Fukoidanın ekstraksiyonu, kimyasal modifikasyonu, hipoglisemik aktivitesi ve mekanizması üzerine araştırma ilerlemesi
Fukoidanlar (FU) esas olarak fukoidan, deniz yosunu, at kuyruğu algleri gibi deniz kahverengi alglerinden ve deniz hıyarı ve deniz kestanesi gibi deniz omurgasızlarından elde edilir. Fukoidan sülfatlar olarak da bilinen kompleks sülfatlı polisakkaritlerdir. FU'nun monosakkarit bileşimi esas olarak fukozdur, az miktarda galaktoz, ksiloz, ramnoz, mannoz, arabinoz, glukuronik asit ve çok sayıda sülfat grubu içerir. Polianyonik homotip bir heteropolisakkarittir. İki tip FU iskeleti vardır: tip I zincir veya tip II zincir (bkz. Şekil 1). Tip I zincir tekrarlanan (1 → 3) - α - L-piranoz fukoz içerirken, tip II zincir değişen (1 → 3) ve (1 → 4) - α -1,2, α -1,3 veya α -1,4-glikozidik bağlarla bağlı monosakkaritlerle bağlantılı α - L-piranoz fukoz içerir.
FU, anti-tümör, anti oksidatif, anti yorgunluk, bağışıklık düzenleme, antibakteriyel, anti karaciğer hasarı, lipid düşürücü, antitrombotik, anti-inflamatuar, anti anjiyojenik, antikoagülan, hipoglisemik, anti alerjik, anti radyasyon ve yara iyileşmesini teşvik etme dahil olmak üzere çok çeşitli sağlık yararları ve terapötik etkilere sahiptir; Ayrıca FU, giderek daha fazla dikkat çeken anti yeni koronavirüsün potansiyel rolüne de sahiptir. FU'nun kimyasal bileşimi ve yapısı, coğrafi konum, tür, mevsim ve ekstraksiyon tekniklerindeki farklılıklar nedeniyle önemli ölçüde değişmektedir. Moleküler ağırlığı ve sülfat içeriği fonksiyonel aktivitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve kimyasal modifikasyon fonksiyonel aktivitesini daha da artırabilir. Bu nedenle, bu makale FU'nun ekstraksiyon yöntemlerini, kimyasal modifikasyonunu ve hipoglisemik aktivitesini ve mekanizmasını özetlemeye, FU'nun ekstraksiyonu ve kimyasal modifikasyonunda gelecekteki araştırma yönlerini keşfetmeye ve FU yapısı ile hipoglisemik ve diğer biyolojik aktiviteler arasındaki yapı-aktivite ilişkisini incelemeye odaklanmaktadır. Bu makale, doğal ve modifiye FU'nun etkin kullanımı için yardımcı olan FU'nun hazırlanması için yeni fikirler sağlayabilir ve FU hipoglisemik fonksiyonel gıdaların ve sağlık ürünlerinin geliştirilmesi için referans sağlayabilir.

FU için geleneksel ekstraksiyon yöntemi genellikle düşük verime sahiptir ve verim de farklı ekstraksiyon yöntemleri ve koşullarından etkilenmektedir. Bu nedenle, daha yüksek verime sahip ekstraksiyon yöntemleri üzerinde daha fazla araştırma yapılması gerekmektedir. Mevcut literatür raporlarına göre, subkritik su ekstraksiyon yöntemi 13.56% FU verimi ile en yüksek verime sahiptir. Ekstraksiyon yönteminin FU'nun yapısı üzerinde önemli bir etkisi vardır, bu nedenle gerçek ekstraksiyon sürecinde ihtiyaçlara göre farklı ekstraksiyon yöntemleri benimsenebilir. Örneğin, FU yapısının tamamını korumak için, FU moleküler zincirinin bölünmesini önlemek amacıyla hafif bir ekstraksiyon yöntemi gereklidir.

Karboksimetilasyon, polisakkaritlerin çözünürlüğünü ve elektronegatifliğini artırabilir, biyolojik aktivitelerini geliştirebilir ve hatta yeni biyolojik aktiviteler oluşturabilir. Son yıllarda, polisakkaritlerin karboksimetilasyonu üzerine giderek artan miktarda araştırma yapılmaktadır. Karboksimetillenmiş polisakkaritler anti-tümör, antioksidan ve bağışıklık düzenlemesinde olağanüstü biyolojik aktivitelere sahiptir. Aljinatların metilasyonu/karboksimetilasyonu, graft kopolimerizasyonu ve esterifikasyonu üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Ancak, FU'nun metilasyonu/karboksimetilasyonu ve aşı kopolimerizasyonu hakkında herhangi bir rapor bulunmamaktadır ve esterifikasyon reaksiyonu yaygın olarak çalışılmamıştır. Bu nedenle, karboksimetilasyon modifikasyonu ve esterifikasyon gibi yöntemler gelecekte FU modifikasyonu için yeni araştırma yönleridir.

Sülfatlı polisakkaritler, izoelektrik noktalarının üzerindeki pH değerlerinde proteinlerle etkileşime girebilir ve proteinler için iyi bir afinite sergiler. Negatif yüklü FU, elektrostatik etkileşimler yoluyla kısmen pozitif yüklü proteine (antitrombin) bağlanır. FU ile alfa amilaz üzerindeki bazı pozitif yüklü amino asitler arasındaki elektrostatik etkileşimler konformasyonunu değiştirebilir. Bu nedenle, FU'nun negatif yüklü sülfat grupları ile alfa amilaz arasındaki elektrostatik etkileşimler, alfa amilaz aktivitesinin düzenlenmesine katılabilir ve böylece katalitik yeteneğini değiştirebilir. Fukoidandaki sülfat grupları kaçınılmaz olarak alfa amilaz aktivitesini inhibe etmeleriyle ilişkilidir. Bununla birlikte, bu elektrostatik etkileşimin tam yeri ve FU'daki sülfat grubunun alfa amilaz aktivitesini inhibe etme mekanizması hala belirsizdir. Mevcut fiziksel ve kimyasal yöntemler, belirli bir polisakkarit yapısını ve polisakkarit yapısı ile hipoglisemik aktivite arasındaki ilişkiyi tam olarak tanımlayamamaktadır. FU'nun işlevi yapısıyla yakından ilişkilidir ve şu anda FU'nun moleküler yapısı hakkında araştırma eksikliği vardır. FU'nun polisakkarit ana zincirindeki çoğu monosakkaritin konumu henüz net değildir. Şu anda FU üzerine yapılan araştırmaların çoğu, yapısıyla ilgili fonksiyonel grup içeriğinin analizine odaklanmaktadır ve FU'nun üst düzey yapısı ve uzaysal konformasyonu üzerine nispeten az araştırma vardır. Gelecekte, bu alanlarda daha fazla dikkat ve keşfe ihtiyaç duyulmaktadır, bu nedenle gelecekteki araştırmaların odak noktası, yapılarını ve hipoglisemik ve diğer çeşitli biyolojik aktivitelerle ilişkilerini belirlemek için FU biyoaktif bileşenlerinin derecelendirilmesi ve izolasyonu olacaktır.