一,、研究與開發(fā)歷史
早在400年前,，《本草綱目》中就有螃蟹殼應(yīng)用的記載,，這是甲殼素最早的應(yīng)用紀(jì)錄,。
1811年，法國(guó)H.Braconnot教授最早分離出甲殼素,，他用溫?zé)岬南A處理蘑菇,，得到一些纖維狀的殘?jiān)詾槭抢w維素,，并命名為Fungine,意思是真菌纖維素,。12年后也就是1823年,，另一位法國(guó)科學(xué)家A.Odier從昆蟲的翅鞘中分離出同樣的物質(zhì)，命名為Chitin,，即鎧甲,、信封的意思。
1859年法國(guó)C.Rouget第一次分離出殼聚糖,，命名為Chitosan,。
從發(fā)現(xiàn)甲殼素后的一個(gè)半世紀(jì)，甲殼素的研究進(jìn)展緩慢,。20世紀(jì)下半葉,，隨著對(duì)纖維素、蛋白質(zhì)和甲殼素及其他糖類等生物大分子的研究,，有機(jī)化學(xué)誕生和發(fā)展起來,。甲殼素的研究重心也從歐洲轉(zhuǎn)向日本。
1977年英國(guó)Muzzarelli教授發(fā)起并主持了第一屆甲殼素和殼聚糖國(guó)際會(huì)議,，以后每2年召開一次,。在1991年的會(huì)議上，美,、歐的醫(yī)學(xué)科技界,、營(yíng)養(yǎng)食品研究機(jī)構(gòu)將其譽(yù)為“第六要素”。
我國(guó)于1952年開始研究,。20世紀(jì)90年代是研究的全盛時(shí)期,。1997年，研究開發(fā)課題列入國(guó)家科委九五攻關(guān)計(jì)劃,，歸屬863計(jì)劃,。2000年前后酶法生產(chǎn)殼寡糖的方法被攻克。二,、甲殼素及其衍生物的概念
甲殼素是乙酰氨基葡萄糖組成的聚糖,。殼聚糖是甲殼素通過強(qiáng)堿水解或酶解后脫去部分乙酰基的衍生物,，是氨基葡萄糖的聚糖,。
殼寡糖是殼聚糖降解后的衍生物，現(xiàn)在把由20個(gè)以下氨基葡萄糖組成的低聚殼聚糖稱為殼寡糖,。乙酰氨基葡萄糖或氨基葡萄糖不是葡萄糖,，在體內(nèi)也不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟牵虼藢?duì)血糖不會(huì)有不利影響,。甲殼素經(jīng)脫乙?；幚淼玫綒ぞ厶牵俳?jīng)過進(jìn)一步降解,，就成為殼寡糖,。
甲殼素是第一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品,，也是在日本第一個(gè)被批準(zhǔn)的“功能性食品”。但是甲殼素不溶于水,、堿,、一般的酸和有機(jī)溶劑，只溶于部分濃酸,，是依靠人體胃腸道中的甲殼素酶,、溶菌酶等的作用少部分分解，因此其吸收率較低,，服用量較大，產(chǎn)生的服用反應(yīng)也高達(dá)70%%以上,。對(duì)甲殼素進(jìn)行化學(xué)處理,，脫掉其中的乙酰基,，就變成了殼聚糖,，殼聚糖已經(jīng)可以溶于稀酸，比甲殼素進(jìn)了一步,。但是甲殼素和殼聚糖都是大分子,，分子量在幾十萬到幾百萬，都不溶于水,。把殼聚糖降解為小分子,，就是殼寡糖。殼寡糖可以直接溶于水,，因此吸收率大為增加,，服用量和服用后反應(yīng)大為減少。
殼寡糖具有較高溶解度,，所以很容易被吸收利用,，具有許多優(yōu)于高分子量殼聚糖的功能，是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究,、開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域,。三、糖復(fù)合物
甲殼素類物質(zhì)在包括人在內(nèi)的動(dòng)物的關(guān)節(jié),、足的堅(jiān)硬部分,，以及動(dòng)物肌肉和骨結(jié)合處均有存在，另外在我們體內(nèi)有一大類以氨基葡萄糖為重要組成成分的糖復(fù)合物,，它們是糖蛋白,、蛋白多糖和糖脂。
