壳聚糖的生物学活性及其在动物生产中的应用

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壳聚糖酶降解机制及其在生物医学领域中的应用

壳聚糖酶降解机制及其在生物医学领域中的应用

壳聚糖酶降解机制及其在生物医学领域中的应用在生物医学领域中,壳聚糖酶是一个非常重要的酶类。

它有着广泛的降解机制和多样化的应用。

本文将探讨壳聚糖酶的降解机制,并介绍其在生物医学领域中的应用。

壳聚糖是一种多糖类物质,来源于壳类动物的外壳,如虾、蟹等。

由于其生物相容性好、生物降解性强等特点,壳聚糖在生物医学领域中的应用越来越广泛。

而壳聚糖酶就是一类能够分解壳聚糖的酶,其降解机制十分重要。

壳聚糖酶的降解机制包括酶的特异性识别和酶促反应两个方面。

首先,壳聚糖酶通过特异性识别壳聚糖链的特定结构来进行降解。

壳聚糖链主要由N-乙酰葡萄糖胺和葡萄糖两种单糖单元组成,通过1-4型连接结构相连。

壳聚糖酶能够通过其活性位点上的特定氨基酸残基与壳聚糖链上的特定结构结合,从而实现特异性识别。

其次,壳聚糖酶通过酶促反应来降解壳聚糖。

酶促反应通常包括两个步骤:切割和释放。

在切割步骤中,壳聚糖酶作为一个催化剂,将酶和底物反应在一起,产生临时的酶底物复合物。

在释放步骤中,酶底物复合物进一步分解,生成水和新的底物。

通过这个酶促反应,壳聚糖酶能够将长链的壳聚糖分解成较短的壳聚糖片段或单糖单元。

壳聚糖酶在生物医学领域中有着广泛的应用。

首先,壳聚糖酶在药物传输和控释系统中的应用。

由于壳聚糖的生物降解性和药物识别能力,壳聚糖酶被广泛应用于制备药物控释系统。

例如,研究人员可以将药物包裹在壳聚糖微球中,并利用壳聚糖酶在体内逐渐降解微球来实现药物的控释。

其次,壳聚糖酶在组织工程和再生医学中的应用。

壳聚糖酶可以用于制备壳聚糖基质,促进组织的再生和修复。

例如,在骨组织工程中,壳聚糖酶可以用于降解壳聚糖基质,释放细胞因子和生长因子,从而促进骨再生。

此外,壳聚糖酶还可以用于生物传感器和生物分析中。

研究人员可以利用壳聚糖酶特异性识别壳聚糖的特性,开发出用于检测壳聚糖含量的生物传感器。

同时,壳聚糖酶还可以用于生物分析,如壳聚糖酶联免疫吸附试验(ELISA)。

壳聚糖的生物学功能及其在养猪生产中的应用

壳聚糖的生物学功能及其在养猪生产中的应用
2 2
养 猪 S NE P O C I N () WI R DU T O 1
2 1 02
壳 聚 糖 的 生 物 学 功 能 及 其 在 养 猪 生 产 中 的 应 用
张 建 刚 , 怡然 , 储 夏 晨 , 国琦 赵
2 50 ) 2 0 9 ( 扬州大学动物科 学与技术学院 , 江苏 扬州
动, 从而起 到抗 菌 、 抑菌 作 用[ 三是 它 能促进 肠 道 9 ] ; 有 益菌 如双 歧杆 菌 、 乳酸 菌 的增殖 , 少 有害 菌 的 减
定 植 【J l 0 。
12 提 高 免 疫 力 .
近来 的研 究发 现 ,壳聚糖及其衍 生物是很好 的 免疫促进剂 , 能促进 机体分泌多种免疫 因子 , 具有 提 高体液免疫和细胞免 疫的功能 ,从而增强机体抗 感 染能力 。壳聚糖 能有 效增强 巨噬细胞 的吞 噬功能和 水解酶 的活性 , 刺激 巨噬细胞产生淋 巴因子 , 启动免
作者简 介 : 张建刚(9 9 , 河南方城人 , 18 一)男, 在读硕 士研 究生, 究 研
疫系统I。 l 因而 , 1 】 壳聚糖也是一种 良好 的免疫调节剂 。 Sfr n和 Ma i z2 0 ) ee a i nn (0 0 研究 发现 , e 当人和 动 物 的疫苗 中加 入壳聚糖 乳化剂 , 则可活 化 B和 T淋 到 壳 聚 糖 r 2 _ 。 自 15 8 9年 法 国人 R ue 首先 得 到壳聚 糖 后 , 巴细胞 ; o gt 同时, 内 IG抗体 水平提 高 体 g 。 它 的优 良性 能被各行各业广泛关注 ,人 们逐渐 发现 13 改 善 胃肠 道 环 境 . 壳聚糖带有 N 2 团,可吸附氢离子与结合相 H- 基 了它 的许多功效 。比如 , 它不仅可 增强免疫功能 ( 史 彬 林 等 ,0 5 Sf i 2 0 ;e r n和 Ma ie,0 0 , 是 一 当数 量的 胃肠道 内的酸性物 质, ea rn z2 0 ) 也 t 中和 过多的 胃酸 , 保 调节 D 起 到缓冲作用 , H, 改善动 物的体 内 种抗 菌剂 ( o g ,0 2 Jo 等 ,0 1 [1 生长 护 胃黏 膜, H n 等 2 0 :en 20 ), 5和促 6 剂( 马小珍等 ,0 1t 壳聚糖 能被 生物 降解 , 20 )1 7 。 降解产 环境 ; 壳聚糖 能够促进动物肠道 内有 益菌 群 ( 如双歧 物不会对 环境造成污染 ,且克服 了抗 生素易产生耐 杆菌 、 乳酸杆菌) 的增殖 , 阻止有害菌 的侵 袭 ; 壳聚糖 药性、 药物 残 留、 污染环境 的缺 点, 在畜 牧生产 中具 也能吸附或螯合动物肠道 内的重金属及其他有害物 有很好 的应用前景 。壳聚糖及其衍 生物 已成为近年 质 , 助于将其排 出体外 。 有 来 国 内外研究 的热 点。本文就 壳聚糖在养猪方面 的 2 壳聚糖在 养猪生产 中的应用 应用 作一综述 。 在猪 饲料 中添加 壳聚糖 ,可 以缓解仔 猪断奶应 激, 改善生长状况 , 提高肥育猪 的瘦 肉率等 。 1 壳聚糖 的作用机理

壳聚糖在动物生产中的研究进展

壳聚糖在动物生产中的研究进展
HOU a la g GE n i Xi o i n , Ya ln
( in j n nuZ ieX eu n H ri 10 8, hn ) Hel ga gMiz hy u ya , abn 5 0 1 C ia o i
Ab ta t hts ni o epo u t f e c tltdc i n C i s nc nb s dfr mp o iga i l mmu i sr c:C i a s n rd c a eyae ht . ht a a eu e rvn n ma o od i o oi i nt y
21年第6 饲料博览 41 01 期
壳 聚糖带 正电 ,胆汁酸带负电 ,两 者结合后排出 体 外 ,使 部 分 胆 汁 酸 不 再 被 重 吸 收 后 进 人 肝 脏 。 胆囊 中胆汁酸变少 ,促使机体生成胆汁酸对其 进
行 补 充 ,血 液 和肌 肉 中 的 胆 固 醇 生 成 胆 汁 酸 ,增
蛋 白质 ,其 次 就是 甲壳 质 。 甲壳 质 经 过深 加 工 ( 脱 去 乙酰基 ) 以制取 壳 聚糖 (htsn ,其在 自然界 可 C i a) o 中 比较 少 见 ,大 部 分 都 是 通 过 人 工 手 段 制 取 的 。 壳 聚 糖 被 誉 为 继 蛋 白质 、糖 、脂 肪 、维 生 素 、矿 物 质 以 外 的 “ 六 生命 要 素 ” 第 ,是 目前 自然 界 发 现 的 唯一 带 正 电 的 阳性 食 物 纤 维 。壳 聚 糖 是 一 种 具 有 良好 发 展 前 景 的新 型 饲 料 添加 剂 ,能 够 调 节 脂 肪 代 谢 、增 强 免 疫 力 ,同 时还 有 抗 菌 、抗 病 毒 作
24 抑 制 肿 瘤 活 性 .
临 床 试 验 证 明 ,经 灌 胃途 径 给 予 壳 聚糖 制 剂 O4 ,可 以 延缓 病 患腹 水 瘤 生 长 ,壳 聚糖 制 剂 可 . %

壳寡糖的生物学功能及其在畜禽生产中的应用

壳寡糖的生物学功能及其在畜禽生产中的应用

64壳寡糖的生物学功能及其在畜禽生产中的应用熊爱军1,张增玉1,邹新华1,2,倪冬姣1,2,许赣荣1,2,昌捷1(1.广东广州播恩集团技术中心510000;2.农业农村部生物饲料国家重点实验室341000)摘要:壳寡糖是迄今所发现的唯一天然阳离子碱性多糖,具有水溶性好、粘度低、生物活性高、分子量小、易被机体吸收等特性。

