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低聚糖的研发现状与前景

www.xbxmw.com　　2008-9-18 21:39:58　　　　
   随着糖链生物学功能的揭示与认识，糖生物学正成为一个新科学前沿，继基因工程、蛋白质工程之后，糖工程已成为最引人注目的新生物技术学科。功能性低聚糖作为新生理活性物质，在疾病诊断与防治、营养与保健、植物生长及抗病、畜牧养殖等方面的应用倍受关注，在国际上已经发展成为一个利用基因工程、蛋白质工程、糖工程等现代生物技术手段，并涉及医学、化学、工程等学科，应用于食品、医药、饲料、农业各领域的重要产业。
    功能性低聚糖的开发已开辟了许多新的工业应用领域，2002年全球的低聚糖产量已达到15万吨，创造了400亿美元的功能食品市场，100亿美元的功能饲料市场，而低聚糖药物展现了无限商机，低聚糖农药、低聚糖肥料同样引人注目，功能性低聚糖已成为全球生物技术产业中突出的亮点。我国具有低聚糖产业发展的特色与资源优势，在健康、农业、环境等领域压力需求的背景，应抓住机遇，充分跟进先进理论，大力发展自主技术，功能性低聚糖的研究及应用不仅有助于提高我国的学术地位，并将在我国形成新的明星产业。
    一、功能性低聚糖的生物学意义与应用价值
    糖、脂类、蛋白质和核酸是构成有机生物体的四大类化合物。其中糖是一类主要由C，H，O元素组成的化合物，在自然界中分布最广泛，含量最丰富，参与各种生理活动，有着广谱的化学结构和生物功能。现代生物学发展史中，对于糖的研究最早可以追溯到1891年EmilFischer对（+）一Glucose的右旋构型的证明，之后以对糖酵解和糖异作用的研究为代表的生物化学发展阶段是糖化学研究的鼎盛时期。但在此的几十年间，一方面，先是在蛋白质研究后，在核酸研究方面的巨大突破和迅速进展吸引了人们的注意力；另一方面，由于糖类本身在结构方面的复杂性和特殊性，使得对其进行分离、分析和合成都极端困难，研究手段上的落后制约了糖类研究快速发展，最终使对糖的研究仍局限于糖类的代谢以及其结构功能上，远远地落后于蛋白质和核酸。并且使人们形成了一种错误认识，即糖在生物体中的作用只是作为结构材料（如植物体的纤维素，动物体的几丁质等）和储能物质，并不参与对生命活动的调控。但近年来发现体内糖基化几乎对于所有蛋白质的活性以及各种物物过程中都是必需的，同时也发现许多天然生命活动中的地位。而从70年代以来，在糖类分离和结构分析等方面取得的重大突破也使糖类研究在近30年来得以快速发展，并由此诞生了一个新的分支学科——糖生物学（glycobiology）。低聚糖作为糖生物学中重要的研究对象，通过对其进行的多个方面的研究，人们已经对低聚糖的作用与意义有了初步的认识。根据糖类物质的水解情况可以将其分类为单糖、低聚糖和多糖，单糖是不能再被水解成更小分子的糖，而单糖通过还原性末端的羟基与其它单糖的羟基形成糖苷键，就进而构成了有直链或支链结构的低聚糖或多糖。1996年国家公布的《功能性低聚糖通用技术规则行业标准》中，规定的功能性低糖的定义为：（1）功能性低聚糖是由2—10个相同或不同的单糖聚合而成；（2）具有糖类某些共同的特性，可直接代替蔗糖，作为甜食配料，但不被人体胃酸、胃酶降解，不在小肠吸收，可到达大肠；（3）具有促进人体双歧杆菌的增值等生理特性。1986年由美国能源部资助，美国佐治亚大学建立了复合糖研究中心（CCRC），专门进行低聚糖结构的收集工作，到目前为止已记录了49，897个不同结构的低聚糖。低聚糖这种在结构上的复杂多样性一方面使在研究方法上对低聚糖的分离、分析、合成都有极端的困难；另一方面，也解释了低聚糖在生命活动中的功能多样性的结构基础，并暗示低聚糖可能是生物体中另一类携带有生物信息的载体，在其丰富的结构中隐藏着一个巨大的信息库，为生命活动提供有限的其因转译外的多产性。

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