甲殼素和殼聚糖的應(yīng)用
甲殼素,英文chitin,也稱甲殼質(zhì)。學(xué)名為β-1,4-聚-N-乙酸-D-氨基(C8HBN05)n,顧名思義,它是昆蟲和甲殼類動物(如蝦、蟹)的外殼中所含有的一種物質(zhì)。早在1811年法國科學(xué)家布拉克諾(Bracomnno)首次發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)時(shí),是從蘑菇(蕈)中提取到的,因此最早把它命名為(Fungine蕈素)。到1823年法國科學(xué)家顧吉爾(Odier)在甲殼動物外殼中也提取到了這種物質(zhì),并命名為Chitin(甲殼素),Chitin希臘語原意為“外殼”、“信封”的意思。在自然界中甲殼質(zhì)是地球上儲量最豐富的胺基糖型式的多糖。含量僅次于纖維素;它廣泛存在于昆蟲類及水生甲殼類等無脊椎動物的外殼上,以及真菌類的細(xì)胞壁上,是人類除淀粉、纖維素以外的第三大生物資源。
經(jīng)結(jié)構(gòu)分析,甲殼素是自然界中唯一帶正電荷的一種天然高分子聚合物,屬于直鏈氨基多糖學(xué)名為[(1,4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖],分子式為(C8H13NO5)n,單體之間以β(1-4)鍵連接分子量一般在106左右,理論含氮量6.9%。其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:氧原子將每個碳原子的糖環(huán)連接到下一個糖環(huán)上,側(cè)基團(tuán)“掛”在這些環(huán)上。甲殼素分子化學(xué)結(jié)構(gòu)與植物中廣泛存在的纖維素非常的相似,所不同的是,若把組成纖維素的單個分子——葡萄糖分子第二個碳原子上的羥基(OH)換成乙?;∟HCOH3),這樣纖維素就變成了甲殼質(zhì),在此基礎(chǔ)上若脫去乙酰基便成為甲殼胺,從這個意義上講,甲殼素可以說是動物性纖維。不具有毒性且可以被生物體分解,具有生物活性,被視為最具有潛力的生物高分子。
在甲殼素分子中,因其內(nèi)外氫鍵的相互作用,形成了有序的大分子結(jié)構(gòu).溶解性能很差,這限制了它在許多方面的應(yīng)用,而甲殼素經(jīng)脫乙?;幚淼漠a(chǎn)物一殼聚糖,卻由于其分子結(jié)構(gòu)中大量游離氨的存在,溶解性能大大改觀,具有一些獨(dú)特的物化性質(zhì)及生理功能,在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、化妝品、環(huán)保諸方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
( 1 )在工業(yè)上的應(yīng)用價(jià)值
① 與金屬離子的螯合。殼聚糖是一種天然的高分子螯合劑,應(yīng)用領(lǐng)域很廣。在一定的PH條件下具有富集能力。殼聚糖對過度金屬離子具有鰲合作用,因此,殼聚糖可作為鹽溶液、天然水、海水、含鹽廢水等富集過渡金屬離子的螯合劑,使其使用效果要比合成螯合樹脂要優(yōu)越得多。此外殼聚糖稀酸溶液的聚電解質(zhì)性質(zhì)可作為陽離子型無毒絮凝劑廣泛用于食品工業(yè)和飲料工業(yè)。
② 殼聚糖的混凝作用。殼聚糖分子鏈上分布著大量的游離氨基,在稀酸溶液中質(zhì)子化,從而使殼聚糖分子鏈上帶有大量的正電荷,成為一種聚電解質(zhì),一種典型的陽離子型混凝劑。在應(yīng)用上,殼聚糖是自來水廠(主要指使用地表水)凈化水質(zhì)的理想混凝劑,它不但可以除去水中的無機(jī)固體懸浮物,還可除去有害的極性有機(jī)物,如農(nóng)藥、表面活性劑等。北京市政設(shè)計(jì)院認(rèn)為殼聚糖可用于中濁度水質(zhì)的凈化處理,用量少,效果好,其無毒的特點(diǎn)是其他混凝劑所無法比擬的。但由于其價(jià)格昂貴,自來水廠一般并不使用,目前只能重點(diǎn)在酒廠的兌酒用水上推廣使用。殼聚糖的用量,取決于懸濁液的濃度、共存離子的濃度及懸濁液的 pH 等因素,一般而言,大約是懸浮液中干物質(zhì)量的 0 . 2 %一 10 . 0 %。而從廢水中可回收 30%一 70 %的蛋白質(zhì),在某些情況下還能回收 30 %一 50 %的脂肪。
③ 生物大分子物質(zhì)的回收。殼聚糖能沉淀水溶液中的透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、黏朊和核酸。同時(shí)也能凝集哺乳動物細(xì)胞。殼聚糖的這些作用可在生物化學(xué)、組織化學(xué)和細(xì)胞化學(xué)的研究中作為一個得力的工具。殼聚糖對蛋白質(zhì)、核酸、多糖等生物大分子物質(zhì)的凝集和回收,無疑是具有很大吸引力的。我國的酒廠、淀粉廠、粉絲廠遍布全國城鄉(xiāng),大量高濃度的洗米水以及淀粉水整日整夜在排向江河,嚴(yán)重污染環(huán)境。 1 升濃的洗米水中加人殼聚糖(使用量 50 毫克川),攪拌后靜置 15 分鐘,濁度可下降至 72°, 1 小時(shí)后下降至 41°, 24 小時(shí)后下降至 3°,而不加殼聚糖的原水此時(shí)濁度為 75°,比加殼聚糖靜置 15 分鐘的濁度還要高一些。洗米水中不但有大量的淀粉,還有多量的蛋白質(zhì)和維生素,經(jīng)過濾,可回收營養(yǎng)價(jià)值較高的淀粉,濾液無色透明。玉米發(fā)酵酒精水?dāng)?shù)量大,有機(jī)物含量高,其中的酒糟很難沉降,故需設(shè)多級沉淀池,占地面積大,酒糟也不好回收。加入殼聚糖,能在 1 小時(shí)內(nèi)完全沉淀,同時(shí)變得易于過濾,濾出的酒糟經(jīng)干燥,可用于配合飼料,大幅度地提高了酒糟的利用價(jià)值。殼聚糖對大多數(shù)蛋白質(zhì)有很強(qiáng)的凝集作用,加之它本身無毒,因此是從液體中分離和回收蛋白質(zhì)的理想凝集劑。一般來說,將一定量的殼聚糖乙酸溶液加人到蛋白質(zhì)懸濁液中,很快就會形成膠狀的凝集物,通過離心分離,即可獲得蛋白質(zhì),其中的殼聚糖可以不必分離,離心液也很清亮。
④ 污泥脫水。污水或廢水處理后均產(chǎn)生大量的污泥,其中既有無機(jī)物又有有機(jī)物及微生物,成分十分復(fù)雜,經(jīng)生化方法處理后仍存在許多問題,因此,污泥脫水一直是困擾人們的一大難題。殼聚糖被認(rèn)為是一種無毒的、易降解的污泥脫水劑。配合其他混凝劑,效果更好,在日本已使用較多。 ASANO 等報(bào)道了日本商品殼聚糖 Flonac 的脫水作用。
