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硫酸軟骨素(chondroitin sulfate，CS)系從動(dòng)物軟骨組織中提取、純化所得的酸性粘多糖。硫酸軟骨素有A，C，D，E，H和K等不同結(jié)構(gòu)，自然界中的硫酸軟骨素多存在于動(dòng)物的軟骨、喉骨、鼻骨(豬含41％)、牛、馬中膈和氣管(含36％一39％)中，其他如腿骨、韌帶、皮膚、角膜等組織中也含有。魚類軟骨中含量很豐富，如鯊魚骨中含50％～60％，結(jié)締組織中含量很少。
腔腸動(dòng)物、海綿動(dòng)物、原生動(dòng)物也含有硫酸軟骨素。海洋魚類如角鯊目和鰩形目軟骨含有大量特征的硫酸軟骨素D，以軟骨硫酸粘蛋白形式存在，水解后生成硫酸軟骨素和蛋白質(zhì)。灰白色固體粉末。主要作為醫(yī)藥品，少量用作食品添加劑和化妝品原料。各種硫酸軟骨素的生理作用和藥理作用有些差異，但未完全了解。其藥用范圍涉及心血管、神經(jīng)、消化和泌尿系統(tǒng)，臨床上用于治療多種病疾。
CS臨床上主要用于治療神經(jīng)痛、關(guān)節(jié)炎、耳鳴以及促進(jìn)潰瘍愈合和防治高血脂癥等。隨著對(duì)其生理功能及生化性質(zhì)的深入研究，發(fā)現(xiàn)它具有抗凝血和防止血管硬化等活性，對(duì)冠心病、心肌梗塞等心血管病的防治有較好的療效，對(duì)神經(jīng)細(xì)胞、腎細(xì)胞等具有保護(hù)作用，因此在國外是很流行的保健品添加劑。近年來，CS大量出口美國或歐洲，已成為出口量最大的生化醫(yī)藥產(chǎn)品之一。
硫酸軟骨素是一種酸性黏多糖-糖胺聚糖，有多種異構(gòu)體，目前藥用的主要是A和C異構(gòu)體，它們均由D-葡糖醛酸、N-乙酰-D-氨基半乳糖硫酸酯為單位組成。按化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的差異，又可將硫酸軟骨素分為A、B、D、E、F、H等多種，其中B、F、H分子中含L-艾杜糖醛酸。一股硫酸軟骨素約含50～70個(gè)雙糖基本單位，硫酸角質(zhì)素約含15~30個(gè)雙糖基本單位，鏈長不均一。
硫酸軟骨素為白色粉末，無臭無味，吸水性強(qiáng)，易溶于水而成黏度大的溶液，不溶于乙醇、丙酮和乙醚等有機(jī)溶劑，其鹽類對(duì)熱較穩(wěn)定，受熱達(dá)80 亦不被破壞。游離硫酸軟骨素水溶液遇較高溫度不穩(wěn)定，主要是乙酰基被水解，從其結(jié)構(gòu)上脫落下來。在酸性溶液中易水解成單糖體或較小的多糖體。
硫酸軟骨素的提取方法有酶解、堿法、超聲波法和中性鹽法等；其分離純化有乙醇沉淀法、離子交換色譜法、季銨鹽配合法、吸附法和纖維素分離法等。國內(nèi)普遍采用稀堿和濃堿的提取法，國外報(bào)道用稀堿稀鹽綜合提取法。這些制備工藝一般都要經(jīng)過酶解和活性炭或白陶土等處理。酶用高倍胰酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和無花果蛋白酶等，去糖原時(shí)用淀粉酶。
先將軟骨在80 ℃煮4～6 h，然后按原料(干重)與2％NaOH 的比例為l：6.25的量加入NaOH，室溫提取1.5 h，然后用HC1調(diào)pH到6～6.5，雙層紗布過濾；留下濾液，濾渣再以1：0.12的比例加入2％的NaOH，于40 ℃下提取l h，再用雙層濾布過濾；棄濾渣，取濾液。合并2次濾液，并測(cè)量體積待用。
濾液調(diào)節(jié)pH到8.0～9.0，按濾液與胰酶1 000：0、5的比例加入胰酶，于40～50℃水解l h后，再按1 000：0.5的比例加入胃蛋白酶，40~50 oC水解1.5 h。過濾后加入高嶺土和活性炭吸附。用氯仿反萃取法萃取濾液，留水層。調(diào)水層pH至6.8～7.2，再加入2.5倍體積的95％1~2上乙醇沉淀，即得硫酸軟骨索。
該方法的實(shí)驗(yàn)流程與稀堿酶解法基本一樣，只是在堿解這一步增大了堿的濃度。高華㈣等應(yīng)用該法生產(chǎn)了硫酸軟骨索，研究得出優(yōu)化的試驗(yàn)條件。堿提取的最佳條件是按軟骨與1 mol/L NaOH溶液質(zhì)量比1：2混合，溫度控制在45℃，攪拌提取2 h。
