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硫酸软骨素的提取和纯化工艺及其应用展望张蒙蒙 09生物工程（2）班摘要日前，由科技部会同国家发改委、财政部、教育部、中科院、中国工程院、自然基金会、中国科协等有关部门和单位，共同编制完成的《国家“十二五”科学与技术发展规划》正式发布。
其中，生物医药卫生领域的相关工作在规划中占重要地位。
在生物医药领域，各种动物源性的活性物质被大量利用以治疗各种困扰人类的疾病，如蟾蜍提取物、全蝎提取物、蜈蚣提取物及蛇胆提取物等。
本文就从动物软骨中提取的硫酸软骨素的生产工艺、分析方法及临床应用的新进展予以简单的描述，介绍了硫酸软骨素的来源、结构、性质及其生理功能，对硫酸软骨素的提取方法——中性盐法、碱提取法、酶提取法、超声波法﹑乙酸抽提法和纯化方法——溶剂法、季铵盐化合物沉淀法、超滤膜法、色谱法电泳法的具体工艺路线及其优缺点进行了综述。
关键词：硫酸软骨素；提取；纯化；生产工艺；分析方法；临床应用一、前言硫酸软骨素(Chondroitin sulfate)是一种酸性粘多糖，广泛存在于哺乳动物的软骨、喉骨、鼻骨和气管中。
硫酸软骨素是由葡萄糖醛酸和氨基己糖交替连结而成的双糖聚合物，它通常与蛋白质结合成糖蛋白的形式存在，当其水解时发生消去反应，连接硫酸软骨素与蛋白质中丝氨酸羟基的苷键断裂，可以得到游离态的硫酸软骨素。
硫酸软骨素为白色或微黄色粉末,具有吸湿性，易溶于水而成粘度较大的溶液，难溶于甲醇、乙醇、乙醚、丙醇、丙酮和冰醋酸等有机溶剂，并且遇热不稳定，乙酰基易发生水解脱落,在酸性条件下更易水解成不同聚合度的低聚糖。
硫酸软骨素具有降血脂、抗凝血、抗炎症及抗肿瘤等生理活性，临床上可用于预防动脉粥状硬化、提高机体免疫力、治疗风湿病和肾炎及由链霉素引起的听觉障碍。
硫酸软骨素与铜等金属离子结合可用于治疗皮肤病，与硝酸铋或氢氧化铝反应得到的络合物可用于治疗消化性溃疡，与苯甲酸酯、利多卡因或布比卡因作用生成的衍生物可用作麻醉剂。
作为食品添加剂，硫酸软骨素可用于食品的乳化、保湿和祛除异味。
硫酸软骨素的制备及应用作者：罗曦来源：《健康科学》2019年第01期摘要：硫酸软骨素是从动物软骨中提取的黏多糖类物质，在防治心血管疾病、关节病等方面具有重要作用。
随着硫酸软骨素的新功能、新用途不断扩大，应用范围也逐渐扩展，除了作为药品外，大量的硫酸软骨素是作为改善关节病的补充产品。
在国际市场强劲的需求拉动下，我国硫酸软骨素产业迅速发展壮大。
本文通过对国内外硫酸软骨素相关文献的综述总结，从其结构、来源、理化性质、制备及应用等方面详细介绍了硫酸软骨素的功能性质，为硫酸软骨素作为功能因子在保健食品方面的应用提供了支持。
关键词：硫酸软骨素；酶解；发酵；应用1.来源硫酸软骨素（Chondroitin sulfate，ChS）是在哺乳动物中发现的生物材料，特别是在动物腿骨、软骨、皮肤、神经组织和血管中较为丰富。
中国药典2010版中ChS主要有三个来源，即猪的喉骨、鼻中骨、气管等软骨组织；此外还有海洋动物的软骨，牛、鸟类及人类食用家禽类的软骨等。