由于含有功能性羟基和基团氨基酸,壳寡糖有着非常明显的抗菌、抗氧化、提升免疫力水平的效果,还能够实现多种动物的胆固醇降低效果。

本文就壳寡糖生物学功能及其在畜禽生产应用实际情况做出简要分析,给畜禽生产提供良好基础。

关键词:壳寡糖;壳聚糖;畜禽;生物学功能;免疫,饲料壳寡糖(chitosan oligosaccharide,COS):化学名β-(1-4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖,是氨基葡萄糖(Glucosamine)通过β-1,4糖苷键连接而成的聚合度为2-10功能性低聚糖,这是在甲壳素通过高温条件作用之下使用浓NaOH脱乙酰化处理之后首先会形成壳聚糖,壳聚糖能够利用加酸的方式与酶促降解之下形成[1],其分子量小于3KDa,易溶于水及酸性、碱性溶液,99%以上被机体吸收。

壳寡糖是迄今所发现的唯一天然阳离子碱性多糖,具有水溶性好、粘度低、生物活性高、分子量小、易被机体吸收等特性,在国外被誉为“人体第六大生命要素”[2]。

由于含有功能性羟基和基团氨基酸,壳寡糖具备非常好的效果,比如抗菌性、抗炎、抗氧化的效果,还能够促进动物机体免疫力效果的提升,所以实际应用效果非常好[3]。

壳寡糖具生物性非常好,降解性良好,能够大量地应用到食品、药物、医学等多个行业中,效果非常好[4]。

目前畜牧行业饲料中开始全面禁止使用抗生素,壳寡糖作为替抗生素产品应用于畜牧养殖,是一种新型的安全有效的绿色饲料添加剂,本文重点分析壳寡糖的生物学效应,并且了解其在畜禽养殖中所产生的效果。

1壳寡糖的主要生物学功能1.1调节肠道微生物及抗菌壳寡糖属于益生元,能够有效地通过益生菌的合理使用,可以更好地促进其益生菌的有效生长,改善肠道内环境,从而提高饲料消化率及生产性能[5]。

壳寡糖的生物学功能及其在生猪生产中的应用

壳寡糖的生物学功能及其在生猪生产中的应用
发现 在 人 的脐 静 脉 内 皮 细 胞 中 。一 定 剂
强 碱 的 处 理 ,形 成 壳 聚 糖 ,再 由壳 聚 糖 降解而产 生的具有水 溶性好 、功能强 、
生 物 活性 高 的低 分 子 量 产 品 。C S的生 O
条 件 比较 苛 刻 ,产 率 较 低 ,且 酸 溶 液 对
产 物有 破坏 作 用 ,作 为 大 规 模 生 产 C S O 需 要进 一 步 改 善 T 艺 而 氧 化 降 解 法 主 要 是 H2: 解 法 , 因 产 率 高 、对 环 境 0降 无 污 染 等 优 点 而 被 , 采 用 ,但 H 0 泛 :
收 ,且 安 全 无 毒 。 赵 玉 清 等 [ 1 壳 寡 1对 糖 的 食 用 安 全 性 进 行 了 评 价 . 将 小
鼠 和 大 鼠 分 别 灌 服 壳 寡 糖 1 5 和 . 2
22 免疫 调 节 作 用 . 免疫 系统 是机体 防卫病原体 侵袭 、 清 除 机体 异 物 以及 外 来 病 原 微 生 物 最 主

2 氨 基 一 一 氧 一 一 萄 糖 ,是 氨 基 葡 一 2脱 D葡
萄糖通过 2 1 ~ 0个 B 1 一 苷 键 连 接 起 一, 糖 4 来 的 物质 ,也 是 天 然 糖 中唯 一 大 量 存 在
的碱 性 氨 基 寡 糖 。C S是 由 甲壳 素 经 过 O
而降低 其 氧化破 坏作 用 。金黎 明等 [ 3 1
强 机 体 免 疫 、抗 菌 、抗 肿 瘤等 及 在 生 猪 生 产 上 应 用 的 最 新研 究进 展 。
关 键 词 : 壳 寡糖 ; 生物 学 ;功 能 ;猪
壳 寡 糖 ( ht h o ac a d , O ) c i o g s ch r e C S o i

低聚壳聚糖的生物学活性及其在畜禽生产中的应用

低聚壳聚糖的生物学活性及其在畜禽生产中的应用

2 0 1 3 年第1 2 期 饲料博览 31
添加 剂世 界 A d d i t i v e Wo r m
弱 ,使壳聚糖分子在溶液中具有更大的扩展趋势。 因此 ,低聚壳聚糖分子构象从有序结构变为松散 , 即链长度 的缩短和分子构象 的变化使得壳聚糖在水 溶液中的无序程度增加 ,使其水溶性改善 。
Ab s t r a c t : As s e n i o r p r o d u c t o f c h i t i n a n d c h i t o s a n , o l i g o — c h i t o s a n h a s g o o d wa t e r s o l u b i l i t y , h i g h b i o l o g i c a l a c — t i v i t y s a l i e n t f e a t u r e s . T h r o u g h a c o mb i n a t i o n o f r e c e n t r e s e a r c h o n t h e c h i t o s a n , T h i s p a p e r r e v i e w e d t h e b i o l o g i c a l a c — t i v i t y a n d a p p l i c a t i o n i n a n i ma l p r o d u c t i o n . Ke y wo r d s : o l i g o — — c h i t o s a n ; b i o l o g i c a l a c t i v i t y ; l i v e s t o c k p r o d u c t i o n
来对低聚 壳聚糖的相关研究 ,对其生物学活性及其在 畜禽生产 中的应用作 以综述。

生物源农药壳聚糖的资源、特点及应用

生物源农药壳聚糖的资源、特点及应用

农药按照来源可将其分为化学农药和生物源农药2大类,其中生物化学农药、植物源农药、微生物农药一般归属于生物源农药,也即平时称之为生物农药。

生物源农药在我国已有悠久的历史,也是最早应用植物源农药防治病虫害的国家之一;虽然生物源农药特性是药效偏低(与化学农药相比),其发展速度显得比较缓慢,但却是发展绿色农业重要的主力军。

生物源农药壳聚糖是甲壳素脱乙酰化处理的产物,壳聚糖的分子量为十几万至几十几,是迄今发现的唯一天然碱性多糖。

由于形成有序的大分子结构中大量2-氨基葡萄糖和部分2-乙酰氨基葡萄糖的存在,前者含量一般超过80%,其特殊的分子组成和结构赋予壳聚糖多种生物活性和功能,与甲壳素相比各种性能得以大大改观。

据文献报道,生物源壳聚糖具有杀虫、杀菌、调节作物生长、生物官能性和易于成膜等特殊性能,在农业中主要可以用作杀虫剂、杀菌剂、植物生长调节剂、农药缓释剂、果蔬保鲜剂以及可降解地膜和种子处理等应用;而使用的壳聚糖对作物无药害,对人畜无毒害、对环境无公害, 是一种对环境友好的、性能优良的生物源农药,具有广阔的应用前景。

壳聚糖已经在食品、医药、化妆品、其他工业方面使用都取得了一定的成果,在农业上则在近年来才得到应用。

壳聚糖是植物-病原体相互作用过程中的重要信号分子,不仅能抑制病原菌的生长,还能激活植物的多种抗病基因,诱导植物产生抗病性。

它作为植物体内的诱导物,能诱导各类植物产生抗性因子,有效地防治真菌、细菌和病毒性病害;同时又能有效地活化植物细胞,调节和促进植物生长,特别是对目前化学农药无法控制的某些农作物的特殊病害,如枯萎病、黄萎病和病毒病等,有明显而独特的效果,受到人们的关注。

1 壳聚糖的资源和制备壳聚糖(chitosan)是甲壳素的脱乙酰化处理的产物,是迄今发现的唯一天然碱性多糖。

甲壳素(Chitin)又名甲壳质或几丁质等,属于直链氨基多糖,分子式为(C8H13NO5)n,单体之间以β(1→4)甙链连接,分子量一般在106左右,理论含氨量6.9%。

壳聚糖的生物学特性与应用

壳聚糖的生物学特性与应用

壳聚糖的生物学特性与应用壳聚糖是一种由葡萄糖基单元组成的生物高分子,在自然界中广泛存在于贝壳、虾、蟹等海洋生物的外壳中。

壳聚糖具有许多生物学特性,如生物相容性、生物可降解性和生物活性,因此被广泛研究并应用于医药、食品、化妆品、环境保护等领域。

作为一种生物高分子,壳聚糖的生物相容性非常好,具有良好的组织相容性和生物降解性。

这些特性使得壳聚糖被广泛应用于医药领域。

例如,在制备缓释药物领域中,壳聚糖可以用于制备低毒性、高效率的缓释药物;在制备组织工程材料中,壳聚糖可以与其他生物材料结合,制备具有良好生物相容性的组织工程材料,如人工软骨、人工骨等。

