《聚糖的化学》PPT课件.ppt

高级生物化学，第1章聚糖化学，朱永宁主编，本章目录，1.1聚糖生物学，1.2寡糖研究，1.3多糖研究，1.3.1均质多糖，1.3.2非均质多糖，1.4复合多糖，1.5多糖分离纯化，1.6多糖含量测定，高级生物化学，糖知识回忆，糖的化合物、聚合物或衍生物多羟基醛或酮。根据分子大小，将单糖、低聚糖和多糖进行了分类。按成分分类均质多糖、杂多糖、糖蛋白、糖脂等。高级生物化学，1.1糖生物学。1988年，牛津大学生物化学系的德维克在生化年评提出了“糖生物学”的概念，并发表了一篇题为糖生物学的评论。高级生物化学，糖链的多样性和复杂性，3个一组的4个核苷酸，由43=64个三联体编码组成，而4个己糖由超过30，000个寡糖链组成。因此，糖链结构具有极其复杂的特征。糖链包含大量信息：糖链中包含的信息远远大于核酸和蛋白质(甚至几个数量级)、高级生物化学和活性多糖，如血管内皮细胞-白细胞粘附分子(E- selectin)，后者可识别白细胞表面SLex抗原(四糖表面抗原)。当组织受损或被感染时，白细胞通过其表面SLex抗原粘附到血管内皮细胞表面的白细胞粘附分子上，进入受损组织，从而杀死入侵的病原体。然而，过多的白细胞聚集会导致自身免疫性疾病，如炎症和类风湿。高级生物化学，美籍华人科学家王首次用酶法合成了SLex(4-聚糖表面抗原)。先前的估计价格：20亿美元/公斤。他合成后，价格降低了3 4个数量级，由凯特尔公司生产。自那以后，甘氨宝公司从乌拉尔甘草中发现了SLex类似物甘草素，它能识别E-选择素，从而阻断血管内皮细胞表面的E-选择素，从而抑制白细胞聚集，达到抗炎的目的。高级生物化学1.1.1多糖(PS)广泛存在于动物、高等植物、微生物(细菌和真菌)和海藻中。多糖的生物活性、功能和特性复杂多样，如：广谱免疫促进剂，具有免疫调节功能，可治疗风湿病、病毒性肝炎、癌症等免疫系统疾病；能抵抗艾滋病病毒；具有抗感染、抗辐射、抗凝血、降血糖、降血脂等治疗作用。(2)促进核酸和蛋白质的生物合成可以控制细胞分裂和分化，调节细胞生长和衰老；(3)低毒性我国对多糖活性功能的研究起步较晚，但近十年来取得了很大进展。大量活性多糖被发现并被证明具有广泛的生物学功能。高级生物化学，研究发现多糖活性与其结构密切相关，相关因素与单糖类型和糖苷键类型有关；多糖取代基，尤其是硫酸基团的取代度与取代位置有关。这与多糖的空间结构有关。它与多糖的分子量有关。先进的生物化学，多糖的缺点：高分子量，高粘度，难以溶解和扩散，结构复杂，因此，难以吸收和限制应用。低聚糖分子量小，结构简单，溶解性增强，毒性低，具有较好的稳定性和安全性。许多多糖链断裂后，它们的活性可以提高。低聚糖的低毒性是其他天然活性物质无法比拟的。因此，低聚糖的研究越来越受到重视。海洋生物活性物质的开发和利用在过去的30年中得到了发展。海洋的独特环境创造了许多具有特定功能的活性物质。多糖在其中起着重要作用。海藻多糖因其海藻含量高、含量丰富且有保障，已成为海洋药物开发的热点高级生物化学，1.2寡糖，寡糖)是由2-20个单糖分子通过糖苷键连接而成的化合物，广泛存在于生活中。它主要以糖蛋白、糖脂、糖肽和其他糖类化合物的形式参与生命活动。寡糖残基是最常见的生物功能。高级生物化学、功能性低聚糖、低聚果糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖等。功能性低聚糖的吸收：人体胃肠道不含水解某些低聚糖的酶系统，因此不能被消化和吸收。直接进入大肠被双歧杆菌利用是有益肠道细菌的增殖因子，因此这些功能性低聚糖也被称为益生元。现在已经发现，低聚糖存在于激素、抗体、维生素、生长素和其他生物大分子中。低聚糖也存在于细胞膜表面，细胞膜的整个表面都被低聚糖覆盖。寡糖在生物大分子和细胞之间的相互作用中起着信号和桥梁作用。(1)低聚糖的分类和结构类型。低聚糖有很多种，构成低聚糖的单糖在自然界中分布广泛。五碳糖和六碳糖意义重大，特别是六个单糖由葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖和甘露糖组成。