A fucoidan extrakciójával, kémiai módosításával, hipoglikémiás aktivitásával és mechanizmusával kapcsolatos kutatási eredmények
A fucoidánok (FU) főként tengeri barna algákból, például fucoidánból, tengeri moszatokból, lósósós algákból és tengeri gerinctelenekből, például tengeri uborkából és tengeri sünből származnak. Ezek összetett szulfatált poliszacharidok, más néven fucoidan-szulfátok. A FU monoszacharid-összetétele főként fukóz, kis mennyiségű galaktózzal, xilózzal, ramnózzal, mannózzal, arabinózzal, glükuronsavval és nagyszámú szulfátcsoporttal. Ez egy polianionos homotípusú heteropoliszacharid. A FU-k vázának két típusa van: I. típusú lánc vagy II. típusú lánc (lásd az 1. ábrát). Az I. típusú lánc ismétlődő (1 → 3) - α - L-piranóz fukózt tartalmaz, míg a II. típusú lánc váltakozó (1 → 3) és (1 → 4) - kapcsolt α - L-piranóz fukózt tartalmaz, a monoszacharidokat α -1,2, α -1,3 vagy α -1,4 glikozidos kötések kötik össze.
A FU számos egészségügyi előnyös és terápiás hatással rendelkezik, beleértve a daganatellenes, antioxidatív, anti-fáradtság elleni, immunszabályozás, antibakteriális, májkárosodás elleni, lipidcsökkentő, antitrombotikus, gyulladáscsökkentő, angiogén, véralvadásgátló, hipoglikémiás, antiallergiás, sugárzásgátló és a sebgyógyulás elősegítése; Ezen kívül a FU potenciális szerepe az új koronavírus elleni, amely egyre több figyelmet vonz. A FU kémiai összetétele és szerkezete jelentősen eltér a földrajzi elhelyezkedés, a fajok, az évszak és a kivonási technikák különbségei miatt. Molekulatömege és szulfáttartalma jelentős hatással van funkcionális aktivitására, és kémiai módosításával tovább javítható funkcionális aktivitása. Ezért ez a cikk a FU extrakciós módszereinek, kémiai módosításának, hipoglikémiás aktivitásának és mechanizmusának összefoglalására, a FU extrakciójának és kémiai módosításának jövőbeli kutatási irányainak feltárására, valamint a FU szerkezete és a hipoglikémiás és egyéb biológiai aktivitás közötti szerkezet-aktivitás kapcsolat feltárására összpontosít, ami szintén a jövőbeli kutatások középpontjában áll. Ez a cikk új ötleteket adhat a FU előállításához, ami segítheti a természetes és módosított FU hatékony felhasználását, és hivatkozási alapot biztosíthat a FU hipoglikémiás funkcionális élelmiszerek és egészségügyi termékek fejlesztéséhez.

A FU hagyományos extrakciós módszere általában alacsony hozamú, és a hozamot a különböző extrakciós módszerek és körülmények is befolyásolják. Ezért további kutatásokra van szükség a nagyobb hozamú extrakciós módszerek terén. A jelenlegi irodalmi jelentések szerint a szubkritikus vizes extrakciós módszerrel érhető el a legnagyobb hozam, a FU hozama 13,56%. Az extrakciós módszer jelentős hatással van a FU szerkezetére, ezért a tényleges extrakciós folyamatban az igényeknek megfelelően különböző extrakciós módszereket lehet alkalmazni. Például a FU teljes szerkezetének megőrzéséhez enyhe extrakciós módszerre van szükség, hogy megakadályozzuk a FU molekulalánc felhasadását.

A karboximetilálás növelheti a poliszacharidok oldhatóságát és elektronegativitását, fokozhatja biológiai aktivitásukat, sőt új biológiai aktivitásokat is létrehozhat. Az utóbbi években egyre több kutatás foglalkozik a poliszacharidok karboximetilálásával. A karboximetilált poliszacharidok kiemelkedő biológiai aktivitással rendelkeznek a daganatellenes, antioxidáns és immunszabályozás terén. Számos tanulmány foglalkozott az alginátok metilálásával/karboximetilálásával, oltási kopolimerizációjával és észteresítésével. A FU metilálásáról/karboximetilálásáról és oltási kopolimerizációjáról azonban nem készültek jelentések, és az észteresítési reakciót sem vizsgálták széles körben. Ezért az olyan módszerek, mint a karboximetilációs módosítás és az észteresítés a FU módosításának új kutatási irányai a jövőben.

A szulfatált poliszacharidok az izoelektromos pontjuk feletti pH-értékeken képesek kölcsönhatásba lépni a fehérjékkel, jó affinitást mutatva a fehérjékhez. A negatív töltésű FU elektrosztatikus kölcsönhatások révén kötődik a részben pozitív töltésű fehérjéhez (antitrombin). A FU és az alfa-amiláz egyes pozitív töltésű aminosavai közötti elektrosztatikus kölcsönhatások megváltoztathatják a konformációját. Ezért a FU negatív töltésű szulfátcsoportjai és az alfa-amiláz közötti elektrosztatikus kölcsönhatások részt vehetnek az alfa-amiláz aktivitásának szabályozásában, ezáltal megváltoztatva katalitikus képességét. A fucoidan szulfátcsoportjai elkerülhetetlenül összefüggnek az alfa-amiláz aktivitás gátlásával. Azonban ennek az elektrosztatikus kölcsönhatásnak a pontos helye és az a mechanizmus, amellyel a FU szulfátcsoportja gátolja az alfa-amiláz aktivitását, még mindig nem világos. A meglévő fizikai és kémiai módszerek nem képesek teljes mértékben leírni egy adott poliszacharid szerkezetét és a poliszacharid szerkezet és a hipoglikémiás aktivitás közötti kapcsolatot. A FU funkciója szorosan összefügg a szerkezetével, és jelenleg hiányoznak a FU molekuláris szerkezetére vonatkozó kutatások. A legtöbb monoszacharid helyzete a FU poliszacharid fő láncában még nem tisztázott. Jelenleg a FU-val kapcsolatos kutatások többsége a szerkezetéhez kapcsolódó funkciós csoporttartalom elemzésére összpontosít, és viszonylag kevés kutatás foglalkozik a FU magasabb szintű szerkezetével és térbeli konformációjával. A jövőben további figyelemre és feltárásra van szükség ezeken a területeken, így a jövőbeni kutatások középpontjában a FU bioaktív összetevőinek osztályozása és izolálása áll majd, hogy meghatározzák szerkezetüket és kapcsolatukat a hipoglikémiás és más különböző biológiai aktivitásokkal.