另外,壳聚糖还具有一定的生物活性,如抗菌活性、抗氧化活性和免疫调节活性。

因此,在食品、化妆品以及保健品领域也有广泛应用。

例如,在制备食品保鲜剂领域中,壳聚糖可以作为天然保鲜剂,将食品的存储寿命延长;在制备化妆品中,壳聚糖可以作为天然保湿剂,增强化妆品的保湿效果。

此外,壳聚糖还具有对环境的保护作用。

由于壳聚糖可降解性好,且在自然界中较易被分解和吸附,因此是一种很好的环保材
料。

在环保领域中,壳聚糖可以用于处理水中的重金属离子和有
机物,以及生物膜的制备等。

总的来说,壳聚糖具有广泛的应用前景。

由于其生物相容性好、生物可降解性强、生物活性高和对环境的保护作用,使得壳聚糖
在医药、食品、化妆品、环保等领域中得到广泛应用。

未来,壳
聚糖的应用领域还将不断扩展,成为一种重要的生物高分子材料。

壳聚糖的应用及发展

壳聚糖的应用及发展

壳聚糖的应用及发展壳聚糖是一种天然产物,由大自然中的有机物壳聚糖骨架构成,是壳类动物、甲壳动物和真菌细胞的主要组分。

壳聚糖在近年来得到越来越多的关注,并在各个领域中得到广泛的应用和发展。

首先,在医药领域,壳聚糖具有良好的生物相容性、生物可降解和生物活性。

因此,壳聚糖被广泛应用于药物传递系统中,可以包裹和保护药物,提高药物的稳定性和口服吸收率。

同时,壳聚糖也可以作为生物材料被用于修复和重建组织,如骨骼和软组织。

此外,壳聚糖还具有抗菌、抗病毒和抗肿瘤等活性,成为药物研发的重要组成部分。

其次,在食品工业中,壳聚糖被用作食品添加剂,用于增稠、乳化、保鲜、防腐等功能。

壳聚糖具有良好的胶凝性和稳定性,可以用于制备果冻、酱料、甜品等食品,提高食品品质和口感。

此外,壳聚糖还可以用于纳米包装食品,增加食品的存储期限和安全性。

再次,在环境保护领域,壳聚糖具有吸附重金属离子、染料、有机污染物等优良性能。

因此,壳聚糖被广泛应用于废水处理中,可以用来提取和回收有价值的金属离子,同时减少废水对环境的污染。

此外,壳聚糖还可以用于土壤修复,提高土壤的肥力和营养含量。

最后,在纺织工业中,壳聚糖被用作纺织品的功能改性剂。

壳聚糖可以与纤维表面发生化学反应,具有改善纤维表面性能、增强纤维强度和耐磨性的作用。

此外,壳聚糖还可以用于制备智能纺织品,如防水透气、阻燃、抗菌等功能纺织品,提高纺织品的附加值和竞争力。

总之,壳聚糖作为一种天然产物,在医药、食品、环境保护和纺织等领域中具有广泛的应用和发展潜力。

随着科技的进步和人们对可持续发展的关注,壳聚糖的应用和研究也将不断拓展,为人类的生活和健康带来更多的好处。

壳聚糖纳米粒子的制备和功效评价及其在生物活性物质载体中的应用

壳聚糖纳米粒子的制备和功效评价及其在生物活性物质载体中的应用

结论
本次演示研究了壳聚糖衍生物的制备方法及其在药物载体中的应用。通过优 化制备条件,获得了稳定性高、药物承载能力强的壳聚糖衍生物。实验结果表明, 该药物载体具有良好的细胞相容性,在药物输送领域具有广阔的应用前景。未来 研究方向应壳聚糖衍生物的智能化和多功能化,以提高药物载体的综合性能。
谢谢观看
2、药物承载能力
研究发现,随着壳聚糖衍生物取代度的增加,药物吸附量也呈现出增大的趋 势。此外,壳聚糖衍生物对不同性质的药物均具有较好的吸附性能,显示出良好 的通用性。
3、细胞毒性
采用MTT法对壳聚糖衍生物进行细胞毒性评估,结果显示,与对照组相比, 不同取代度的壳聚糖衍生物在一定浓度范围内对细胞活性无明显影响,显示出良 好的细胞相容性。
4、药物载体构建与性能表征
将药物与壳聚糖衍生物溶液混合,通过搅拌、冷冻干燥等技术制备药物载体。 采用SEM、激光粒度仪等手段对药物载体的形貌和性能进行表征。同时,通过测 定药物载体的药物吸附量、释放行为等参数,评估其药物载体性能。
1、稳定性
通过对不同取代度的壳聚糖衍生物进行热重分析(TGA)和差示扫描量热法 (DSC)表征,发现随着取代度的增加,壳聚糖衍生物的热稳定性得衍生物表现出更好的化学稳定性。
n method and efficacy evaluation of chitosan nanoparticles and their application in carriers of biologically active substances.
Keywords: chitosan, nanoparticles, preparation, efficacy evaluation, carrier of biologically active substances

甲壳素壳聚糖生物学活性及应用

甲壳素壳聚糖生物学活性及应用

甲壳素/壳聚糖生物学活性及应用4.1 甲壳素/壳聚糖的生物学活性4.1.1 调节脂类代谢甲壳素、壳聚糖有脂粘连性的特殊功能,可降低动物血脂、胆固醇、甘油三脂含量,也可降低动物产品如鸡蛋中的胆固醇含量。

X加罗等(1996)试验表明,大鼠摄入一定剂量的壳聚糖能有效抑制血清总胆固醇升高(P<0.01),但能使高度密度脂蛋白胆固醇(HCL-C)升高(P<0.01);同时表明壳聚糖降低血清总胆固醇(TC)效应可能主要表现在降低密度脂蛋白(LDL-C)和极低密度脂蛋白胆固醇(VLDL-C)上,而对HDL-C有升高用。

另外,壳聚糖对食欲及体重影响不大,对脏器无明显的损害作用。

甲壳素、壳聚糖之所以具有此项功能大多数人认为是由于此类物质成分中的葡萄糖胺连带由4个铵离子,它具有较高的阴离子交换能力,与胆汁酸有很好的结合能力,可阻止胆肝汁酸的循环,降低脂肪的吸收,增加粪中脂肪的排出量。

另外甲壳素、壳聚糖也能与脂类化合物络合,形成不易被胃酸水解和消化系统吸收的络合物,降低机体对脂肪类物质的吸收。

4.1.2 抗微生物活性壳聚糖有较强的抑菌、杀菌能力。

脱乙酰化度为30%和70%的甲壳素(DAC-30及DAC-70)能提高宿主抗Sendai病毒及大肠杆菌感染的能力,提高静脉注射甲壳素的水有产物N-乙酰氨基葡萄糖六聚体(NACOS-6),对绿脓杆菌感染的大鼠有较强的保护作用。

Mnzzarelir(1987)对N-羧丁基壳聚糖的抗微生物活性作了研究,试验表明,浓度为4mg.ml-1、PH5.4-6.8的N-羧丁基壳聚糖-3,6-二硫酸酯对体外培养的金黄色葡萄球菌,链球菌、奇异变形菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、肺炎杆菌和柠檬酸细菌有抑制作用(韩新燕等,2000)。

壳聚糖抗微生物的可能机理是此类物质的分子中所带的正电荷及其聚合分子结构可与病原菌表面的鞭毛及套膜吸附凝集,抑制病原菌繁殖,改进小肠代谢功能。

4.1.3 增强免疫、抗肿瘤活性雷朝亮等(1997)往小鼠腹腔注射2%甲壳素水溶液5、10、20ml,结果发现甲壳素可增加小鼠腹腔巨噬细胞及NK细胞的活性,对细胞免疫及体液免疫均有增强的作用。

壳聚糖的生物学特性和医学应用

壳聚糖的生物学特性和医学应用

壳聚糖的生物学特性和医学应用壳聚糖的生物学特性与医学应用壳聚糖是一种天然聚合物,由葡萄糖、氨基葡萄糖和N-乙酰基葡萄糖等单体组成,具有良好的生物相容性、生物可降解性、生物吸附性和生物活性等特性,可广泛应用于医学领域。

本文将从壳聚糖的物理化学特性、生物学特性和医学应用等方面进行探讨。

一、物理化学特性壳聚糖是一种分子量较大的多糖,其物理化学特性受到其离子度、水解度等因素的影响。

一般来说,较高离子度的壳聚糖具有较好的水溶性,也更容易与负电荷分子结合,如DNA、糖蛋白等;而较低离子度的壳聚糖则具有较好的生物可降解性,可作为药物控释系统的载体或医用材料。