蛋白質(zhì)是生命的體現(xiàn)者,，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命,。人的血漿存在著一百多種蛋白質(zhì),，其中有不下80種是糖蛋白。在這些蛋白質(zhì)上為什么必須加上糖鏈呢,？糖鏈保證了糖蛋白的親水性,，也就是保證這些蛋白質(zhì)能溶于水。如果我們體內(nèi)的大部分蛋白質(zhì)都凝固,，還能有生命嗎,？因此專家們認(rèn)為，這是生命存在的前提,。而且,，糖鏈保護(hù)蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少它的破壞,。
糖鏈的另一個(gè)主要功能是作為信號(hào)分子,。
一切生命現(xiàn)象，實(shí)際上都是機(jī)體內(nèi)細(xì)胞對(duì)胞外信息的轉(zhuǎn)導(dǎo),，并最終在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生特定效應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和調(diào)控的過程,。
我們現(xiàn)在處在一個(gè)信息社會(huì)，信息的重要性我們都有體會(huì),，如果沒有了互聯(lián)網(wǎng),、電視、報(bào)紙,、電話,，我們的社會(huì)會(huì)變成什么樣子？那是很可怕的,。我們?nèi)梭w也是一個(gè)小社會(huì),，人體內(nèi)部各組織、器官和系統(tǒng)的協(xié)調(diào),，和外部環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一,，對(duì)來自內(nèi)部和外部的各種信息作出及時(shí)和準(zhǔn)確的反應(yīng)，信息的溝通是必要的先決條件,。細(xì)胞膜上有接受信息的結(jié)構(gòu)叫“受體”,，Ⅱ型糖尿病的發(fā)病原因就是胰島素受體出了問題。受體大部分是糖蛋白,，其中糖鏈起著辨別和接受信息的作用,，又被稱為“分子雷達(dá)”或“細(xì)胞天線”。
蛋白聚（多）糖的生理作用：
蛋白聚糖構(gòu)成細(xì)胞間的基質(zhì),，包括透明質(zhì)酸,、肝素、硫酸軟骨素等,，對(duì)基質(zhì)的成分和功能起重要作用,。硫酸軟骨素能維持軟骨的正常性能,；角膜的膠原纖維間充滿了硫酸軟骨素，使角膜透明,。
細(xì)胞是生活在基質(zhì)中的,。細(xì)胞是島嶼，基質(zhì)就是海洋,?；|(zhì)的正常與否對(duì)細(xì)胞的功能起重要作用。由于甲殼素類物質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)學(xué)上的重要性,，所以1991年在歐美國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上被定為繼蛋白質(zhì),、糖、脂肪,、維生素,、微量元素之后的第六生命要素。
甲殼素類物質(zhì)這么重要,，就不能讓它缺乏。那么,，我們體內(nèi)所需要的這些物質(zhì)從哪里來呢,？我們?nèi)梭w可以合成一些，但是日本甲殼素協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)松永亮認(rèn)為：“跟蹤研究發(fā)現(xiàn),，人到中年后,，自我合成甲殼素類物質(zhì)的功能幾乎完全喪失，大量使用殺蟲劑使糧食中幾乎不含此物質(zhì),。”
按照松永亮教授的意見,，中老年人自我合成殼聚糖、殼寡糖的能力下降,，故必須依賴于從食物中補(bǔ)充,，而我們從食物中能補(bǔ)充到的也不足，這是由于食物鏈的破壞,。
遼闊的大地上,，昆蟲和農(nóng)作物共同生長(zhǎng)，昆蟲死亡之后,，遺體在土壤中被分解,，甲殼素的分解產(chǎn)物也被植物吸收，因此糧食和蔬菜中含有甲殼素及其衍生物成分,。殺蟲劑的大量使用,，塑料大棚的廣泛應(yīng)用，以及無水栽培等新技術(shù),，都阻斷了上述的演變過程,，食物鏈發(fā)生了破壞,，因此人從糧食和蔬菜、水果中得到的甲殼素類物質(zhì)大為減少,，因此,，應(yīng)當(dāng)像補(bǔ)充其他營(yíng)養(yǎng)素一樣注意補(bǔ)充。四,、甲殼素類物質(zhì)的生理保健功能
