大海給予人類的禮物 寶貴的“海洋特征寡糖”

滕繼濮

2010年02月26日09:44  來源:《科技日報》

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  從1985年發明並投產我國首例現代海洋新藥——藻酸雙酯鈉至今,管華詩與其團隊依據海洋寡糖的研究,已經開發了4種上市海洋新藥,分別作用於抗病毒、抗心血管病等領域,還有4種一類海洋新藥正處於不同臨床階段。除了對海洋藥物產業的貢獻,結構和功能獨特的海洋寡糖在其他領域還具備廣闊的開發空間。“隨著研究的不斷深入和糖庫化合物數量的不斷增加,會不斷發現新的功能和用途。其應用潛能會體現在與人類生活相關的各個方面。”

  海洋特征寡糖的制備技術與應用開發為我國海洋制藥業的興起與發展奠定了堅實的基礎

  ■ 將新聞進到底

  2010年1月11日召開的2009年度國家科學技術獎勵大會上,中國海洋大學申報的“海洋特征寡糖的制備技術(糖庫構建)與應用開發”,獲得2009年度國家技術發明一等獎。

  能夠成為僅有的兩個一等獎之一,相關專家的評價是“為我國海洋制藥業的興起與發展奠定了堅實的基礎”,這都足以說明這項技術的重要之處。但相信眾多讀者和筆者一樣,初看到“海洋特征寡糖”時,會覺得其非常陌生,這種“糖”是什麼?甜嗎?它究竟有何過人之處?

  什麼是海洋特征寡糖?

  根據分子的構成,糖可以分為單糖、寡糖、多糖、結合糖和衍生糖。寡糖是由2—20個單糖分子構成,其中以蔗糖與麥芽糖為代表的雙糖最為普遍。寡糖可溶於水,多數有甜味。

  “寡糖和我們平常吃的、用的糖不一樣,其用途很廣泛。”中國海洋大學醫藥學院於廣利教授介紹說,“寡糖”不是傳統意義上作為能量物質和結構物質的糖,而是短的小分子糖鏈,具有信息傳導功能。海洋寡糖,大海賜予人類的禮物,結構特殊,生物學活性廣泛,和人類健康、重大疾病的發生發展關系密切。

  寡糖可以從大蒜、洋蔥、蘆筍、豆類、蜂蜜等天然物萃取,也可以利用生化科技通過雙糖合成。但海藻中的寡糖含量更加豐富,海藻中有30%—60%的寡糖含量。“海洋特征寡糖主要通過化學和生物?法降解從海洋動物多糖、藻類多糖和微生物多糖中獲得。”

  國際上關於海藻寡糖的研究始於上世紀50年代中后期,我國稍晚,從上世紀80年代初開始做此類研究。早期海洋寡糖的制備主要是為了其結構分析,而目前則是用於構效關系的研究,開發海洋糖類藥物及其功能制品。

  海洋特征寡糖的特性

  與陸地來源的寡糖相比,海洋寡糖具有結構特殊和生物學活性廣泛的特點。從海洋多糖中制備的海洋寡糖結構特殊性,不僅體現在單糖的種類上,尤其體現在其聚陰離子或者聚陽離子電解質特性上。

  據了解,海洋中褐藻膠寡糖及其衍生物具有抗心腦血管疾病、抗老年痴呆的作用等﹔卡拉膠寡糖及其衍生物具有抗病毒、抗腫瘤活性等特點﹔甲殼胺寡糖及其衍生物具有抗動脈粥樣硬化、提高機體免疫等活性等﹔瓊膠寡糖則具有抗氧化和抗糖尿病活性等。

  “有些陸生植物寡糖也有免疫活性和降血糖活性,但資源沒有海洋豐富。”於廣利說。

  海洋特征寡糖的應用

  由海洋藥物學家管華詩院士帶領的團隊在海洋特征寡糖關鍵制備技術與方法及海洋藥物開發方面,取得了眾多重要突破。其中一條就是構建了國內外第一個海洋糖庫,糖庫中已有了300多個海洋寡糖的化合物。

  於廣利表示:“海洋糖庫主要是收集並構建海洋來源的各種多糖、寡糖及其衍生物的化學結構信息,這些化合物不僅用於糖生物學的基礎研究,也為糖藥物的開發提供物質和信息基礎。”

  該團隊還發現了特征寡糖的某些構效關系規律,建立了寡糖的定向分子修飾技術,此技術已經應用於海洋抗凝血藥物-PSS,降血脂藥物-甘糖酯以及抗動脈粥樣硬化藥物-916等中。

  從1985年發明並投產我國首例現代海洋新藥——藻酸雙酯鈉(PSS)至今,管華詩與其團隊依據海洋寡糖的研究,已經開發了4種上市海洋新藥,分別作用於抗病毒、抗心血管病等領域,還有4種一類海洋新藥正處於不同臨床階段。