⑤ 在分析化學(xué)中的作用。由于甲殼素和殼聚糖結(jié)構(gòu)上的特殊性,具有離子交換、螯合、吸附等作用,加上本身是一種高分子化合物,不溶于水和大多數(shù)有機(jī)溶劑,有一定的剛性和抗壓性,便于制備各種各樣的衍生物,因此在分析化學(xué)上會得到較廣泛的應(yīng)用。這方面的研究工作報(bào)道較多,涉及的范圍也很廣泛。
⑥ 功能材料。膜材料的最基本特點(diǎn)是具有透過作用,用于物質(zhì)分離過程,如咸水的淡化,廢水處理,食品工業(yè)和發(fā)酵工業(yè)中的物質(zhì)分離,濃縮,人工腎中血液滲析等等。作為膜材料,除了具有一定的透過性能外,還要求有好的物理機(jī)械性能,而對于血液的滲透膜這樣的醫(yī)療衛(wèi)生材料,還需具有優(yōu)良的生物學(xué)性能。甲殼素和殼聚糖是極有發(fā)展前途的天然高分子膜材料。甲殼素和殼聚糖具有很好的成纖性。甲殼素和殼聚糖纖維的生產(chǎn)成本要高于黏膠纖維或醋酸纖維,這就決定了它們只能用于一些特殊場合,如作外科手術(shù)縫合線、離子交換纖維、輻射能防御布等。
⑦ 飲用水的凈化。自來水的消毒,普通使用氯氣或漂白粉,雖然消毒效果好,成本低,但在自來水中會產(chǎn)生和殘留三氯甲烷、四氯化碳等鹵代物,它們有潛在的致癌作用,活性炭也不能有效地去除。殼聚糖卻能有效地除去這些鹵代物。用包覆殼聚糖的活性炭作凈水劑,既有效地提高活性炭的吸附性能,又降低了單用殼聚糖的費(fèi)用。
⑧ 織物的整理劑。殼聚糖可作為織物的永久整理劑,使織物耐水洗,耐磨擦,具有固色和增強(qiáng)作用,提高織物的堅(jiān)牢度,減少皺縮率,并使織物具有滑爽光潔和挺括的外觀和手感。襯領(lǐng)和衣襯墊使用殼聚糖處理后既硬挺又不怕水洗。電線的絕緣包布用殼聚糖處理后可提高其絕緣性能及熱老化性能。 此外,甲殼素和殼聚糖也可制成具有特殊用途的纖維。
⑨ 日用化學(xué)品。殼聚糖溶于稀的弱酸中即為陽離子型高分子電解質(zhì),它無色無味、無嗅、無毒副作用,有很高的吸濕和保濕作用,因其含有氨基,與毛、發(fā)、皮膚有很好的親和、滲透作用,而且還有抗菌作用,因此是一種理想的化妝品用高分子化合物。可以用于固發(fā)劑、頭發(fā)調(diào)理劑、洗發(fā)香波、護(hù)膚劑、口腔衛(wèi)生劑等。
在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用價(jià)值。
甲殼素和殼聚糖在醫(yī)藥和衛(wèi)生材料方面應(yīng)用研究由來已久,有些研究成果已付諸實(shí)際應(yīng)用,甚至已工業(yè)化生產(chǎn)。目前美國、日本等已經(jīng)嘗試將其應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,如止血劑、治癌劑、抗高膽固醇等。
①殺蟲抑菌作用。 a .殺滅寄生蟲。許多溫血動物容易感染蜱、螨等寄生蟲。動物的寄生蟲與細(xì)菌、病毒一樣,也含有抗原物質(zhì),而甲殼素正好是這些寄生蟲或某些細(xì)菌及真菌最有效的抗原。實(shí)驗(yàn)證明,把粉碎得很細(xì)的甲殼素用生理鹽水配制后,給試驗(yàn)狗受蜱侵害的部位涂抹,數(shù)天之后,蜱全部被殺死,而且很快長出新毛。把殼聚糖溶于 1 %乙酸溶液中配成 1 %濃度的殼聚糖溶液,每天涂抹成年獼猴被螨損害而發(fā)生皮炎的部位,連續(xù) 3 天,就使頑固的皮炎治愈, 10 天后就開始長出新毛。
b.提高對衛(wèi)生害蟲的殺滅效果。為了防治蒼蠅、蚊子等衛(wèi)生害蟲,常用的防治手段之一是在門窗上使用滯留噴灑殺蟲劑,但若經(jīng)風(fēng)吹、雨淋等,殺蟲劑會逐漸流失,藥效降低,持效期縮短。為此,使用大分子的殼聚糖作為緩釋成膜劑,可在藥物表面形成具有通透性的不溶于水的半透膜,可延長殺蟲劑的持效期,使滅蠅效果提高 2 倍多。
c .抑菌作用。在燒傷病人發(fā)生綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌和釀膿鏈球菌感染時(shí),甲殼素和殼聚糖具有明顯的抑菌作用,對于一般人體表皮存在的皮膚細(xì)菌如表皮葡萄球菌,腸細(xì)菌如大腸桿菌和人體真菌如熱帶白色念珠菌,也是如此。我國南方人易患的“腳氣病”,也是一種真菌感染。如果用 l%殼聚糖乙酸溶液涂抹,連續(xù)五六天,就能止癢并治愈??谇粷?yōu)榕R床常見多發(fā)病之一,以口服或給予抗生素等方法治療,療效不夠理想。洛美沙星為氟喹酮類抗菌藥。李平等以殼聚糖、甘油、明膠為輔料制備的洛美沙星殼聚糖口腔潰瘍膜,用于口腔潰瘍的治療,療效可靠,無不良反應(yīng)。
d .李平等以殼聚糖為輔料研制的氧氟沙星殼聚糖滴眼液,經(jīng)兔眼刺激性實(shí)驗(yàn)表明,該產(chǎn)品無刺激性,符合滴眼劑的有關(guān)質(zhì)量要求。加人殼聚糖后,既增加了藥液黏度,又可使藥物在眼內(nèi)的滯留時(shí)間延長,可望增加藥物吸收,從而提高療效。
e .產(chǎn)科感染常以口服或肌注抗菌藥治療,由于病灶局部藥物濃度低,療效不理想。應(yīng)用殼聚糖、明膠、甘油為基質(zhì)制備的氟羅沙星殼聚糖陰道栓治療,可避免肝臟首過作用和胃腸道生理關(guān)卡效應(yīng),能降低毒副作用,提高生物利用度,增強(qiáng)療效。而且又利于創(chuàng)傷組織的再生、修復(fù)和愈合。
②醫(yī)用纖維和膜。a .手術(shù)縫合線。用甲殼素作原料可以制成外科手術(shù)縫合線,它的一個好處就是可以被有機(jī)體吸收而不用拆線,原因是因?yàn)榧讱に乇幻杆獬蓡翁腔蚬烟嵌鴮?shí)現(xiàn)的。目前外科手術(shù)仍是使用羊腸線,它的不足之處是縫合和打結(jié)不好操作,且容易產(chǎn)生抗原抗體反應(yīng),傷口愈合后必須拆線。殼聚糖纖維制成的縫合線,在預(yù)定時(shí)間內(nèi)有很強(qiáng)的抗張強(qiáng)度,在血清、尿、膽汁、胰液中能保持良好的強(qiáng)度??p合和打結(jié)操作性好,在體內(nèi)有良好的適應(yīng)性,尤其是經(jīng)過一定時(shí)間,殼聚糖縫合線能被溶菌酶所酶解,從而被人體自行吸收,因此,當(dāng)傷口愈合后,不必再拆線.
