Результаты исследований по выделению, химической модификации, гипогликемической активности и механизму действия фукоидана
Фукоиданы (FU) в основном получают из морских бурых водорослей, таких как фукоидан, морских водорослей, хвощевых водорослей и морских беспозвоночных, таких как морской огурец и морской еж. Они представляют собой сложные сульфатированные полисахариды, также известные как сульфаты фукоидана. Моносахаридный состав FU представлен в основном фукозой, с небольшим количеством галактозы, ксилозы, рамнозы, маннозы, арабинозы, глюкуроновой кислоты и большим количеством сульфатных групп. Это полианионный гетерополисахарид гомотипа. Существует два типа скелета ФУ: цепь I типа и цепь II типа (см. рис. 1). Цепь I типа содержит повторяющиеся (1 → 3) - α - L-пиранозные фукозы, а цепь II типа - чередующиеся (1 → 3) и (1 → 4) - связанные α - L-пиранозные фукозы, причем моносахариды соединены α -1,2, α -1,3 или α -1,4-гликозидными связями.
ФУ обладает широким спектром полезных для здоровья и терапевтических эффектов, включая противоопухолевый, антиокислительный, противоусталостный, иммунорегулирующий, антибактериальный, противопеченочный, липидоснижающий, антитромботический, противовоспалительный, антиангиогенный, антикоагулянтный, гипогликемический, противоаллергический, противорадиационный и способствующий заживлению ран; кроме того, ФУ также играет потенциальную роль антиромана коронавируса, что привлекает все большее внимание. Химический состав и структура ФУ значительно варьируются из-за различий в географическом положении, видах, времени года и методах добычи. Молекулярная масса и содержание сульфатов оказывают значительное влияние на его функциональную активность, а химическая модификация может еще больше повысить его функциональную активность. Поэтому данная статья посвящена обобщению методов экстракции, химической модификации, гипогликемической активности и механизма действия ФУ, изучению будущих направлений исследований в области экстракции и химической модификации ФУ, а также изучению взаимосвязи структуры и активности между структурой ФУ и гипогликемической и другой биологической активностью, что также является одним из будущих направлений исследований. Эта статья может дать новые идеи для приготовления ФУ, что поможет эффективному использованию натуральных и модифицированных ФУ, а также послужит основой для разработки гипогликемических функциональных продуктов питания и продуктов для здоровья с ФУ.

Традиционный метод экстракции FU, как правило, имеет низкий выход, и на выход также влияют различные методы и условия экстракции. Поэтому необходимы дальнейшие исследования методов экстракции с более высоким выходом. Согласно имеющимся литературным данным, метод экстракции субкритической водой имеет самый высокий выход, при этом выход ФУ составляет 13,56%. Метод экстракции оказывает значительное влияние на структуру ФУ, поэтому в процессе экстракции можно использовать различные методы экстракции в зависимости от потребностей. Например, для сохранения полной структуры FU требуется мягкий метод экстракции, чтобы предотвратить расщепление молекулярной цепи FU.

Карбоксиметилирование может повысить растворимость и электроотрицательность полисахаридов, усилить их биологическую активность и даже создать новые виды биологической активности. В последние годы все больше исследований посвящено карбоксиметилированию полисахаридов. Карбоксиметилированные полисахариды обладают выдающейся биологической активностью в противоопухолевом, антиоксидантном и иммунном регулировании. Было проведено множество исследований по метилированию/карбоксиметилированию, прививочной сополимеризации и этерификации альгинатов. Однако нет сообщений о метилировании/карбоксиметилировании и прививочной сополимеризации ФУ, а реакция его этерификации не была широко изучена. Поэтому такие методы, как модификация карбоксиметилированием и этерификация, являются новыми направлениями исследований для модификации ФУ в будущем.

Сульфатированные полисахариды могут взаимодействовать с белками при значениях рН выше их изоэлектрической точки, проявляя хорошее сродство к белкам. Отрицательно заряженный FU связывается с частично положительно заряженным белком (антитромбином) посредством электростатических взаимодействий. Электростатические взаимодействия между FU и некоторыми положительно заряженными аминокислотами на альфа-амилазе могут изменять ее конформацию. Таким образом, электростатические взаимодействия между отрицательно заряженными сульфатными группами FU и альфа-амилазой могут участвовать в регуляции активности альфа-амилазы, тем самым изменяя ее каталитическую способность. Сульфатные группы в фукоидане неизбежно связаны с их ингибированием активности альфа-амилазы. Однако точное место этого электростатического взаимодействия и механизм, с помощью которого сульфатная группа в FU ингибирует активность альфа-амилазы, до сих пор неясны. Существующие физико-химические методы не могут полностью описать определенную структуру полисахарида и связь между структурой полисахарида и гипогликемической активностью. Функция ФУ тесно связана с его структурой, и в настоящее время существует недостаток исследований молекулярной структуры ФУ. Положение большинства моносахаридов в полисахаридной основной цепи ФУ пока не ясно. В настоящее время большинство исследований ФУ сосредоточено на анализе содержания функциональных групп, связанных с его структурой, и существует относительно мало исследований, посвященных более высокоуровневой структуре и пространственной конформации ФУ. В будущем необходимо уделять больше внимания этим областям, поэтому в центре внимания будущих исследований будет сортировка и выделение биологически активных компонентов ФУ для определения их структуры и взаимосвязи с гипогликемической и другими различными биологическими активностями.