Bioactive Polysaccharides (2018) [Βιοδραστικοί πολυσακχαρίτες]

by

Shaoping Nie

Nanchang University, Jiangxi, China

Steve W. Cui

Agriculture and Agri-Food Canada, Ontario, Canada

Mingyong Xie

Nanchang University, Jiangxi, China

Πρόλογος

Αυτό το βιβλίο “Bioactive Polysaccharides” προορίζεται να είναι ένα περιεκτικό βιβλίο αναφοράς στον τομέα των βιοδραστικών πολυσακχαριτών. Μετά την εξερεύνηση της πρωτεΐνης και του νουκλεϊκού οξέος, η έρευνα στους πολυσακχαρίτες θα μπορούσε να θεωρηθεί ως το επόμενο πιο σημαντικό θέμα αιχμής για την εξερεύνηση των βαθιών μυστηρίων της ζωής. Οι πολυσακχαρίτες είναι πολυμερή μακρομόρια υδατανθράκων που αποτελούνται από μακριές αλυσίδες μονάδων σακχάρου συνδεδεμένες μεταξύ τους με γλυκοσιδικούς δεσμούς ή/και συνδυασμένες με διαφορετικές αλυσίδες διακλάδωσης. Είναι πλούσια σε φυσικούς πόρους, με πολύπλοκη δομή και ποικίλες λειτουργικές δραστηριότητες. Οι βιοδραστικοί πολυσακχαρίτες είναι εκείνοι οι πολυσακχαρίτες που διαθέτουν σημαντικές βιοδραστηριότητες όπως ανοσοτροποποιητικά αποτελέσματα, αντικαρκινικά, αντιδιαβητικά, αντιοξειδωτικά αποτελέσματα και ευεργετικά αποτελέσματα στην υγεία του εντέρου κλπ. Για την κατανόηση των βιοδραστικών πολυσακχαριτών, έχει καθιερωθεί μια συστηματική μεθοδολογία που παρέχει μια νέα εικόνα της σχέσης δομής και δραστικότητας των πολυσακχαριτών. Συνοψίζοντας, οι βιοδραστικότητες και η σχέση δομής και λειτουργίας των πολυσακχαριτών θα μπορούσαν να παράσχουν πολλές πληροφορίες για τις εφαρμογές των πολυσακχαριτών.

Αυτό το βιβλίο έχει σχεδιαστεί για να καλύψει τις πιο πρόσφατες εξελίξεις στην έρευνα των πολυσακχαριτών, με έμφαση στις βιοδραστηριότητες, και προορίζεται για φαρμακευτικούς, ιατρικούς και διατροφικούς τομείς, ως ερευνητικό βιβλίο αναφοράς για επιστήμονες και μεταπτυχιακούς φοιτητές στη χημεία, τη βιολογία, τη φαρμακευτική και τις επιστήμες τροφίμων. Ο στόχος αυτού του βιβλίου δεν είναι μόνο να παρέχει τις βασικές γνώσεις και μεθοδολογίες για τη μελέτη βιοδραστικών πολυσακχαριτών, αλλά και να δώσει έμφαση στην κατανόηση των επιλεγμένων βιοδραστικών πολυσακχαριτών και να παρέχει λεπτομερή παραδείγματα για να δείξει τις γνώσεις και τις τεχνικές στη διαδικασία παρασκευής, την αποσαφήνιση των δομικών χαρακτηριστικών, τις χημικές τροποποιήσεις, τη διαλυτότητα, το μοριακό βάρος και την κατανομή μοριακού βάρους, τις διαμορφωτικές ιδιότητες, τις βιοδραστηριότητες και τις εφαρμογές. Υπάρχουν έντεκα κεφάλαια στο βιβλίο που καλύπτουν επισκοπήσεις σχετικά με τη δομή των πολυσακχαριτών, τη δομική ποικιλότητα και τις βιοδραστηριότητες (βλ. Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή), τις μεθοδολογίες για τη μελέτη βιοδραστικών πολυσακχαριτών (βλ. Κεφάλαιο 2), τις βήτα-γλυκάνες και τα παράγωγα τους (από μύκητες και βιοδιεργασίες) (βλ. Κεφάλαιο 3), τους πολυσακχαρίτες Cordyceps (βλ. Κεφάλαιο 4), σύμπλοκο γλυκομαννάνης από το Ganoderma atrum (βλ. Κεφάλαιο 5), το dendronan από το Dendrobium officinale και την αλόη (βλ. Κεφάλαιο 6), τους πολυσακχαρίτες του τσαγιού (βλ. Κεφάλαιο 7), τους πολυσακχαρίτες του Psyllium (βλ. Κεφάλαιο 8), τη βήτα-γλυκάνη των δημητριακών (βλ. Κεφάλαιο 9) και άλλους φυτικούς πολυσακχαρίτες (βλ. Κεφάλαιο 10) και πρακτικές εφαρμογές βιοδραστικών πολυσακχαριτών (βλ. Κεφάλαιο 11).

