几丁质、壳聚糖及其衍生物的抗氧化作用

1.引言

几丁质是地球上仅次于纤维素的第二大生物聚合物，也是最丰富的多糖之一。

它是由N-乙酰葡糖胺连接β（1 4）为单体形成的多聚糖，广泛分布于甲壳动物和昆虫，保护其骨骼，同时存在于大多数真菌细胞壁中。几丁质通常用甲壳动物如蟹、虾、龙虾的壳制备(Jayakumara, Prabaharan, Nair, & Tamura, 2010; Muzzarelli, 1997)。

壳聚糖是几丁质碱性条件下脱乙酰基合成的一种天然无毒生物多聚体。几丁质和壳聚糖不溶于水，也不溶于大多数有机溶剂，这是它们应用于生物系统的主要限制因素。因此，通过酸水解或者酶水解生产可溶性几丁质和壳聚糖具有重要意义。壳寡糖（COSs）是壳聚糖衍生物（主要由葡糖胺单体组成的阳离子聚合物），可以通过化学或酶水解壳聚糖生成。由于壳寡糖的非细胞毒性和高度水溶性，药剂学和医学应用领域都对它有极大的兴趣。壳寡糖的各项活性受脱乙酰基的程度（DD）、分子量（MW）和链长度的影响(Jayakumaret al., 2010; Kim, Ngo, &Rajapakse, 2006; Muzzarelli, Stanic, & Ramos, 1999; Razdan&Pettersson, 1994)。

几丁质、壳聚糖及其衍生物的生物活性在医学和药剂学应用中用重要意义，比如抗氧化(Aytekin, Morimura, & Kida, 2011; Kim & Ngo, 2013; Ying, Xiong, Wang, Sun, & Liu, 2011)、抗过敏(Vo, Kim, Ngo, Kong, & Kim,2012; Vo, Kong, & Kim, 2011; Vo, Ngo, & Kim, 2012)、抗炎(Lee, Senevirathne, Ahn, Kim, & Je, 2009; Pangestuti, Bak, & Kim, 2011)、抗

HIV (Vo&Kim,2010)、抗凝(Yang et al., 2012)、脂肪细胞的抑制(Cho et al., 2008)、抗肿瘤和抗癌(Cho, Park, Seo, &Yoo, 2009; Shen, Chen, Chan, Jeng, & Wang, 2009; Toshkova et al., 2010)、抗菌(Sajomsang, Gonil, &Saesoo, 2009; Xu, Xin, Li, Huang, & Zhou, 2010; Yang et al., 2010; Yang, Chou, & Li, 2005; Zhong, Li, Xing, & Liu, 2009)、抗高血压(Ngo,Qian,Je,Kim,&Kim,2008;Qian,Eom,Ryu,&Kim,2010)、免疫刺激剂(Jeon& Kim, 2001)、抗阿尔兹海默症(Cho, Kim, Ahn, & Je, 2011a; Yoon, Ngo, & Kim, 2009),促钙铁结合(BravoOsuna, Millotti, Vauthier, &Ponchel, 2007; Liao, Shieh, Chang, &Chien, 2007)、降血脂(Zhang et al., 2010; Zhou, Xia,Zhang, & Yu, 2006)。

通过调节和改善生理功能，几丁质、壳聚糖及其衍生物可以为预防和治疗慢性疾病提供新的治疗应用。本文以甲壳素、壳聚糖及其衍生物为中心，介绍其与人体健康相关的抗氧化活性。

2．抗氧化和氧化应激

人类受到许多来自体内和周围环境的自由基的影响，尤其是生物体在新陈代谢过程中产生的活性氧（ROS）。它以H2O2、过氧化阴离子（O2•—）和羟基（•OH）自由基的形式产生。此外，氧化应激可能导致酶活性和对细胞系统的氧化损伤。自由基攻击DNA、蛋白质和脂类等大分子，导致许多健康问题，包括高血压、心血管疾病、炎症、衰老、糖尿病、神经变性和癌症疾病。抗氧化剂可能对人体健康有积极作用，因为它能保护人体免受自由基的侵害。(Butterfield et al., 2006; Dhalla, Temsah, &Netticadan, 2000; Fubini& Hubbard, 2003; Maulik& Das, 2002; Ngo,

Wijesekara, Vo, Ta, & Kim, 2011; Seven, Guzel, Aslan, &Hamuryudan, 2008)。

食物的氧化会影响脂类、蛋白质和碳水化合物。然而，脂质氧化是食品质量恶化的主要原因，其能导致酸败，使食物保质期缩短。食物中蛋白质的氧化受脂质氧化的影响，脂质氧化产物与蛋白质发生反应，导致蛋白质氧化。碳水化合物也容易氧化，但没有脂类和蛋白质敏感(Bernardini et al., 2011)。因此，许多人工合成的商业用抗氧化剂如：二丁基羟基甲苯、叔丁基羟基茴香醚、叔丁基对苯二酚、没食子酸丙酯已用于延缓氧化和过氧化过程在食品和医药行业。然而，由于潜在的健康危害，这些合成抗氧化剂的使用必须受到严格的管制(Blunt, Copp, Munro, Northcote, &Prinsep, 2006)。因此，在食品和其他生物物质中使用天然抗氧化剂已引起人们极大的兴趣，因为它们安全、有营养和有治疗价值(Ajila, Naidu, Bhat, &PrasadaRao, 2007)。

3.几丁质、壳聚糖及其衍生物的抗氧化活性

3.1几丁质和壳聚糖的抗氧化活性

几丁质寡聚物（NA-COSs）是几丁质用化学、物理或酶试剂水解后的产物，同时具有水溶性。因此，NA-COSs可轻松用于体内外。通过酸性水解蟹几丁质得到的NA-COSs（229.21—593.12Da）的抗细胞氧化作用被Ngo, Kim, and Kim (2008)证实。NA-COSs对人类骨髓细胞（HL-60）中的髓过氧化物酶（MPO）和小鼠巨噬细胞（RAW265.7）的蛋白质和DNA的氧化的抑制活性已被证实。此外，其直接清除自由基的能力和细胞内谷胱甘肽（GSH）水平呈现出时间依赖性增加。这些结果表明