除了營(yíng)養(yǎng)學(xué)作用外,，甲殼素和殼寡糖還具有重要的生理保健功能。這些作用具有一個(gè)鮮明的特點(diǎn)就是針對(duì)細(xì)胞起作用,，細(xì)胞是構(gòu)成人體的基本結(jié)構(gòu)和功能單位,，細(xì)胞正常人才能健康，因此這一作用具有整體性,。
殼寡糖對(duì)細(xì)胞的作用首先是促進(jìn)細(xì)胞增生,，被實(shí)驗(yàn)證實(shí)的就有皮膚、骨骼,、胰島,、心肌、神經(jīng),、肝臟等,，因此并非局限于個(gè)別的細(xì)胞。另一方面對(duì)細(xì)胞有保護(hù)作用,，可以延長(zhǎng)細(xì)胞在體內(nèi)的存活時(shí)間,。
這些作用有以下幾方面的意義：⑴增強(qiáng)功能。如實(shí)驗(yàn)證明殼寡糖對(duì)胰島細(xì)胞增生有明顯的促進(jìn)作用,，這一點(diǎn)對(duì)于糖尿病人的康復(fù)具有重要的意義,。⑵促進(jìn)愈合。很多疾病和創(chuàng)傷都存在一個(gè)病灶愈合的問題,，病灶愈合的前提就是細(xì)胞的增生,，這一點(diǎn)從殼寡糖促進(jìn)試驗(yàn)性兔骨骨折愈合的實(shí)驗(yàn)中可以清楚顯示出來。⑶抗衰老,。細(xì)胞再生能力減弱,，大量衰老細(xì)胞得不到更新，使得細(xì)胞趨于“老齡化”,，這是早衰的主要原因,。⑷減少細(xì)胞的損傷。對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物用異丙基腎上腺素造成心肌細(xì)胞的大片壞死,，應(yīng)用殼寡糖進(jìn)行保護(hù),，壞死明顯減輕，顯著優(yōu)于心得安的保護(hù)作用。
1.免疫功能：
非典的流行給我們上了一堂保健和免疫課,，現(xiàn)在大家都非常關(guān)注免疫功能,。人們逐漸認(rèn)識(shí)到，最終保護(hù)人體免于或減少傷害的是我們自身的免疫系統(tǒng),。
實(shí)驗(yàn)證明,，殼寡糖使白介素-1（IL-1）增加3.4倍，白介素-2增加2.7倍,?？杉せ顨?xì)胞，如NK細(xì)胞,、LAK細(xì)胞等并產(chǎn)生INF-γ,、TNFα等細(xì)胞因子，還可直接作用于B細(xì)胞并分泌免疫球蛋白（Ig）,。
因此對(duì)免疫的兩個(gè)環(huán)節(jié)———細(xì)胞免疫和體液免疫,，殼寡糖都有明顯改善作用。
2.輔助防治腫瘤：
除免疫防護(hù)功能外,，免疫的另一個(gè)作用就是腫瘤監(jiān)視,。我們每天要有大約7000億到10000億個(gè)細(xì)胞制造出來，就像工廠會(huì)出廢品,，每天我們體內(nèi)會(huì)有幾百萬個(gè)細(xì)胞不正常,，但是只要免疫功能正常，就能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和清除不正常細(xì)胞,，防止腫瘤的發(fā)生,，這是消除來自體內(nèi)的危險(xiǎn),；另一方面,，殼寡糖能保護(hù)細(xì)胞，防止外來的致癌因素的誘變作用,。對(duì)腫瘤病人,，殼寡糖有直接抑制腫瘤細(xì)胞、減少其轉(zhuǎn)移的作用,，和減少放療,、化療副作用的功能，從而配合常規(guī)治療,，提高病人的療效,。
3.對(duì)糖尿病的作用：
我們從上面的實(shí)驗(yàn)可以看出，殼寡糖可以促進(jìn)胰島細(xì)胞增生,，因此胰島素分泌量增加,；氨基葡萄糖的堿性，有助于提高體液的PH值，這個(gè)值每提高0.1,，胰島素的活性就提高30%%,；同時(shí)，對(duì)高血壓,、高脂血癥,、高粘血癥等造成并發(fā)癥的危險(xiǎn)因素有改善作用，就有利于減少和延后糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生,。
對(duì)糖尿病非肥胖性糖尿病小鼠隨機(jī)分為治療組和對(duì)照組,。治療組用4%%殼寡糖，對(duì)照組用蒸餾水做飲用水,，連續(xù)15周,。結(jié)果：治療組有65%%降血糖作用明顯，35%%降血糖有效,；對(duì)照組小鼠陸續(xù)死亡,。結(jié)論：殼寡糖對(duì)糖尿病小鼠有治療和延長(zhǎng)生存期作用。