Ελπίζουμε ότι αυτό το περιεκτικό βιβλίο μπορεί να χρησιμεύσει ως μια απλή εισαγωγή σε διαφορετικούς κλάδους βιοδραστικών πολυσακχαριτών για ερευνητές και φοιτητές. Η συμβολή της βιβλιογραφίας που αναφέρεται στα κεφάλαια προτείνεται για τους αναγνώστες που χρειάζονται περαιτέρω πληροφορίες. Διορθώσεις, βελτιώσεις και προτάσεις από τους αναγνώστες για όλα τα κεφάλαια είναι ευπρόσδεκτες και τις εκτιμούμε ιδιαίτερα.

Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε όλες τις συνεισφορές των μαθητών μας σε όλες τις εργασίες που αναφέρονται σε αυτό το βιβλίο. Επίσης, οι ειλικρινείς ευχαριστίες μας απευθύνονται στους μαθητές μας: Jielun Hu, Xiaojun Huang, Qiang Yu, Junqiao Wang και Leming Jiang για τη συλλογή και την οργάνωση των αναφορών και την προετοιμασία ορισμένων εικόνων και πινάκων. Εκτιμούμε βαθύτατα τη βοήθεια των εκδόσεων Elsevier για την έκδοση αυτού του βιβλίου.

Shaoping Nie,

Steve W. Cui,

and

Mingyong Xi

Περιεχόμενα

1. Εισαγωγή

• 1.1 Ορισμός των πολυσακχαριτών και η ιστορία της έρευνας τους
• 1.2 Επισκόπηση της δομής του πολυσακχαρίτη και της δομικής ποικιλομορφίας
• 1.3 Επισκόπηση για τις Βιοδραστηριότητες
  • 1.3.1 Αντικαρκινική
  • 1.3.2 Ανοσορρύθμισης
  • 1.3.3 Αντιδιαβητική και νεφρικής αποκατάστασης
  • 1.3.4 Αντιοξειδωτική
  • 1.3.5 Αντιφλεγμονώδη
  • 1.3.6 Άλλη
• 1.4 Η Σχέση δομής και βιοδραστικότητας των πολυσακχαριτών
  • 1.4.1 Ιξώδες
  • 1.4.2 Μοριακό βάρος
  • 1.4.3 Διαμόρφωση
  • 1.4.4 Ομάδα υποκατάστατων
• 1.5 Προοπτικές

2. Μεθοδολογίες μελέτης βιοδραστικών πολυσακχαριτών

• 2.1 Απομόνωση, κάθαρση και χαρακτηρισμός
• 2.2 Δομική ανάλυση
  • 2.2.1 Χημικές μέθοδοι
  • 2.2.2 Ενόργανες μέθοδοι
  • 2.2.3 Βιολογικές μέθοδοι
• 2.3 Διαμορφώσεις
  • 2.3.1 Σκέδαση φωτός
  • 2.3.2 Μοριακή μοντελοποίηση
• 2.4 Μελέτες σε ζώα και κλινικές δοκιμές
• 2.4.1 Ζωικά μοντέλα
• 2.4.2 Κλινικές δοκιμές
• 2.5 Κυτταρική καλλιέργεια: Δράση μηχανισμού, αλληλεπίδραση πολυσακχαρίτη – υποδοχέων
  • 2.5.1 Ομάδα Natural Killer 2D
  • 2.5.2 Υποδοχείς TGF-β
  • 2.5.3 Υποδοχέας Toll-Like 4
  • 2.5.4 Υποδοχέας Toll-Like 2
  • 2.5.5 CD14
  • 2.5.6 Δεκτίνη-1
  • 2.5.7 Δεκτίνη-2
  • 2.5.8 Ο υποδοχέας μαννόζης
  • 2.5.9 Υποδοχείς καθαρισμού
  • 2.5.10 CD19 και CD79
  • 2.5.11 Υποδοχέας συμπληρώματος 3 (CR3)
  • 2.5.12 Μεμβρανικές ανοσοσφαιρίνες
  • 2.5.13 Υποδοχέας πρωτεΐνης 105/Μυελοειδής διαφοροποίηση-1

