殼寡糖復(fù)合物的制備及其功效研究進(jìn)展

范麗萍，劉志偉，焦文娟 ，黃利華

（1.嘉應(yīng)學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，廣東省山區(qū)特色農(nóng)業(yè)資源保護與精準(zhǔn)利用重點實驗室，廣東 梅州 514015；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部功能食品重點實驗室，廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣東 廣州 510610；3.廣州城市職業(yè)學(xué)院，食品科學(xué)與美食養(yǎng)生學(xué)院，廣東 廣州 510405）

殼寡糖（chitooligosaccharides），是以蝦、蟹殼為原料，經(jīng)過生物酶催化降解、化學(xué)衍生得到的一種聚合度約為2～20的線性低分子量寡糖，由氨基葡萄糖或乙酰氨基葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵連接而成[1]。殼寡糖生物活性極高[2]，具有抑菌[3]、抗氧化[4]、抗炎[5]、抗腫瘤[6]、免疫調(diào)節(jié)[7]等活性。此外，殼寡糖的無毒、易降解、具有高水溶性及生物相容性和低黏度的特性，使其在農(nóng)業(yè)、飼料、化妝品、食品、醫(yī)藥行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用[8]，且已作為新型的藥物原料用于阿爾茨海默氏病的臨床研究中[7]。另外，一些天然功能成分會受到溶解性低、生物相容性差等性質(zhì)的影響而限制其功能作用的發(fā)揮，此時，天然功能成分能夠通過與低分子量的殼寡糖相互作用，獲得新型的復(fù)合生物原料，改善或消除天然功能成分的不良性質(zhì)，擴大應(yīng)用范圍，增強其功能效用。

隨著殼寡糖的功能特性被廣泛認(rèn)可，殼寡糖在開發(fā)新型生物材料的研究被逐漸挖掘，殼寡糖復(fù)合物得到了高度重視，尤其是在藥物負(fù)載[9]、分子改性和引入殼寡糖活性基團以改善復(fù)合材料功能等[10]研究應(yīng)用中。Juthamas等[11]對比了新型生物材料明膠/殼聚糖和明膠/殼寡糖復(fù)合膜對小鼠骨髓干細(xì)胞（bone marrow-derived stem cells，MSCs）生物學(xué)反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)骨髓干細(xì)胞在殼寡糖/明膠復(fù)合膜中具有更好的增殖效果。而夏文水制備了曲酸[12]、香葉醇[13]接枝殼寡糖復(fù)合物，提高了二者的抑菌活性。此外，當(dāng)具有抗新生血管生成活性的內(nèi)皮抑素（Endostatin，ES）衍生多肽（Endostatin2，ES2，即氨基酸序列為IVRRADRAAVP的多肽）接枝到季銨化殼寡糖鏈中[14]，可合成具有更好生物相容性和可降解性的糖-肽化合物，延長ES2在肝臟中的停留時間，增強藥物作用效果，且殼寡糖復(fù)合物在抗氧化[15]、提高藥物水溶性[16]等多方面的作用，也已得到證實，本文將對殼寡糖復(fù)合物的制備方法、功能性質(zhì)以及應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 殼寡糖復(fù)合物制備方法

殼寡糖具有-NH2、-OH等活性基團（圖1），可發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)[17]。如殼寡糖分子C2位的氨基/乙酰氨基，易在水溶液中電離攜帶正電荷[18]，與陰離子化合物發(fā)生靜電相互作用。此外，氨基/乙酰氨基結(jié)構(gòu)[19]中的N含孤對電子，可利用親核反應(yīng)對殼寡糖進(jìn)行修飾，或與金屬離子形成配位復(fù)合物。同時，殼寡糖C6位的羥基、C3的仲羥基和C2的氨基，能夠發(fā)生配位、酯化、?；⑼榛?、鹵代等多種化學(xué)反應(yīng)[20?21]，其中，C6位中的伯羥基，可被氧化形成醛基甚至羧基[22]，再與其他有機/無機物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，形成新型生物材料。