在高级生物化学中，寡糖可以根据组成寡糖的单糖的类型分为同源寡糖(同质)，即由相同单糖重复糖苷化形成的寡糖；异源低聚糖(非均匀的)，即由两种或多种单糖及其衍生物组成的低聚糖；寡糖侧链的化学修饰包括酰胺化、羧化、磺化、磷酸化等。(2)低聚糖分子量小、结构简单、溶解性强、稳定、安全，其生物活性远远高于多糖。同时，许多多糖链以不同形式断裂后，原有的生物活性大大提高，有的甚至产生特殊活性。同时，低聚糖还具有低毒性的特点。因此，目前寡糖活性的研究备受关注。寡糖是生物体中重要的信息物质，参与细胞接触和识别。例如，细胞表面上细胞之间的通讯、识别和相互作用；它在胚胎发育、细胞代谢、信号传递、细胞运动和粘附以及病原体和宿主细胞之间的相互作用中发挥重要作用。一些低聚糖可以激活植物的自我防御系统。一些寡糖可以诱导根瘤菌固氮。一些寡糖可以与入侵微生物上的糖蛋白结合，以防止这些微生物入侵人体的正常细胞。一些低聚糖具有抗菌、抗病毒和增强免疫力的功能。一些低聚糖具有肝素的凝血功能。研究表明，决定血型的低聚糖有很大潜力成为预防和治疗癌症的药物。高级生物化学低聚糖具有营养和保健功能由于人体没有分解和消化低聚糖的酶系统，摄入后产生很少或不产生热量，可有效预防和治疗肥胖症、高血压、糖尿病等。纯低聚糖，如乳果糖、果聚糖、大豆低聚糖、异麦芽糖等。能引起双歧杆菌生长因子低聚糖被双歧杆菌发酵肠道内脂肪酸酸碱度降低有害菌群 调节微生物群落的合理分布维生素B促进肠道蠕动，加速蛋白质吸收提高免疫力。高级生物化学、低聚糖研究现状、低聚糖原料稀少且难以制备。例如，一些糖蛋白、糖脂上的寡糖链和许多高活性寡糖仍处于实验阶段。制备方法：基于合成或降解的分离检测技术不完善。因此，低聚糖的研究进展缓慢。海洋低聚糖的生物活性。海洋低聚糖来源于代表性低聚糖硫酸替代的促进作用低硫酸替代高。推测抗肿瘤活性主要来自抗氧化活性和免疫调节功能。高级生物化学和寡糖的生物活性机制。寡糖的生物活性通常建立在细胞水平，主要用作调节因子或信号因子。目前，我们对寡糖的受体功能区和在细胞表面的精确定位功能有了更深入的了解，为开发新一代寡糖药物奠定了理论基础。低聚糖主要涉及：分子间的相互作用和一致，因此结构要求非常严格。特点：高特异性、高疗效、低副作用、低耐药性。高级生物化学，碳水化合物的化学修饰及其对生物活性的影响。许多糖类化合物具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤活性，但由于其毒副作用大，其作为药物的应用受到限制。化学修饰可发挥以下作用：提高生物活性、减少毒副作用、通过抗病毒发挥药效、参与细胞间信号传递、抑制干扰或阻断病毒复制、抑制酶活性等。因此，化学改性非常重要。高级生物化学卡拉胶及其分解低聚糖卡拉胶是一种从一些红藻细胞壁中提取的多糖(属于细胞壁多糖)。在我国早期，它被称为咖啡胶、卡拉胶、麝香角菜胶等，统称为卡拉胶。卡拉胶：一种硫酸化半乳甘露聚糖卡拉胶，具有结构特征：1，3-D半乳糖和1，4-D半乳糖交替连接形成骨架结构。根据半乳糖是否含有内醚，以及半乳糖上硫酸基团的数量和连接位置，可将其分为-、-、-、-、-、-、-七种类型。最常见的卡拉胶是-、-、-型、高级生物化学、高级生物化学、高级生物化学、卡拉胶的基本性质、理化性质、组成和结构：可溶于热水，不溶于有机溶剂；凝胶强度和粘度：受分子量、离子强度、盐、氧化剂和其他化学物质的影响。卡拉胶(凝胶和非凝胶)与蛋白质反应：它通过硫酸基团与离子蛋白质分子反应。反应取决于蛋白质等电点、环境酸碱度、卡拉胶与蛋白质的比例等。先进的生物化学，卡拉胶的应用，卡拉胶具有优异的性能，优异的凝胶性能和流变性能，可与其他食品胶共溶，并具有协同效应，因此，它在食品、医药、日化等科研领域有着极其重要的应用。最重要的是食品添加剂(如凝固剂、稳定剂、乳化剂、悬浮剂、增稠剂等)。)，广泛应用于果冻、饮料、乳制品、肉制品等食品行业。卡拉胶是一种有效的体内抗炎剂，广泛用于检测各种抗炎剂。卡拉胶具有很强的抗病毒活性。它是一种有效的抗胃蛋白酶、抗溃疡、抗凝血和抗血栓物质。具有抑制胃蛋白酶活性、保护组织、抑制溃疡、抗凝血、消除血脂等功能。