除此之外，最近的研究通过生化方法和核磁共振图谱鉴定出巴西蟾蜍的毒液中也存在ChS，其可能对于蛋白质含量起保护作用。
最近也有研究发现，比起常规的酶提取法，利用鸡的腿骨熬汤来提取ChS更为方便，而且，基于中国食品工业的传统的烹饪骨汤，这也为联合生产骨汤和ChS提供了新的思路。
2.硫酸软骨素的制备工艺作为我国一种重要的出口原料药，硫酸软骨素有着多种生产工艺。
ChS产品的价格取决于商品中ChS的含量与纯度，从动物软骨中提取ChS的过程中可能残留的多肽、蛋白质、核酸会使ChS的价值大打折扣，因此提高产品的纯度是企业与院校一个重要的研究方向。
近年来，国内ChS行业进入一个新的阶段，在生产ChS的同时回收联产蛋白成为行业主流，实现了原料的综合利用，使污染减少，效益提高。
而疯牛病、禽流感等疾病的产生与流行也使人们对寻找新的原料来源（如海洋生物）和生产方法（如微生物发酵）的关注度逐步提升。
硫酸软骨素的生产及其在骨关节炎中的应用骨关节炎是一种常见的退行性疾病，主要表现为关节软骨的逐渐退化和破坏，导致关节疼痛、僵硬和功能障碍。
目前，治疗骨关节炎的方法主要包括药物治疗、物理治疗和手术治疗等。
其中，硫酸软骨素作为一种重要的药物治疗手段，已经被广泛应用于临床实践中。
本文将介绍硫酸软骨素的生产及其在骨关节炎中的应用。
硫酸软骨素的生产硫酸软骨素是一种天然的多糖类化合物，主要存在于动物软骨和结缔组织中。
目前，硫酸软骨素的生产主要依靠两种方法：从动物软骨中提取和通过细胞培养合成。
从动物软骨中提取硫酸软骨素的方法比较传统，主要是将动物软骨经过一系列的处理步骤，如清洗、切碎、酸解、碱解、离子交换和凝胶过滤等，最终得到纯净的硫酸软骨素。
这种方法的优点是能够得到天然的硫酸软骨素，但缺点是生产成本高，且提取过程中容易受到污染和微生物感染等问题的影响。
通过细胞培养合成硫酸软骨素的方法是一种新兴的生产方式，主要是利用细胞工程技术和生物合成技术，将硫酸软骨素的合成基因导入到细胞中，通过细胞自身的代谢作用，合成硫酸软骨素。
这种方法的优点是生产成本低，纯度高，且可以实现大规模生产。
但其缺点是技术难度大，需要高水平的生物技术人才和昂贵的设备。
硫酸软骨素的应用硫酸软骨素主要通过以下几种途径应用于骨关节炎的治疗中：1. 口服硫酸软骨素：口服硫酸软骨素能够促进软骨细胞的代谢和修复，增加软骨基质的合成和增生，从而减缓软骨的退化和破坏。
此外，硫酸软骨素还能够减少炎性因子的释放，改善关节疼痛和炎症反应。
2. 局部注射硫酸软骨素：局部注射硫酸软骨素能够直接作用于关节软骨和滑液膜，促进软骨细胞的修复和增生，减少炎性因子的释放，改善关节疼痛和炎症反应。
此外，局部注射硫酸软骨素还能够避免口服药物的副作用和药物代谢的影响。
3. 联合用药：硫酸软骨素与其他药物联合使用，如非甾体抗炎药、糖皮质激素、关节液代替剂等，能够发挥协同作用，改善关节疼痛和炎症反应，促进关节的功能恢复。
硫酸软骨素质量标准研究硫酸软骨素是一种重要的生物活性物质，广泛应用于医药、保健品和化妆品等领域。
作为一种功能性成分，硫酸软骨素的质量标准研究对于保证其产品的质量和安全具有重要意义。
