Avances en la investigación sobre la extracción, la modificación química, la actividad hipoglucemiante y el mecanismo del fucoidan
Los fucoidanos (FU) proceden principalmente de algas pardas marinas como el fucoidan, algas marinas, algas cola de caballo e invertebrados marinos como el pepino de mar y el erizo de mar. Son polisacáridos sulfatados complejos, también conocidos como sulfatos de fucoidan. La composición monosacárida del FU es principalmente fucosa, con pequeñas cantidades de galactosa, xilosa, ramnosa, manosa, arabinosa, ácido glucurónico y un gran número de grupos sulfato. Es un heteropolisacárido polianiónico homotípico. Existen dos tipos de esqueleto de FUs: cadena de tipo I o cadena de tipo II (véase la figura 1). La cadena de tipo I contiene fucosas repetidas (1 → 3) - α - L-piranosas, mientras que la cadena de tipo II contiene fucosas alternantes (1 → 3) y (1 → 4) - α - L-piranosas enlazadas, con monosacáridos conectados por enlaces α -1,2, α -1,3, o α -1,4-glicosídicos.
El FU tiene una amplia gama de beneficios para la salud y efectos terapéuticos, como antitumoral, antioxidativo, antifatiga, inmunorregulador, antibacteriano, antilesiones hepáticas, hipolipemiante, antitrombótico, antiinflamatorio, antiangiogénico, anticoagulante, hipoglucemiante, antialérgico, antirradiación y favorecedor de la cicatrización de heridas. La composición química y la estructura del FU varían significativamente debido a las diferencias de localización geográfica, especie, estación y técnicas de extracción. Su peso molecular y contenido de sulfato tienen un impacto significativo en su actividad funcional, y la modificación química puede mejorar aún más su actividad funcional. Por lo tanto, este artículo se centra en resumir los métodos de extracción, la modificación química, y la actividad hipoglucémica y el mecanismo de FU, explorando futuras direcciones de investigación en la extracción y la modificación química de FU, y profundizando en la relación estructura-actividad entre la estructura de FU y la hipoglucemia y otras actividades biológicas, que es también un foco de investigación futura. Este artículo puede proporcionar nuevas ideas para la preparación de FU, lo que es útil para la utilización eficaz de FU naturales y modificados, y proporcionar referencia para el desarrollo de FU hipoglucémico alimentos funcionales y productos de salud.

El método tradicional de extracción de FU tiene un rendimiento generalmente bajo, y el rendimiento también se ve afectado por los diferentes métodos y condiciones de extracción. Por lo tanto, es necesario seguir investigando en métodos de extracción con mayores rendimientos. De acuerdo con la bibliografía actual, el método de extracción con agua subcrítica es el de mayor rendimiento, con un rendimiento de FU de 13,56%. El método de extracción tiene un impacto significativo en la estructura del FU, por lo tanto, en el proceso de extracción real, se pueden adoptar diferentes métodos de extracción según las necesidades. Por ejemplo, para preservar la estructura completa del FU, se requiere un método de extracción suave para evitar que la cadena molecular del FU se rompa.

La carboximetilación puede aumentar la solubilidad y electronegatividad de los polisacáridos, potenciar su actividad biológica e incluso generar nuevas actividades biológicas. En los últimos años, ha aumentado la investigación sobre la carboximetilación de polisacáridos. Los polisacáridos carboximetilados tienen actividades biológicas destacadas en la regulación antitumoral, antioxidante e inmunitaria. Se han realizado muchos estudios sobre la metilación/carboximetilación, copolimerización por injerto y esterificación de alginatos. Sin embargo, no existen informes sobre la metilación/carboximetilación y copolimerización de injerto de FU, y su reacción de esterificación no se ha estudiado ampliamente. Por lo tanto, métodos como la modificación por carboximetilación y la esterificación son nuevas direcciones de investigación para la modificación de FU en el futuro.

Los polisacáridos sulfatados pueden interactuar con las proteínas a valores de pH superiores a su punto isoeléctrico, mostrando una buena afinidad por las proteínas. El FU cargado negativamente se une a la proteína parcialmente cargada positivamente (antitrombina) mediante interacciones electrostáticas. Las interacciones electrostáticas entre el FU y algunos aminoácidos cargados positivamente en la alfa amilasa pueden cambiar su conformación. Por lo tanto, las interacciones electrostáticas entre los grupos sulfato cargados negativamente del FU y la alfa amilasa pueden participar en la regulación de la actividad de la alfa amilasa, modificando así su capacidad catalítica. Los grupos sulfato del fucoidan están inevitablemente relacionados con su inhibición de la actividad de la alfa amilasa. Sin embargo, el sitio exacto de esta interacción electrostática y el mecanismo por el cual el grupo sulfato en FU inhibe la actividad de la alfa amilasa aún no están claros. Los métodos físicos y químicos existentes no pueden describir completamente la estructura de un polisacárido determinado ni la relación entre la estructura del polisacárido y la actividad hipoglucemiante. La función de los FU está estrechamente relacionada con su estructura, y en la actualidad se carece de investigaciones sobre la estructura molecular de los FU. Aún no está clara la posición de la mayoría de los monosacáridos en la cadena principal de polisacáridos del FU. Actualmente, la mayor parte de la investigación sobre el FU se centra en el análisis del contenido de grupos funcionales relacionados con su estructura, y hay relativamente poca investigación sobre la estructura de nivel superior y la conformación espacial del FU. En el futuro, será necesario prestar más atención y explorar más estas áreas, por lo que la investigación futura se centrará en la clasificación y el aislamiento de los componentes bioactivos del FU para determinar su estructura y su relación con la hipoglucemia y otras diversas actividades biológicas.