b .醫(yī)用纖維紙和膜?,F(xiàn)在,外科手術(shù)常用紙代替紗布貼于人體組織表面。由植物纖維或合成纖維制成的紙容易引起炎癥,甲殼素有消炎作用,用甲殼素纖維造的紙既柔軟又消炎,是理想的材料。另外可用殼聚糖纖維或甲殼素纖維制成無紡布,還可以將聚氨基酸溶液與甲殼素混合均勻后涂在平板玻璃上浸人凝固劑制成薄膜,同樣用做醫(yī)用材料,這種薄膜均勻、透明、手感柔軟,具有良好的彈性和強(qiáng)度。
c .人工腎膜。殼聚糖具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,可以透過尿素、肌酐等水分子有機(jī)物,但不透過 Na +、 K +、 Cl?等無機(jī)離子及血清蛋白,透水性好,是一種理想的人工腎用膜。 d .人造皮膚。用殼聚糖或甲殼素造成的人造皮膚,柔軟、舒適,與創(chuàng)面的貼合性好,既透氣,又吸水,具有抑制疼痛和止血的功能,有抑菌消炎作用,隨著傷口慢慢愈合,自身皮膚生長,它能自行溶解被機(jī)體吸收,免除了揭除時(shí)流血多及病人的痛苦,同時(shí)能促進(jìn)皮膚的再生,對治療高熱創(chuàng)傷特別有效。
③ 藥物載體。近年來,藥理學(xué)的一個熱門課題就是采用新材料、新工藝制造緩釋藥物和定向輸送藥物。現(xiàn)在市場上已出現(xiàn)這類新劑型的藥物。甲殼素和其衍生物也是頗受青睞的載體材料,因?yàn)樗鼈兡苁谷梭w內(nèi)的溶菌酶分解,分解產(chǎn)物不會對人的健康帶來任何妨害,這是合成高分子和一些天然高分子所無法比擬的。此外,將殼聚糖用作藥物的載件和運(yùn)輸工具,控制殼聚糖在體內(nèi)的酶水解速度,就可控制藥物的釋放速度。 a .緩釋膜。經(jīng)研究證實(shí),分子量低于 2 900 的化合物可以透過殼聚糖膜,作為分子量更低的藥物,則更能順利地透過此膜,這是殼聚糖或甲殼素可作為藥物緩釋膜的基礎(chǔ)。許多藥物可以制成甲殼素衍生物的緩釋膜,例如抗菌素類的四環(huán)素、新霉素和桿菌肽,抗病毒類的碘苷,抗過敏性的氯曲米通,抗炎類的氫化可的松等。 b .緩釋凝膠。緩釋凝膠是在制備過程中直接用干燥的方法排除溶劑,最后形成凝膠,藥物被包埋在其中,它們被植人體內(nèi)后是蝕解式的緩釋,即表層高分子材料吸水膨脹和形成凝膠,使水分不能很快進(jìn)人內(nèi)部溶解藥物,只有當(dāng)水分能進(jìn)人內(nèi)部后,才有藥物慢慢溶出,直至藥物釋放完全為止。 c .緩釋膠囊。緩釋膠囊既不同于常見的明膠硬膠囊藥物,也不同于微膠囊藥物。它是由高分子材料制成的中空纖維或膜內(nèi)裝填藥物,藥物通過該中空纖維或膜的壁恒定地向外擴(kuò)散,并在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)維持恒定的釋藥速率。甲殼素或殼聚糖作為這種載體的一個突出好處是藥物釋放盡后,載體會被人體內(nèi)的溶菌酶分解并能夠完全被組織吸收。用它制成的中空纖維或薄膜是一種很好的緩釋膠囊材料。 ④ 抗癌作用。殼聚糖具有直接抑制腫瘤細(xì)胞的作用。在含有 1 × 10?5癌細(xì)胞的溶液中,加人 0 . 5 毫克/毫升殼聚糖溶液, 24 小時(shí)后癌細(xì)胞全部死亡。但甲殼素不能直接抑制癌細(xì)胞,必須通過活化免疫系統(tǒng)顯示抑制癌細(xì)胞的作用。 ⑤ 凝血劑和抗凝血劑。殼聚糖本身有很強(qiáng)的凝血作用,可以將其硫酸化后,又變成肝素類似物而具有抗凝血作用。高黏度殼聚糖溶液的使用效果要比明膠海綿好,還能防止感染。用粉末殼聚糖或殼聚糖溶液處理醫(yī)用紗布,能制得止血紗布。滌綸人工血管經(jīng)殼聚糖溶液浸漬過植入人體后,很快就會形成凝血層,減少了血液的損漏和病人的痛苦。 ⑥ 眼科材料。甲殼素和殼聚糖可以制作接觸鏡片(即隱形眼鏡)和接觸鏡片的清洗液,還可制作人造眼淚和消炎眼藥膏。殼聚糖制作帶色接觸鏡片,顏色可以持久。
a .隱形眼鏡清洗液:
表面活性劑 3 . 5 %
乙基汞硫代水楊酸鈉 0 . 004 %
乙二胺四乙酸二鈉 0 . 2 %
殼聚糖 0 . 8 %
蒸餾水 余量
b .人造淚。眼內(nèi)自然淚分泌不足或使用隱形眼鏡的人感到眼內(nèi)干澀時(shí),可滴加人造淚。人造淚可用 1 . 8 %一 3 . 4 %無菌殼聚糖溶液與 0 . 5 %聚氧化乙烯脫水山梨酸一油酸醋配成等滲溶液,并用 0 . 5 %氯化丁醇作防腐劑。
在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用價(jià)值