此外,壳聚糖也具有良好的渗透性和黏附性,可用于药品的快速吸收和组织修复。

二、生物学特性1. 生物相容性壳聚糖作为生物天然产物,其生物相容性较高,不易产生免疫反应和过敏现象。

同时,壳聚糖还具有良好的生物相容性和良好的生物膜形成性,可作为细胞和组织工程的重要材料。

2. 生物可降解性壳聚糖具有良好的生物可降解性,可在体内分解为无毒无害的代谢产物。

壳聚糖的生物降解性较好,主要是由于其分子链中含有的酰胺与葡萄糖苷键的断裂,通过酶、酸或水解等方式完成分解代谢。

3. 生物黏附性壳聚糖具有良好的生物黏附性,能够与细胞表面的胞膜分子、细胞外基质组分等亲和性吸附,发挥细胞聚集、组织修复等方面的作用。

此外,壳聚糖还能够与细菌、病毒等有机物质发生作用,从而对付疾病的治疗。

三、医学应用壳聚糖在医学领域的应用非常广泛,主要涉及到药物控释、组织修复、医用材料、生物膜形成、生物传感、疾病诊断与治疗等方面。

1. 药物控释壳聚糖可用于药物的控释,通过制备各种纳米粒等复合材料,可以延长药物的作用时间,减轻原药物的副作用。

2. 组织修复壳聚糖可用于组织修复,经过处理后可以形成支架,并且具有良好的生物可降解性、生物相容性和生物完整性。

这些支架可以用于骨质填充和组织修复。

3. 医用材料由于壳聚糖的生物相容性和生物可降解性等特性,它可以作为医用材料应用于诸如器械外壳、牙齿修复材料、皮肤移植、创面贴敷等领域。

壳聚糖在奶牛中的生物学功能及应用

壳聚糖在奶牛中的生物学功能及应用

动物营养学报2018,30(6):2079⁃2084ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2018.06.009壳聚糖在奶牛中的生物学功能及应用孙铭维1㊀童津津1㊀张㊀华1㊀杨德莲1㊀张㊀婕1㊀蒋林树1∗㊀熊本海2(1.北京农学院动物科学技术学院,奶牛营养学北京市重点实验室,北京102206;2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京100193)摘㊀要:壳聚糖是甲壳素脱乙酰基得到一种天然活性产物,具有黏膜黏附力及带有正电荷等特性,可有效促进肠道吸收营养物质和乳腺上皮细胞的增殖和分化,进而对肠道和乳腺组织起到保护作用㊂饲粮中添加壳聚糖能改变奶牛瘤胃发酵模式和菌群结构,使瘤胃的甲烷产量下降,并可提高奶牛的生产性能和免疫功能㊂此外,壳聚糖还具有无耐药性㊁安全㊁无残留等优点,不仅对奶牛乳房炎的主要致病菌的生长有抑制作用,还可有效地提高乳房炎奶牛的抗氧化能力和促进炎症康复,使其在奶牛生产实践中具有广阔的应用前景㊂本文主要从壳聚糖在奶牛体内的生物学功能及在生产中的应用研究进展进行综述,对壳聚糖在奶牛生产实践中进一步的应用提供理论支持㊂关键词:壳聚糖;生物学功能;奶牛乳腺上皮细胞;乳腺炎;奶牛中图分类号:S816.7㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2018)06⁃2079⁃06收稿日期:2017-12-02基金项目:国家自然科学基金(31772629); 十三五 国家重大科技专项(2016YFDO700201);北京市农业局北京市现代农业产业技术体系奶牛创新团队作者简介:孙铭维(1994 ),男,河北定州人,硕士研究生,研究方向为奶牛营养与免疫㊂E⁃mail:809398294@qq.com∗通信作者:蒋林树,教授,硕士生导师,E⁃mail:kjxnb@vip.sina.com㊀㊀壳聚糖是甲壳素脱乙酰基得到的产物,化学名称是β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖㊂而甲壳素是节肢动物和霉菌外骨骼中的主要成分,由N-乙酰-D-氨基葡萄糖单体单元与β-1,4-糖苷键连接而成[1]㊂常温下,壳聚糖为白色半透明㊁略带有珍珠光泽的固体,不溶于碱液以及强酸,但可溶于稀盐酸和多数有机酸㊂壳聚糖具有良好的吸附性㊁吸湿性㊁成膜性㊁通透性以及较好的生物相容㊁生物降解等特性[2],是一种无毒无害㊁无二次污染的环保材料,广泛应用于纺织㊁医学㊁食品㊁化妆品等领域[3]㊂甲壳素分子基本单位为乙酰基葡萄糖,溶解度极小,而壳聚糖分子基本单位为氨基葡萄糖,分子中含有羟基和氨基,化学活性和溶解度均远大于甲壳素[4],因此壳聚糖在实际应用方面具有更加广泛的前景㊂㊀㊀壳聚糖的脱乙酰度与物理化学性质有很大关系,可调节机体内不同的信号和因子㊂如壳聚糖的溶解度㊁富集离子的能力㊁絮凝力和N-选择性酰化能力等性质[5]㊂据报道,壳聚糖的分子质量越小,其对大肠杆菌的抗菌作用越明显㊂质子化壳聚糖在体内和体外与生长因子㊁核酸和细胞因子等负电荷分子结合,并与各种生物活性因子共同作用,增强特定的细胞增殖或诱导干细胞分化为功能分化的细胞[6]㊂Arkoun等[7]研究发现,壳聚糖使带负电荷的细菌细胞膜破裂,使其胞内的蛋白质和DNA释放,证明壳聚糖可作为一种细菌膜干扰物和射孔器㊂1㊀壳聚糖对奶牛肠道和乳腺上皮细胞的作用㊀㊀壳聚糖对上皮细胞的调控作用已得到广泛研究㊂据报道,因壳聚糖具有黏膜黏附力及带有正电荷等特性,可有效促进肠道吸收[8],并通过激活肠上皮细胞的腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报30卷通路来改善肠道健康[9]㊂壳聚糖还可促进各种胚胎和成人乳腺上皮细胞的增殖[10]㊂壳聚糖制剂可修饰细胞黏附肽和其他缀合物,并显著提高了其支持细胞生长和维持动态平衡的能力[11]㊂研究发现,壳聚糖刺激细胞表面的受体,充当配体并结合整联蛋白复合物,从而启动下游信号级联,对乳腺上皮细胞产生形态发生作用,并调节其生长㊁极性㊁形态和分化[12]㊂然而,干细胞移植研究常常面临受损微环境的干扰,最终导致排斥或诱导免疫原性应答㊂研究发现,为了使微环境更适合移植细胞,壳聚糖可与乳腺的细胞外基质(ECM)组分如胶原蛋白Ⅳ㊁层黏连蛋白㊁触角蛋白㊁纤维蛋白和蛋白多糖[13]相互作用,进而起到保护作用㊂Nelson等[14]研究表明,乳腺上皮细胞悬浮在微胶原腔内,24h内在体外可组装成基底膜并极化成上皮细胞㊂Nowak等[15]研究发现,在含有壳聚糖成分的基质中,培养乳腺上皮细胞可活化半桥粒α6β1整联蛋白异二聚体,从而影响乳腺上皮细胞的存活和分化㊂Yang等[16]研究发现,在无血清条件下,外植体培养的壳聚糖生物材料在乳腺组织工程中具有广泛的应用潜力㊂壳聚糖和其他生长因子之间的这种相互作用,已经被解释为是由壳聚糖的阳离子性质所导致的,允许其与各种其他阴离子分子和生长因子相互作用㊂然而,壳聚糖及其衍生物在奶牛乳腺上皮细胞的影响及作用机制还有待进一步的研究㊂2㊀壳聚糖对奶牛的其他生物学功能2.1㊀对瘤胃发酵的影响㊀㊀研究发现,壳聚糖可通过转移挥发性脂肪酸(VFA)和提高丙酸盐浓度,改变瘤胃发酵模式,影响乙酸和丁酸的产生,使瘤胃的甲烷产量下降,进而减少奶牛在采食过程中的能量损失[17]㊂据报道,壳聚糖作用于产生氢离子(H+)的革兰氏阳性细菌的细胞壁[18],并干扰离子通量,导致瘤胃中乙酸与丙酸的比例降低,从而降低肠道甲烷排放[19]㊂已有的研究表明,壳聚糖可促进奶牛瘤胃发酵类型的转变,使丙酸浓度增加,乙酸浓度减少,甲烷产量减少[19],微生物蛋白质的合成和纤维的分解增加[20],改变瘤胃内菌群结构[21],提高奶牛生产性能㊁免疫功能㊁抗氧化能力,以及改善后肠道菌群结构等[22]㊂Goiri等[23]报道,当壳聚糖用于淀粉基质而不用于纤维素基质中时,体外试验中丙酸酯浓度增加,乙酸的浓度降低㊂Mingoti等[24]也观察到,当喂食给奶牛不同浓度的壳聚糖时,丙酸浓度随饲喂壳聚糖浓度的增加呈线性增加㊂据报道,壳聚糖减少了瘤胃中氨基酸脱氨,因为饲喂壳聚糖后瘤胃中异亮氨酸和