圖1 殼寡糖結(jié)構(gòu)式Fig.1 The structure of chitooligosaccharide

1.1 金屬配位法

殼寡糖通過C2位氨基/乙酰氨基和C3位的羥基與金屬離子進(jìn)行配位復(fù)合獲得殼寡糖-金屬離子復(fù)合物。在一定pH條件下，殼寡糖可與Nd[23]、Fe[24]、Zn[25]、Cu[26]、Mn[27]等多種金屬離子形成配位復(fù)合物。圖2為呂丹丹[28]研究的殼三糖與Fe2+，Zn2+和Mg2+的結(jié)合模型，殼寡糖C2位中氨基的N、C6位仲羥基的O均參與配位過程，而殼寡糖在與三價金屬離子鉻（Ⅲ）形成配合物的過程中[29]，其配位基團僅為-NH2，表明帶有孤對電子的-NH2、-OH均為殼寡糖的常見配位基團，但對于不同種類、價態(tài)的金屬離子，殼寡糖分子中參與配位的基團略有差異。對于同一金屬離子而言，配位環(huán)境（溫度、pH等）及殼寡糖特性（脫乙酰度、分子量等）能夠通過影響殼寡糖配位基團的含量及帶電情況[30]，進(jìn)而影響配位過程。已有研究表明，殼寡糖-Nd的最適配位pH為6.8[23]，殼寡糖-Fe3+配合物形成的數(shù)量隨溫度的升高而增多，40 ℃后趨于平衡[24]，90%脫乙酰度的殼寡糖-Zn配位數(shù)與完全脫乙?；臍ぞ厶窍嗤琜25]，但未闡明聚合度、分子量對配位過程的影響。因此，金屬離子與殼寡糖的配位選擇機理與模型還需進(jìn)一步研究。

圖2 殼寡糖與金屬離子（綠色球）間的典型結(jié)合模式圖[28]Fig.2 Typical binding patterns between chitooligosaccharides and metal ions （green spheres）[28]

1.2 美拉德反應(yīng)法

美拉德反應(yīng)是指含羰基化合物（糖）和含氨基化合物（氨基酸）之間發(fā)生的一系列復(fù)雜反應(yīng)[31]。與常見還原糖不同，殼寡糖分子中含有氨基，可與還原糖（果糖）[32]發(fā)生美拉德反應(yīng)，如圖3所示，同時，因殼寡糖分子量小、聚合度低，當(dāng)末端單體以鏈狀結(jié)構(gòu)存在時，還可作為含醛基化合物參與美拉德反應(yīng)。Yan[15]和Yu等[33]分別選擇了甘氨酸和賴氨酸作為美拉德反應(yīng)底物，制備了殼寡糖復(fù)合物，分析三者結(jié)構(gòu)，殼寡糖、甘氨酸、賴氨酸均含有游離-NH2基團，而甘氨酸、賴氨酸均不含羰基/醛基基團，無法作為親電試劑參與親核加成過程，由此推測是氨基酸中-NH2與殼寡糖短鏈兩端具有醛基結(jié)構(gòu)的氨基葡萄糖分子發(fā)生親核加成反應(yīng)。

圖3 美拉德反應(yīng)[32]Fig.3 Millard reaction[32]

1.3 轉(zhuǎn)氨酶法

氨基酸中的α-氨基經(jīng)質(zhì)子化后，在轉(zhuǎn)氨酶通用輔酶磷酸吡哆醛[34]的作用下，形成α-酮酸，酮酸進(jìn)一步與磷酸吡哆胺發(fā)生作用，形成相應(yīng)的氨基酸[35]。殼寡糖分子中的-NH2易接受質(zhì)子，在轉(zhuǎn)氨酶的作用下，可與蛋白質(zhì)或者多肽分子發(fā)生氨基轉(zhuǎn)移過程，形成殼寡糖-蛋白質(zhì)或者殼寡糖-多肽復(fù)合物。目前，利用轉(zhuǎn)氨酶法進(jìn)行殼寡糖復(fù)合物的制備研究主要作用酶為轉(zhuǎn)谷酰胺酶，如江文等[36]采用轉(zhuǎn)氨酶法成功制備了殼寡糖-水解麥醇溶肽共聚物，其反應(yīng)方程式如圖4所示，提示殼寡糖可合成抗菌蛋白接枝共聚物纖維材料；Yang[37]通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化制備殼寡糖糖基化的籠狀鐵蛋白，郭曉曉[38]以殼寡糖為修飾物，采用轉(zhuǎn)氨酶法對絲膠蛋白材料進(jìn)行改性，提升了絲膠膜材料的成型效果和抑菌、抗氧化等功能特性；此外，Avtar 等[39]發(fā)現(xiàn)在40 ℃時，殼寡糖在魚糜轉(zhuǎn)氨酶作用下可與谷氨酸/賴氨酸交聯(lián)形成了復(fù)合物，提高了復(fù)合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。與美拉德反應(yīng)相比，轉(zhuǎn)氨酶作用下形成的殼寡糖/蛋白質(zhì)、殼寡糖/多肽，反應(yīng)選擇性較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，且?guī)缀醪划a(chǎn)生有毒化合物。同時，復(fù)合物以化學(xué)鍵連接，其穩(wěn)定性通常優(yōu)于殼寡糖配位復(fù)合物及靜電復(fù)合產(chǎn)物。