本文将围绕硫酸软骨素的质量标准进行深入探讨，包括其质量标准的制定依据、研究方法和存在的主要问题等方面，以期提高相关研究人员对硫酸软骨素质量标准的认识并促进其行业发展。
一、硫酸软骨素质量标准制定依据硫酸软骨素的质量标准制定依据主要包括国家标准、行业标准和企业标准。
国家标准是对硫酸软骨素质量的强制性规定，由国家相关部门制定，并作为硫酸软骨素产品质量的基本依据。
行业标准是在国家标准基础上，根据实际应用需求和行业特点而制定的，是对国家标准的进一步细化和补充。
企业标准是各生产企业根据自身产品特点和生产能力制定的，是企业内部管理和自律的依据。
硫酸软骨素质量标准制定依据还应包括相关的药典、技术规范和行业指南等资料，这些资料对于确定硫酸软骨素的质量指标、测试方法和评价标准具有重要的参考价值。
二、硫酸软骨素质量标准研究方法硫酸软骨素的质量标准研究主要包括质量指标的确定和测试方法的建立两个方面。
1. 质量指标的确定硫酸软骨素的质量指标包括理化性质、微生物限度、重金属含量、有害物质残留等方面。
其中理化性质是硫酸软骨素的基本性质，包括外观、颗粒度、含量测定、水分含量等指标，这些指标是衡量硫酸软骨素产品质量的重要依据。
微生物限度和有害物质残留是与产品安全密切相关的指标，对产品的质量和安全性具有直接影响。
重金属含量是衡量硫酸软骨素产品环境友好性的重要指标。
2. 测试方法的建立针对硫酸软骨素的不同质量指标，需要建立相应的测试方法。
常用的测试方法包括色谱法、光谱法、质谱法、高效液相色谱法等。
这些方法能够准确、可靠地测定硫酸软骨素产品的含量、成分和有害物质残留等指标，保证产品的质量和安全性。
三、硫酸软骨素质量标准存在的主要问题1. 现行标准落后目前，我国关于硫酸软骨素的质量标准仍然相对落后，尚未完全满足市场需求和行业发展的需求。
硫酸软骨素药理作用研究进展【摘要】在近期学者研究的基础上,本文对硫酸软骨素在神经系统作用、抗炎镇痛作用、增强免疫作用、对心血管系统作用、对肿瘤细胞影响和抗氧化作用等方面的药理作用进行综述,供科学研究参考。
【关键词】硫酸软骨素药理作用研究进展硫酸软骨素(chondroitin sulfate, CS)是动物体内分布最广泛的一种细胞外基质(extra cell ularmatrix,ECM)糖胺多糖,按其硫酸化部位的不同,分别称为硫酸软骨素A和硫酸软骨素C,由于含有硫酸基团,整个CS分子呈现很强的负电性,易与蛋白质共价结合组成蛋白聚糖,同时也是其发挥生物学作用的重要基础。
硫酸软骨素作为结缔组织的重要组成部分,具有多种药理作用与生理功能,可用作药物和保健食品,主要用于骨关节炎(OA)和冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)。
本文对其药理作用近期的研究进展作一综述。
1 硫酸软骨素对神经系统作用CS通过其蛋白聚糖形式参与神经调节作用。
许多研究表明,脊髓损伤后局部的微环境存在一些抑制再生的因素,其中硫酸软骨素蛋白多糖(chondroitin sulfate proteoglycans,CSPGs) 是一大类阻碍轴突再生的物质,内源性CSPGs对神经发育及神经损伤后修复起抑制作用。
