甲壳素及其衍生物壳聚糖的应用研究进展

甲壳素及其衍生物壳聚糖的应用研究进展
(chitin)又名几丁质，是自然界中含量仅次于纤维素的一种多糖，同时，也是地球上数量最大的含氮有机化合物。

其在自然界中主要存在于节肢动物(主要是甲壳纲如虾、蟹等，含甲壳素高达58%～85%)、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等中，另外在动物的关节、蹄、足的坚硬部分，
自从1811年法国科学H·Braconnnot发现甲壳素以来，甲壳素逐渐被认识和利用。

近年来，国内外相关的研究日趋活跃，甲壳素和壳聚糖已被现代科学称之为继糖类、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等五大生命要素之后的第六生命要素[1]。

甲壳素和壳聚糖经过改性之后生成的改性高分子具有无毒，可完全被生物降解、在自然界形成良性循环等诸多优点，显示了良好的应用前景。

本文主要介绍近年来甲壳素/
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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0.2mg/ml的壳聚糖乳酸盐对大肠杆菌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，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、壳聚糖谷氨酸和壳聚糖氢化谷氨酸对不同细菌
增殖的影响。

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好的抗菌作用。

Chen等[2]研究了脱乙酰度为69%的壳聚糖、磺化度为0.63%的壳聚糖、磺化度为13.03%的壳聚糖和硫代苯甲酰壳聚糖对牡蛎的防
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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3d，牛肉中的硫化巴比土酸减少70%。

Shahidi[3]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9d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500～3000ppm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
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品的质量，近年来得到广泛研究。

这些外层膜可提供辅助的甚至是必需的方法来抑制食品的生理、形态和物化变化。

高密度聚乙烯膜(一种常见保护食品的包装材料)，易使食品发酵，且由于储藏温度波动而导致水分凝聚，这些都促使霉菌生长。

用包装膜来延长货架期所涉及的机理有：抑制食品与周围环境的水分传递，抗微生物物质、抗氧化剂等的控制释放，降低氧分压从而降低新陈代谢率，控制
呼吸率，对有些物质如脂肪、油脂的高不渗透性，温度控制，食品结构的加强，以及以微胶囊形成包裹风味成分和发酵剂[4]
都准许用N，O-羧甲基壳聚糖膜长期保藏水果[5]。

壳聚糖膜形成的半透膜，可调节包装食品的内部的空气，同时减少蒸腾损失和延缓水果成熟。

(如戊二醛、二价金属离子，聚电解质，甚至阴离子多糖)都可以制备较硬的壳聚糖膜。

含有抗微生物剂的壳聚糖和壳聚糖迭层膜，提供了一种活性包装，从膜中释放的防腐剂沉淀于食品表面，抑制微生物生长。

Torres等评价了食品表面覆以山梨酸酯的食用膜对霉菌的抑制作用。

Filed等[6]提出用葡萄糖氧化酶/葡萄糖作为浸液来延长鱼的货架期。

壳聚糖膜的防腐性减少了分子间的静电作用并有助于分子内氢键的形成。

Chen等观察到由甲基纤维素、壳聚糖和
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Takanori等将壳聚糖或它的有机酸水溶液用作蛋黄酱、调味酱、奶油或人造黄油的稳定剂，使这些食品具有较好的味道和较高的稳定性。

例如，将10g 醋、0.1g壳聚糖、3g调味品、15g蛋黄和65g色拉油混合制成蛋黄酱，其中壳聚糖是此乳液的稳定剂[7]。

δ-葡萄糖酸内酯用作豆腐的凝固剂。

向1000份豆浆(固形物含量2.96%)中加入60份含0.4%壳聚糖的0.2%乙酸溶液，搅拌使大豆蛋白凝聚，过滤后得88份含水率为76.8%的豆腐，滤液清澈透明[8]
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Tetsuya等用甲壳素、CaCO
作为日本面条的增稠剂和稳定剂，用量为0.4%～
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0.8%[9]。

Tomohiho用不溶或低溶解性的多糖粉末提高凝胶状食品的硬度和弹性，例如以甲壳素改进以鸡蛋清制得的食品凝胶[10]
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[11]将微晶甲壳素用作冰淇淋乳化剂，微晶甲壳素制备方法如下：小片状甲壳素与50%浓硫酸以1∶10～15的比例放入烧杯，搅拌数小时，滤液稀释数倍，用NaOH中和，室温静置，离心过滤，水洗沉淀物呈中性，干燥后粉碎得微晶甲壳素。

按以下配方制作冰淇淋：稀奶油21.25%，鲜牛奶50.13%，脱脂炼乳13.13%，蔗糖15%，稳定剂0.2%，微晶甲壳素(乳化剂)0.3%，所制得的冰淇
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/壳聚糖的低聚糖不仅有非常爽口的甜味，而且与其它低聚糖类似，具有以下功能：能促进肠道有益菌的增殖，改善肠道微生态环境；热量比蔗糖低许多，有明显的防发胖效果；在消化道中不被吸收，几乎全部进入肠道，也不增加血中胰岛素水平，是一种“无糖”之糖[12]。

/壳聚糖作为一种资源丰富，用途广泛和性能优良的天然高分子化合物，在食品工业中都表现出良好应用效果。

因此很有必要对其进行更深入、更全面地系统研究。

首先，在甲壳素/壳聚糖及其衍生物的各种物化、功能性质方面进行更为系统的详细研究，并以此开拓更多食品工业方面的应用；其次，要注意应用热点的研究，如对食品中微生物的抗菌性，对不同有用酶固定化效果和差异性的研究及特殊功能的生物保健品及临床效果的研究。

总之，从目前
的研究进展及应用前景看，甲壳素/壳聚糖及其衍生物在食品工业中具有不可估量的应用潜力。