圖4 轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶催化過程[36]Fig.4 Transglutaminase catalytic process[36]

1.4 靜電相互作用（離子凝膠法）

聚電解質(zhì)具有可電離基團，易在極性溶劑中發(fā)生電離形成帶電荷化合物，與電性相反的聚電解質(zhì)發(fā)生聚集行為[40]。殼寡糖分子鏈中含有氨基，是常見的聚電解質(zhì)，可在水溶液中發(fā)生電離，攜帶一定數(shù)量的正電荷，與聚陰離子化合物中帶負(fù)電的基團（例如三聚磷酸）發(fā)生靜電相互作用[41]。Chen[42]研究了殼寡糖和木質(zhì)素在水溶液狀態(tài)下的靜電自組裝行為，結(jié)果與曾爾曼[43]一致，表明該行為的主要推動力為殼寡糖-NH3+與帶負(fù)電分子中的-COO-間的靜電作用力，結(jié)合過程如圖5所示，同時，殼寡糖-NH2、-OH，與聚丙烯酸中羰基形成的氫鍵[44?45]，對二者的聚集也具有一定助力。此外，基于聚電解質(zhì)的交聯(lián)結(jié)合作用，胡曉芬[46]構(gòu)建了殼寡糖/Pluronic?納米復(fù)合體，該復(fù)合物攜帶正電荷，可再與聚陰離子肝素通過靜電作用，形成肝素/殼寡糖/Pluronic?靜電組裝多層膜，表明靜電過程具有疊加性。然而，該聚集過程受體系環(huán)境的影響較大，筆者[47]以靜電相互作用為自組裝推動力，制備了殼寡糖/果膠靜電復(fù)合物，結(jié)果表明該復(fù)合物具有pH依賴性，當(dāng)溶液pH<2或者pH>7時，靜電復(fù)合物消失，殼寡糖、果膠不再聚集，調(diào)節(jié)至最適pH，復(fù)合物可再次形成；Chebl[48]則研究了殼寡糖/乳酸納米聚集體，實驗通過增強介質(zhì)中的離子強度，改變了二者的臨界聚集濃度，可用于制備不同粒度的復(fù)合物。靜電結(jié)合在極性共同溶劑即可進(jìn)行，過程較為簡單，且具有可逆性、疊加性，是制備二元甚至多元復(fù)合物的常用方法。

圖5 殼寡糖靜電自組裝過程示意圖[43]Fig.5 Schematic diagram of electrostatic self-assembly process of chitooligosaccharides[43]

1.5 有機合成法

通過酯化、?；⒖s合、加成等方法引入特殊基團、分子，是制備殼寡糖復(fù)合物常用化學(xué)方法，如利用醛胺縮合反應(yīng)，制備殼寡糖-N-芐基磺酸鈉[49]，殼寡糖/碘取代水楊酸[26]等復(fù)合物。利用環(huán)氧化合物在酸性條件下可發(fā)生開環(huán)加成反應(yīng)，Rbaa[50]制備了D-葡萄糖接枝殼寡糖復(fù)合物（COS-g-Glu），該復(fù)合物作為混合型腐蝕抑制劑，可有效減緩鹽酸溶液對低碳鋼的腐蝕作用。田金花[51?52]和宋玥等[53]通過酯化反應(yīng)，均合成了寡糖磷酸酯代物，但通過酯化、?；确椒ㄒ氪篌w積基團形成的復(fù)合物，受空間阻力影響，穩(wěn)定性通常較差。此外，對于復(fù)合物合成后，與原料物質(zhì)對比，其分子結(jié)構(gòu)、性能改變造成的影響仍需進(jìn)一步探究。