4.甲殼素及其衍生物的化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)其功能的影響：
甲殼素及其衍生物的一些生理保健功能與該類物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān),，其中含有的氨基具有三個(gè)重要的特性：
?、艍A性，人體對(duì)體液酸堿度的要求是非常嚴(yán)格的,，PH值需要限制在一個(gè)很狹小的范圍內(nèi),，否則生理功能就受到不利影響，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生酸堿中毒,。由于人體的分解代謝產(chǎn)物多是酸性的,，因此體液有酸性化的傾向，專家們建議多吃堿性食品就是這個(gè)道理,。而甲殼素類物質(zhì)是天然存在的唯一堿性多糖,，其堿性是由其氨基決定的。
?、七€原性,，也就是有抗自由基作用，因?yàn)樽杂苫菐缀跛兄欣夏曷约膊〉闹匾l(fā)病機(jī)制,，因此抗氧化就非常重要,。
⑶吸附性,，可以結(jié)合很多有害的物質(zhì),。
5.環(huán)保作用：
目前，環(huán)境污染正嚴(yán)重地威脅著人類的健康,，環(huán)境污染需要治理,，我們就可以選擇服用甲殼素類物質(zhì)的保健品來減少污染對(duì)自己健康的危害。氨基葡萄糖的C2上有一個(gè)氨基，C3上有一個(gè)羥基,，對(duì)具有一定離子半徑的金屬具有鰲合作用,。對(duì)重金屬的作用突出，而對(duì)鈉,、鉀,、鎂、鈣,、銨,、鋇等沒有明顯結(jié)合。對(duì)色素,、苯酚,、多氯聯(lián)苯、鹵素有吸附作用,。對(duì)鹵素中的氯離子的吸附和降壓作用有關(guān),。因此1993年國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)上甲殼素類物質(zhì)被定為人體環(huán)保劑、環(huán)保衛(wèi)士,。
6.降脂作用：
甲殼素和殼寡糖從腸道局部和全身兩個(gè)方面產(chǎn)生降脂和減肥作用,。甲殼素類物質(zhì)可以在腸內(nèi)形成溶膠與脂肪、膽汁酸結(jié)合和包裹,，妨礙了小腸對(duì)它們的吸收,，從而起到降脂作用。
膽固醇一方面從食物中吸收,，一方面可以體內(nèi)合成,，而且合成的量比“吃進(jìn)去”的更多。HMG-CoA還原酶是膽固醇合成的重要催化酶,，抑制了它的活性就可以減少膽固醇的合成,。臨床上有一類重要的降脂藥物-HMG-CoA還原酶抑制劑，如洛司他汀,、辛伐他汀等非常有效,。殼寡糖可以抑制HMG-CoA還原酶,，因此是一種天然的HMG-CoA還原酶抑制劑,。
對(duì)30例單純性肥胖人群的觀察，服用甲殼素30天后,，血清總膽固醇由試驗(yàn)前的5.3±0.9mmol/L下降為4.4±0.5mmol/L,；甘油三酯由1.5±0.5mmol/L下降為1.1±0.2mmol/L；血壓由129±12.3mmHg/85±8mmHg下降為120±10mmHg/80±6mmHg,。
7.對(duì)高血壓的影響：
試驗(yàn)和流行病學(xué)調(diào)查都證明,，吃的食鹽過多會(huì)增加高血壓，這是食鹽中鈉離子還是氯離子的作用呢？專家們用實(shí)驗(yàn)證明了是氯離子的原因,。氯離子可以激活血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的活性,，使能強(qiáng)烈收縮血管的血管緊張素Ⅱ大大增加，血壓就會(huì)升高,。如果抑制了這個(gè)酶,，血壓就會(huì)下降。臨床上有以卡托普利為代表一類有效的降壓藥物,，甲殼素類物質(zhì)可以減少氯離子的吸收,，因此也可以視為天然的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑。
根據(jù)以上分析,，甲殼素,、殼寡糖的實(shí)際應(yīng)用是有充分的理論基礎(chǔ)的。它必將為增進(jìn)人類的健康,，促進(jìn)疾病的康復(fù)和延緩衰老發(fā)揮重要作用,。
中國(guó)海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師 劉萬順