3. Βήτα-γλυκάνες και τα παράγωγα τους

• 3.1 Πηγές
  • 3.1.1 Βήτα-γλυκάνη από μύκητες
  • 3.1.2 Βήτα-γλυκάνη από βακτήρια
  • 3.1.3 Βήτα-γλυκάνη από φυτά και φύκια
• 3.2 Προετοιμασία, εκχύλιση και καθαρισμός
  • 3.2.1 Εκχύλιση με ζεστό νερό
  • 3.2.2 Εκχύλιση με τη βοήθεια υπερήχων και εκχύλιση με μικροκύματα
  • 3.2.3 Καθαρισμός της βήτα-γλυκάνης
• 3.3 Δομικά χαρακτηριστικά
• 3.4 Μοριακά χαρακτηριστικά
• 3.5 Βιοδραστηριότητες
  • 3.5.1 Ανοσολογική ενίσχυση και αντικαρκινικές επιδράσεις
  • 3.5.2 Αντιυποχοληστερολαιμικές και αντιυπεργλυκαιμικές επιδράσεις
  • 3.5.3 Αντιοξειδωτική δραστηριότητα
  • 3.5.4 Αντιμικροβιακές και αντιικές Επιδράσεις
• 3.6 Συζήτηση: Σχέση δομής βιοδραστικότητας
• 3.6.1 Διαμόρφωση
• 3.6.2 Μοριακό βάρος και διαλυτότητα
• 3.6.3 Καρβοξυμεθυλίωση
• 3.6.4 Θείωση
• 3.6.5 Άλλες χημικές τροποποιήσεις

4. Πολυσακχαρίτες Cordyceps

• 4.1 Συγκομιδή και προετοιμασία
  • 4.1.1 Περιεκτικότητα σε πολυσακχαρίτες στο Cordyceps
  • 4.1.2 Απομόνωση και καθαρισμός πολυσακχαρίτη από το Cordyceps
• 4.2 Δομικά χαρακτηριστικά
  • 4.2.1 Cordyceps sinensis
  • 4.2.2 Cordyceps militaris
  • 4.2.3 Cordyceps gunii
  • 4.2.4 Άλλα είδη Cordyceps
• 4.3 Μοριακά χαρακτηριστικά
• 4.4 Βιοδραστηριότητες
  • 4.4.1 Προστατευτικές επιδράσεις στους νεφρούς
  • 4.4.2 Ανοσοτροποποιητική δραστηριότητα
  • 4.4.3 Αντιοξειδωτική δραστηριότητα
  • 4.4.4 Υπογλυκαιμική επίδραση
  • 4.4.5 Δραστηριότητα κατά του όγκου
  • 4.4.6 Προστατευτική επίδραση στην ηπατική νόσο
  • 4.4.7 Αντιαιμοπεταλιακό αποτέλεσμα
  • 4.4.8 Αντιμεταλλαξιογόνος δράση
  • 4.4.9 Μακροζωία και αντιγήρανση
  • 4.4.10 Άλλη δραστηριότητα
• 4.5 Συζήτηση: Σχέση δομής βιοδραστικότητας

5. Σύμπλοκο γλυκομαννάνης από το Ganoderma atrum

• 5.1 Προετοιμασία και δομικός χαρακτηρισμός
  • 5.1.1 Απομόνωση του PSG-1
  • 5.1.2 Χημική ανάλυση του PSG-1
  • 5.1.3 Δομικά χαρακτηριστικά του PSG-1
• 5.2 Βιοδραστηριότητες
  • 5.2.1 Ανοσοτροποποιητική
  • 5.2.2 Κατά του όγκου
  • 5.2.3 Αντιδιαβητική
• 5.3 Σχέση δομής βιοδραστικότητας
  • 5.3.1 Ακετυλίωση και καρβοξυμεθυλίωση του πολυσακχαρίτη από το PSG-1
  • 5.3.2 Αντιοξειδωτική δραστηριότητα
  • 5.3.3 Ανοσοτροποποιητική δραστηριότητα
  • 5.3.4 Σχέση μεταξύ της δομής και της βιοδραστικότητας του PSG