在縮醛-醛平衡作用基礎(chǔ)上，利用殼寡糖末端醛基的可逆特點，還進(jìn)行了殼寡糖/接枝物復(fù)合過程的研究[55]。如Vik?ren[54]的研究中，探討了殼寡糖末端醛基與O，O'-1,3-丙二基雙羥胺中氨基間，通過醛胺縮合成席夫堿，進(jìn)而共價交聯(lián)的過程[56](圖6)，該復(fù)合過程可為殼寡糖末端接枝有機物提供參考。相較于配位法、美拉德反應(yīng)、轉(zhuǎn)氨法及靜電相互作用法，利用有機合成法合成的殼寡糖復(fù)合物，具有較寬的選擇性及結(jié)合物質(zhì)選擇范圍，但該復(fù)合過程需用到食用安全性較低的有機化合物，因此較少運用于食品體系中。

圖6 醛胺縮合過程[54]Fig.6 Condensation process of aldehydes and amines[54]

1.6 其他方法

為提高黃酮類化合物的活性，減少其使用限制，蔣艷榮[57]通過溶劑法，獲得了殼寡糖/黃芩苷復(fù)合體，復(fù)合物中黃芩苷以非晶體形態(tài)存在，具有高水溶性的特點。與之相似，鄭虎哲[58]以蒸餾水為共同溶劑，采用噴霧干燥法制備了蘋果多酚-殼寡糖微膠囊（apple polyphenols-chitooligosaccharides microcapsule，APCM）復(fù)合物，何文[59]通過1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基硫代琥珀酰亞胺對精氨酸羧基活化后，與殼聚糖產(chǎn)生相互作用，制備了殼聚糖-精氨酸復(fù)合物，該類方式獲得的殼寡糖復(fù)合物，主要結(jié)合位點仍為殼寡糖-NH2、-OH，但具體作用方式及其規(guī)律，所得復(fù)合物物理、化學(xué)及功能性質(zhì)，還需進(jìn)一步研究總結(jié)。此外，部分復(fù)合研究對殼聚糖在降解[60]、氧化還原反應(yīng)[61]過程中形成的中間產(chǎn)物進(jìn)行了實驗，杜金風(fēng)[60]利用芬頓（Fenton）反應(yīng)降解殼聚糖/鈣、殼聚糖/鋅配合物，可獲得不同分子量的殼寡糖金屬配合物。Hyeon-ho[61]發(fā)現(xiàn)，在H2O2的介導(dǎo)下，殼寡糖C2位氨基、C6羥基可分別形成帶有O·、N·自由基的中間產(chǎn)物，與沒食子酸（gallic acid，GA）中羧基發(fā)生相互作用，制備殼寡糖/沒食子酸復(fù)合物，表明該類中間產(chǎn)物，也可用以制備功能性殼寡糖復(fù)合物。

2 殼寡糖復(fù)合因子

根據(jù)不同殼寡糖復(fù)合物制備方法，結(jié)合復(fù)合因子的特點，本文將常見復(fù)合因子進(jìn)行了總結(jié)，具體可分為以下五個類型，不同復(fù)合因子的殼寡糖復(fù)合物的獲得方式及應(yīng)用情況如表1所示。

表1 不同復(fù)合因子的殼寡糖復(fù)合物的獲得方式及應(yīng)用Table 1 Obtaining methods and application fields of chitooligosaccharide complexes with different complexing factors

2.1 無機物

殼寡糖是良好的金屬離子配體，可與鐵、鈣等金屬離子作用得到殼寡糖/金屬離子復(fù)合物，也可通過酯化等化學(xué)反應(yīng)與磷酸、磺酸等物質(zhì)復(fù)合，二者之間的配位過程發(fā)生，復(fù)合有關(guān)作用位點及其作用機制，在文中殼寡糖復(fù)合物制備方法中進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

2.2 蛋白質(zhì)/多肽

蛋白質(zhì)通常攜帶有-NH2、-OH、-SH等多種活性基團，易與殼寡糖結(jié)合，得到殼寡糖/蛋白質(zhì)、殼寡糖/多肽復(fù)合物。然而，蛋白質(zhì)/多肽的構(gòu)象易受殼寡糖結(jié)合的影響，可用于實現(xiàn)殼寡糖與蛋白質(zhì)/多肽的有目的組裝。但二者的結(jié)合過程中具有較多不確定性，且殼寡糖-蛋白質(zhì)/多肽間的合成過程及蛋白質(zhì)構(gòu)象改變機理還需進(jìn)一步進(jìn)行深入探討。

