结壳聚糖可降解性的研究

功能性包装材料结课论文壳聚糖可降解性的研究进展
姓名：任丹
班级：包装08
学号：080534115
指导老师：方健
日期：2011年5月17日
壳聚糖可降解性的研究进展
（班级包装08学号080534115）姓名任丹
摘要
首先，本文介绍了壳聚糖的理化性质、生物活性以及工业上和实验室制备壳聚糖的生产工艺。

其次，壳聚糖作为可生物降解的新型材料，已被广泛应用于化工、环保、医药等众多领域, 将壳聚糖降解到所需的分子量是其应用的前提。

本文介绍并评述了化学降解、物理降解和生物降解三种对壳聚糖的降解方法的研究进展。

最后，根据壳聚糖具有抗菌性，可生物降解及良好的成膜性等优异性能，探讨了壳聚糖在食品保鲜膜、可食用膜和生物可降解包装膜三个方面的研究进展。

关键字：壳聚糖；降解；应用
REVIEWS ON THE RESEARCH PROGRESS OF
DEGRATED CHITOSAN
Abstract
Firstly,this paper introduces chitosan’s physical and chemical properties, biological activity and the production process of industry and laboratory preparation of chitosan. Secondly, chitosan as a new biodegradable material which has been widely used in chemical, environmental protection, medical and so on at the premise that chitosan will degradat to the required molecular weight. This paper introduces and reviews on the research progress of three methods of chitosan’s degradation ,which including the chemical degradation, physical degradation and biodegradable. Finally, according to the chitosan has antibacterial sex, biodegradability and good film sex etc, and probes into the three aspects of the research progress, including the excellent properties of chitosan in food wrap, edible film and biodegradable packaging film.
Key words: chitosan; degradation;application
1引言
壳聚糖(chitosan，CS)是由大部分氨基葡萄糖和少量N-乙酰氨基葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接起来的直链多糖，通常是从虾、蟹、昆虫的外壳或真菌细胞壁中提取甲壳素(chitin)
在100℃~180℃，40％~60％的氢氧化钠溶液中非均相脱去乙酰基所得到的，化学名称为（1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖。

图1甲壳质和壳聚糖的结构图示
壳聚糖溶于酸性水溶解液呈粘稠液体，具有一定粘度，但不稳定会发生长链的部分水解。

这是多糖的一种属性，称之为降解性。

壳聚糖这种天然高分子，一经降解其分子量变小，当脱乙酰度达到50%左右，可以变成水溶性壳聚糖，完全生物降解。

目前，国内外学者提出的降解方法主要有化学降解、物理降解和生物降解三大类。

壳聚糖具有许多优良的功能性质和潜在的应用价值，其中成膜性非常引人关注，其分子之间的交联形成了空间网络结构，易成膜，这种膜拉伸强度大、韧性好、耐碱和耐有机溶剂。

因此壳聚糖作为一种优良膜材料，在食品、医药、纺织、化工、造纸等工业领域可得到广泛的应用。

壳聚糖可以制成各种各样的膜，如食品保鲜膜、生物可降解膜和可食用膜等[1]，越来越受到人们的重视。

2壳聚糖的性质及制备
2. 1壳聚糖的理化性质
壳聚糖是甲壳质最主要的衍生物，不同程度的脱乙酰作用可以获得不同脱乙酰度的壳聚糖。

粗壳聚糖相对分子质量为1. 0 ×105 ~ 1. 0 ×106，通常其脱乙酰度为80% ~ 95%。

纯净壳聚糖为白色或灰白色、半透明的片状固体。

主要特性有：1）不能完全溶解于水和碱溶液中, 但可溶于稀酸( pH <6)，游离氨基质子化促进溶解。

溶于稀酸呈黏稠状，在稀酸中壳聚糖的β−1，4糖苷键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。

2）壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具有很强的吸附性。

3）壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量有关，脱乙酰度越高, 相对分子质量越小，越易溶于水；相对分子质量越大，黏度越大。