赵伟等研究发现大鼠脊髓半横断损伤后脊髓内硫酸软骨素蛋白多糖Aggrecan表达较对照组明显增加,而通过电针治疗,使脊髓损伤邻近组织内 CSPGs 表达明显受到抑制,从而减弱其对轴突再生的抑制作用,促进脊髓损伤修复。
同理,一些硫酸软骨素酶如ChABC能分解CSPGs,从而达到促进脊髓损伤修复。
另外,CS能通过降低慢性酒精中毒模型大鼠脑组织中单胺类神经递质的含量直接减轻脑损伤。
2 抗炎镇痛作用口服CS可以减轻炎症区域的肿胀度,减轻关节炎对软骨的损害,与非甾体类抗炎药对比,非甾体类抗炎药缓解症状较迅速,而治疗效果虽稍低,但作用温和、副反应小。
硫酸软骨素的研究进展硫酸软骨素是一类硫酸化的酸性粘多糖或糖胺聚糖，由葡糖醛酸和N-乙酰氨基半乳糖二糖单位重复组成。
硫酸软骨素临床上多被用于治疗关节炎、高血脂症和神经痛等。
随着对该产品的不断深入研究，硫酸软骨素已经被广泛应用于医药领域、食品（膳食补充剂）、化妆品等更多的行业内，本文就硫酸软骨素的生产工艺及其生物活性和应用进行阐述。
标签：硫酸软骨素;生产工艺;生物活性;应用1、硫酸软骨素的来源和在组织中的分布硫酸软骨素（Chondroitin Sulfate，简称CS）是一类硫酸化的酸性粘多糖（acid mucopolysaccharide），又名糖胺聚糖（glycosaminoglycan），由葡糖醛酸和N-乙酰氨基半乳糖二糖单位重复组成。
硫酸软骨素在人和动物的很多组织器官中都存在，多分布于软骨、韧带、肌腱、角膜等不同组织中。
然而，在不同组织及不同生物种属中存在的硫酸软骨素类型并不相同。
针对不同的组织，有研究表明软骨中多含有硫酸软骨素A和硫酸软骨素C，韧带和角膜中多存在硫酸软骨素A，而肌腱中含有的硫酸软骨素B和硫酸软骨素C比较多;对于不同的生物种属，猪、牛、鸡等陆地动物软骨中主要含有硫酸软骨素A，而鲨鱼等海洋动物的软骨中主要含有硫酸软骨素C。
2、硫酸软骨素的传统动物软骨生产工艺2.1碱提醇沉法碱提醇沉法是目前企业采用的主要生产方法，常用的有猪牛羊、禽类及鲨鱼的软骨，原料不同，生产工艺略有差异，其主要生产流程为：软骨→高温蒸煮→烘干粉碎→ 5% 氢氧化钠浸提→盐酸调pH 值→离心过滤→乙醇沉淀。
此法操作简易，生产成本低，但由于氢氧化钠、盐酸和乙醇的大量使用，导致污染严重，能耗较高，而且此法容易产生氢氧化钠的过度水解以及蛋白残留高等问题，此法得到的硫酸软骨素纯度一般在90% 以下，难以达到出口要求，而且澄清度也很难合格[3]。
为了解决这一问题，近年来有些厂家采用了比较先进的酶解- 超滤法和酶解- 树脂法进行生产。
硫酸软骨素药理学活性研究进展
马敏;史雪莹;刘黎莎;李国云
【期刊名称】《食品与药品》
【年(卷),期】2017(019)006
【摘要】硫酸软骨素是一种糖胺聚糖,主要由N-乙酰氨基半乳糖和葡糖醛酸组成.
目前,硫酸软骨素作为一种安全有效的抗骨关节炎药物和功能性食品在世界范围内
得到了广泛应用.最新研究发现,硫酸软骨素不仅具有良好的抗炎活性,还具有降血脂、降血糖、抗肿瘤、抗病毒、促进伤口愈合、调节肠道微生态、神经保护等多种药理活性.本文对硫酸软骨素的新颖药理学活性进行综述并对其应用前景进行展望,为其
进一步药用开发提供参考.