① 種子處理劑。殼聚糖可用作許多糧食、蔬菜作物種子的處理劑,激發(fā)種子提前發(fā)芽,促進(jìn)作物生長,提高抗病能力,從而提高糧食和蔬菜產(chǎn)量。棉花種子經(jīng)殼聚糖處理后,比對照組提前一天出苗,出苗率比對照組高出 13 . 7 % ,提前 2 天開花,提前 2 天結(jié)鈴,提前 2 天吐絮,株高沒有明顯變化,每畝增產(chǎn) 11. 8 %。殼聚糖用于多種糧食、蔬菜作物的種子處理(浸種、拌種、包衣)可促進(jìn)種子提前發(fā)芽、作物生長、激發(fā)抗病能力,提高產(chǎn)量和品質(zhì)。這一領(lǐng)域近年來研究成果較多。關(guān)于甲殼素應(yīng)用于種子處理后提高產(chǎn)量和改進(jìn)品質(zhì),增加抗病性的機(jī)理,正在深入的研究中。殼聚糖能在種子表面形成一層保護(hù)膜,利于保持種子水分供作物需要,如果土壤水分過多,又能阻斷水分,防止種子爛掉,有利于種子發(fā)芽和出苗。用不同數(shù)量殼聚糖處理小麥、水稻、玉米等幾個作物種子,均有取得增產(chǎn)的報(bào)道,國外報(bào)道殼聚糖可使茶葉味道更香醇,水稻的抗寒能力更強(qiáng),可使番茄顏色靚麗,含糖量提高等。
② 液體土壤改良劑。利用殼聚糖的抗菌能力和改善土壤的作用,可將殼聚糖與可溶性蛋白(如膠原蛋白)合成液體土壤改良劑。這種改良劑有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性和具有可降解性,降解以后是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料,可供作物吸收。并且能抑制土壤中的病原菌生長和繁殖,同時(shí)能有效地改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),因此是一種比較理想的液體土壤改良劑。在使用時(shí),噴到土壤表面的液體土壤改良劑能形成一層薄膜,因此還有保墑作用。也可將農(nóng)藥或化肥摻入其中,使它們均勻分散和取得緩釋放的效果。土壤中含有殼聚糖,能促進(jìn)植物生長。
③ 病蟲害防治劑。殼聚糖對植物病原菌的孢子萌發(fā)和生長有阻礙作用,并對病原菌感染的防護(hù)機(jī)制有誘導(dǎo)作用。在 25 ℃ 時(shí),隨殼聚糖濃度或脫乙?;潭鹊脑黾?,其抑菌作用增強(qiáng)。例如,用 0 . 4 %的殼聚糖溶液噴灑煙草, 10 天內(nèi)可減少煙草斑紋病毒的傳播;噴灑 0 . 1 %殼聚糖可阻止豆科植物免受病原菌的侵染,菜豆將減少由苜?;ㄈ~病毒造成的損傷。浸種處理可使小麥紋枯病發(fā)病率降低 30 %一 50 % ,大豆根腐病發(fā)病率降低 42 %。種子處理可防治水稻胡麻斑病、花生葉斑病和埃及豆萎蔫病。芹菜苗用 25 一 50 微克/毫升殼聚糖浸根可防治尖抱鐮刀菌引起的萎蔫癥;番茄浸根或噴施可防治根腐??;黃瓜水培液中加入殼聚糖可控制由腐霉菌引起的猝倒病等。
④ 植物或園藝作物的抗病誘活劑。甲殼素(幾丁質(zhì))的誘導(dǎo)抗病性,近年來報(bào)道較多,如殼聚糖的降解產(chǎn)物對黃瓜幼苗離體葉片及整株都能誘導(dǎo)出幾丁質(zhì)酶活性,而且這種誘導(dǎo)作用是可以傳導(dǎo)的。植物體內(nèi)不含甲殼素、殼聚糖的成分,但卻具有幾丁質(zhì)酶。這些酶能與植物病原菌或害蟲外皮的甲殼素反應(yīng),并阻止其侵入植物組織內(nèi),從而增強(qiáng)了植物自身對敵害的防御能力。樹組織附上一層幾丁質(zhì)膜后,這些植物組織中的幾丁質(zhì)酶的活性比沒有附上的提高 4 倍,可加快樹組織的傷口愈合。
⑤ 殺線蟲劑。線蟲近年來給水果、蔬菜和有核作物造成很大危害、將殼聚糖與適當(dāng)?shù)妮d體物質(zhì)相混,可制成一種對防治線蟲非常有效的天然物農(nóng)藥。它不溶于水,不會對地下水造成污染。它的殺蟲作用與化學(xué)制劑不同,不是直接殺死害蟲,而是促使上壤中微生物產(chǎn)生一種能殺死線蟲及其蟲卵的酶,而達(dá)滅火蟲的目的。這種殺線蟲劑在美國已開始使用,其商品名是 Clando San,主要用于苗圃及園藝作物,如草莓等。當(dāng)用 1 % 量施人土壤時(shí),能在 60 天內(nèi)控制線蟲的發(fā)生。
⑥果蔬保鮮劑和食品防腐劑。殼聚糖保鮮劑天然、安全、無毒,是來自于自然又回歸自然的環(huán)保保健型保鮮劑;具有優(yōu)良的成膜性和附著性。形成一層選擇透氣性保護(hù)膜,限制了氧氣的進(jìn)入,但不影響二氧化碳的通透,使果實(shí)處于自發(fā)調(diào)節(jié)的微氣調(diào)狀態(tài)從而延緩了果實(shí)的成熟衰老進(jìn)程,具有廣譜的抗菌活性。不但能抑制果實(shí)表面的細(xì)菌,還能抵御外面病菌的侵人,達(dá)到防腐保鮮的作用;具有良好的保濕性。殼聚糖保鮮劑的功能在于為果蔬產(chǎn)品創(chuàng)造了一個良好的氣體環(huán)境,減緩了果蔬成熟衰老的生化反應(yīng),降低了水分的蒸騰,抵抗和抑制了病原菌的侵染,提高了保鮮率,延長了貨架壽命,從而達(dá)到保鮮的效果。有研究表明 1 %殼聚糖涂膜可降低楊梅果實(shí)呼吸速率,保持果肉硬度,延緩總酸和總糖含量的下降以及還原糖的上升,貯藏 16 天后仍然具有較高的商品價(jià)值,比目前常采用的低溫處理保鮮期延長 4 一 7 天。此外,利用殼聚糖保鮮的措施還已應(yīng)用于蘋果、草莓等水果。