2. 2壳聚糖的生物活性
壳聚糖是一种天然、无毒、可生物降解的化合物, 与机体之间有良好的生物相容性。

主要生物活性有：1）壳聚糖属天然高分子化合物, 其分子链上的游离氨基在弱酸溶液中结合1个质子生成阳离子聚合体, 有很强的吸附能力, 是一种良好的絮凝剂[2]。

2）带有正电荷的壳聚糖与带有负电荷的黏多糖、蛋白多糖等相互发生静电作用。

这一特性是相当有意义的，因为大量的细胞浆和生长因子的移动都和黏多糖有关。

特别是对于肝磷脂和类肝素硫酸盐, 它们包含有壳聚糖和黏多糖的支架，借助于细胞繁殖可以维持和促进生长因子分泌。

3）壳聚糖可以形成不同的几何结构。

例如，容易形成多孔结构，多孔支架可用于体内细胞生长和骨重建[3]。

4）壳聚糖具有抗菌性。

研究表明，它可以减缓实验白兔金葡萄球菌引起的骨髓炎感染。

壳聚糖在细菌细胞膜表面可以抑制生物合成，破坏穿过细菌细胞膜的能量传输，加快细菌的死亡。

此外，壳聚糖还可作为药物释放载体，如与羟基磷灰石等复合能够持续释放万古霉素和磷霉素，在骨科感染疗程中发挥作用。

2.3壳聚糖的制备
2.3.1壳聚糖的工业合成
壳聚糖的工业合成，采用的方法主要是化学方法，从动物壳中提取甲壳，经过处理得到甲壳质，甲壳质再脱去乙酰基得到一系列不同脱乙酰度的壳聚糖。

2.3.1.1主要原料
甲壳质和壳聚糖都是天然的多聚糖, 甲壳质是甲壳类动物的外壳、昆虫的骨骼和真菌细胞壁的主要组成成分。

虾壳中壳聚糖质量分数为20%、龙虾壳中壳聚糖质量分数为25%、蟹壳中壳聚糖质量分数为17% ~ 18%，其余成分为35% ~ 50%的碳酸钙和30% ~ 40%的蛋白质。

从这类动物中提取甲壳质，粗制壳聚糖，再进行深加工制成高科技产品有很高的经济价值。

2.3.1.2 生产工艺
壳聚糖的制取通常采用化学法, 制备工艺程序为[4]:甲壳脱钙脱蛋白质
脱色甲壳质脱乙酰基壳聚糖。

先将虾、蟹壳洗净干燥后,用5%稀盐酸在室温下浸泡数小时，直至不冒泡为止，以脱除碳酸钙，使碳酸钙变成氯化钙随溶液排出。

再经水洗、干燥、粉碎，用烧碱溶液浸泡，于100℃煮沸分解蛋白质，经多次处理后得到粗壳质。

用1%高锰酸钾溶液浸泡，氧化脱色，水洗，再加入1%草酸溶液，于70 ℃保温30 min，除去过量的高锰酸钾，得白色甲壳质。

将此甲壳质浸于40% ~ 60%的浓碱中，于120℃反应1 h，
可得脱乙酰度为70%左右的壳聚糖。

再更换1次碱液，在相同条件下继续水解1 h，最后得脱乙酰度为92%以上的壳聚糖。

国内生产的壳聚糖产品主要存在灰分含量高和氨基含量高的缺点。

为了获得高质量的甲壳素，国外采用多种有机溶剂在闪蒸下操作或用微波辐射，用50%浓碱溶液于80 ℃下反应18 min，完成甲壳质到壳聚糖的转化。

2.3.2壳聚糖的实验室制备
目前，在实验室制备壳聚糖通常采用两种方法：1）Broussignac等先制备混合物作为该无水反应的中间体, 将96%乙醇溶液和乙烯乙二醇溶液混合, 再逐步加入固态KOH 粉末并不断搅拌。

此溶解过程是放热过程，温度可上升至90℃。

这一步骤的优点是反应可在玻璃或不锈钢容器中进行。

再向混合物中逐渐加入甲壳质，温度达到预期温度后，乙醇挥发又回到反应容器中，持续反应一段时间后，过滤，蒸馏水洗至中性，在室温下干燥，得到产物壳聚糖。

2）Kurita等将壳质悬浮液和NaOH溶液混合加热至80℃，反应过程中持续通入N2，到达预定时间后，过滤，蒸馏，水洗至中性。

再加入甲醇和丙酮，放置烘箱中, 恒定50℃干燥12h，得到壳聚糖。

也可在脱乙酰过程中加入NaBH4 和苯硫酚, 这两种物质和壳质的质量比为1：1, 目的是防止聚合物降解。

3壳聚糖可降解性的研究
一般由甲壳素脱乙酰化制得的壳聚糖分子量很大，并且有紧密的晶体结构，不溶于普通溶剂，只能在某些酸性介质中溶解，这使壳聚糖的应用受到极大限制；另外，研究表明分子量对壳聚糖的性质有很大影响，不同分子量的壳聚糖性质差异很大，有时甚至表现出截然相反的特性，而壳聚糖的许多独特功能只有在分子量降低到一定程度时才表现出来。