缬氨酸脱氨产生的支链脂肪酸异丁酸和异戊酸在瘤胃中浓度降低㊂瘤胃中氨基酸脱氨减少,则可以使氨基酸进一步到达十二指肠,从而提高氨基酸的利用率[22]㊂壳聚糖还可减少牛奶排泄氮,而不改变氮摄入量并提高利用率[20]㊂2.2㊀对免疫调节的影响㊀㊀壳聚糖作为一种安全㊁无毒的饲料添加剂,在单胃动物上的研究和应用较多,且被证实可改善猪的生长性能和免疫力[25],提高鸡的生长性能㊁养分代谢㊁抗氧化能力及影响胃肠道环境等[26]㊂相对而言,有关壳聚糖对反刍动物作用的研究较少㊂已有研究表明,壳聚糖对奶牛乳房炎具有免疫调节作用㊂据报道,饲粮中添加0.1%的壳聚糖,可提高奶牛血清中免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)的含量以及血液中淋巴细胞总数㊁淋巴细胞百分含量及淋巴细胞的转化率,能够增强奶牛机体的体液免疫功能[27]㊂用壳聚糖饲喂患有乳房炎的奶牛,结果表明,血液中活性T淋巴细胞和B淋巴细胞数量显著升高,中性粒细胞吞噬率和吞噬指数下降,说明壳聚糖能够抵抗炎症㊁清除血清循环免疫复合物㊁调节中性粒细胞的吞噬活性㊁增强机体的体液免疫和细胞免疫的功能[28]㊂其机制为壳聚糖分子结构中的氨基能接受体内的质子,使体液的pH升高,创造一个激活淋巴细胞的环境,从而提高细胞免疫㊁体液免疫及自然杀伤细胞的功能,强化免疫监视作用[29]㊂另外,壳聚糖也可以通过促进双歧杆菌的生长㊁繁殖,间接调节免疫系统,因为它是一类双歧杆菌的促生长因子㊂双歧杆菌能够通过刺激肠黏膜潘氏细胞,激活肠黏膜免疫系统,促进免疫球蛋白A(IgA)的分泌㊂同时,双歧杆菌还能增强小肠上皮内淋巴细胞的杀伤活性,加强其在肠道内的免疫监视作用,由此提高机体的免疫功能[30]㊂3㊀壳聚糖的抗菌作用及其对奶牛乳房炎的治疗作用㊀㊀壳聚糖具有抑制多种细菌生长与活性㊁增强机体免疫力㊁抗病毒及降脂等多种生物学功能[31],08026期孙铭维等:壳聚糖在奶牛中的生物学功能及应用表现出类抗生素的特征[32],并以安全㊁无残留且不易产生耐药性等特点成为奶牛乳房炎防治研究的热点㊂目前,在奶牛乳房炎预防与治疗期间,仍以抗生素为主㊂而抗生素在临床上长期大剂量使用,导致病原微生物耐药性增强,抗生素疗效降低,且存在奶制品中抗生素残留严重超标等问题㊂因此有效控制奶牛乳房炎对当前奶业健康快速发展具有重要的现实意义㊂3.1㊀抗菌作用㊀㊀壳聚糖抗微生物特性尤其突出,具有很强的抗菌活性[33]㊂这主要是由于壳聚糖结构带有质子化铵,可在微酸性溶液中电离,使得壳聚糖带有正电荷,与细菌细胞膜带负电荷的物质相互作用,破坏细胞膜的稳定性,从而抑制微生物的正常代谢㊂据报道,壳聚糖主要有以下3个层次的相互作用方式:与外层细胞成分的相互作用;与细胞膜的相互作用;与胞质成分的相互作用[34]㊂通过电子显微镜检查各种壳聚糖处理的微生物表明,其作用的部位是在微生物细胞表面[35]㊂而细菌细胞膜的性能和结构起着重要的作用,革兰氏阳性菌比革兰氏阴性菌对壳聚糖更敏感[36],这种差异主要归因于不同的细胞壁㊁细胞膜体系结构,革兰氏阳性菌的细胞壁,是由一层厚而致密的肽聚糖和磷壁酸组成,肽聚糖的肽链之间通过75个甘氨酸交联着;革兰氏阴性菌的细胞壁则是多层结构,细菌细胞膜由细胞壁和细胞质膜组成,革兰氏阴性细菌还包括半透性双层脂膜(外膜)㊂因此,细胞壁聚集负电荷的差异,决定了微生物对壳聚糖的敏感性㊂㊀㊀通常认为,壳聚糖的聚阳离子性质,由带正电的氨基葡萄糖胺输送,引起细胞表面多方面的改变,胞内物质溢出,并最终导致细菌活性致命的损伤[37]㊂聚阳离子大分子壳聚糖和细菌细胞之间的初始接触,最有可能是与带负电荷的革兰氏阳性菌磷壁酸的介导发生静电反应㊂这与Şenel等[38]和Lanctôt等[39]的研究结果一致,即壳聚糖对革兰氏阳性细菌具有很强的抗菌作用㊂此外,有研究指出,当环境pH高于6.3时,壳聚糖的疏水和螯合作用对抗菌活性有影响;然而,在DePaiva等[40]的研究中,则显示了壳聚糖不受瘤胃内pH的影响㊂2个试验结果略有不用㊂带正电荷的壳聚糖可能被细胞吸收,它们与真菌和细菌的细胞DNA相互作用,从而抑制DNA以及RNA的转录和蛋白质的合成[41]㊂曾有报道壳聚糖能穿透植物细胞,依据是壳聚糖应用到植物组织的表面15min后,明显地检测到植物的细胞质和细胞核[42]㊂因此,其作用机制一是壳聚糖和带负电荷的细胞膜成分(即磷脂和蛋白质)之间发生静电反应,二是壳聚糖与革兰氏阳性细菌细胞壁的氨基酸反应,三是壳聚糖与革兰氏阴性细菌外膜的脂多糖反应,从而影响细胞膜的完整性和渗透性㊂总之,细胞膜的电荷有助于壳聚糖抗菌活性㊂㊀㊀关鸣等[43]研制出1种含有水溶性壳聚糖成分的奶牛护蹄液,能有效杀灭奶牛蹄病感染性病原菌,并且促进蹄部伤口愈合,有效防止和治疗多种蹄病,提高奶牛自身免疫力和抗病力㊂尽管壳聚糖具有很强的抗菌活性[41],但饲喂壳聚糖并没有引起微生物蛋白质合成的改变,并且在DelValle等[44]的研究中发现其对于奶牛的牛奶品质和产量并没有损害㊂根据田丰等[27]研究发现,在添加15g/d的壳聚糖时,与无添加的对照组相比,奶牛产奶量增加,平均每头牛每天多产奶1.8kg㊂3.2㊀对奶牛乳房炎的治疗作用㊀㊀研究发现,壳聚糖在治疗奶牛临床型乳房炎时,对奶牛无任何副作用㊂且通过体外抑菌试验表明,水溶性壳聚糖对奶牛无乳链球菌㊁绿脓杆菌㊁金黄色葡萄球菌㊁大肠杆菌㊁沙门氏菌㊁链球菌均有不同程度的抑制作用[45]㊂Freter等[46]证实,低浓度的壳聚糖抑菌能力最强,因为低浓度的壳聚糖可以中和细菌细胞表面所带的负电荷,使细菌细胞胶合在一起,而高浓度的壳聚糖可能使细菌细胞表面带上一定数量的正电荷,从而使细菌细胞处于悬浮状态,而不是胶合在一起,结果降低了壳聚糖的抑菌效果㊂据报道,对患有隐性乳房炎的奶牛,在饲粮中添加不同浓度的壳聚糖,5g/d的壳聚糖可显著降低乳中体细胞的数量㊂Asli等[47]研究发现,应用2.6ku分子质量的壳聚糖注射奶牛乳腺组织内,以剂量依赖的形式,对金黄色葡萄球菌的活性具有抑制作用㊂㊀㊀奶牛乳房炎发生时,抗氧化能力起到重要作用㊂在正常情况下,机体内自由基的产生㊁利用㊁清除三者处于动态平衡,当乳房炎发生时,特定的免疫细胞就会引入相当数量的自由基来援助这些细胞杀死病原菌㊂而机体内的自由基产生过多,清除自由基的能力减弱,引起机体的脂质过氧化发生,破坏生物膜的结构,使乳腺感染的严重程度1802㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报30卷增加㊂研究发现,对患有乳房炎的奶牛饲喂壳聚糖时,结果表明,壳聚糖具有抗氧化功能,可调节奶牛机体自由基水平,并促进奶牛乳腺炎症的康复[48]㊂任海军[49]和郭小萍等[50]试验结果表明,在奶牛饲粮中添加壳聚糖可刺激奶牛的抗氧化功能,改善健康状况,降低乳中体细胞数,减少了乳腺组织感染乳腺炎的可能㊂4㊀小㊀结㊀㊀壳聚糖在奶牛生产实践中具有广阔的应用前景,不仅可以改变瘤胃发酵模式,降低甲烷的产生,还能减少采食过程中的能量损失,提高饲料转化率㊂因其具有安全㊁无毒,抗菌等特性,在治疗奶牛乳房炎方面成为热点㊂然而,壳聚糖对奶牛乳腺上皮细胞的作用机制以及如何调控机体的免疫反应,怎样通过信号通路的调控来发挥作用,还有待进一步的研究㊂此外,壳聚糖应用于奶牛生产实践过程中的安全性研究还有待进一步的深化㊂参考文献:[1]㊀DEEPTHIS,VENKATESANJ,KIMSK,etal.Ano⁃verviewofchitinorchitosan/nanoceramiccompositescaffoldsforbonetissueengineering[J].Internat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壳聚糖的生物活性和应用