2.3 碳水化合物

自然界中常見的多糖均為酸性/中性多糖，殼寡糖作為自然界中唯一的堿性寡糖，可以發(fā)生靜電相互作用，或與其他多糖進(jìn)行交聯(lián)作用，形成新型復(fù)合物。但參與該復(fù)合過程的分子基團，以及復(fù)合原料結(jié)合后對兩種多糖結(jié)構(gòu)、生物活性的影響均未明確，還需再進(jìn)一步研究確定。

2.4 脂類物質(zhì)

殼寡糖在有機溶劑與介導(dǎo)物的作用下，可與脂類物質(zhì)發(fā)生結(jié)合，形成脂多糖復(fù)合物，形成脂多糖[82]，可為其應(yīng)用在水溶性較差的藥物負(fù)載中提供參考。此外，通過與疏水性脂類物質(zhì)的結(jié)合，殼寡糖復(fù)合物具有良好的細(xì)胞識別特性，但對于此類特異性識別過程以及作用藥物定點、控制釋放后的生物降解過程，仍在等待進(jìn)一步的研究結(jié)論。

2.5 其他化學(xué)物質(zhì)

化學(xué)產(chǎn)物的來源廣泛，包括除上述復(fù)合因子以外的有機物，如天然化學(xué)產(chǎn)物，含一切植物、動物、微生物及其代謝產(chǎn)物，如生物堿、黃酮類和萜類、甾類化合物等。在食品領(lǐng)域中，天然化學(xué)產(chǎn)物是常見的研究對象，但其與殼寡糖結(jié)合形成復(fù)合物，現(xiàn)有的研究主要集中于多酚、黃酮等化合物中（表1），與其他活性物質(zhì)的相互作用以及其復(fù)合物的性質(zhì)研究并不多見，因此二者間相關(guān)作用的研究與應(yīng)用空間仍然較大。

3 殼寡糖復(fù)合物的應(yīng)用

通過分子中的氨基/乙酰氨基、羥基等活性基團，殼寡糖可與蛋白質(zhì)、多糖等多種生物大分子產(chǎn)生相互作用，利用前述制備方法制備的復(fù)合物，具有調(diào)控功能成分活性效果的作用，或作為一種新型生物材料，用以穩(wěn)定、交聯(lián)、負(fù)載穩(wěn)定性較差的功能成分，廣泛運用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)及食品領(lǐng)域。

3.1 殼寡糖復(fù)合物在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

殼寡糖具有良好的生物相容性，可與體內(nèi)多種器官、細(xì)胞共存，作為常見藥物、活性成分載體組成，抑菌、抗氧化、抗炎功能成分，殼寡糖在制備人體營養(yǎng)補充劑及推動細(xì)胞凋亡、抗腫瘤藥物的研究中，具有重大意義。

殼寡糖復(fù)合物用于藥物載體時，可顯著降低載體原料的毒性，具有良好的藥物負(fù)載[83]、運輸效果，且可有效保護藥物順利進(jìn)入作用位點。Wang[84]在對急性腎損傷（AKI）的靶向藥物研究中，發(fā)現(xiàn)三苯基膦殼寡糖-姜黃素（TPP-LMWC-CUR，TLC）具有良好的緩沖靶向釋放效果，其中正電的殼寡糖給予了藥物較好的溶酶體逃逸能力；黃佩文[85]制備的殼寡糖-水楊酸藥物負(fù)載粒子，粒徑小、穩(wěn)定性高，細(xì)胞毒性低，是一種優(yōu)質(zhì)的藥物載體，且在以阿霉素為模型藥物進(jìn)行體外釋放的研究中，還表現(xiàn)出一定的緩釋效果。而Zhang[86]的研究表明，全反式維甲酸-殼寡糖復(fù)合物用于紫杉醇和其他疏水性藥物時，通過簡單的口服方式，即可使載藥納米粒子快速連續(xù)地被HepG2細(xì)胞吸收并轉(zhuǎn)運到細(xì)胞核中。此外，帶有正電荷的殼寡糖與齊多夫定（Zidovudine，AZT）進(jìn)行絡(luò)合，所得復(fù)合物在用于藥物腎靶向傳遞時[87]，可極大延長藥物在腎臟中的停留時間，該研究與Wang[14]在利用季銨化殼寡糖延長新型抗癌藥物ES2在小鼠體內(nèi)停留時間的效果研究相似，均表明殼寡糖復(fù)合物可在抗癌過程中發(fā)揮重大效用。