因此，选择适当的方法对壳聚糖进行降解就显得尤为重要。

目前，国内外学者提出的降解方法主要有化学降解、物理降解和生物降解三大类。

3.1 化学降解法
3.1.1 NaNO2降解
将壳聚糖溶解于质量分数为10%乙酸溶液中，在搅拌下缓慢滴入一定量的NaNO2溶液，于4 ℃下静置一段时间，使-NH2发生重氮化反应，脱去一分子N2，引起分子内重排使大分子链断裂，再用NaBH4还原端基, 完成降解反应。

反应过程如图2所示。

图2NaNO2降解壳聚糖的反应历程
这是传统的化学降解方法，降解产物的分子量可以通过改变NaNO2的加入量和反应时间来控制，国内常用此法降解壳聚糖并提取产物中的单糖组分。

该法的主要缺陷在于：1）产品的分子量分布太宽，均一性差；2)降解过程中破坏了氨基，理论上加入1摩尔NaNO2就要消耗1摩尔氨基，而壳聚糖良好的生物相容性主要由氨基提供[5]，同时分子链上存在足够数量的氨基也是壳聚糖进行进一步改性的重要前提, 氨基数量的减少将会使壳聚糖的应用受到限制；3）生产的三废污染严重。

3.1.2 在酸性条件下水解
常将壳聚糖溶于一些无机酸如磷酸、盐酸中加热到一定温度进行降解。

这种方法简便易行，但产品分子量分布宽，同时产物分离提纯困难，生产成本高，污染严重。

1997年，Emmanuel、Belamie等人提出了壳聚糖固态降解法，即在少量水的存在下用氯化氢气体对固体片状壳聚糖(脱乙酰化度大于97.5%)直接进行降解[6] 。

这种方法可以通过改变氯化氢气体用量和反应温度控制降解速度，从而方便地制得某特定分子量的产品。

与以往将壳聚糖完全溶解于无机酸的降解方法相比, 固态降解法仅用少量的水作为增塑剂增大固体壳聚糖中的自由体积( Vf )，使非晶区溶胀来促进降解,节省了生产时间和产品分离提纯的费用。

反应结束后，过量的氯化氢可以用干空气洗出回收，降低了生产成本，减少了环境污染。

但是由于固体壳聚糖中晶区分子链排列比非晶区相对紧密，不易溶胀，造成了非晶区降解程度大于晶区，使得产品的分子量分布较宽，均一性变差。

3.1.3 氧化降解
壳聚糖在氧化剂的存在下可以进行氧化降解。

H2O2 是一种很强的氧化剂，在酸、碱和中性条件下都可以使壳聚糖主链上的β−1，4糖苷键发生氧化而断裂，得到相对分子质量小于1.5万的水溶性壳聚糖，其中以碱性条件下的氧化降解效果为最好，如表1所示[7]。

表1 70℃、不同pH值条件下H2O2氧化降解
壳聚糖（相对分子质量3×105）的结果
pH值反应时间/h收率/%产物相对分子量
2~3 8 40 10600
7 4 46 7400
11.5 3 60 7600
H2O2氧化降解法中，较高的反应温度和H2O2浓度有利于降低产物的分子量，提高水溶性壳聚糖的收率，但是工艺条件较难掌握，反应的稳定性和重复性差；另一方面，若温度和H2O2浓度过低，则需要延长反应时间，这会影响产品的外观品质。

