壳聚糖的生物活性及其在保健食品中的研究进展

李艳欢

（华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640）

壳聚糖的生物活性及其在保健食品中

的研究进展

作者简介：李艳欢（1981—），男（汉），在读硕士，研究方向：糖类物质及其药的制备与生物利用。

摘

要：线形碱性高分子壳聚糖具有良好的生物活性，其应用研究已取得较大进展，就它在医药领域以及食品工业

上的应用和研究进展作简要概述。关键词：壳聚糖;生物活性;保健食品

壳聚糖，又称为脱乙酰甲壳素、甲壳胺，是通过甲壳素脱乙酰基而制得，其化学名为(1,4)－2－氨基-2-脱氧-β－D －葡聚糖[1]。甲壳素又名甲壳质、壳多糖，壳多糖是一种胺基多糖，于1881年法国学者布拉克诺首次从菌类提取出来，大量存在于海洋节肢动物(虾、蟹)的甲壳中，也存在于低等动物菌类、昆虫、藻类细胞膜中，分布很广泛[2-4]。甲壳素及其衍生物壳聚糖是一种丰富的自然资源，存储量仅次于维生素，地球上每年生成量达100亿t,其中海洋生物的生成量在10亿t 以上,可以说是一种用之不竭的生物资源。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，又名甲壳胺或可溶性甲壳质，是天然多糖中唯一的碱性多糖[5]，壳聚糖经自然界中的壳聚糖酶、溶菌酶等的完全生物降解后参与生态体系的碳和氮循环,对地球生态环境起着重要的调控作用。尽管甲壳素和壳聚糖资源十分丰富,且价格低廉,但它的发展却一直比较缓慢。直到1977年,日本首先将壳聚糖用于废水的处理,并于同年在美国波士顿召开了第一届有关甲壳素和壳聚糖的国际会议,从此甲壳素和壳聚糖的开发应用才得到较大发展。目前,壳聚糖被广泛应用在食品、化妆品，废水处理、重金属回收、

生物、医药、纺织、印染、造纸等领域[6]。

1壳聚糖的来源

壳聚糖目前主要用化学方法从虾、蟹壳的甲壳素中提取。甲壳素在自然界中贮存量仅次于植物纤维，是一种天然聚合物，估计每年再生量可高达100亿t ，是一种可再生的绿色资源，它主要分布于虾、蟹壳，节肢动物的外骨骼，软体动物的外骨骼与内骨骼及真菌等微生物的细胞壁中。一般在虾、蟹壳中含量约为20%左右。近年来国内外研究报道从丝状真菌的细胞壁中能提取高质量的壳聚糖[7-8]。

2壳聚糖的制备

传统上制备甲壳素、壳聚糖的一般方法是：水

洗→稀酸去杂质→碱提→高锰酸钾脱色→亚硫酸还原制备甲壳素，然后脱乙酰基制备壳聚糖。此法繁琐。而李劲[9]通过2次浸酸、一次碱煮的方法制备甲壳素及壳聚糖。与传统方法相比，此法具有许多优点：（1）此法对原料的要求较低，生、熟、河、海虾蟹均可使用，而且与新鲜虾蟹壳有同样的结果；（2）在萃取过程中无需高锰酸钾氧化脱色、亚硫酸钠还原的步骤；（3）浸酸所用的盐酸溶液可以重复使用4次~5次，碱液亦可

BIOLOGICAL ACTIVITY OF CHITOSAN AND PROGRESSION ON APPLICATION IN HEALTH FOOD INDUSTRY

LI Yan-huan

（College of Light Industry and Food Sciences,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China ）

Abstract:The linear alkaline giant molecule chitosan has a good biological activity,and the application of chitosan study already gets great progress,to give a brief overview of progress and application in the field of health food industry about the chitosan.

Key words:chitosan;biological activity ;health food

多次使用。另外，刘东[10]利用超声波技术制备壳聚糖也取得了一定的进展。当然，人们已经注意到目前传统的生产方式存在不少缺陷[11]。很多学者探索出了利用微生物来提取甲壳素和壳聚糖的技术,国内已有从黑曲霉、米根霉细胞壁中提取甲壳素和壳聚糖的技术[12-14]。利用生物的方法，提取壳聚糖具有许多优点，但此法目前存在的主要问题则是产量太低。

3壳聚糖的生物活性

壳聚糖分子中含有氨基和羟基，是天然的高分子鳌合剂，可与许多重金属离子生成稳定的络合物，也可通过络合，离子交换作用对蛋白质、有机酸、氨基酸和酚类等物质进行吸附，因此壳聚糖作为一种天然活性多糖，经临床验证具有多种生理活性功能，且无毒副作用[15]。

壳聚糖具有提升免疫力、改善消化机能、降低胆固醇、调节人体酸碱平衡、吸附和排除体内有害重金属、减肥等多种保健功能，因此，营养学家将壳聚糖誉为继蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素与矿物质后的第六生命要素[16]。