壳聚糖的生物活性和应用

壳聚糖的生物活性和应用壳聚糖是一种天然高分子物质,它是由甲壳素去乙酰的过程中产生的副产物。

与其他生物高分子相比,壳聚糖具有独特的化学和生物学特性。

它具有优异的生物相容性和生物可降解性,壳聚糖的生物活性和应用广泛,尤其在医药领域中受到了广泛的关注。

一、壳聚糖的生物活性1.抗氧化活性壳聚糖含有丰富的羧基、氨基和羟基等官能团,因此具有很强的抗氧化活性。

研究表明,壳聚糖可以通过清除自由基,提高抗氧化酶活性等多种途径来发挥其抗氧化作用。

壳聚糖的抗氧化活性具有很强的应用前景,可以用于保健品的制造。

2.抗菌活性壳聚糖具有广谱的抗菌活性,可以有效地杀灭一些病原微生物,如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等。

其抗菌作用机制是通过破坏细菌的细胞壁而起到抑菌作用。

因此,壳聚糖在医药领域的应用非常广泛。

3.免疫调节作用壳聚糖通过调节免疫系统的功能来发挥其免疫调节作用,可以促进免疫细胞的增殖和分泌,从而提高免疫功能。

壳聚糖在治疗肿瘤、感染和自身免疫性疾病等方面有着广泛的应用前景。

二、壳聚糖的应用1.医药领域壳聚糖在医药领域中的应用范围非常广泛,包括医用敷料、缝合线、骨修复材料、口腔医学等。

壳聚糖可以用于制备缝合线,其材料具有良好的生物可降解性,使用起来更加安全。

此外,壳聚糖还可以用于细胞培养、药物缓释等方面。

2.食品领域壳聚糖在食品领域中的应用也非常广泛,包括保鲜剂、防腐剂、凝胶剂等。

壳聚糖作为一种天然的高分子物质具有很好的生物相容性,对人体无毒无害,因此在食品领域中的应用受到了广泛的关注。

3.环境保护领域壳聚糖作为天然的高分子物质,具有良好的生物可降解性和生物相容性,因此可以用于环境保护领域。

壳聚糖可以用于制备环境友好型的包装材料和吸附性材料,可以有效地减少对环境的污染。

总之,壳聚糖作为一种生物活性物质,具有很好的应用前景,可以在医药、食品、环保等领域实现广泛的应用。

未来随着技术的发展和研究的深入,相信壳聚糖的应用范围还将得到不断的扩展和拓展。

壳聚糖的生物活性及在生命科学领域的应用

壳聚糖的生物活性及在生命科学领域的应用

壳聚糖的生物活性及在生命科学领域的应用壳聚糖是一种天然产物,其分子结构与胶原蛋白和明胶相似。

壳聚糖主要来源于贻贝、虾、蟹、龙虾、虾青素、虾壳素等海洋生物,也可从真菌或甲壳动物中提取得到。

具有多种生物活性和广泛的应用前景,因此深受生命科学领域的关注和重视。

1.壳聚糖的生物活性1.1 抗菌活性壳聚糖具有杀菌、抗菌的作用。

其杀菌机制是通过与菌体表面的负电荷吸附结合,影响菌体的形态和生理代谢,从而使细胞膜破裂而死亡。

研究表明,壳聚糖对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有明显的杀菌效果,具有广谱的抗菌活性。

因此,壳聚糖可以用于制备食品保鲜剂、食品包装材料等。

1.2 免疫调节活性壳聚糖还具有免疫调节的作用,可以促进机体免疫系统的活化,增强机体免疫力,从而对各种疾病有辅助治疗的作用。

同时,壳聚糖可以减轻炎症反应,具有一定的镇痛和解热作用。

1.3 抗氧化活性壳聚糖具有一定的抗氧化活性,可以清除自由基,维护细胞健康。

此外,壳聚糖还具有降血脂、促进胃肠道健康、减轻辐射损伤等多种生物活性。

2.壳聚糖在生命科学领域的应用2.1 医药领域壳聚糖在医药领域有广泛的应用,可以用于制备各种药物控释材料、诊断试剂、人工心脏瓣膜等。

同时,壳聚糖还可以作为保健品、化妆品、口腔卫生用品等。

2.2 食品领域壳聚糖在食品领域的应用也非常广泛,可以作为食品保鲜剂、食品包装材料、橙汁澄清剂等。

同时,壳聚糖还可以制备各种功能性食品,如壳聚糖骨胶原复合物、壳聚糖肽复合物等。

2.3 环境领域壳聚糖还可以应用于环境领域,可以用于污水处理、海水淡化等。

同时,壳聚糖还可以制备新型的环境友好型材料。

3.壳聚糖在生命科学领域的展望壳聚糖作为新型生物材料,其应用前景非常广阔。

未来,壳聚糖可以用于制备更好的药物控释材料、人工组织、人工器官等,为医学领域的发展做出更大的贡献。

同时,壳聚糖还可以用于开发新型的食品保鲜剂、食品包装材料、功能性食品等,为食品工业的发展带来更多的机遇。

壳聚糖的抑菌作用及在农业中的应用

壳聚糖的抑菌作用及在农业中的应用

壳聚糖的抑菌作用及在农业中的应用壳聚糖是一种多糖类聚合物,由N-乙酰葡聚糖和D-葡聚糖组成。

它具有良好的生物相容性和生物可降解性,并且在抑菌作用方面具有显著的潜力。

壳聚糖可以通过多种方式对细菌、真菌和病毒进行抑制,因此被广泛应用于农业领域。

首先,壳聚糖对细菌具有直接的抑制作用。

研究发现,壳聚糖能够与细菌表面的负电荷相互作用,形成复合物,从而导致细菌的细胞壁破裂和蛋白质失活,进而抑制细菌的生长和繁殖。

壳聚糖对多种致病菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等都具有明显的抗菌效果。

因此,在农业生产中,可以利用壳聚糖来预防和治疗作物病害,减少化学农药的使用。

除了对细菌的抑制作用,壳聚糖对真菌的防治也具有潜力。

真菌是农作物病害的主要病原体之一,经常导致庄稼减产甚至死亡。

壳聚糖通过与真菌的细胞壁发生作用,干扰其萌发、吸附和侵入过程,从而抑制真菌的生长。

研究发现,壳聚糖对多种植物病原真菌如白粉病菌、黑斑病菌等都具有显著的杀菌活性。

因此,在农业生产中,壳聚糖可以被用于制备杀菌剂,用于控制庄稼病害。

此外,壳聚糖还对病毒具有一定的抑制作用。

研究发现,壳聚糖可以阻断病毒对细胞的感染,减少病毒的复制和扩散。

因此,在农业领域,可以利用壳聚糖来预防和治疗病毒性病害,保护农作物的生长。

在农业中,壳聚糖具有广泛的应用前景。

首先,壳聚糖可以用作优良的植物病害防治剂。

与传统的化学农药相比,壳聚糖具有更低的毒性和环境影响,可以减少对土壤和水环境的污染。

同时,壳聚糖还具有较长的残留期,能够持续抑制病原体的生长,从而提高防治效果。

其次,壳聚糖可以增强植物的抗病性。

研究表明,壳聚糖可以诱导植物产生一系列防御物质,如抗菌肽和抗氧化物质,提高植物的自我抵抗能力,减少病害的发生。

此外,壳聚糖还可以用于植物的根际修复,促进土壤健康和植物生长。

最后,壳聚糖可以用于解决农产品的保鲜和贮藏问题。

壳聚糖具有良好的保湿性和抗氧化性,可以延长农产品的保鲜期和贮藏寿命,减少废品和损失。

壳聚糖在生物医学领域的应用

壳聚糖在生物医学领域的应用

壳聚糖在生物医学领域的应用
壳聚糖是一种天然的聚糖物质,在生物医学领域中具有广泛的应用。

它具有多
种生物学特性,例如生物相容性、生物可降解性、抗微生物性等,因此成为生物医学领域中的研究重点。

壳聚糖在生物医学领域中主要应用于三个方面:组织工程、药物传递和生物传感。

组织工程
组织工程是指利用仿生材料来替代受损的组织或器官。

壳聚糖具有天然的生物
相容性和生物可降解性,在组织工程中有广泛的应用。

例如,壳聚糖可以用于制备软骨组织工程材料,可以改善骨折的愈合和软骨的再生。

此外,壳聚糖还可以制备血管组织工程材料,用于心血管疾病的治疗。

药物传递
壳聚糖可以用于制备纳米粒子和纳米胶束等药物载体,用于药物的传递和释放。

这些药物载体通常具有优异的生物相容性和生物可降解性,并且能够有效地将药物输送到特定的靶细胞或器官。

此外,壳聚糖还具有高度的表面活性,可以与蛋白质等生物分子相互作用,增强药物的生物利用度。

生物传感
壳聚糖可以用于制备生物传感器,用于检测生物分子、细胞和组织等。

生物传
感器通常由生物识别分子和传感器固定层组成,其中生物识别分子可以与特定的生物分子相互作用并发生变化,而传感器固定层则可以迅速的检测到这些变化,并输出相应的信号。

