壳寡糖_综述

壳寡糖
1. 壳寡糖的基本概念
壳寡糖，又称寡聚氨基葡糖、甲壳低聚糖，是指2-10个氨基葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成的低聚壳聚糖，是由壳聚糖解聚而制成的。

以普通虾蟹壳为原料，经脱钙、脱蛋白、脱色、及脱乙酰基反应后，运用酶生物技术和先进分离技术制备而成的氨基寡聚糖类产品。

是天然糖中唯一大量存在的碱性氨基多糖，壳寡糖是甲壳素、壳聚糖系列产品的高级产品，具备水溶性好、生物活性高、功能作用大、应用领域广、易被人体吸收等突出特点，在国外素有人体第六大生命要素、软黄金之美誉，在医药、功能性食品、日化、农业等领域应用广泛。

壳寡糖作为新世纪前瞻性生物技术产品，具备广泛的应用前景。

图1 壳寡糖的生产工艺工程
2.壳寡糖的生物活性
2.1 壳寡糖的免疫调节作用
壳聚糖具有激活机体系统、介导机体系统的系列生物学效应,提高吞噬细胞的系统功能。

巨噬细胞表面存在着细菌多糖的受体，而壳聚糖作为细
菌多糖的类似物，能刺激巨噬细胞活化，产生如下反应：促进其吞噬功能，增强它在其它免疫应答中的协同效应，从而实现机体对T细胞、NK细胞和B细胞的调节，介导机体的细胞免疫应答和体液免疫应答。