在惡性或惡變前組織的檢測中，5-氨基乙酰丙酸（5-aminolevulinic acid，5-ALA）降解、轉(zhuǎn)化所得的原卟啉IX（Protoporphyrin IX，PpIX），是常用的外源發(fā)色團，但未保護的5-ALA易被胃腸道中的細(xì)菌吞噬，極大影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。Yang[88]以葉酸/殼聚糖復(fù)合物為5-ALA靶向釋放載體，有效避免了5-ALA被胃腸道中的細(xì)菌吞噬，并通過葉酸受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，進(jìn)入結(jié)腸直腸癌細(xì)胞中。但到達(dá)結(jié)腸直腸癌變細(xì)胞的5-ALA釋放效果欠佳，無法完全轉(zhuǎn)化為原卟啉IX，細(xì)胞癌變情況的檢測結(jié)果仍受影響。因此，Yang[9]對上述方法進(jìn)行了改良，將藻酸鹽物理摻入帶有5-ALA的葉酸修飾的殼聚糖納米顆粒中，進(jìn)入腸癌細(xì)胞后，堿性大腸環(huán)境降低了殼聚糖的正電荷攜帶量，利用陰離子聚合物藻酸鹽與5-ALA競爭殼聚糖陽離子殘基的作用特性，可達(dá)到較好的5-ALA釋放效果。與之類似，王榮民[89?90]制備了殼寡糖-金屬卟啉的配合物以及殼寡糖-5-氟尿嘧啶（5-Fluorouracil，5-FU）的研究表明，殼寡糖的加入有效降低了金屬卟啉和5-FU配合物的毒性，提示殼寡糖負(fù)載的金屬卟啉及5-FU在開發(fā)抗癌藥物領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。

綜上研究，殼寡糖在用于開發(fā)有效的功能成分及藥物遞送系統(tǒng)時，除需具備較好的目標(biāo)成分結(jié)合能力與降低藥物毒性外，還需考慮該負(fù)載體系的目標(biāo)產(chǎn)物靶向釋放效果，以保證其功效和利用率。

3.2 殼寡糖復(fù)合物在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

殼寡糖在植物生長過程具有良好的應(yīng)用，李雨新[91]綜述了殼寡糖在種植領(lǐng)域的應(yīng)用，表明殼寡糖具有抗病、促進(jìn)生長、抗逆、增產(chǎn)、提質(zhì)和保鮮等作用；而殼寡糖有較高的生物相容性、水溶性及低毒性，且易與多種功能成分發(fā)生相互作用，是常見的接枝修飾物，與之結(jié)合，可增強原有功能成分中的抑菌等有益功能，或提高其生物相容性，降低產(chǎn)物毒性。童春義[62]采用復(fù)凝聚法制備的殼寡糖-硒復(fù)合物，作為植物營養(yǎng)調(diào)節(jié)劑，提高了稻谷的產(chǎn)量以及所得大米中的抗氧化性。此外，Schloffel[92]在文章中提到，蛋白分子與殼寡糖之間的相互作用，可為植物對該類物質(zhì)做出適合植物生長的應(yīng)激反應(yīng)[93]活性的探討提供參考。Bobbili[63?64]對紅瓜韌皮部中不同分子量同源二聚體凝集素與殼寡糖之間的復(fù)合過程的進(jìn)行了研究，表明氨基葡萄糖殘基和蛋白質(zhì)的氨基、羧基等基團之間存在分子間氫鍵、范德華力，但此類植物凝集素不與殼聚糖發(fā)生此類型作用；而黃瓜[65]、南瓜[66]等植物韌皮部凝集素與不同聚合度的殼寡糖之間相互作用的研究，同樣表明凝集素可以與殼寡糖發(fā)生水介導(dǎo)的相互作用，此類復(fù)合物的研究，可為植物的防御和進(jìn)攻等生物功能提供參考依據(jù)。

此外，結(jié)合某些特定復(fù)合因子的殼寡糖復(fù)合材料，其抗菌功能效用可得到顯著提高。Jun[94]通過將氨基脲引入殼寡糖中，制備了肼基-乙基殼寡糖衍生物，顯著提高了配體復(fù)合材料的抗菌活性；而Wang[26]則將制備的殼寡糖-碘代水楊酸復(fù)合物（chitooligosaccharide and iodosubstituted salicylaldehyde，ISCOS）與Cu（Ⅱ）進(jìn)行絡(luò)合，研究表明銅離子與亞氨基N原子和I-SCOS配體的酚羥基O原子進(jìn)行四配位結(jié)合，進(jìn)一步增強了殼寡糖-碘代水楊酸的抑菌效果。以上結(jié)果表明，與不同成分復(fù)合形成的殼寡糖復(fù)合物，可增強金屬離子/殼寡糖等作為營養(yǎng)物質(zhì)的生物活性效果，提高復(fù)合因子作為植物營養(yǎng)劑應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的抗菌等效果。