壳聚糖可以作为传感器固定层,有效地促进生物分子与生物识别分子的相互作用,并增加传感器的灵敏度。

总体来说,壳聚糖在生物医学领域中具有广泛的应用前景,但是其应用还处于
探索阶段。

需要进一步的研究和探索,以发掘壳聚糖在生物医学领域中的更大潜力。

壳聚糖在细胞生物学和医学中的应用

壳聚糖在细胞生物学和医学中的应用

壳聚糖在细胞生物学和医学中的应用壳聚糖,在海洋生物和昆虫的外骨骼和甲壳素中普遍存在,是一种天然的多糖物质。

它是由N-乙酰葡萄糖胺和葡萄糖酸二元酸组成,具有良好的抗菌性、生物相容性和生物可降解性。

随着生物技术和材料科学的发展,壳聚糖作为一种天然多糖物质,其在细胞生物学和医学领域中的应用也越来越广泛。

一、壳聚糖在细胞生物学中的应用1.细胞培养基中的应用壳聚糖可用于细胞培养基中作为生物活性骨架结构材料,可以提供细胞形态和细胞间交流的支持,以及紧密的表面与细胞黏附的交互作用,从而促进细胞增殖、生长和分化。

此外,壳聚糖还可以用于均匀分布和稳定细胞,减轻细胞的压力并降低细胞的病毒感染风险。

2.基因传递载体的应用壳聚糖可以作为基因传递载体来传递基因,具有良好的生物相容性和生物降解性,在基因治疗中具有广泛的应用前景。

研究表明,壳聚糖与DNA复合物在组织特异性基因治疗中具有良好的基因传递效果,可以通过转晕方法有效地传递药物分子和遗传信息,并能够无害地被人体所吸收和降解。

二、壳聚糖在医学中的应用1.创面覆盖剂的应用壳聚糖是一种天然的生物材料,具有生物相容性和生物可降解性。

因此,它可以作为创面覆盖剂用于外科创口、烧伤创口和溃疡的治疗。

研究表明,壳聚糖的保湿作用和水分保留能力能够促进创面的愈合;以壳聚糖为成分的创面覆盖剂在烧伤创面的治疗中也具有明显的效果。

2.医药纤维素的应用壳聚糖具有良好的溶解度、生物相容性和生物可降解性,因此可以用作医药纤维素,如手术用线、缝合线和药物缓释纤维。

手术用线和缝合线通常需要具有良好的拉力和生物相容性,以确保创口的愈合。

壳聚糖的特性使其适合用作手术用线和缝合线,同时具有较强的生物吸收性,可以逐渐被人体吸收和降解。

药物缓释纤维根据疾病治疗的需要,可以调整壳聚糖的分子量和纤维直径,以实现指定的药物缓释时间和治疗效果。

3.人工和修复骨组织的应用壳聚糖可以用于修复和人工骨组织的制备中。

它可以与其他生物材料和生长因子组合,制备出具有生物活性的人工骨,从而促进骨骼再生和修复。

壳聚糖的实验报告(3篇)

壳聚糖的实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 学习壳聚糖的提取方法。

2. 探究壳聚糖的性质及其应用。

3. 了解壳聚糖在食品、医药等领域的应用前景。

二、实验原理壳聚糖是一种天然的高分子多糖,由甲壳素经过脱乙酰化反应得到。

壳聚糖具有良好的生物相容性、生物降解性、抗菌性、成膜性等特性,广泛应用于食品、医药、环保等领域。

三、实验材料与仪器1. 材料:虾壳、稀盐酸、氢氧化钠、无水乙醇、氯仿、硫酸铜、硫酸锌、硫酸钠等。

2. 仪器:电子天平、恒温加热器、电热鼓风干燥箱、研钵、烧杯、滴定管、移液管、容量瓶、锥形瓶、玻璃棒等。

四、实验步骤1. 壳聚糖的提取(1)将虾壳洗净,晾干,剪碎。

(2)将虾壳放入烧杯中,加入适量的稀盐酸,加热煮沸,搅拌,使虾壳中的甲壳素溶解。

(3)过滤,取滤液,用氢氧化钠调节pH值至7-8。

(4)将调节pH值后的溶液加热煮沸,使壳聚糖析出。

(5)过滤,取滤饼,用无水乙醇洗涤,去除杂质。

(6)将洗涤后的滤饼放入电热鼓风干燥箱中,干燥至恒重。

2. 壳聚糖的性质研究(1)溶解性:将干燥后的壳聚糖加入适量的氯仿中,观察壳聚糖在氯仿中的溶解情况。

(2)成膜性:将壳聚糖溶液滴在玻璃板上,待溶液蒸发后,观察壳聚糖薄膜的形成情况。

(3)抗菌性:将壳聚糖溶液滴在含有细菌的培养基上,观察细菌的生长情况。

(4)生物降解性:将壳聚糖溶液滴在土壤中,观察壳聚糖在土壤中的降解情况。

五、实验结果与分析1. 壳聚糖的提取经过实验,成功提取出壳聚糖,干燥后的壳聚糖呈白色粉末状。

2. 壳聚糖的性质研究(1)溶解性:壳聚糖在氯仿中溶解度较低,说明其具有一定的溶解性。

(2)成膜性:壳聚糖溶液在玻璃板上形成薄膜,说明其具有良好的成膜性。

(3)抗菌性:壳聚糖溶液对细菌具有一定的抑制作用,说明其具有良好的抗菌性。

(4)生物降解性:壳聚糖在土壤中逐渐降解,说明其具有良好的生物降解性。

六、结论1. 成功提取出壳聚糖,干燥后的壳聚糖呈白色粉末状。

2. 壳聚糖具有良好的溶解性、成膜性、抗菌性和生物降解性。

壳聚糖的改性及作为生物材料的应用研究

壳聚糖的改性及作为生物材料的应用研究

第24卷 第2期V ol 124 N o 12材 料 科 学 与 工 程 学 报Journal of Materials Science &Engineering总第100期Apr.2006文章编号:167322812(2006)022*******壳聚糖的改性及作为生物材料的应用研究李东旭,耿燕丽(南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京 210009) 【摘 要】 本文介绍了近年来国内外对壳聚糖改性的多种方法,以及接枝共聚;并简单介绍了壳聚糖作为生物材料的应用研究概况。

【关键词】 壳聚糖;改性;接枝共聚;生物材料中图分类号:T Q314.1 文献标识码:AModification of Chitosan and its Application Study for Biom aterialsLI Dong 2xu ,GENG Yan 2li(Materials Science and E ngineering college of N anjing U niversity of T echnology ,N anjing 210009,China)【Abstract 】 In this article ,several methods about m odification of chitosan both here and abroad were introduced as well as graftcopolymerization.Otherwise ,application study of chitosan for biomaterial was als o introduced briefly.【K ey w ords 】 chitosan ;m odification ;graft copolymerization ;biomaterial收稿日期:2005204218;修订日期:2005206221基金项目:江苏省研究生创新基金资助项目:国家“973”资助项目(2001C B610703)作者简介:李东旭,男,教授,E 2mail :d ongxuli @.1 概 述壳聚糖(chitosan )为甲壳素N 2脱乙酰基所得的产物,在天然高分子中的含量仅次于纤维素。

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壳聚糖的生物学活性及其在动物生产中的应用■侯玉洁1徐俊1周瑶敏1严寒1孙建勇2(1.江西省农业科学院农产品质量安全与标准研究所,江西南昌330200;2.新疆阿勒泰市国营第一农牧场畜牧兽医站,新疆阿勒泰836500)摘要:壳聚糖是一种新型绿色饲料添加剂,能有效提高动物生长性能、增强机体免疫力、改善肠道微生态环境、调节脂肪代谢,近年来在动物生产中应用广泛。

文章对壳聚糖的结构、来源、生理学功能及其在动物生产中的最新研究进展作一综述。

关键词:壳聚糖;生物学活性;动物生产;应用doi:10.13302/ki.fi.2015.Z2.002中图分类号:S816.7文献标识码:A文章编号:1001-991X(2015)Z2-0005-09 Research progress of chitosan biological activity and its application in animal productionHou Yujie,Xu Jun,Zhou Yaomin,Yan Han,Sun JianyongAbstract:Chitosan was widely used as a new feed additives in recent years,which can improve production performance and immune performance,adjust intestinal flora,promote material metabolism and so on.In this paper,the structure,sources and biological activity,and its latest research progress in animal produc⁃tion were reviewed.Key words:chitosan;biological activity;animal production;application壳聚糖是一种新型绿色饲料添加剂,由自然界广泛存在的几丁质脱乙酰得到,是世界上丰富的天然生物聚合物之一。

壳聚糖在动物体内具有良好的相容性和可降解性,可提高动物生长性能,增强机体免疫力,改善肠道微生态环境,调节脂肪代谢;同时还具有抗菌、抑菌及抗肿瘤活性,在动物生产中具有广泛的应用前景。

本文主要就壳聚糖结构、来源、理化特性、生理学功能及其在畜禽生产中的最新研究进展作一综述,以期为生产实践中科学合理地利用壳聚糖提供参考。

1壳聚糖的结构及理化特性1.1结构壳聚糖,学名聚氨基葡萄糖或几丁聚糖,化学名称为聚葡萄糖胺(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖,由N-乙酰氨基葡萄糖以-1,4糖苷键缩合而成,它是一种阳离子动物纤维,也是迄今发现的自然界中唯一的一种天然碱性多糖(Rari Kumar,2000)[1]。