  據透露,團隊研發的一種抗老年痴呆的海洋新藥,在國內做完一期臨床試驗后,去年對美國一家公司成功實現技術轉讓,這是我國轉讓到國際上的第一個海洋藥物,8100萬美元的轉讓費也創下了我國藥物轉讓的最高紀錄。

  海洋特征寡糖的無限潛力

  除了對海洋藥物產業的貢獻,結構和功能獨特的海洋寡糖在其它領域還具備廣闊的開發空間,用管華詩的話說,“還會有大用”。“隨著研究的不斷深入和糖庫化合物數量的不斷增加,會不斷發現新的功能和用途。其應用潛能會體現在與人類生活相關的各個方面。”於廣利補充道。

  除醫藥外,海洋特征寡糖還可應用於品、化妝品、軍工及農業業。

  在食品領域,進入21世紀,人口與健康問題面臨新的挑戰,我國人口基數大,營養缺乏與營養失衡問題﹔步入老齡化社會,老年保健與老年病問題日益嚴重,這些問題為研究克服亞健康、滿足特殊群體(老年、嬰幼兒)的功能食品研發提供了強勁需求。如全球寡糖功能食品市場每年超過400億美元。

  在日用化工,海洋寡糖在保水、保濕、洗發、護發、殺菌消毒,以及抗菌、活化細胞、抗氧化、抗衰老和防晒等產品的開發和應用中需求量很大。

  在農業方面,寡糖不僅在無公害肥料、作物抗逆和綠色農藥開發中有需求,而且作為植物生長調節劑、飼料餌料添加劑、種子處理劑以及果蔬、水產品保鮮劑等具有需求,還在獸藥、水產動物藥和替代抗生素方面具有強勁的市場需求。如2007年寡糖飼料額度在市場超過170億美元,且每年以10%的速度增長。

  在軍工領域,寡糖在防輻射、止血、耐低溫和防凍食品以及解毒食品等方面具有特殊用途。

  值得一提的是,海洋特征寡糖的應用還延長了海水養殖產業鏈。目前,這條產業鏈主要包括各種海藻(海帶,裙帶菜,江蘺,紫菜,麒麟菜等)養殖和蝦、蟹的養殖產業,將來會擴展到海參和魚類養殖業等養殖產業。

  低聚糖的保健作用

  低聚糖作為一種食物配料被廣泛應用於乳制品、乳酸菌飲料、雙歧杆菌酸奶、谷物食品和保健食品中,尤其是應用於嬰幼兒和老年人的食品中,主要原因就是低聚糖有以下主要功效。

  1. 改善人體內微生態環境,有利於雙歧杆菌和其他有益菌的增殖,經代謝產生有機酸使腸內pH值降低,抑制腸內沙門氏菌和腐敗菌的生長,調節胃腸功能,抑制腸內腐敗物質,改變大便性狀,防治便秘,並增加維生素合成,提高人體免疫功能。

  2. 低聚糖類似水溶性植物纖維,能改善血脂代謝,降低血液中膽固醇和甘油三酯的含量。

  3. 低聚糖屬非胰島素所依賴,不會使血糖升高,適合於高血糖人群和糖尿病人食用。

  4. 由於難被唾液?和小腸消化?水解,發熱量很低,很少轉化為脂肪。

  5. 不被齲齒菌形成基質,也沒有凝結菌體作用,可防齲齒。

  另外,在保健食品系列中,也有單獨以低聚糖為原料而制成的口服液,直接用來調節腸道菌群、潤腸通便、調節血脂、調節免疫等。

  黃酒含較多功能性低聚糖

  黃酒是世界上三大最古老的酒種之一,黃酒中含豐富的蛋白質,每升紹興加飯酒的蛋白質為16g,是啤酒的4倍。黃酒中的蛋白質經微生物?的降解,絕大部分以?和氨基酸的形式存在,極易為人體吸收利用。

  值得一提的是,黃酒中含有較多的功能性低聚糖,僅已檢測的異麥芽糖、潘糖、異麥芽三糖三種異麥芽低聚糖,每1L紹興加飯酒就高達6g。異麥芽低聚糖,具有顯著的雙歧杆菌增殖功能,能改善腸道的微生態環境,促進維生素B1、維生素B2、維生素B5等B族維生素的合成和Ca、Mg、Fe等礦物質的吸收,提高機體新陳代謝水平,提高免疫力和抗病力,能分解腸內毒素及致癌物質,預防各種慢性病及癌症,降低血清中膽固醇及血脂水平。因此,異麥芽低聚糖被稱為21世紀的新型生物糖源。

  自然界中隻有少數食品中含有天然的功能性低聚糖,目前已面市的功能性低聚糖大部分是由澱粉原料經生物技術即微生物?合成的。黃酒中的功能性低聚糖就是在釀造過程中微生物?的作用下產生的,黃酒中功能性低聚糖是葡萄酒、啤酒無法比擬的。有關研究表明,每天隻需要攝入幾克功能性低聚糖,就能起到顯著的雙歧杆菌增殖效果。因此,每天喝適量黃酒,能起到很好的保健作用。

(責任編輯:王太拓(實習))
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