【总页数】6页(P448-453)
【作者】马敏;史雪莹;刘黎莎;李国云
【作者单位】青岛大学附属医院药学部,山东青岛 266555;青岛大学附属医院药学部,山东青岛 266555;青岛大学附属医院药学部,山东青岛 266555;山东省糖科学
与糖工程重点实验室,中国海洋大学医药学院,山东青岛 266003
【正文语种】中文
【中图分类】Q538
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硫酸软骨素的研究近况
摘要：本文就近几年国内外对硫酸软骨素的研究情况进行概述，主要涉及其生
产工艺、分析方法及临床应用。
关键词：硫酸软骨素生产工艺分析方法临床应用
正文：硫酸软骨素(Chondroitin Sulfate, CS)是哺乳动物结缔组织的主要成分
之一, 主要分布于软骨、骨、肌腱、韧带、肌膜和血管壁中, 属于糖胺聚糖(Glycosam inoglycans,GAGs) 类物质。
根据其分子结构中糖醛酸种类和氨基己糖上硫酸酯位置的差异, 主要分为三种类型: 硫酸软骨素A (CS-A ) , 硫酸软骨素B (CS-B) , 硫酸软骨素C (CS-C) 等。
近年来, CS 作为一种新型药用活性成分, 逐渐受到人们的重视。
本文就其生产工艺、分析方法及临床应用的新进展予
以综述。
1生产工艺
1.1提取工艺
可用中性盐法、酸法、碱法、酶解法等提取C S 。
目前多采用碱提取与酶解提取相结合的方法[1]。
高华等[2]在碱-酶解的提取方法中加大了碱的浓度,用
lmol/ L 氢氧化钠溶液提取2h ,时间缩短并可避免杂质析出, CS的收率和纯度分别达到了32.6 % 和95.2%。
胥传来等[3]则在鳖鱼软骨的酶解提取CS前先用2%乙酸钠盐解, 产品含氮量可下降0.67% ,而氨基己糖质量分数提高了1.87% ,具有一定工业生产价值。
李瑞国[4]对浓碱-酶解(I)、稀碱-酶解(II)、稀碱稀盐-酶解(III)和稀碱浓盐(IV) 4 种提取工艺进行了比较,发现工艺I 提取时间短、产品颜色深而分子量较小; 工艺II、III、IV操作较容易、产品色泽好且分子量较大, 尤以工艺IV制得的产品质量较好。
华子义[5]采取碱性复合酶和胰酶双酶解法提取CS, 得率比传统方法提高了1 % -2 % , 生产周期缩短1/3 , 生产成本降低5 %。
Nakano等[6]以0.1mol/ L乙酸钠在pH 4.5 、3 7℃条件下先预处理牛鼻软骨, 使软骨组织在内源酶作用下自动分解, 从而无需使用外源酶,生产成本降低,经DEAE离子交换色谱纯化可得含CS 89%的GAGs混合物。
1.2分离纯化
可利用各种GAGs不同的溶解度、电荷密度进行分级分离纯化CS 。
常用分离方法有乙醇沉淀法、盐液沉淀法、季钱盐络合法和离子交换色谱法,其中乙醇沉淀法最常用。
高华等[4]采用先低温减压浓缩酶解液、再加乙醇沉淀的工艺, 可减少乙醇用量, 同时提高产品收率。
张峥等[6]在分离纯化CS时,先采用Sephadex G-10 凝胶过滤,再以D061大孔型离子交换树脂进行离子交换色谱, 纯度可提高至99.7%。
近年膜技术也被用于CS的分离纯化。
Lignot[6]等经比较研究证实了超滤技术用于浓缩纯化CS的可行性, 并证明孔径0.1um 的超滤膜分离效果最佳。
2分析方法
对于硫酸软骨素的分析方法有多种，概括来说有高效液相色谱法、分光光度法[4]、电泳法、结构分析方法[4]。
2.1高效液相色谱法
糖胺聚糖累物质中有的含硫酸酯基有的不含硫酸酯基，含硫酸酯基的又含有多种异构体，在硫酸软骨素脂基中又含有大量其他组分，因此在测定前往往需要分离。