復(fù)合酶酶解工藝的適宜條件為按復(fù)合蛋白酶與料液1：1 000的質(zhì)量比加入蛋白酶，控溫40～50 ℃，保持溶液pH8.5-9 0，水解4h。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，得到硫酸軟骨素為白色粉末，產(chǎn)品純度達(dá)95.2％，收率為32.6％。。
用以NaOH堿化的氯化鈉溶液從動(dòng)物氣管中提取硫酸軟骨素。該工藝是取處理后的動(dòng)物氣管用3～4 mol/L 的NaC1溶液浸沒，加50％的NaOH調(diào)pH 為l3左右，室溫間歇攪拌，提取10～17 h，過濾；濾渣再用等量3～4 mo1/L的NaC1溶液
浸泡提取1次，合并2次提取液。加入稀鹽酸調(diào)pH為7左右，在80～10o℃水解2060 min，冷卻。水解液過濾，濾液用稀鹽酸調(diào)pH為2～3，靜置，過濾。濾液在攪拌下，用堿調(diào)pH為6～7，在上述溶液中，邊攪拌邊加入無水乙醇，使溶液中乙醇濃度控制在50％～70％，可以得到硫酸軟骨素沉淀。合適的操作條件為2次浸泡時(shí)間總和25~30 h，水解時(shí)間20～40 min，乙醇最終濃度為60％～70％。
用復(fù)合酶解法提取硫酸軟骨素。把豬肋、喉、氣管等軟骨預(yù)處理后，以骨粉1：3的比例加入去離子水，加入原料量1％的復(fù)合酶，于55℃攪拌酶解12～15 h。復(fù)合酶水解液用HC1調(diào)pH7.5，加入2％的醋酸鈉溶液，攪拌溶解后，升溫到85℃，保溫20min，過濾去殘?jiān)V液加入胰酶酶解。
經(jīng)酶解后的酶解液在85℃下維持15min，過濾，乙醇沉淀，F(xiàn)燥磨粉后得成品。影響該工藝水解反應(yīng)的因素為酶解溫度、pH值與加酶量，利用正交試驗(yàn)得出優(yōu)化條件為溫度50 ℃、pH8.6～8.9、加酶量0-39 L，收率達(dá)17.84％。采用全新的雙酶酶解藝和中空纖維超濾等現(xiàn)代技術(shù)生產(chǎn)硫酸軟骨素，由于酶作用專一性強(qiáng)的特點(diǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定、收率高，產(chǎn)品顏色潔白，生產(chǎn)周期較短。
將鯨魚軟骨絞碎，加1 mol/L的NaOH溶液浸泡，40 ℃保溫水解2 h或加pH7.5的水浸泡，用蛋白酶55℃保溫水解20 h，再加HE1中和近中性，過濾，調(diào)整濾液中NaC1濃度達(dá)到0.5 mol/L后，將溶液通過Amberlite IRA-933刪離子交換樹脂柱，吸附完畢，用0.5 mol/L的NaC1液洗滌，再用1、8 mol/L的NaC1液洗脫，流速2 L/h，洗脫液脫鹽，乙醇沉淀，離心，收集沉淀，真空干燥，即得成品。
應(yīng)用此工藝制得的硫酸軟骨素樣品，經(jīng)紙電泳檢查為單一區(qū)帶，抗原物質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果為陰性，含硫量為7.2％。其優(yōu)點(diǎn)是酶水解或稀堿水解與樹脂交換技術(shù)相結(jié)合，保證了硫酸軟骨素分子不降解，解決成品純度的問題。方法簡便，收率高，是一種較有實(shí)用價(jià)值的制備方法。
利用超聲波法制備硫酸軟骨素，其原理是在堿性條件下蛋白質(zhì)易離解和超聲波的熱學(xué)機(jī)制叮促使蛋白質(zhì)快速解離而達(dá)到去雜蛋白的目的，升溫(85～90℃)均町使解離的蛋白質(zhì)變性吸附到白陶土上，從而使硫酸軟骨素蛋白質(zhì)分離，提高產(chǎn)品質(zhì)量。以豬喉骨為原料，在對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理后，使用超聲波手段進(jìn)行稀堿抽提，浸出液再用超聲波二次處理使雜蛋白解離，經(jīng)白陶土和活性炭去雜脫色，酒精沉淀后，干燥即得合格的硫酸軟骨索，收率為8％。
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