目前，殼寡糖在農(nóng)業(yè)中的抗病、增產(chǎn)等效果得到了廣泛認(rèn)可，但殼寡糖復(fù)合物在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究較少，且上述研究表明殼寡糖復(fù)合物在植物營養(yǎng)液、土壤調(diào)理劑、農(nóng)藥和果蔬保鮮劑的應(yīng)用可能更具優(yōu)勢，提示新型殼寡糖復(fù)合物的探索，以及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，將會是殼寡糖發(fā)展的一大方向。

3.3 殼寡糖復(fù)合物在食品領(lǐng)域的應(yīng)用

殼寡糖作為一種新型的食品原料，利用其與蛋白質(zhì)/多肽進(jìn)行結(jié)合的作用特點，可制備高活性殼寡糖-蛋白質(zhì)/殼寡糖-多肽復(fù)合物，如Dong[67]制備的殼寡糖-抗菌肽（Antimicrobial peptide，AMP）復(fù)合物，該復(fù)合物結(jié)構(gòu)與細(xì)菌細(xì)胞壁更接近，顯著提高了抗菌肽抑菌效果。然而，Li[68]制備的殼寡糖-胃蛋白酶（Pepsin，PP）復(fù)合物，胃蛋白酶穩(wěn)定性得到提高，但降低了胃蛋白酶的活性，這與經(jīng)過殼寡糖化法修飾得到的酵母β-D-果糖呋喃糖苷酶（yeast beta-D-fructofuranosidase，YFF）[69]，酶活顯著提高的結(jié)果并不一致，這可能是由于殼寡糖對胃蛋白酶、糖苷酶酶活性位點的影響不同，經(jīng)殼寡糖修飾后的糖苷酶，降低了活性位點中氨基酸殘基的離子化程度，使酶對蔗糖的親和度有所提高。因此，對于殼寡糖修飾對酶活的影響，需要結(jié)合酶活性中心與底物的親和度原理進(jìn)行深入探討，提高殼寡糖復(fù)合物在食品酶體系中應(yīng)用的準(zhǔn)確性。

基于殼寡糖自身的結(jié)構(gòu)特點，殼寡糖與其他食品活性成分的組合研究也有多方面的突破。蔣艷榮[57]對殼寡糖和黃芩苷的復(fù)合物的研究表明，殼寡糖復(fù)合物可用于對穩(wěn)定性較低的活性物質(zhì)進(jìn)行保護；在Cao等[80?81]的研究中，通過噴霧干燥法，殼寡糖可與柚皮苷等黃酮類物質(zhì)相互作用，以提高該類物質(zhì)的水溶性，并降低柚皮苷的苦味，可拓寬其作為功能成分的使用范圍，與此同時，殼寡糖與茶多酚[95]、沒食子酸[61]等具有協(xié)同作用的功能成分的復(fù)合研究仍然在不斷進(jìn)行中。此外，在果蔬保鮮過程，殼寡糖復(fù)合物有重要應(yīng)用意義，如Yan等[15,33]基于殼寡糖與氨基酸的美拉德反應(yīng)，制備了殼寡糖/甘氨酸、殼寡糖/賴氨酸等復(fù)合產(chǎn)物，可在果汁與鮮切果實的儲存過程進(jìn)行使用，具有提高其抗氧化性能的優(yōu)點。另外，與美拉德反應(yīng)有關(guān)的殼寡糖復(fù)合物的研究表明，利用殼寡糖與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)的特點，還可有效降低含氨基酸（尤其是天門冬氨酸）的食物在加熱過程中丙烯酰胺的生成量[96?97]，從而提高烘焙食品的安全性。

此外，殼寡糖復(fù)合物在高效補充鈣、鐵、鋅等人體所需營養(yǎng)物質(zhì)的研究中具有重要意義。Zhao等[70?71]以蛋清肽-殼寡糖納米遞送體系和酪蛋白磷酸肽-殼寡糖運載體系為研究基礎(chǔ)，制備了殼寡糖-脫鹽鴨蛋蛋清、殼寡糖-酪蛋白磷酸肽復(fù)合物，顯著提高了可溶性鈣結(jié)合能力以及穩(wěn)定性，提示可促進(jìn)人體對鈣的吸收效果，在功能性食品領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。