在食品上的應(yīng)用價(jià)值
由于甲殼素或殼聚糖是無毒和安全的天然高分子化合物,而且是一種功能高分子,分子鏈上具有特殊的功能團(tuán),因此比起許多高分子化合物來,更適合于食品工業(yè)使用。近 20 多年來,已開發(fā)了許多應(yīng)用方法和產(chǎn)品。主要有以下 3 個方面:
① 液體處理劑。甲殼素和殼聚糖可作為許多液體產(chǎn)品或半成品的除雜處理劑和脫酸劑,對于除雜處理來說,實(shí)質(zhì)上大部分也是發(fā)揮殼聚糖的絮凝作用。
a .澄清糖汁。甘蔗糖廠從甘蔗榨汁后必須除去其中的雜質(zhì),一般的有機(jī)雜質(zhì)不難通過過濾來除去,問題是可溶性的有機(jī)和無機(jī)膠體物質(zhì),極難清除,使用殼聚糖可改善過濾性能,提高出糖率和工時(shí)利用率。
b .凈化糖蜜。用單寧酸與殼聚糖并用來處理糖蜜,則能有效地澄清糖蜜,即使糖蜜的固形物含量高達(dá) 50 %一 60 % , 膠體雜質(zhì)也能迅速凝集沉降。
c .酒類除濁。在黃酒生產(chǎn)中,加人一定比例殼聚糖可使瓶底不易出現(xiàn)沉淀物,增加了穩(wěn)定性,還改善了口感。
D果汁的澄清。在用葡萄榨汁的時(shí)候加入殼聚糖進(jìn)行預(yù)處理,獲得澄明清涼的葡萄汁,然后再去發(fā)酵制成葡萄酒,這樣可獲得優(yōu)質(zhì)的葡萄酒,達(dá)到出口要求。據(jù)日本專利介紹,殼聚糖可用于凈化原糖汁,除去原糖汁中的無機(jī)和有機(jī)膠體物質(zhì)、纖維素、石灰和其他微小懸浮物。糖汁中添加 2 一 50 毫克/千克殼聚糖,糖汁中的懸浮物迅速凝集,形成的凝集物顆粒大,沉降快,由絮凝物形成的糖泥易于過濾,上層糖汁澄清度高。國內(nèi)在甘蔗糖廠和甜菜糖廠作了試驗(yàn),也取得了滿意的效果。
殼聚糖為果酒和果汁的處理提供了一種新型的快速澄清劑。殼聚糖的操作安全性高于明膠一單寧;澄清時(shí)間僅需加膠法的 1 / 7一 1 / 10 ;酒腳很少,可比加膠法多得原酒 4 %以上。因此,采用殼聚糖作果酒的絮凝劑,可減少生產(chǎn)周轉(zhuǎn)用的貯罐,增加原酒得率,經(jīng)濟(jì)效益顯著。另外,殼聚糖還具有螯合作用,可螯合 3 價(jià)鐵離子,有一定的除鐵效果。
根據(jù)長期積累的經(jīng)驗(yàn),對紅葡萄酒、白葡萄酒、山碴酒、山棗酒、蘋果酒等各種發(fā)酵或浸泡果酒,以及葡萄汁、山植汁、蘋果汁等果汁的處理,一般使用 25 一 30 毫克/千克的殼聚糖即可。蘋果汁中含有大量果膠,使用別的澄清法處理很難奏效,惟有殼聚糖,效果尤佳,僅需 20 毫克 /千克,就能很快絮凝,自然沉降,得到清亮的蘋果汁。e .果汁脫酸。許多果汁是有酸味的,里面含有較多的有機(jī)酸。如果要制得沒有酸味或酸味小一些的果汁,即可用殼聚糖處理。由于殼聚糖能與有機(jī)酸生成鹽,因此在液體中加入粉狀殼聚糖攪拌,過濾后即能使該液體除酸。 f .防止酸沉淀。釀造好的醋容易產(chǎn)生沉淀,這種沉淀產(chǎn)生的原因是醋中的金屬離子與單寧等多酚類物質(zhì)螯合造成的。因?yàn)榧讱に乜梢杂行У匚饺芤褐械亩喾宇惢衔?,因此,用甲殼索處理醋,既除去醋中的多酚類物質(zhì)防止了沉淀的產(chǎn)生,同時(shí)由于去除了單寧等多酚類物質(zhì),而這些物質(zhì)又都帶有苦澀味,因此也改善了醋的口感,能提高成品醋的品質(zhì)等級,能使醋長期保存。g .食品加工廢水的處理。食品加工產(chǎn)生的廢水,對環(huán)境的污染十分嚴(yán)重,處理難度很大。近 20 年來,殼聚糖作為一種無毒、高效的天然高分子混凝劑,在食品廢水處理方面已受到了高度重視。 h .生物大分子的回收。日本專利報(bào)道殼聚糖可以用來處理濃縮魚湯。在濃縮魚湯中加人殼聚糖,立即形成凝聚物,然后用高速離心機(jī)分離掉魚屑,濾液十分清亮,魚肉等懸浮物全部得到回收。用同樣的方法處理豆?jié){,可得到大豆蛋白,只要用濾布就可過濾,蛋白質(zhì)的收率達(dá) 99 % ,濾液中的固形物僅殘留 0 . 95 %。殼聚糖也可用于家禽加工廠的廢水處理。在蛋品加工廠,蛋殼洗滌水用殼聚糖可回收其中的蛋白質(zhì),使水中的懸浮固體減少 70 %一 90 %。 ② 添加劑。a.組織形成劑。殼聚糖與酸性多糖反應(yīng),生成殼聚糖的酸性多糖絡(luò)鹽,此絡(luò)鹽呈肉狀組織纖維,可作為組織形成劑與豬肉、牛肉、魚和禽肉等混合,制成優(yōu)質(zhì)和低熱量的填充食品,也可通過添加香料、調(diào)料和色素等制成各種人造肉,供既喜歡吃肉又不能吃肉的人食用。 b .增稠劑。微晶甲殼素粉碎后懸浮在水中,劇烈攪拌后形成均勻的凝膠狀觸變分散體,可作為食品的增稠劑和穩(wěn)定劑,用于蛋黃醬、花生醬、芝麻醬、玉米糊罐頭、含沙司罐裝食品、奶油代用品、酸性奶油、酸性奶油代用品等。