欧美学术界正式将壳聚糖列为第六大生命营养要素(Dash 等,2011)[2]。

1.2来源壳聚糖主要存在于甲壳类动物(虾、蟹)的外壳及藻类、菌类的细胞壁中,其相对分子质量根据脱乙酰程度的不同从数十万至数百万不等。

我国河流、湖泊众多且海域广阔,甲壳年产量约2000~3000t,是仅次于纤维素的天然高分子物质(Wan Ngah等,2011)[3]。

目前国内外生产壳聚糖的方法包括酸碱法、酶法、氧化降解法及机械加工法(Albanna等,2013;Tiya⁃boonchai,2013)[4-5]。

其中最常用的方法是酸碱法,用稀盐酸将蟹或虾壳在常温下脱灰分得到可溶性的氯化钙,用热的稀碱将蛋白质溶出,再脱色、水洗干燥,可得到甲壳素,通过脱乙酰化反应可使甲壳素脱去乙酰基得到壳聚糖。

1.3理化特性壳聚糖是含氮多糖类天然活性物质,在其大分子链结构中含有大量的-NH2和-OH强极性基团。

当壳05聚糖降解时,壳聚糖分子内外氢键作用随之减弱,使壳聚糖分子在溶液中具有更大的扩展趋势。

此外,还具有良好的吸湿、保湿功能。

2壳聚糖的生理学功能2.1抗菌抑菌功能关于壳聚糖的抗菌机理,前人已有不少的相关理论解释,目前主要倾向于三种理论:一是在静电作用条件下,壳聚糖在细胞表面与细胞壁上二价金属离子结合,降低细胞壁的稳定性;壳聚糖与细胞膜上的脂多糖、磷脂等结合形成高分子膜,改变了细胞膜的选择透过性,阻止营养物质向细胞内运输,起到杀菌的目的;二是壳聚糖进入细菌胞体内,扰乱DNA、RNA 和蛋白质的合成,扰乱细菌的正常生理活动,从而起到抗菌抑菌作用;三是促进肠道有益菌如双歧杆菌乳酸菌的增殖,减少有害菌的定植(Fernandes等,2013;Abdelgawad等,2014)[6-7]。

2.2增强免疫功能壳聚糖可通过提高自身免疫力和作为免疫佐剂提高其他药物的免疫力等方式来提高机体免疫功能,可有效促进细胞免疫与体液免疫功能(Wang等,2011)[8]。

壳聚糖的免疫调节机理如下:①通过促进一氧化氮合酶(iNOS)的基因合成表达,促进一氧化氮(NO)的合成与分泌,NO是由诱导型iNOS催化L-精氨酸生成,是巨噬细胞细胞毒效应的中心分子,它可调节多种免疫活性介质的合成,进而影响机体的免疫功能;②与壳聚糖调控胞液型磷脂酶A2(cPLA2)mRNA的表达有关,细胞膜磷脂在cPLA2催化作用下可释放花生四烯酸(AA),AA在环氧化酶(COX)和脂氧化酶(LOX)作用下分别产生前列腺素E2(PGE2)、白细胞三烯B4(LTB4)等一系列与免疫调节作用有关的激素类物质;③壳聚糖的免疫调节过程与免疫细胞因子白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-2(IL-2)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)有关,它们是保证免疫机能正常的重要细胞因子(Neimert Andersson等,2011;Bueter等,2014)[9-10]。

Porporatto等(2005)[11]研究表明,壳聚糖不但可促进抗原的吸收与分布,还可活化免疫细胞和调节有关细胞因子的产生。

李慧英(2009)[12]报道,壳聚糖对肉仔鸡血清免疫细胞因子IL-l、IL-2及TNF-α含量的影响呈剂量依赖关系,随日粮壳聚糖添加量的增加,血清IL-1、IL-2水平呈现显著二次曲线增加趋势(P< 0.05),壳聚糖添加量为500mg/kg和1000mg/kg时,血清IL-1、IL-2及TNF-α水平较高。

2.3改善肠道微生态环境壳聚糖可促进肠道有益菌繁殖,抑制有害菌和腐败物质的产生,改善动物肠道微生态环境,促进动物消化吸收,提高饲料利用率。

壳聚糖可吸附菌体细胞壁上的带负电荷物质(如脂多糖、磷壁脂酸),缓冲动物机体酸性内环境,使菌体细胞壁破损,抑制细菌生长繁殖(Ouattara等,2000)[13];此外,壳聚糖还能促进双歧杆菌和乳酸菌在肠道内定植,影响肠道内微生物的代谢活动,改善肠道微生物区系分布;壳聚糖也能吸附或螯合动物肠道内的重金属及其他有害物质,有助于将其排出体外(Wan Ngah等,2011;Varma等,2004)[3,14]。

2.4调节脂肪代谢壳聚糖能调节脂肪代谢,其调节机理如下:一是组成壳聚糖的葡聚糖胺链存在铵离子,能交换阴离子,壳聚糖与胆汁酸络合,减少胆汁酸对脂肪的乳化作用,胆囊中胆汁酸减少,促使机体生成胆汁酸对其进行补充,血液和肌肉中的胆固醇生成胆汁酸,增加其在胆囊中的贮备,血液中和肌肉中的胆固醇被大量消耗,其浓度相应降低;二是壳聚糖可抑制肠道内脂肪酶的活性,减少脂肪的分解和吸收;三是壳聚糖进入消化系统后,与脂肪、脂肪酸和胆固醇等脂类物质结合成络和物,其产物有强疏水性,且不能被胃酸水解,不被消化系统吸收,而随粪便排出(Juang等,2002)[15]。

任莉等(2010)[16]体外试验表明,壳聚糖能够结合自身重量4~5倍的脂肪。

2.5抗肿瘤活性文镜等(2002)[17]采用体外肿瘤细胞培养法,进行低聚壳聚糖抑制肿瘤活性的体外观察研究,结果表明,低聚壳聚糖能够抑制体外培养的肿瘤细胞DNA 的合成,具有一定的抑制肿瘤作用。

壳聚糖能提高自然杀伤细胞(NK)活性400%~500%,提高人间变性淋巴瘤激酶(ALK)功能300%,还可在血管细胞表面附着,抑制癌细胞转移(丁辉景,2008)[18]。

3壳聚糖在动物生产中的应用3.1壳聚糖在单胃动物中的应用3.1.1壳聚糖在家禽生产中的应用3.1.1.1壳聚糖在肉鸡生产中的应用在肉鸡生产中,日粮中添加壳聚糖可提高肉鸡的生产性能,改善机体免疫功能。

韩杰等(2007)[19]报道,肉仔鸡饲料中添加2%的壳聚糖能显著提高肉仔鸡平均日增重,降低料肉比(P<0.05),显著降低血清总胆固醇、游离脂肪酸和甘油三酯含量(P<060.05)。

金晓(2008)[20]在艾维茵肉仔鸡基础日粮中分别添加0、50、200、500、1000mg/kg和2000mg/kg壳聚糖,研究显示,壳聚糖的促生长效果以200mg/kg 为最佳,肉仔鸡血液中新城疫抗体滴度、外周血T淋巴细胞亚群(CD3+、CD4+和CD8+)比率、单核-巨噬细胞吞噬指数和血清中免疫球蛋白含量均提高。

但常斌等(2009)[21]研究指出,三黄鸡日粮中添加0.2%~0.4%的壳聚糖不影响其生产性能及干物质代谢率,能促进三黄鸡的矿物质代谢使其胫骨长度及重量增加,并有提高胫骨周长和灰分钙磷含量的趋势,添加0.2%的壳聚糖能显著提高蛋白质代谢率、降低脂肪代谢率(P<0.05);而高含量0.3%、0.4%壳聚糖日粮则出现抑制作用。

这可能与壳聚糖的抑脂作用有关,壳聚糖可促进体内脂肪排泄,减少脂肪沉积,致使体重增长相对下降;较高含量的壳聚糖产生的络合作用可干扰机体的正常功能,影响机体生长。

此外,肉鸡的生长速度还与壳聚糖的添加剂量、添加日龄及添加方法等有关(Shi等,2005)[22]。

肉鸡脂肪含量与血浆中甘油三酯的水平呈正相关。

李忠荣等(2010)[23]报道,肉鸡日粮中添加0.3%和0.5%壳聚糖均能显著降低雌性河田鸡的腹脂率、皮下脂肪肌间脂肪、血清甘油三酯及总胆固醇水平(P<0.05)。

对高密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、载脂蛋白AI及载脂蛋白B均无显著影响(P>0.05)。

可能由于壳聚糖没有参与或影响血液中脂类的转运,只是影响了脂类的消化吸收,从而影响脂肪在体内的贮存与沉积。

刘梅等(2011)[24]研究指出,与对照组相比,肉鸡基础日粮中添加150mg/kg壳聚糖,肉仔鸡肝脂率、腹脂率和血清中胆固醇水平分别降低4.92%、16.67%和23.19%(P< 0.05);腹脂中脂蛋白脂酶mRNA表达量显著增加(P<0.05)。

Kobayashi等(2002)[25]指出,肉鸡日粮中添加壳聚糖可降低回肠脂肪消化率,抑制小肠脂肪酶活性和脂肪的吸收。

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