研究表明，在60~ 70℃、H2O2的质量浓度为10~ 50g/ L条件下反应的重复性好，产品的外观品质高。

用H2O2氧化降解壳聚糖无毒，无副产物，是一种理想的化学降解方法。

壳聚糖的氧化降解还有以下几种方法：1）O3法。

O3可使壳聚糖β−1，4糖苷键发生氧化降解，在还原端残基产生了羧基，未保护的氨基也存在脱氨反应。

2）过硼酸钠法。

过硼酸钠在温和条件下可以降解壳聚糖。

但要制备寡聚糖，产物分离麻烦。

该方法对产物结构的影响还不十分清楚。

3）高碘酸盐法。

在壳聚糖盐酸溶液中氧化C2-C3键断裂，分子量下降，并生成醛。

生成的醛进一步用NaClO2氧化，引入羧基，增加水溶性，生成两性聚电解质。

4）次卤酸盐法。

次氯酸钠可以降解壳聚糖，得到水溶性产物的氨基含量下降。

通常结合NaClO和H2O2两种氧化剂制备壳低聚糖。

次溴酸盐也被用于降解壳聚糖。

5）其它氧化剂。

过硫酸钾在70℃的壳聚糖溶液中引发壳聚糖的自由基降解，在主链断裂的非还原端残基C-4生成酮基，Mn可降至1万以下。

3.2 物理降解法
3.2.1γ射线照射下的辐射降解
壳聚糖在γ射线的照射下可发生降解反应。

李治，刘晓非等[8]采用Co60辐射源以不同的辐射剂量分别在大气环境和真空环境下对相对分子质量为27.4万的壳聚糖进行照射，得到了一系列低分子量壳聚糖。

辐射降解产品的分子量与辐射剂ā量的关系如图3所示。

图3不同环境下降解产物的相对
分子质量与辐射剂量的关系
由图3可知，γ射线的照射可显著降低壳聚糖的分子量，开始降解速度很快，随着辐射剂量的增加，降解速度逐渐下降，当辐射剂量达到100kGy以上、相对分子质量下降到5万以下后降解速度变得十分缓慢。

真空环境下的负压破坏了壳聚糖的网络结构, 有助于降解反应。

红外光谱分析表明, 在γ射线的照射下，壳聚糖主链上的β-1，4糖苷键发生断裂，导致分子量下降，辐射降解过程中没有产生羰基，也没有使壳聚糖发生交联，形成支链或网状结构。

辐射降解是无须添加物的固相反应，成本低，反应易控，无污染，产品品质高，降解后壳聚糖的生物相容性不受影响，具有广阔的发展前景。

3.2.2光降解
紫外线、可见光和红外线对壳聚糖的辐照也可以引起降解反应, 俗称光降解。

当辐照光的波长小于360nm时降解反应较明显。

红外光谱分析表明，光降解过程中壳聚糖分子链上的乙酰胺基葡糖单元发生脱乙酰化反应, 导致氨基的数量增加, 同时使β−1，4糖苷键断裂, 但降解过程中生成了羰基, 这一点与γ射线引起的辐射降解不同。

研究认为壳聚糖的光降解按图4所示的机理进行。

图4光降解反应机理
3.2.3 超声波降解
超声波对壳聚糖的降解作用是十分明显的。

选用适当频率和功率的超声波照射壳聚糖，
能有效地将大分子链打断。

日本的景世兵等人用28kHz的超声波对溶解于稀盐酸之中的壳聚糖作用30h，得到了分子量很低的产品(聚合度3~12)。

升高温度和延长照射时间有利于降低产物的分子量，如图5所示[9]。

图5不同温度下体系粘度与超声波照射时间的关系
韩松涛，丘泰球等[10]研究了超声波作用温度、作用功率、作用频率和作用时间对壳聚糖在乙酸溶液中降解作用，采用正交试验( 4因素3水平)。

4个影响因素中，影响度最大的是超声作用强度，其次为作用频率、作用温度和作用时间。

壳聚糖降解程度随超声作用强度、声波频率以及作用时间的增加而增加；随着温度的提高先降低后增加，即存在一个温度区对壳聚糖的降解不利，具体数值由试验条件决定。

与化学降解相比，超声波降解的用酸量明显减少，后处理过程大为简化，对环境的污染也大大降低。

但是该法突出的缺点是收率太低，导致生产成本过高，要实现工业化还有待于进一步的研究。

3.2.4微波降解
微波辐射已广泛应用于化学领域，与传统的加热方法相比，微波辐射技术能够大大缩短反应时间。

采用微波辐射对多糖、蛋白质等大分子物质进行水解反应已有报道，但利用其降解壳聚糖的研究尚较少，丁盈红等[11]在非均相条件下微波辐射制备了水溶性壳聚糖。

在非均相条件下降解，反应发生在壳聚糖颗粒的表面和分子的无定形区，反应既慢且不均匀，所得水不溶性壳聚糖的分子量分布较宽[12]，而均相反应则可克服上述缺点，反应速度快，且产物分子量分布较窄。