硫酸软骨素双糖单位结构上含有极强性的磺酸酯基和羧酸基团，溶于水且分子量大，大多采用高效液相色谱对不同组分进行分离和检测。
糖胺聚糖类经过水解、高效液相色谱法分离后紫外检测已有20多年的历史，近年来这方面的研究也已经取得较大进展。
具体的分析方法有：1、蛋白酶-内-β-木糖苷水解荧光标识法；2、化学发光法；3、直接分离测定法；4、硝化-离子色谱法等
2.2 分光光度法
硫酸软骨素溶于水为一种具粘性的无色透明液体，在紫外区180—200nm处有吸收峰。
在此波长范围内具有吸收的干扰物太多，若共存物不经分离无实际测定意义。
利用双糖机构单元上具有反应性的硫酸酯基和乙酰氨基与各种显色剂的显色反应可在可见光区测定硫酸软骨素的含量。
可分为两种情况:1、硫酸软骨素不经水解即与显色剂反应显色，其中的方法有噻唑衍生物法、比独法等；2、水解后与显色剂反应显色其中的方法有乙酰丙酮-对二甲氨基苯甲醛法、间苯三酚法、亚甲基蓝法等。
2.3 电泳法
电泳法样品制备简单、用量小分析时间短,可应用于CS的定量分析。
Maeda 等建立了毛细管电泳法(CE) 测定CS-A 和CS-C的最佳条件;Hitoshi 等将毛细管内酶反应与CE结合, 在毛细管内使软骨中的二糖与酶发生催化反应脱硫再经电泳迁移, 于232nm波长处紫外检测CS含量,并构建了在线检测系统。
此法与传统方法相比无须复杂的样品预处理过程,分析时间大为缩短。
2.4 结构分析方法
目前用于CS结构分析的手段主要有IR 、UV 、HPLC 、CE 、MS 、NMR 等。
2004年, Nieola首次用高效毛细管电泳法(HPCE)对不同来源CS的不饱和二糖进行分析, 得到了二糖图谱,并与SAX-HPLC进行了比较。
Zaia等用串联质谱法成功测定了CS低聚糖硫酸基团的位置, 并区分了糖醛酸的差向异构体, 结果可得近乎完全的CS结构信息
3 临床应用
3.1 防治冠心病、心绞痛、心肌梗死、冠状动脉粥样硬化、心肌缺血等疾病
可有效地去除或减少动脉和静脉壁上沉积的脂肪等脂质，显著降低血浆胆固醇，从而防止动脉粥样硬化的形成，防治冠心病、心绞痛、心肌梗死、冠状动脉粥样硬化、心肌缺血等疾病。
3.2 治疗骨关节炎
把膝部和腿胫OA 以及侵蚀性骨关节炎（EOA）患者随机分组，口服CS 或局部涂抹CS 乳膏剂进行治疗，采用Lequesne’s 指数评分（AFI）、西方安大略大学和麦克马斯特大学O A 标准（WOMAC）与SF-36 调查表进行评估，结合VAS、步行时间和射线学观察综合判断，口服CS 可减轻OA 疼痛和改良膝部功能，降低关节侵蚀进展，是治疗OA 的有效药物[ 1 6 ]。
在同非甾类抗炎药（NSAID）对比研究中，发现CS 起效温和，长期服用副作用较小[17]。
3.3 治疗牛皮癣
用CS 治疗膝部OA 伴中度和重度牛皮癣患者，发现患者皮肤隆起减少，剥脱和瘙痒减轻，皮肤软化增加，牛皮癣症状明显改善。
组织病理学表明，表皮厚度、Ki-67角化细胞的数量和基底层和颗粒层之间的厚度减少[18]，显示CS 具有治疗
牛皮癣的作用。
3.4 其他
CS可治疗口腔黏膜溃疡、间质性膀胱炎、Teitze综合征（肋软骨炎）和偏头痛，临床疗效满意。
总结：目前对CS的工艺研究大多是对现有方法的优化, 今后的研究仍会以减少提取剂用量、提高收率与产品纯度为目标, 并逐渐将研究成果应用于实际生产中。
CS是重要的生化药物, 因其特有的生物活性而广泛用于临床。
未来的研究应在加强生产工艺、分析技术和活性研究的基础上开发新的CS资源, 重视扩展其在功能食品、保健品等领域的应用。
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