但微晶殼聚糖比微晶纖維素貴得多,在我國還未有推廣價(jià)值。 c .制品凝固劑。我國生產(chǎn)豆腐等豆制品傳統(tǒng)用鹽鹵或石膏粉使豆?jié){凝集,現(xiàn)在又推廣使用δ 萄糖酸內(nèi)酯做凝固劑,日本專利介紹也可用殼聚糖作凝固劑,做出來的豆腐同樣潔白細(xì)嫩。方法是在 1 000 份豆?jié){(含固量 2 . 96 % )中加入 60 份 0 . 4 %殼聚糖溶液(溶于 0 . 2 %乙酸溶液中),攪拌后大豆蛋白迅速凝集,過濾脫水后得到 88 份含水率為 76 . 8 %的豆腐。壓濾出來的豆?jié){水清澈透明,固形物含量只有 0 . 95 % ,比常用的δ 葡萄糖內(nèi)酯要好。 ③ 功能食品。 a .減肥食品。由于人們生活水平越來越高,肥胖者越來越多,肥胖病成了當(dāng)前發(fā)達(dá)國家和我國一些生活水準(zhǔn)高的大、中城市居民最為頭痛的事,因此減肥食品層出不窮,成為熱銷貨之一。殼聚糖具有降醋和降膽固醇作用。 FURDA 從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),哺乳動物攝人殼聚糖后,在體內(nèi)可與脂類物質(zhì)(如甘油三酯、脂肪酸、膽汁酸、膽固醇等)結(jié)合形成絡(luò)鹽或復(fù)合物,這種產(chǎn)物由于具有很強(qiáng)的疏水性而不被胃酸所浸潤,也就不被胃酸所水解,不被消化系統(tǒng)消化吸收,從而隨糞便排出。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),殼聚糖與這些脂類物質(zhì)結(jié)合后,仍然能進(jìn)一步結(jié)合相當(dāng)于它們自身重量許多倍的脂類物質(zhì)。因此,認(rèn)為殼聚糖或殼聚糖的脂肪酸絡(luò)鹽可以作為脂肪清除劑添加到食品中去,一方面減少人體對脂類物質(zhì)的吸收,促進(jìn)脂類物質(zhì)排出體外,另一方面因結(jié)合食品中的脂肪而減低了食品的熱量,同時(shí)又能滿足人們對脂肪的口感要求,這種食品就成為減肥食品。雖然可以直接食用殼聚糖制成的減肥食品,但由于殼聚糖不只是結(jié)合脂類,還可與重金屬螯合、凝集白細(xì)胞和固定活細(xì)胞等作用。因此,應(yīng)該使用殼聚糖的脂肪酸鹽加人食品中比較保險(xiǎn)。殼聚糖的脂肪酸鹽的一般制法是在劇烈攪拌下使用乳化劑使脂肪酸在水中乳化,同時(shí)加人一些防腐劑、抗氧化劑,然后加人粉末狀的殼聚糖,均勻處理后過濾,即得產(chǎn)品。使用的脂肪酸一般是亞油酸、亞麻酸等可食用的脂肪酸。脂肪酸與殼聚糖的比例通常為 0 . 1 : 1 . 0 至 5 : 1 。 b .用殼聚糖的油酸鹽可制作色拉調(diào)味料:
食鹽 6 . 3
乳脂干酪 149 . 0
高果糖漿 17 . 6
醋 14 . 0
脫水荷蘭芹 1 . 5
油 38 . 4
殼聚糖的油酸鹽 20 . 5
青紋干酪香精微量水 53 . 0
c .可食薄膜。現(xiàn)在食品包裝的可食用薄膜基本上都是由淀粉制造的。這種薄膜耐油,對氧氣、二氧化碳等氣體的透氣性小。但是這類薄膜都是水溶性的,對于含水量高的食品或液體則不適合。日本研究了在淀粉中摻用殼聚糖可改善這種薄膜的耐水性。殼聚糖在薄膜中所占比例越大,耐水性能越好。d .純天然機(jī)能性奶制品。據(jù)國家專利申請?zhí)?0115951報(bào)道,在常規(guī)的奶制品的生產(chǎn)過程中,在配料或制作過程中或在成熟型中加幾丁質(zhì)聚糖或其衍生物,這種機(jī)能性奶制品除保持原種奶制品的口感、風(fēng)味,對人體有特殊營養(yǎng)外,它還對胎兒、嬰幼兒、兒童生長,保護(hù)中老年胃腸功能,平衡血脂、血糖、血壓有特殊效果,并能清除體內(nèi)重金屬和放射性物質(zhì)。在普通奶制品中每千克添加10-500克幾丁聚糖或衍生物即可達(dá)到要求。④食品工業(yè)上的抑菌劑。殼聚糖以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)對許多真菌具有抑制作用。據(jù)日本報(bào)道,殼聚糖對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、小腸結(jié)炎耶爾森氏菌、鼠傷寒沙門氏菌和李斯特單核增生菌等5中常見食物中毒的菌有較強(qiáng)的抑制作用。日本已有將殼聚糖作為食品防腐劑的專利。目前許多國家用醋酸作為鮮肉的防止和減少細(xì)菌污染的消毒劑。用殼聚糖溶液處理的鮮肉,其抑菌作用好于醋酸,可延長鮮肉貨架期 2 天 。殼聚糖對腸桿菌科菌、腸球菌和梭狀芽孢桿菌的抑制作用最強(qiáng)。
蠅蛆中甲殼素、殼聚糖的提取