刘松，邢荣娥等[13]研究了在微波辐射下，不同的酸性介质中均相反应快速降解壳聚糖，可以得到分子量在1～10万之间不同分子量大小的壳聚糖，实现可控性降解。

来水利,潘志友等[14]在研究微波辐射下壳聚糖降解性能的研究得出，要得到脱乙酰度为100%，相对分子质
量小于3000的具有良好生物活性和药理作用的低聚壳聚糖，降解时的最佳条件为pH值在7～8之间，反应时间为1.5h，微波功率为528W。

在这些条件中，微波功率、降解时间、pH值是较关键的因素。

利用微波辐射法来制备低分子量的水溶性壳聚糖，较常规的酸解法和氧化降解法操作简便、时间短、能耗低、污染小、重现性好、产品外观好，是值得关注的新方法。

3.2.5 机械力化学降解
壳聚糖降解的机理可能是搅拌研磨使磨介质和壳聚糖之间产生强烈的冲击、剪切、挤压等作用，局部产生瞬间极高的热能，高分子键断裂而发生力化学反应，其反应历程类似热引发反应, 通过游离基的方式降解成低分子量的壳聚糖, 同时机械力使其结晶结构受到了破坏, 使得游离水易于渗入到壳聚糖分子内部, 促进壳聚糖颗粒的溶解。

蒋林斌，曾芸等[15]首次研究了机械法降解壳聚糖，得到：1）壳聚糖经机械活化后在水中的溶解度稍有增加，分子量有明显的下降，其中机械搅拌速度对壳聚糖降解的影响最明显，其次是机械活化时间，机械活化温度影响不明显；2）机械作用力对高分子量壳聚糖降解明显，对低分子量壳聚糖降解不明显，即机械作用力对壳聚糖的降解是有限的。

实验结果见图6。

图6 （a）机械研磨时间、（b）温度和（c）搅磨速度对壳聚糖分子量的影响机械力化学技术( Mechanochemical Process，简称为MCP)降解固体壳聚糖，它与辐射、超声波和微波等物理降解法比较, 具有设备简单、价格便宜、不需溶剂沉降、干燥等优点, 又不需加化学剂而有利于在食品医药工业上应用。

3.3 生物降解法
据报道，壳聚糖除了被壳聚糖酶和溶菌酶降解外，还有许多酶制剂如葡萄糖酶、蛋白酶、脂酶、纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶等30多种酶能有效水解壳聚糖。

3.3.1 壳聚糖酶
壳聚糖酶是一种不同于甲壳素酶的酶，它对胶态几丁质不水解，但是能够降解完全脱乙酰化的壳聚糖。

一般来说，壳聚糖酶与甲壳素酶没有绝对的不同，两者均能降解不同乙酰度
的壳聚糖。

至今发现的大多数壳聚糖酶是内切型酶。

不同来源的壳聚糖酶优先水解不同的底物。

Bacillus circulans MH-K1对80%脱乙酰度壳
聚糖具有最高活性，Bacilus lichenif ormis UTK优先作用于65% ~ 80%脱乙酰度壳聚糖, 而Bacillus sp水解高脱乙酰度壳聚糖，它专一性地水解GlcN-GlcN键。

3.3.2 溶菌酶
溶菌酶在工业上应用较为广泛。

常用的制剂是由鸡蛋白制取的。

近几年已经有人研究了用鸡蛋白和人体溶菌酶对壳聚糖的降解情况。

溶菌酶能在微酸性条件下迅速降解壳聚糖的大分子链，使平均分子量下降，是制备医药用低聚壳聚糖的有效手段。

溶菌酶的作用机理是断裂连接D-氨基葡萄糖和D-乙酰基氨基葡萄糖的β−1，4糖苷键。

马如，黄明智[16]系统研究了壳聚糖的溶菌酶降解，得到各种外界条件都会影响溶菌酶
活力的发挥，为了得到最大的反应速度，应当在45℃和pH值为5.0的反应条件下降解壳聚糖，并选择合适的酶浓度和底物浓度。

另外，还得到金属离子Cu2+、Zn2+、Ba2+、Cr3+能够提高
溶菌酶的活性，而K+、Ca2+和高浓度的Zn2+会抑制酶的活性。

3.3.3 非专一性酶
非专一性酶能有效地催化降解壳聚糖，得到水可溶性的低分子量壳聚糖。

这种降解壳聚糖的方法操作简单，反应条件温和，无污染，降解产物分离纯化容易，是一种理想的壳聚糖降解的方法.
Riccardo A. A. Muzzarelli等研究结果表明，麦胚脂肪酶在微酸条件下可有效地降解壳聚糖，并且不改变壳聚糖的脱乙酰化度，但产品的分子量分布很宽。