6. Γλυκομαννάνες από το Dendrobium officinale και την αλόη

• 6.1 Εισαγωγή
  • 6.1.1 Βότανα Dendrobium και Dendrobium officinale
  • 6.1.2 Εισαγωγή στην αλόη
• 6.2 Διαδικασία προετοιμασίας
  • 6.2.1 Διαδικασία προετοιμασίας για το Dendronan
  • 6.2.2 Διαδικασία προετοιμασίας για το Acemannan
• 6.3 Δομικά χαρακτηριστικά
  • 6.3.1 Δομικά χαρακτηριστικά του Dendronan
  • 6.3.2 Δομές Acemannan
• 6.4 Χημικές τροποποιήσεις
  • 6.4.1 Χημικές τροποποιήσεις του Dendronan
  • 6.4.2 Χημικές τροποποιήσεις Ακεμαννάνης
• 6.5 Βιοδραστηριότητες
  • 6.5.1 Βιοδραστηριότητες του Dendronan
  • 6.5.2 Βιοδραστηριότητες του Acemannan
• 6.6 Συζήτηση: Σχέση δομής και βιοδραστικότητας

7. Πολυσακχαρίτης τσαγιού

• 7.1 Εισαγωγή
• 7.2 Μέθοδοι εκχύλισης
• 7.3 Φυσικοχημικά και δομικά χαρακτηριστικά
• 7.4 Χημική τροποποίηση πολυσακχαριτών τσαγιού
• 7.5 Βιοδραστικότητα πολυσακχαριτών τσαγιού
  • 7.5.1 Υπογλυκαιμική επίδραση
  • 7.5.2 Υπολιπιδαιμικές και αντιαθηρογόνες επιδράσεις
  • 7.5.3 Αντιπηκτικές και αντιθρομβωτικές Επιδράσεις
  • 7.5.4 Μείωση της αρτηριακής πίεσης, ανοχή στην υποξία και αύξηση της ροής του στεφανιαίου αίματος
  • 7.5.5 Ανοσοτροποποιητική δραστηριότητα
  • 7.5.6 Αντικαρκινικές και αντικαρκινικές δραστηριότητες
  • 7.5.7 Αντιοξείδωση
  • 7.5.8 Ακτινοπροστασία
  • 7.5.9 Περιποίηση δέρματος
  • 7.5.10 Τοξικότητα
  • 7.5.11 Δραστηριότητα κατά της κόπωσης
  • 7.5.12 Ηπατοπροστατευτικές επιδράσεις
  • 7.5.13 Οφέλη στη γαστρεντερική λειτουργία
  • 7.5.14 Άλλη βιοδραστικότητα
• 7.6 Σχέση συνάρτησης δομής
• 7.7 Περίληψη

8. Πολυσακχαρίτης Psyllium

• 8.1 Διαδικασία προετοιμασίας
• 8.2 Δομικά χαρακτηριστικά
• 8.3 Μοριακά χαρακτηριστικά
• 8.4 Βιοδραστηριότητες
  • 8.4.1 Υπακτικό αποτέλεσμα
  • 8.4.2 Θεραπεία για ασθένειες του εντέρου
  • 8.4.3 Δραστηριότητα εντερικής λειτουργίας
  • 8.4.4 Υπογλυκαιμική επίδραση
  • 8.4.5 Υποχοληστερολαιμικό αποτέλεσμα
  • 8.4.6 Αντικαρκινικό αποτέλεσμα
  • 8.4.7 Επίδραση ενίσχυσης του ανοσοποιητικού
  • 8.4.8 Άλλες δραστηριότητες
  • 8.4.9 Πιθανές ανεπιθύμητες ενέργειες: Αναφυλαξία, ρινίτιδα και άσθμα
• 8.5 Συζήτηση: Δομή και σχέση βιοδραστικότητας
  • 8.5.1 Ιξώδες
  • 8.5.2 Δομικές τροποποιήσεις
• 8.6 Εφαρμογές
  • 8.6.1 Βιομηχανία τροφίμων και συμπληρώματα διαιτητικών ινών
  • 8.6.2 Συστήματα χορήγησης φαρμάκων
  • 8.6.3 Επεξεργασία λυμάτων
  • 8.6.4 Άλλες εφαρμογές

