎn)。

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(zhì)肽鍵，釋放出 CS，再通過超濾膜過濾，去除酶解液中的蛋白質(zhì)、油脂、鹽和小分子雜質(zhì)，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(diǎn)是減少了酸堿和乙醇的用量，環(huán)境成本相對(duì)較低，操作簡單，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品純度高;缺點(diǎn)是難以完全除去蛋白質(zhì)雜質(zhì)，而且在超濾過程中，由于被截留的雜質(zhì)在膜表面上不斷積累，會(huì)產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象，當(dāng)膜面溶質(zhì)濃度達(dá)到某一極限時(shí)即生成凝膠層，使膜的透水量急劇下降，這使得超濾的應(yīng)用受到一定程度的限制，同時(shí)此法由于采用了蛋白酶和超濾設(shè)備，所以成本相對(duì)于堿提醇沉法有所提高，同時(shí)對(duì)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(zhì)相近的雜質(zhì)，如其他糖胺聚糖等也被提取，故可用離子交換劑進(jìn)一步純化。應(yīng)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(chǎn)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(jié)構(gòu)不同，所攜帶的負(fù)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(diào)整濾液中氯化鈉濃度達(dá)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(duì)來說產(chǎn)率較高，純度也較高，生產(chǎn)周期較短，且對(duì)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(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)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(diào)脂、降脂和抗動(dòng)脈粥樣硬化作用

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

3.2 抗凝血作用

CSA 可抑制凝血酶和內(nèi)源性凝血系統(tǒng)中Ⅷa/Ⅸa 復(fù)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(duì)凝學(xué)菌有抑制作用的結(jié)構(gòu)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?zhǔn)瞧渲饕鼓课?。在相同硫酸化時(shí)，F(xiàn)u CS 比α-L-巖藻糖具有較強(qiáng)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(jīng)元的保護(hù)和修復(fù)作用

CS 可減弱β-淀粉樣蛋白對(duì)海馬神經(jīng)元的破壞作用。CSPG 對(duì)酪氨酸誘導(dǎo)的神經(jīng)細(xì)胞死亡過程有延長和保護(hù)作用。經(jīng)對(duì)此受體相關(guān)性酪氨酸磷酸化酶樣作用，可分解或降解酪氨酸，防止其對(duì)神經(jīng)細(xì)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(duì)鼠腫瘤和黑色素瘤肝轉(zhuǎn)移的影響，結(jié)果提示在腫瘤細(xì)胞中高比例 HS/CS 株最有可能轉(zhuǎn)移，抗 HS 制劑或刺激 CS 合成及外源性CS 的參與均可轉(zhuǎn)移，達(dá)到控制腫瘤發(fā)展的目的。

3.5抗氧化、清除自由基和延級(jí)衰老的作用

在蛙皮縮膽囊膚誘導(dǎo)鼠急性胰臟炎模型中，發(fā)現(xiàn)CS一A可改善胰臟細(xì)胞情況，減少水腫，恢復(fù)內(nèi)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(zhì)過氧化反應(yīng)。

3.6化妝品中的應(yīng)用

CS具有吸濕保水，強(qiáng)化結(jié)締組織，溫和擴(kuò)張末稍血管，改善皮膚細(xì)胞代謝的機(jī)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(jìn)劑，達(dá)到充分吸收的目的。

3.7在保健食品中的應(yīng)用

CS為結(jié)締組織中天然存在的成分，能夠結(jié)合水分子用于潤滑和支撐關(guān)節(jié)，使關(guān)節(jié)活動(dòng)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(bǔ)充劑用于保護(hù)關(guān)節(jié).現(xiàn)在，美國膳食補(bǔ)充劑分6部分：維生素、草匈植物藥、運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)品、，礦物質(zhì)、餐飲補(bǔ)充品和特制品/其它補(bǔ)充劑.在特制品/其它補(bǔ)充劑中，ChS/GlcNH2占有最大的產(chǎn)品領(lǐng)地，也是增長最強(qiáng)勁的領(lǐng)域之一，現(xiàn)今其年銷售額估計(jì)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(xiàn)

[1]徐傳屯，關(guān)瑞章，鄭江.硫酸軟骨素測定方法的研究進(jìn)展[J].集美大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，（l0）.

[2]張?zhí)烀?國外硫酸軟骨素類膳食補(bǔ)充劑現(xiàn)狀及其對(duì)我國相應(yīng)產(chǎn)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(xué)，2007，28（9） ： 283-286

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