这一酶解反应不遵循普通的酶反应动力学模型, 反应速度很快, 体系粘度在开始反应10min后就下降到初始值的35%。

与之相似，木瓜蛋白酶也可在微酸条件下有效地降解壳聚糖，同样具有很高的降解速度(体系粘度可在1h 内下降到初始值的6%)。

同时进一步研究表明, 木瓜蛋白酶倾向于优先降解比较长的分子链，与麦胚脂肪酶相比，产品分子量分布窄，并且平均分子量低。

另外, 木瓜蛋白酶只选择性地作用在两端分别连接乙酰胺基葡糖单元和氨基葡糖单元β−1，4糖苷键上，所以这种降解方法要求壳聚糖的脱乙酰化度不能太高，以60%左右为宜，以保证分子链上含有一定数量的乙酰胺基葡糖单元。

木瓜蛋白酶价格低廉，容易得到，用它降解壳聚糖，反应中酶的活性不变，经过提取后可重复利用，降低了生产成本, 是一种具有工业化潜力的降解方法。

周孙英，陈盛等[17]研究了纤维素酶降解壳聚糖，将壳聚糖固体溶于0. 2 moL/ L的NaAc-HAc溶液中，使壳聚糖浓度为1%左右，用pH计校正，调节pH= 5.0～6.0，35℃恒温水浴，加入一定量的纤维素酶液进行水解反应。

分别在不同时间取样，测定粘度。

由图7可看出，在水解初期，溶液粘度快速下降，而后反应缓慢。

因此，纤维素酶是以内切方式作用于大分子链中的β−1，4糖苷键，并非从链端逐个降解，使大分子变成小分子。

水解15min 后粘度下降百分率为53%，3h后粘度下降率为96%。

3.3.4 固定化酶
游离态的酶与底物反应，不利于酶的再回收利用，同时也给后续的产品纯化工艺增加了难度，因而人们设想用酶的固定化技术来生产壳低聚糖。

4壳聚糖在包装上的应用
壳聚糖具有抗菌性，可生物降解等优异性能。

另外，壳聚糖可以制成各种各样的膜，如食品保鲜涂膜、生物可降解膜和可食用膜等，越来越受到人们的重视。

4.1果蔬抗菌保鲜膜
壳聚糖作为保鲜膜的机理是由于壳聚糖含有羟基，一般含有羟基的分子所形成的膜，具有对不同气体选择性透过的特点，而壳聚糖膜的氧气透过率和二氧化碳透过率的比值均小于1。

果蔬呼吸作用会消耗O2，放出CO2，当用此膜包装水果和蔬菜时，由于膜对CO2的透过能力差，果蔬放出的CO2渗透出去的少，导致膜内部CO2浓度升高，从而控制了果蔬周围微环境中的气体浓度，使果蔬的呼吸强度下降，以此达到保鲜目的。

此膜对水蒸气也有良好的阻隔性, 因此, 可以阻止食品表面水分的转移和果蔬水分的蒸发, 从而延缓果蔬萎蔫。

壳聚糖具有良好的抑菌性能，对大肠杆菌、普通变形杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、假单孢菌、乳酸杆菌、微球菌、沙门氏菌、李斯特单核增生菌的生长有较强的抑制作用，抑菌作用随壳聚糖平均分子量的降低而增强，壳聚糖的抗菌活性随其浓度增加而增强。

壳聚糖的抗菌机理一般认为是由两步来完成的。

首先，在酸性条件下，壳聚糖分子中的-NH2与细菌细胞壁所含的硅酸、磷酸脂等解离出的阴离子结合，其结果是使细菌的自由活动受阻，从而阻碍细菌的大量繁殖；然后，壳聚糖进一步低分子化，通过细胞壁进入细菌的细胞内，使遗传因子从DNA 到RNA的转变过程受阻，造成细菌无法繁殖。

食品的膜保鲜技术主要有涂膜保鲜和制膜保鲜两种方法。

对于壳聚糖，涂膜保鲜的方法是将壳聚糖的低酸溶液喷涂在果蔬或鲜肉制品的表面，干燥后就可在水果表面形成一层聚合物保鲜膜。

制膜保鲜可以将壳聚糖制成单一膜，也可以制成壳聚糖与其它物质的复合膜。