9. Βήτα-γλυκάνη δημητριακών

• 9.1 Εισαγωγή
• 9.2 Εξαγωγή και δομικός χαρακτηρισμός
  • 9.2.1 Διαλυτότητα και εκχυλσιμότητα
  • 9.2.2 Διαλυτότητα λυοφιλοποιημένων δειγμάτων β-D-γλυκάνης
  • 9.2.3 Δομικοί χαρακτηρισμοί βήτα-γλυκανών δημητριακών
  • 9.2.4 Δομικά χαρακτηριστικά
• 9.3 Μοριακό βάρος, διαμόρφωση και ρεολογικές ιδιότητες
  • 9.3.1 Προσδιορισμός μοριακού βάρους
  • 9.3.2 Λύση και ιδιότητες διαμόρφωσης
  • 9.3.3 Ρεολογία: Ιδιότητες ιξωδοελαστικών και πηκτωματοποίησης
• 9.4 Βιοδραστηριότητες και οφέλη για την υγεία
  • 9.4.1 Βήτα-D-γλυκάνη και γλυκόζη αίματος
  • 9.4.2 Επίπεδα βήτα-D-γλυκάνης και χοληστερόλης
  • 9.4.3 Ιδιότητες ζύμωσης και υγεία του εντέρου και άλλες βιοδραστηριότητες
• 9.5 Περίληψη

10. Άλλοι φυτικοί πολυσακχαρίτες

• 10.1 Πηγές και προετοιμασία
  • 10.1.1 Πολυσακχαρίτης Panax ginseng
  • 10.1.2 Πολυσακχαρίτης Angelica sinensis
  • 10.1.3 Πολυσακχαρίτης Lycium barbarum
  • 10.1.4 Πολυσακχαρίτες Astragalus
• 10.2 Δομικά χαρακτηριστικά
  • 10.2.1 Πολυσακχαρίτης Panax ginseng
  • 10.2.2 Πολυσακχαρίτης Angelica sinensis
  • 10.2.3 Πολυσακχαρίτης Lycium barbarum
  • 10.2.4 Πολυσακχαρίτης Astragalus
• 10.3 Βιοδραστηριότητες
  • 10.3.1 Πολυσακχαρίτης Panax ginseng
  • 10.3.2 Πολυσακχαρίτης Angelica sinensis
  • 10.3.3 Πολυσακχαρίτης Lycium barbarum
  • 10.3.4 Πολυσακχαρίτης Astragalus
• 10.4 Περίληψη

11. Πρακτικές εφαρμογές βιοδραστικών πολυσακχαριτών

• 11.1 Βιοδραστικοί πολυσακχαρίτες ως κλινικές ουσίες και φάρμακα
  • 11.1.1 Αντικαρκινικά φάρμακα
  • 11.1.2 Ανοσοτροποποιητικά φάρμακα
  • 11.1.3 Φάρμακα κατά των ιών
  • 11.1.4 Υπογλυκαιμικά φάρμακα
  • 11.1.5 Αντιπηκτικά φάρμακα
  • 11.1.6 Φάρμακα για τη θεραπεία του έλκους
  • 11.1.7 Βιοενεργοί πολυσακχαρίτες ως εμβόλιο
• 11.2 Πρακτικές εφαρμογές στη βιομηχανία τροφίμων
  • 11.2.1 Εφαρμογές στη συντήρηση τροφίμων
  • 11.2.2 Βρώσιμα φιλμ
  • 11.2.3 Εφαρμογή στα ποτά
  • 11.2.4 Εφαρμογή στα τηγανητά τρόφιμα
  • 11.2.5 Εφαρμογή στην παρασκευή νουντλς, ψωμιού ή κέικ
  • 11.2.6 Εφαρμογή σε προϊόντα κρέατος
  • 11.2.7 Εφαρμογή στα επιδόρπια
• 11.3 Εφαρμογές στην παράδοση φαρμάκων
  • 11.3.1 Φορέας φαρμάκου σε συστήματα μικροσωματιδίων
  • 11.3.2 Επισκευή ιστού
• 11.4 Εφαρμογές στη γεωργία
  • 11.4.1 Συμπληρώματα ζωοτροφών
  • 11.4.2 Εφαρμογή στα φυτοφάρμακα

(το βιβλίο σε μορφή αρχείου PDF)