摄食衍生化壳聚糖的体内降解、吸收和分布的构效关系研究

Chitosan is derived from the deacetylation of chitin，which is the second most abundant naturally occurring polysaccharide after cellulose. Chitosan has been widely applied in the fields of food, medicine, pharmaceuticals, environmental protection and biotechnology. The chitosan derivatives are being widely applied in the foods in recent years.There are many reports on chitosan derivatives, but their metabolish and physiological function in vivo are not understood completely. The safeties of these derivatives as food should be carefully investigated. In this project, the absorption and distribution of chitosan derivatives in vivo after oral administration will be investigated, and the effect of chemical structure and molecular weight will be discussed.The representative chitosan derivatives such as alkylated,carboxyl,sulfated and quaternized chitosan with different molecular weight and degree of substitution will be prepared, and the data-base of their FT-IR spectra and NMR spectra will be constructed. The degradation of chitosan derivatives in vivo will be investigated by animal experiment, and the size of absorbed molecules by intestine will be tested.The labeling samples by fluorescein and tritium will be used to test the absorption and distribution in vivo,respectively.The small living animal imaging technology will be applied for this study. The work will lay the foundation for studying the physiological functions of these chitosan derivatives, and offer the experimental data for the government to examine and approve the dietary chitosan derivatives.

壳聚糖是地球上仅次于纤维素的第二大天然高分子多糖-甲壳素的脱乙酰基产物，已在食品、医药、环保、生物技术等多个领域应用。近年来，衍生化壳聚糖在食品中的应用也日益增加，尽管研究报告繁多，但是对它们的体内代谢和生理作用还缺乏较全面和深入的认识，其食用安全性堪忧。本课题欲揭示摄食衍生化壳聚糖在动物体内降解、吸收和组织中分布的规律，探讨壳聚糖的化学修饰和分子量在其中的重要影响。拟制备不同分子量和取代度的系列典型壳聚糖衍生物，如烷基化、羧基化、磺化、季铵化壳聚糖等，并建立典型壳聚糖衍生物的红外光谱和核磁共振谱图库；采用动物实验方法研究其体内降解情况，检测肠道吸收的壳聚糖衍生物的分子大小；运用荧光素和氚标记技术研究壳聚糖衍生物在体内吸收和组织中的分布情况，并探讨小动物活体成像技术在其中的应用。为壳聚糖衍生物的生理功能研究奠定基础，并为国家管理部门审批有关食用产品提供科学的参考数据。

壳聚糖是一种可食用的天然多糖，但是，它的衍生物品种繁多，有必要对它们在体内降解、吸收和分布进行研究，从而更好地探讨它们的生理活性。本项目制备了不同结构和分子量的系列典型壳聚糖衍生物样品如：烷基化、羧基化、季铵化和磺化壳聚糖，并建立了系统的制备工艺方法，进行了大量的理化性质分析与表征。研究了淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、溶菌酶等酶对这些典型壳聚糖衍生物样品的降解情况，并进行动物实验研究, 结果表明，不同结构衍生物在小鼠消化道降解速率有明显不同，水溶性壳聚糖最容易被降解,季铵化壳聚糖降解较困难。采用异硫氰酸酯荧光素FITC标记方法和小动物活体成像技术研究了一些壳聚糖衍生物样品口服后在小实验动物体内的吸收和分布，结果显示，在肠道易降解的样品易被吸收。用Cy 5.5荧光染料标记壳聚糖衍生物样品，可以用于小动物活体实验进行定性分析，但在活体组织器官中准确定量还是比较困难，需要摸索新的检测技术和新的近红外荧光染料。还合成了15个新的衍生物，包括砷糖化合物, 确定了他们的化学结构。探讨了壳聚糖衍生物的诸多生物活性,发现了一些样品有良好的功能作用。该项目为更好地利用壳聚糖衍生物的生理功能奠定基础。. 该项目(NSFC 31371750)的相关研究工作已发表学术论文24篇，其中SCI收录14篇，预计还有6篇论文待发表；获得授权中国发明专利4项，申请了中国发明专利3项。该项目较好地完成了研究任务，达到了预期的目标。