目前,國內(nèi)外常從廢棄的蝦、蟹殼中提取甲殼素。當(dāng)前,工業(yè)化生產(chǎn)常用化學(xué)法,經(jīng)過酸堿處理,脫去鈣鹽和蛋白質(zhì),然后用強(qiáng)堿在加熱條件下脫去乙酰基就可得到應(yīng)用十分廣泛的可溶性甲殼素(殼聚糖)。殼聚糖的分子量為十幾萬至幾十萬。應(yīng)用蠅蛆提取甲殼素的方法有多種報(bào)道,如下法:將29 . 35 千克家蠅蛆與培養(yǎng)基質(zhì)分離,用水洗凈,放人 80 ℃ 熱水中加熱 3 分鐘,撈出后瀝干水分,放人高速粉碎機(jī)中破碎后經(jīng)過濾,用水將蛆皮洗凈后放人反應(yīng)釜中,加人 40 升 4 %的氫氧化鈉溶液,在 100 ℃ 保溫 8 小時(shí)后放出,緩慢攪拌反應(yīng)物,直至蠅蛆口器及內(nèi)臟組織因比重不同與蛆皮分開為止。過濾除去口器及內(nèi)臟組織,用水洗滌產(chǎn)物至洗出液為中性為止,放人 0 . 2 %高錳酸鉀溶液脫色 4 小時(shí),再將產(chǎn)物洗凈后放人 0 . 7 % 草酸中脫錳 2 小時(shí),將產(chǎn)物沖凈后浸人 1 當(dāng)量鹽酸中 4 小時(shí)后取出,洗凈后烘干。
Chitin.甲殼質(zhì)是1811年由法國學(xué)者布拉克諾(Braconno)發(fā)現(xiàn),1823年由歐吉爾(()dier)從甲殼動物外殼中提取,并命名為CHITIN,譯名為幾丁質(zhì)。外觀及性質(zhì):淡米黃色至白色,溶于濃鹽酸/磷酸/硫酸/乙酸,不溶于堿及其它有機(jī)溶劑,也不溶于水。甲殼質(zhì)的脫乙?;苌?Chitosan derivatives)可溶于水。甲殼素具有抗癌抑制癌、瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移,提高人體免疫力及護(hù)肝解毒作用。尤其適用于糖尿病、肝腎病、高血壓、肥胖等癥,有利于預(yù)防癌細(xì)胞病變和輔助放化療治療腫瘤疾病。
甲殼素 - 甲殼質(zhì)(chitosan)的概念
甲殼質(zhì)存在于自然界中的低等植物菌類、藻類的細(xì)胞,甲殼動物蝦、蟹、昆蟲的外殼,高等植物的細(xì)胞壁等,其量不低于豐富的纖維素,是除纖維素以外的又一大類重要多糖。據(jù)估計(jì)自然界中,甲殼質(zhì)每年生物合成的量多達(dá)1000億噸。
它是從蟹、蝦殼中應(yīng)用遺傳基因工程提取的動物性高分子纖維素,被科學(xué)界譽(yù)之為"第六生命要素"!因此被歐美中日政府認(rèn)定為機(jī)能性免疫物質(zhì)。在靈芝、冬蟲夏草等植物中也含有微量"幾丁聚糖",但含量只在2%-7%之間。甲殼素是宇宙中唯一帶正電的陽性食物纖維。
蟹殼中含有40%的蛋白質(zhì)、30%的鈣、30%的幾丁質(zhì)。提取甲殼質(zhì)(幾丁質(zhì))的工藝是:首先用稀的氫氧化鈉液除去蛋白質(zhì),然后,用鹽酸除去鈣鹽,剩下的就是幾丁質(zhì)。為了從這些幾丁質(zhì)中除去乙?;?,用長時(shí)間的高溫,使之在濃的氫氧化鈉中發(fā)生反應(yīng),就可制成含有氨基的甲殼質(zhì)(幾丁聚糖或殼聚糖)。因?yàn)閹锥≠|(zhì)不溶于酸堿,也不溶于水,很難被人體利用。經(jīng)脫乙?;蓭锥【厶呛笏苋苡谙∷岷腕w液中,可被人體所利用。
甲殼質(zhì)的其它名稱概括如下:
一般通稱:甲殼質(zhì),瑞德幫甲殼素,甲殼素,(經(jīng)乙?;蠓Q為)殼聚糖.
英文名稱:Chitosan ,Chitin.
中文學(xué)名:幾丁質(zhì),殼聚糖.
化學(xué)名稱:聚N一乙酰葡萄糖胺
商品名稱:日本高純度優(yōu)質(zhì)甲殼素:“八佰壹電粉”
甲殼素是一種多糖類生物高分子,在自然界中廣泛存在于低等生物菌類,藻類的細(xì)胞,節(jié)支動物蝦、蟹、昆蟲的外殼,軟體動物(如魷魚、烏賊)的內(nèi)殼和軟骨,高等植物的細(xì)胞壁等,甲殼素每年生命合成資源可達(dá)2000億噸,是地球上僅次于植物纖維的第二大生物資源,是人類取之不竭的生物資源。
甲殼素 - 甲殼質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)
甲殼質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和植物纖維素非常相似。都是六碳糖的多聚體,分子量都在100萬以上。纖維素的基本單位是葡萄糖,它是由300~2500個葡萄糖殘基通過al,4糖甙鏈連接而成的聚合物。幾丁質(zhì)的基本單位是乙酰葡萄糖胺,它是由1000~3000個乙酰葡萄糖胺殘基通過p1,4糖甙鏈相互連接而成聚合物。而幾丁聚糖的基本單位是葡萄糖胺。
1.分子量
甲殼質(zhì)是高分子量物質(zhì),其分子量可達(dá)100萬以上。分子量越高吸附能力越強(qiáng),適合工業(yè)、環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用。低分子量容易被人體吸收。分子量為7000左右的幾丁聚糖,大約含30個左右的葡萄糖胺殘基。
2.脫乙?;兌?