基于殼寡糖的帶電情況及分子結(jié)構(gòu)所得的復(fù)合物，殼寡糖可用于制備具有特定結(jié)構(gòu)、功能的食品級材料，吸附、穩(wěn)定體系中的功能成分，以提高或保護功能成分的生物活性。在對黃酮類功能成分的研究中，Seong[98]利用層層自組裝（layer-by-layer self-assembly，LbL）技術(shù)，制備了可攜帶疏水性黃酮類物質(zhì)的殼寡糖-脂質(zhì)復(fù)合物載體，該復(fù)合物載體性質(zhì)穩(wěn)定，親膚效果佳，可有效提高負(fù)載槲皮素的釋放量及皮膚滲透率。此外，王亞珍[99]的研究表明，殼寡糖的添加可顯著提高殼聚糖/明膠食品復(fù)合膜的抗氧化性能和抑菌活性。Chen[100]在制備傷口敷料的探索過程中，將季銨化殼寡糖固定在聚氨酯（polyurethane，PU）纖維膜表面，獲得了具有較好親水性的聚氨酯纖維膜。陳勝杰[72]以常見的陰離子生物材料細(xì)菌纖維素（Bacterial cellulose，BC）為復(fù)合原料，制備了殼寡糖-細(xì)菌纖維素濕膜，顯著提高了細(xì)菌纖維素的抑菌性和持水性[101]，Nan等[73]制備了殼寡糖細(xì)菌纖維素膜，該膜不僅具有較好的機械性能，還提高了抗菌、抗氧化性等特性。以上實驗結(jié)果可為殼寡糖在食品包裝等領(lǐng)域提供參考。

4 討論與展望

殼寡糖生物活性極高，與其他物質(zhì)發(fā)生復(fù)合，可改善復(fù)合因子的水溶性，提高復(fù)合物因子生物活性，使功能物質(zhì)有效地運用于生物醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。殼寡糖復(fù)合物的研究通常涉及到殼寡糖分子中的活性基團-NH2、-OH，復(fù)合因子包括蛋白質(zhì)、糖類物質(zhì)等生物大分子，主要通過轉(zhuǎn)氨酶的催化和、美拉德反應(yīng)制備殼寡糖復(fù)合物，此外，常見的復(fù)合原理還有靜電相互作用、配位絡(luò)合及殼寡糖酰胺化、酯化、羧基化等。

目前，對殼寡糖復(fù)合因子及其復(fù)合過程進(jìn)行了大量的研究，制備了許多高生物活性的新型殼寡糖復(fù)合材料，針對結(jié)合過程可能產(chǎn)生的不良副反應(yīng)，初步探討了復(fù)合干擾因素及易受損基團，并對基團的鈍化及保護處理方式進(jìn)行了研究，但殼寡糖與蛋白質(zhì)、黃酮類化合物等復(fù)合因子的復(fù)合過程的確切結(jié)合位點及復(fù)合物分子結(jié)構(gòu)的研究仍較欠缺，精準(zhǔn)復(fù)合理論尚不完善，后期仍需對合成機理和作用位點進(jìn)一步研究描述，以增大復(fù)合產(chǎn)物的可調(diào)控性。

此外，對于殼寡糖與新型殼寡糖復(fù)合因子（尤其為天然化學(xué)產(chǎn)物）可能發(fā)生的生物、化學(xué)反應(yīng)過程及具體復(fù)合方式，均需進(jìn)一步探索，以獲得更多的殼寡糖復(fù)合物的制備方法，擴大其在食品、生物、醫(yī)藥等行業(yè)的應(yīng)用范圍及功效作用。

最后，殼寡糖本身是安全、無毒的，但與復(fù)合因子結(jié)合后，分子結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，復(fù)合因子的功能活性可能受到影響，保持復(fù)合因子的功能活性及復(fù)合物的安全性也是未來殼寡糖復(fù)合物研究的一個熱點。尤其作為載藥成分時，殼寡糖復(fù)合物在人體內(nèi)的代謝途徑與安全性，仍需進(jìn)一步進(jìn)行研究確定，以加強殼寡糖的應(yīng)用研究，推動殼寡糖產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。