因此，壳聚糖具有对机体的免疫调节作用。

2.2 控制胆固醇
人类健康的最大问题之一是胆固醇，它导致许多严重的疾病。

壳聚糖有两个机制降低胆固醇。

一个是阻止脂肪的吸收，另一个是将人体血液内的胆固醇排泄掉。

首先，壳聚糖抑制那些助于脂肪吸收的脂肪酶的活性。

脂肪酶分解脂肪使人体进行吸收。

另外一个是排泄胆酸。

一旦胆酸排泄，则血液中的胆固醇被用于制造胆酸。

这两种机制使得壳聚糖成为强胆固醇清除剂。

壳聚糖是一种天然材料，具有强大的阴离子吸附力，适用于降低胆固醇而没有任何副作用。

2.3 抑制细菌活性
+）。

这些壳聚糖在弱酸溶剂中易于溶解，这种溶液特别含有氨基（NH
2
氨基通过结合负电子来抑制细菌。

壳聚糖的抑制细菌活性，使其在医药、纺织和食品等领域有着广泛的应用。

2.4 预防和控制高血压
对高血压最有影响力的因素之一就是氯离子（Cl-）。

它通常通过食盐摄入。

近来许多人都过量消费盐。

血管紧缩素转换酶（ACE:Angiotensin Converting Enzyme）产生血管紧缩素II，一种引起血管收缩的材料，其活力来自氯离子。

高分子壳聚糖象膳食纤维一样发挥作用，在肠内不被吸收。

壳聚糖通过自身的氯离子和氨根离子之间的吸附作用，排泄氯离子。

因此，壳聚糖降低血管紧缩素II。

它有助于防止高血压，特别是那些过量摄入食盐的人群。

2.5 吸附和排泄重金属
壳聚糖的一个显著特性是吸附能力。

许多低分子量的材料，比如金属离子、胆固醇、甘油三酯、胆酸和有机汞等，都可以被壳聚糖吸附。

特别是壳聚糖不仅可以吸附镁、钾，而且可以吸附锌、钙、汞和铀。

壳聚糖的吸附活性可以有选择地发挥作用。

这些金属离子在人体中浓度太高是有害的。

比如，血液中铜离子（Cu2+）浓度过高会导致铜中毒，甚至产生致癌后
果。

现已证明壳聚糖是高效的螯合物介质。

壳聚糖的吸附能力的大小取决于其脱乙酰度。

脱乙酰度越大，吸附能力越强。

2.6 保持湿度
壳聚糖具有更高的蛋白吸附能力；在降解酶（溶解酵素lysozyme、kitinase）的作用下，壳聚糖具降解性；壳聚糖很容易加工成线，适合做成线状或片状的医用材料；壳聚糖具有亲和力和溶解性，适用于生产各类衍生物；壳聚糖具有更高的化学活性；壳聚糖的持水性高；在血清中，壳聚糖易降解吸收；
3.壳寡糖的应用领域及研究
3.1专用壳寡糖产品
3.1.1 化妆品专用壳聚糖
化妆品专用壳聚糖具有良好的吸湿、保湿、调理、抑菌等功能；适用于润肤霜、淋浴露、洗面奶、摩丝、高档膏霜、乳液、胶体化妆品等；有效的弥补了一般壳聚糖的缺陷。

3.1.2絮凝剂专用壳聚糖
壳聚糖及其衍生物都是具有良好的絮凝、澄清作用。

我厂生产的絮凝剂专用壳聚糖，作为饮料的澄清剂，可使悬浮物迅速絮凝，自然沉淀，提高原液的得率；在中药提取液中，大分子的蛋白质、鞣酸和果胶，可以用壳聚糖溶液方便地除去，精制出纯度较高的中药有效成份；利用壳聚糖的吸附性，在水质净化方面有良好的效果。

3.1.3、农业、饲料、饵料专用壳聚糖
壳聚糖是天然的植物营养促长剂--叶面肥的原料，由壳聚糖复配而成的叶面肥，既能给植物杀虫，抗病，起到肥料的作用，又能分解土壤中动植物残体及微量金属元素，从而转化为植物的营养素，增强植物免疫力，促进植物的健康；虾壳、蟹壳中含有丰富的蛋白质、微量元素,动物食入吸收后，有良好的营养价值。

3.1.4、UTA(吸附剂)专用壳聚糖
UTA专用壳聚糖是经过特殊工艺加工的壳聚糖系列产品；它能有效地吸附蛋白，比一般壳聚糖的吸附要高40%。

3.1.5、烟草(烟胶)专用壳聚糖
该产品可与烟丝均匀混合，且能粘附于烟丝表面，可增强抗张强度、耐水性、耐破度，加工时不易破碎，适用于现代高速卷烟机；该烟草添加剂可使烟支的燃烧性能显著增强，具有降低烟草焦油和烟碱含量的作用，使烟支杂气减轻，烟气中有害物质减少，吸味得到改善，香气显露；也能够有效地抑制烟叶霉变，延长烟草的保存时间。

壳寡糖对肉仔鸡的饲养有影响；应用于仔猪的饲养；应用于鹌鹑的饲养；应用于北京鸭的饲养；应用于对虾和鲍鱼的饲养；应用于罗非鱼的饲养；应用于虹鳟鱼的饲养。

3.2食品应用
3.2.1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。

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。

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。

3.2.2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。

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。

3.2.3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。

研究了表明：用壳聚糖处理过的牛肉的氧化稳定性非常有效。

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
3.2.4 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。

3.2.5 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。

3.3医学应用
3.3.1促进凝血和伤口愈合
壳聚糖具有促进血液凝固的作用，可用作止血剂。

它还可用于伤口填料物质，具有灭菌、促进伤口愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩等作用。

3.3.2作为药物的缓释基质
壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天然的代谢物,具有无毒、能被生物体完全吸收的特点，因此用它作药物缓释剂具有较大的优越性。

日本已有以壳聚糖作为基质的缓释药物出售
3.3.3用于人造组织器官
壳聚糖与磷酸钙的复合物可作为骨的替代物,用于骨的修补及牙的填料;壳聚糖衍生物与聚酯的复合材料可用作人造血管。

Abewidra曾推出一种修饰烧伤、溃疡及皮肤感染的新型材料———“人造皮肤”,这种修饰材料具有天然皮肤的功能，不但能使伤口免受细菌的感染,而且还可以渗透空气和水分，促进伤口愈合。

壳聚糖和甲壳素混合后可制成高强度的丝状纤维，用作手术线。

这种手术线能被生物体内的溶菌酶降解,伤口愈合后不需拆除就能被机体充分吸收，不会产生过敏反应。