3.1降血压、降血脂、降胆固醇

医学研究表明，血压升高与食盐中Cl-有关与Na+无关[17-18]。带正电荷的壳聚糖可与Cl-结合，因其在体内的不溶性,所以不被吸收而被排泄于体外，从而使血压降低。

当带正电荷的壳聚糖与带负电荷的胆汁酸结合时，在脂滴周围产生屏障，妨碍脂滴被吸收，低浓度壳聚糖能阻止脂肪消化酶活化使脂肪在空肠中不能吸收而以原形排出体外。壳聚糖与胆汁酸结合影响脂类乳化，减少吸收，从而达到降血脂功效。

胆固醇在肝脏内转换成胆汁酸等消化酸后，进人小肠参与脂肪的分解代谢，而壳聚糖可以吸附胆汁酸等消化酸，使小肠内胆汁酸量明显降低，结果又促使肝脏内胆固醇继续转换成胆汁酸，从而降低了肝脏内胆固醇的含量[19]。李铃等[20]用壳聚糖分别对SD大鼠（远交群大鼠）血清TC（胆固醇）、TG（甘油三酯）、HDLC （高密度脂蛋白）的影响和对SD大鼠肝脏TC、TG影响做了研究,发现壳聚糖能降低血清、肝脏组织内胆固醇含量和脂肪水平,对防治脂肪肝有良好效果。季君晖[21]等发现壳聚糖对胆固醇的吸附与壳聚糖脱乙酰化程度及分子量有密切关系。随着壳聚糖脱乙酰化度提高，壳聚糖对胆固醇吸附量也提高。

3.2提高机体免疫力

从结构上看，壳聚糖是通过β－1,4糖苷键连接的多糖聚合物，可被降解成低分子壳寡糖和葡萄糖胺。葡萄糖胺可直接被人体利用，壳寡糖(特别是6个～10个糖基)进入体内活化后能杀死癌细胞的淋巴细胞、提高吞噬细胞系统活性和抑制癌细胞转移等功能来提高人体免疫力，具有明显抗肿瘤活性[22-24]。壳聚糖能够增强体液免疫、细胞免疫和巨噬细胞功能，并具有提高NK细胞活性的作用，非特异性地对肿瘤细胞起杀伤作用，而使白介素Ⅱ的活性显著增高，有利于机体的免疫调控，并在此基础上提高了特异性免疫。壳聚糖具有低抗原性，能使交感和副交感神经取得均衡，而且还可以调节性荷尔蒙的分泌。此外，壳聚糖还能使体液保持正常，从而达到强化体细胞及免疫细胞的目的，提高人体免疫力。

3.3免疫调节作用

黄俊平等[25]给小鼠服用甲壳素和壳聚糖28d，甲壳素剂量为100mg/d/kg体重~3000mg/d/kg体重，壳聚糖剂量为80mg/d/kg体重~1000mg/d/kg体重。结果显示甲壳素和壳聚糖均可提高绵羊红细胞诱导的小鼠迟发型超敏反应，增强小鼠的清溶血素抗体反应和巨噬细胞的吞噬反应。体外试验发现壳聚糖能刺激免疫球蛋白M的生成。Suzuki等报道，（GlcNAc）6具有强的抗念珠菌活性。Tokoro等[26]发现，这种甲壳低聚糖通过提高细胞免疫功能而对单核细胞增多性李斯特菌具有很强的抑制生长作用。

3.4抗肿瘤活性

研究表明，食用壳聚糖属弱碱性物质，能提高T淋巴细胞和B淋巴细胞的活力,能增加免疫活性细胞的数量和质量,发挥其抗癌作用。Suzuki等[27]发现壳聚糖六聚体(GlcNAc)6经静脉注射对小鼠的S180（鼠肉瘤细胞株）实体肿瘤有很强的抑制作用。Tsukada等[28]报道甲壳6糖对小鼠的刘易斯肺癌有抗转移作用。杜昱光等[29]通过多种肿瘤细胞体外抑制试验表明，壳聚糖可直接抑制肿瘤细胞的繁殖，对肝癌细胞有明显抑制作用，同时对小鼠肝癌腹水细胞的生长也有一定的影响。

3.5对染色体的辐射防护作用

电离辐射对DNA间接的损伤作用使体内电离产生自由基,如羟基自由基等,自由基对饱和脂肪酸、蛋白质及DNA非常敏感，破坏细胞内这些生命物质化学结构，干扰细胞功能,造成机体损伤,如自由基使DNA 损伤，导致基因突变[30]，自由基直接作用于蛋白质可使细胞功能发生变化。壳聚糖是带氨基阳离子的多糖聚合物,可将自由基迅速结合,清除体内自由基，减少组织损伤,保护正常组织[31]。

3.6改善肠胃功能

壳聚糖具有抑制胃酸、抵制胃溃疡及消炎等药理