Forskningsfremskridt inden for ekstraktion, kemisk modifikation, hypoglykæmisk aktivitet og fucoidans mekanisme
Fucoidaner (FU) stammer hovedsageligt fra marine brunalger som fucoidan, tang, paddehalealger og marine hvirvelløse dyr som søagurk og søpindsvin. De er komplekse sulfaterede polysaccharider, også kendt som fucoidansulfater. Monosakkaridsammensætningen i FU er hovedsageligt fucose med små mængder galactose, xylose, rhamnose, mannose, arabinose, glucuronsyre og et stort antal sulfatgrupper. Det er et polyanionisk homotype heteropolysakkarid. Der findes to typer FU-skelet: type I-kæde eller type II-kæde (se figur 1). Type I-kæden indeholder gentagne (1 → 3) - α - L-pyranose fucose, mens type II-kæden indeholder skiftevis (1 → 3) og (1 → 4) - forbundet α - L-pyranose fucose, med monosakkarider forbundet med α -1,2, α -1,3 eller α -1,4-glykosidiske bindinger.
FU har en bred vifte af sundhedsmæssige fordele og terapeutiske virkninger, herunder antitumor, antioxidativ, anti-træthed, immunregulering, antibakteriel, antileverskade, lipidsænkende, antitrombotisk, antiinflammatorisk, antiangiogen, antikoagulerende, hypoglykæmisk, antiallergisk, antistråling og fremme af sårheling; Derudover har FU også den potentielle rolle som anti-ny coronavirus, som har tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed. Den kemiske sammensætning og struktur af FU varierer betydeligt på grund af forskelle i geografisk placering, art, sæson og ekstraktionsteknikker. Dens molekylvægt og sulfatindhold har en betydelig indvirkning på dens funktionelle aktivitet, og kemisk modifikation kan yderligere forbedre dens funktionelle aktivitet. Derfor fokuserer denne artikel på at opsummere ekstraktionsmetoder, kemisk modifikation og hypoglykæmisk aktivitet og mekanisme for FU, udforske fremtidige forskningsretninger inden for ekstraktion og kemisk modifikation af FU og dykke ned i struktur-aktivitetsforholdet mellem FU-struktur og hypoglykæmiske og andre biologiske aktiviteter, hvilket også er et fremtidigt forskningsfokus. Denne artikel kan give nye ideer til fremstilling af FU, hvilket er nyttigt for effektiv udnyttelse af naturlige og modificerede FU, og give reference til udvikling af FU-hypoglykæmiske funktionelle fødevarer og sundhedsprodukter.

Den traditionelle ekstraktionsmetode for FU har generelt et lavt udbytte, og udbyttet påvirkes også af forskellige ekstraktionsmetoder og -forhold. Derfor er der behov for yderligere forskning i ekstraktionsmetoder med højere udbytte. Ifølge de nuværende litteraturrapporter har ekstraktionsmetoden med subkritisk vand det højeste udbytte med et FU-udbytte på 13,56%. Ekstraktionsmetoden har en betydelig indvirkning på FU's struktur, og derfor kan der i den faktiske ekstraktionsproces anvendes forskellige ekstraktionsmetoder alt efter behov. For at bevare den komplette FU-struktur er det f.eks. nødvendigt med en mild ekstraktionsmetode for at forhindre, at FU-molekylkæden spaltes.

Carboxymethylering kan øge polysacchariders opløselighed og elektronegativitet, forbedre deres biologiske aktivitet og endda generere nye biologiske aktiviteter. I de senere år har der været en stigende mængde forskning i carboxymethylering af polysaccharider. Carboxymethylerede polysaccharider har fremragende biologiske aktiviteter inden for antitumor-, antioxidant- og immunregulering. Der har været mange undersøgelser af methylering/carboxymethylering, graftcopolymerisering og forestring af alginater. Der er dog ingen rapporter om methylering/carboxymethylering og graftcopolymerisering af FU, og esterificeringsreaktionen er ikke blevet undersøgt i større omfang. Derfor er metoder som carboxymethyleringsmodifikation og esterificering nye forskningsretninger for FU-modifikation i fremtiden.

Sulfaterede polysaccharider kan interagere med proteiner ved pH-værdier over deres isoelektriske punkt og udviser god affinitet for proteiner. Den negativt ladede FU binder sig til det delvist positivt ladede protein (antitrombin) gennem elektrostatiske interaktioner. De elektrostatiske interaktioner mellem FU og nogle positivt ladede aminosyrer på alfa-amylase kan ændre dens konformation. Derfor kan de elektrostatiske interaktioner mellem de negativt ladede sulfatgrupper i FU og alfa-amylase deltage i reguleringen af alfa-amylaseaktiviteten og derved ændre dens katalytiske evne. Sulfatgrupperne i fucoidan er uundgåeligt relateret til deres hæmning af alfa-amylaseaktiviteten. Men det nøjagtige sted for denne elektrostatiske interaktion og den mekanisme, hvormed sulfatgruppen i FU hæmmer alfa-amylaseaktiviteten, er stadig uklar. De eksisterende fysiske og kemiske metoder kan ikke fuldt ud beskrive en bestemt polysaccharidstruktur og forholdet mellem polysaccharidstruktur og hypoglykæmisk aktivitet. FU's funktion er tæt forbundet med dets struktur, og i øjeblikket mangler der forskning i FU's molekylære struktur. Placeringen af de fleste monosakkarider i FU's polysakkarid-hovedkæde er endnu ikke klarlagt. I øjeblikket fokuserer det meste af forskningen i FU på analysen af indholdet af funktionelle grupper i forbindelse med strukturen, og der er relativt lidt forskning i FU's struktur på højere niveau og rumlige konformation. I fremtiden er der behov for yderligere opmærksomhed og udforskning på disse områder, så fokus for fremtidig forskning vil være på klassificering og isolering af FU-bioaktive komponenter for at bestemme deres struktur og forhold til hypoglykæmiske og andre forskellige biologiske aktiviteter.