高级生物化学，硒酸钾的生物活性，心脏保护；抗氧化；免疫调节；降低血糖；抗肿瘤；安全性好，生物化学先进，海藻多糖的研发。五年前，海藻产业经济低迷，处于自20世纪60年代以来的最低点。然而，近年来，它已经得到了很大的改善。2005年前后，支撑海藻产业的褐藻胶、琼脂、卡拉胶和甘露醇的价格持续下跌。例如，角叉菜胶从20世纪80年代中期的20，000元/吨下降到30，000元/吨到4000元/吨。原因：海藻产品应用范围狭窄是制约中国海藻产业快速发展的直接因素。因此，拓宽海藻产品的用途，用高科技改造传统的海藻化工产业，已经成为我国当时必须面对的问题。卡拉胶的高附加值是其重要的研究课题之一。高级生物化学，未降解卡拉胶的局限性，大分子，高粘度因此，研究海藻多糖的设计修饰、降解、修饰和结构进化是获得具有重要开发价值的海洋功能食品、保健品和海洋新药，增加产品技术含量，促进海藻化工蓬勃发展的必由之路。近年来，在这一思想的指导下，卡拉胶改性研究取得了很大进展。卡拉胶的功能、活性和利用价值都得到了极大的提高，其价格也达到了19.5万元/吨。高级生物化学中，大豆低聚糖、大豆低聚糖主要分布在大豆胚轴中，主要成分是水苏糖和棉子糖。大豆水苏糖和棉子糖属于贮藏糖，它们在未成熟的大豆中几乎不存在，并且随着种子成熟而增加。然而，当大豆发芽、发酵或贮藏温度低于15和60%相对湿度时，水苏糖和棉子糖的含量也会降低。高级生物化学，棉子糖分子式，-D-呋喃(型)果糖基-O-D-吡喃半乳糖苷-(16)-D-吡喃葡萄糖苷，高级生物化学，水苏糖分子式，高级生物化学，1，6，6，1，1，2，大豆和大豆制品中水苏糖和棉子糖的含量(%)，高级生物化学，大豆低聚糖的理化特性，甜度：甜度=70%蔗糖；低热产量：2千卡/克，热值为50%的蔗糖可替代蔗糖作为低热甜味剂(2)无色透明液体，粘度：麦芽糖大豆低聚糖异构糖(3)保温，吸湿性：低于蔗糖，优于果糖和葡萄糖(4)水分活度：接近蔗糖可用于冷饮和烘焙食品；能降低水分活性，抑制微生物繁殖；它具有保鲜和保湿、高级生物化学和(5)强酸热稳定性的作用，适用于热分解温度比低聚果糖和蔗糖高140时需要加热灭菌的酸性食品。在90、ph 3.5和30 min条件下，加热后低聚糖的残留率为：大豆低聚糖： 90%蔗糖：70% 80%；低聚果糖：40%-45%。大豆低聚糖是一种非还原糖。将其添加到食品加工中可以减少美拉德反应，减少营养损失，使用方便。高级生物化学，具有明显的抑制淀粉老化的作用。例如，在面粉食品如面包中添加大豆低聚糖可以延缓淀粉老化，防止产品变硬，延长保质期，以及大豆低聚糖的生理功能。难消化的水苏糖和棉子糖不会被人体消化酶分解，也不会被小肠消化吸收。当到达消化道的下部时，它们可以被肠内的双歧杆菌利用。(2)双歧杆菌对大豆低聚糖的选择性利用率，精制大豆低聚糖：水苏糖71%，棉子糖20%，其他成分2%。因此，大豆低聚糖的主要成分是水苏糖和棉子糖，它们特别容易被双歧杆菌利用，而很难被有害的肠道细菌利用(肠道有害细菌荚膜梭菌和大肠杆菌很少被利用)。(3)双歧杆菌的增殖和肠道菌丝的改善。当人们食用大豆低聚糖和添加双歧杆菌的食品时，会对肠道菌丝产生良好的影响。(4)抑制肠腐败的产生，抑制肠氨的产生，抑制有害物质，并促进某些酶如-葡萄糖醛酸酶、偶氮还原酶和致癌物产生酶的活性。(5)改善排泄功能。大豆低聚糖不能被人体直接消化和吸收。当它到达回肠时，它成为双歧杆菌的“诱饵”。促进肠道有益菌的活化和增殖，可以改善肠道健康，产生“肠道调节功能”。低聚糖-肠道有益菌(双歧杆菌)的增殖-肠道调节-改善便秘-肠道净化。安全和卫生保健。急性和亚急性毒性试验和致突变试验证明大豆低聚糖没有安全问题。以腹泻为指标，大豆低聚糖的最大用量为0.64克/千克体重(32克/50千克)，具有降低血胆固醇、降血压、增强免疫力、防癌、抵抗衰老、抗衰老、抗衰老、抗衰老等保健功能根据来源，可分为五类：真菌多糖、高等植物多糖、藻类地衣多糖、动物多糖和细菌多糖。到目前为止，已经发现了数百种活性多糖。研究表明，多糖具有多种生物活性，与维持生物功能密切相关。多糖可以与蛋白质