壳聚糖

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壳聚糖(chitosan)是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。抗菌剂

　　壳聚糖及其衍生物有较好的抗菌活性，能抑制一些真菌、细菌、和病毒的生长繁殖。目前认为其可能的机制有三：一是由于壳聚糖的多聚阳离子，易于真菌细胞表面带负电荷的基团作用，从而改变病原菌细胞膜的流动性和通透性；二是干扰DNA的复制与转录；三是阻断病原菌代谢。近年来，有许多研究者提出壳聚糖通过诱导病程相关蛋白，积累次生代谢产物和信号传导等方式来达到抗菌的目的的观点。 　　 

Papineau等认为，由于壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上负电荷的相互作用，使细胞内的蛋白酶和其他成分泄漏，从而达到抗菌、杀菌作用。他们研究发现，用量为0.12mg/ml的壳聚糖乳酸盐对大肠肝菌的繁殖具有较好的抑制作用，而且壳聚糖谷氨酸盐对酵母菌如酿酒酵母的繁衍也具有较好的抑制效果，并且，1mg/mL的壳聚糖乳酸盐会使酵母菌在17min内完全失去活性。Sudharshan等指出，由于壳聚糖可渗入细菌的核中并和DNA结合，抑制mRNA的合成，从而阻碍了mRNA与蛋白质的合成，达到抗菌作用。他们研究了水溶性壳聚糖如壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸盐和壳聚糖氢化谷氨酸盐对不同细菌培殖的影响。结果发现，壳聚糖乳酸盐和壳聚糖谷氨酸盐对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有较高的抗菌作用。Ghaoth等研究显示，由B.Cinerea或R.Stolonifer等引起的草莓腐败在涂了壳聚糖溶液后被显著抑制，可延长草莓的保鲜期。另外有研究报道不同分子量的壳聚糖的防腐效果不同，其中以20万和1万左右的壳聚糖为最佳。另外，目前大多数调味品中使用的防腐剂是苯甲酸及其钠盐，与之相比，在相同的贮藏条件下，壳聚糖抑菌效果更加，用量少，口感好，且无任何毒副作用，是一种理想的调味品防腐剂。杨继生等人进行了壳聚糖对酱油防腐效果的研究，结果表明，将0.1%壳聚糖添加到酱油中，对引起酱油变质的酵母群有明显的抑制作用，在夏季敞开条件下可存放30d，而不会变质，且不影响口感、颜色、香味与成分。 

果蔬保鲜剂

　　果蔬保鲜的目的主要是保持果蔬在采摘后直到货架期，能维持正常的品质、品味、营养成分和外观，提高其商品价值。用壳聚糖进行涂膜保鲜，其膜层具有通透性、阻水性，可以对各种气体分子增加穿透阻力，形成了一种微气调环境，是果蔬组织内的二氧化碳含量增加，氧气含量降低，抑制了果蔬的呼吸代谢和水分散失，减缓果蔬组织和结构衰老，从而有效地延长果蔬的采后寿命。 

陈天等用壳聚糖常温保鲜猕猴桃的研究结果表明，在室温下，采用壳聚糖水溶液保鲜的猕猴桃，贮藏寿命可以达到70-80d，而对照处理只有10-13d。王刚等研究表明，猕猴桃涂膜保鲜时，壳聚糖的分子量对保鲜效果也有影响，其中粘度在100-300cp的壳聚糖比粘度在1000cp以上的效果好。 　　壳聚糖对番茄的保鲜研究结果显示，壳聚糖能显著减缓番茄的转色，同时也能有利于保持果实的硬度。壳聚糖浓度越高，保鲜效果越好。壳聚糖用于苹果保鲜的研究表明，涂膜能阻碍贮藏间维生素C的下降，降低苹果的呼吸强度和减少采后苹果的膜脂过氧化等。乐思培等用2%改性的壳聚糖涂膜于柑橘、苹果表面，结果柑橘在30℃下贮藏一周没出现明显的斑痕，另一半则正好相反。陈安和的研究，经1%的壳聚糖溶液处理的草莓贮藏一段时间后，超氧化物岐化酶和维生素C含量仍旧保持较高的水平。 

抗氧化剂

　　肉类食品中由于含有高含量的不饱和脂类化合物易被氧化而使肉类食品腐败变质，从而缩短肉制品的贮存寿命和破坏肉制品的风味。Darmadji和Izumimoto研究了用壳聚糖处理过的牛肉的氧化稳定性效果。结果发现，加入1%的壳聚糖，在4℃下贮藏3天，牛肉中的硫代巴比土酸减少70%。Shahidi报道，N,O-羧甲基壳聚糖(NOOC)及其乳酸盐，吡咯烷羧酸盐对抑制熟肉的氧化非常有效，冷藏9天后的熟肉风味几乎不变。他指出，NOOC及前面提到的壳聚糖衍生物在(500-3000)×10-6之间的抑制氧化效果分别为69.9%、43.4%和66.3%。这种抑制氧化作用机理是与肉中自由铁离子和壳聚糖有关的。当肉在热处理过程中，自由铁离子便从肉的血红蛋白中释放出来，并与壳聚糖螯合形成螯合物，从而抑制铁离子的催化活性。 

保健食品添加剂

　　壳聚糖难被人体胃肠消化吸收，当人把它们摄入体内后，它们可与相当于自身质量许多倍的甘油三酯、脂肪酸、胆汁酸和胆固醇等脂类化合物生成络合物，该络合物不被胃酸水解，不被消化系统吸收，从而阻碍人体吸收这类物质，使之穿肠而过排出体外。因此，壳聚糖类可以降脂，减少食品热量，可用作保健食品添加剂。Agullo等研究表明，壳二、三聚糖不仅具有非常爽口的甜味和调解血压、消除脂肪肝、降低胆固醇和增强免疫力的功能，而且还具有提高食品的保水性及水分调节作用，可作为糖尿病和肥胖病的保健食品添加剂。 

果汁的澄清剂

　　果汁中含有大量带负电荷的果胶、纤维素、鞣质和多聚戊糖等物质，在存放期间会使果汁浑浊。当壳聚糖的正电荷和上述负电荷物质吸附絮凝后，经处理后的澄清果汁是一个稳定的热力学体系，所以能长期存放，不产生浑浊。研究表明，壳聚糖对葡萄柚果汁也是一种好的净化剂，不论葡萄柚果汁有没有用果胶酶处理，壳聚糖的澄清效果都非常显著。Spagna等报道，由于壳聚糖对聚苯酚类化合物如儿茶酸、肉桂酸等具有较好的亲合性。当在纯葡萄酒中加入壳聚糖时，由于壳聚糖与聚酚类化合物的亲合作用，使葡萄酒由最初的淡黄色变为深金黄色，大大提高了葡萄酒的质量。Rwan等在葡萄果汁中加入0.1-0.15g/mL的壳聚糖，则葡萄果汁中柠檬酸、酒石酸、L-苹果酸、草酸和抗坏血酸的含量分别减少56.6%、41.2%、38.8%、36.8%和6.5%，从而使果汁中酸的总含量减少52.6%，果汁得到较好地净化。 　　此外，壳聚糖还可以用作水的澄清剂和酶固定化剂等领域。