糖工程和壳寡糖简介

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1、糖工程与壳寡糖彭皓，赵芳芳，张艳芳，刘媛婷，中泰和（北京）科技发展公司摘要：壳寡糖时天然寡糖中唯一大量存在的带正电荷的碱性氨基多糖，由于其同事具有游离的氨基和羟基，故具有很多特殊的生理活性。本文将从壳寡糖与糖工程的关系、糖的分类、壳寡糖与甲壳素和壳聚糖的区别、壳寡糖的理化性质和生理功能及在各行业中的应用现状及其在畜牧行业中的兴起加以阐述。关键词：糖，壳寡糖，糖类是自然界中最丰富的生物分子，也是科学家最先研究的生物分子之一。但是由于糖类结构复杂，功能又相对简单，致使糖类研究在半个多世纪中几乎处于停滞状态。

2、直到20世纪末期在核算研究的带动下，糖类的研究才迎来了一个发展期，而这个崛起的代表是糖生物学！糖生物学，是研究糖类在生物学中的租用，阐明在生物学中诸多与糖类有关的现象，由英国科学家德威克（Dwek）等在1988年提出这一新概念。研究的主要内容包括三方面：首先是糖类的结构研究；其次是糖类的生物合成和代谢；最后是糖类的功能。而糖工程的基础研究则包括了糖化学和糖生物学【2】。糖工程学，国际上诞生于20世纪90年代，是研究糖链结构、功能和代谢调控及其应用一门学科，与蛋白质工程和基因工程等学科同属于生物技术范畴，

3、而糖链是生命科学的下一个重点研究对象！糖工程涉及内容包括：天然功能糖链发现及开发利用（如壳寡糖、甘露寡糖等）；糖药物的重组工具、表达系统、宿主和载体、宿主细胞的糖基化工程；糖蛋白生产系统、天然糖蛋白的糖信号及其在体内的命运和靶向性等【1】。通过最近几十年的研究，目前我们对糖工程在功能糖的发现、开发和利用方面已经得到了充分的研究，并加以应用推广。一、糖的分类糖类在自然界中广泛存在，并且是最丰富的可再生资源。糖类化合物按其组成分为三类：单糖、低聚糖和多糖。单糖：不能被水解为更小分子的糖属于单糖。自然界中的单

4、糖以含四个、五个和六个碳原子的最为普遍。低聚糖：含有2～10个单糖单位，彼此以糖苷键连接，水解以后产生单糖。低聚糖又叫寡糖。自然界以游离状态存在的低聚糖主要有二糖如麦芽糖、蔗糖和乳糖，三糖如棉籽糖。多糖：由许多单糖分子或其衍生物缩合而成的高聚物称为多糖，又称为高聚糖。可分为同多糖和杂多糖两类，如淀粉、纤维素、透明质酸、硫酸软骨素等。结合多糖（或复合多糖）：糖与其它非糖物质共价结合形成结合多糖（复合多糖）或糖缀合物，例如蛋白聚糖、糖脂、糖蛋白等。糖类有很多种，研究比较多的有甘露糖、半乳糖、木糖、果糖等等，

5、而功能研究的较为透彻、应用也相对较为广泛的则是寡糖，而寡糖中研究最多的就是壳寡糖【1】。二、壳寡糖与甲壳素、壳聚糖的关系与区别壳寡糖的来源主要看甲壳素的来源和分布情况。甲壳素是仅次于纤维素的第二大量的天然有机化合物，估计自然界每年生物合成的甲壳素约有100亿吨，广泛的存在于低等动物的甲壳、某些真菌和植物的细胞壁中。壳寡糖与壳聚糖是由天然产物甲壳素经过化学和/或酶学处理而得到的产物。甲壳素也称几丁质，在自然界中的总生物质量仅次于纤维素，广泛存在与真菌细胞比中，也是低等动物表面的主要组成部分。一般约有500

6、0个糖基组成，即分子量约为1000kDa，它的功能主要起到的是一种结构保护作用。壳聚糖，具有很多功能，是由甲壳素经过浓减或酶的作用下脱乙酰基后的产物，一般乙酰基脱去55%以上可称之为壳聚糖，而有实用价值的壳聚糖脱乙酰基必须在70%以上，其主要用途是作为辅助性治疗药剂及功能性保健品的添加剂。壳寡糖，是壳聚糖的降解产物（聚合度在2-10之间），通常其聚合度控制在20以下。壳寡糖原料丰富多样，而且是目前仅知的唯一碱性寡糖。而在制备壳寡糖时要注意其脱乙酰基的程度，否则将难以判断其作用的主导因素【1】【3】。三、

7、壳寡糖的理化性质与生理功能3.1.壳寡糖的理化性质壳寡糖（COS）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。本文中所讲的壳寡糖时指聚合度为2-10的氨基葡萄糖聚合物。壳寡糖由2～10个氨基葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接，是目前自然界中发现的唯一呈碱性、带正电荷、分子量在2000Da以内，水溶性、动物性纤维寡糖，它在胃肠道中不被分解，可被动物直接吸收入血作用于靶细胞，持续稳定的提高动物机体免疫力。壳寡糖可以将特有信息以化学传递方式调节靶细胞的功能，起着信使的作用，在信息传递后，即被排除体外，

8、安全、无毒、无残留。此外壳寡糖具有螯合作用，所以可作为机体内重金属离子的清除剂。同时还可以再壳寡糖分子中引入不同性质和功能的官能团，可或得独特功能的衍生物，从而进一步拓宽壳寡糖的应用领域。【1】由于不同分子量的壳寡糖其生理活性差异很大。因此壳寡糖产品质量的评价指标，除了常规的水分、灰分、糖含量等以外，还必须检测产品的平均分子量和各聚合度寡糖的含量。3.2.壳寡糖的生理功能由于分子量较小，水溶性好，易为机体吸收，壳寡糖具有很多生物活性。在此我