幾丁質(zhì)經(jīng)過脫乙酰基成為幾丁聚糖。幾丁質(zhì)因?yàn)椴蝗苡谒釅A也不溶于水而不能被身體利用。脫乙?;罂稍黾悠淙芙庑砸虼丝杀簧眢w吸收。幾丁質(zhì)脫乙?;兌仍礁咂淦焚|(zhì)越好。目前作為機(jī)能性健康食品具有脫乙?;兌雀?,分子量低等優(yōu)點(diǎn)。
甲殼素 - 甲殼質(zhì)的性質(zhì)
醫(yī)學(xué)名為:幾丁聚糖(聚葡萄糖胺/殼聚糖)
(一)可被酶分解而吸收
甲殼質(zhì)是食物纖維素不易被消化吸收。若甲殼質(zhì)和蔬菜、植物性食品、牛奶和雞蛋一起食用可以被吸收。在植物和腸內(nèi)細(xì)菌中含有殼糖胺酶、去乙酰酶、體內(nèi)存在的溶菌酶以及牛奶、雞蛋中含有卵磷脂等共同作用下可將甲殼質(zhì)分解成低分子量的寡聚糖而被吸收。當(dāng)分解到六分子葡萄糖胺時(shí)其生理活性最強(qiáng)。吸收部位主要在大腸。
(二)溶于酸性溶液形成帶正電的陽離子基團(tuán)
甲殼質(zhì)分子中含有氨基(一NH。),具有堿性,在胃酸的反應(yīng)下可生成銨鹽,可使腸內(nèi)PH值移向堿性側(cè),改善酸性體質(zhì)。反應(yīng)中生成帶正電荷的陽離子基團(tuán),這是自然界中唯一存在的帶正電荷可食性食物纖維。
(三)對人體細(xì)胞有很強(qiáng)的親和性
進(jìn)入人體內(nèi)甲殼質(zhì)被分解成基本單位時(shí)就是人體內(nèi)的成分,殼糖胺的基本單位是葡萄糖胺,葡萄糖胺是人體內(nèi)存在的;而甲殼質(zhì)的基本單位是乙酰葡萄糖胺,它是體內(nèi)透明質(zhì)酸的基本組成單位。因此,甲殼質(zhì)對人體細(xì)胞有良好的親和性,不會產(chǎn)生排斥反應(yīng)。
(四)溶解后的幾丁聚糖呈凝膠狀態(tài),具有較強(qiáng)的吸附能力。因甲殼質(zhì)分子中含有羥基、氨基等極性基團(tuán),吸濕性很強(qiáng),可用做化妝品保濕劑。
(五)甲殼質(zhì)是天然纖維素(動物性食物纖維),沒有毒性和副作用,其安全性和砂糖近似。(砂糖致死量為18g/kg,而甲殼質(zhì)為16g/kg)。
(六)可螯合重金屬離子,作為體內(nèi)重金屬離子的排泄劑。
甲殼素 - 甲殼質(zhì)的作用功效
應(yīng)用范圍廣泛
在工業(yè)上可做紡織品防霉殺菌除臭劑,可以通過后處理附著于紡織品纖維上,是紡織品提高附加價(jià)值的方法之一,用于制造內(nèi)衣褲,襪子,家用特殊功能紡織品.醫(yī)用手術(shù)衣/布,傷口敷料,燒傷創(chuàng)面敷料或深加工為人造皮膚用于大面積燒傷的治療.
由于殼聚糖是陽離子型天然聚合物,有良好的扼制微生物/細(xì)菌/霉菌的作用,可以應(yīng)用于食品保鮮,食品內(nèi)包裝,無毒無污染.將殼聚糖制成溶液噴涂于經(jīng)清洗或剝除外皮的水果上,殼聚糖干后形成的薄膜無色無味通氣,食用時(shí)不必清除薄膜.
也可應(yīng)用于染料、紙張和水處理等。在農(nóng)業(yè)上可做殺蟲劑、植物抗病毒劑。漁業(yè)上做養(yǎng)魚飼料。化妝品美容劑、毛發(fā)保護(hù)、保濕劑等。醫(yī)療用品上可做隱形眼鏡、人工皮膚、縫合線、人工透析膜和人工血管等。
甲殼素 - 特殊生物功能
1、降血脂作用
血脂是指血液中脂類的含量。廣義的脂類指中性脂肪(甘油和甘油三酯)和類脂質(zhì)(膽固醇、膽固醇酯和磷脂)?!凹讱べ|(zhì)”可通過幾個途徑產(chǎn)生驅(qū)脂作用。
1)“甲殼質(zhì)”阻礙脂類的消化吸收:進(jìn)入腸腔的脂類因難溶于水無法吸收,需經(jīng)過膽汁酸的乳化作用,將脂肪變成很小的油滴,以此來擴(kuò)大與胰脂酶的接觸面積利于脂肪的消化。
肝臟生成的膽汁酸(帶負(fù)電荷)經(jīng)膽道排入腸腔非常容易與聚集它周圍的甲殼質(zhì)(帶正電荷)結(jié)合,形成屏障而妨礙吸收,同時(shí)由消化道排出體外。大量的膽汁酸被消耗,從而阻礙脂類的吸收,實(shí)現(xiàn)降低血脂。
2)“甲殼質(zhì)”有利于膽固醇轉(zhuǎn)化:人體內(nèi)的膽固醇主要來自食物攝入和自身合成。當(dāng)人們一提到膽固醇往往會談虎色變,認(rèn)為膽固醇是造成心腦血管動脈硬化疾病的元兇,因而把膽固醇看成是對人體有害的物質(zhì)。 但是,任何事物都有其相對性,實(shí)際上膽固醇也是我們身體不可缺少的物質(zhì)。他是構(gòu)成腦、神經(jīng)、性激素、細(xì)胞膜等的重要物質(zhì),而脂肪消化吸收時(shí)不可缺少的膽汁酸,也是膽固醇轉(zhuǎn)化而來的。因此,膽固醇的值應(yīng)保持在一個正常的范圍之內(nèi)。少了影響膽汁酸轉(zhuǎn)化引起消化不良;一旦過剩,就會聚集在血管壁上,使血液循環(huán)惡化,引發(fā)動脈硬化等疾病。
低密度脂蛋白為膽固醇的主要攜帶者,膽固醇于肝臟轉(zhuǎn)化為膽汁酸,儲存于膽囊內(nèi),排入十二指腸將參與脂類的消化吸收過程,其后,95%的膽固醇被腸壁吸收入血重新回到肝臟,即所謂的膽汁酸的肝腸循環(huán)。小腸內(nèi)的膽汁酸與甲殼質(zhì)結(jié)合排出體外,使進(jìn)入肝腸循環(huán)的膽汁酸大為減少。人體將肝臟以外的膽固醇運(yùn)入肝臟,用來制造膽汁酸,最終促成體內(nèi)膽固醇數(shù)量下降,血脂降低。
3)升高血液中高密度脂蛋白的含量
脂類與蛋白結(jié)合成脂蛋白,低密度脂蛋白則將膽固醇由肝臟運(yùn)向周圍組織,誘發(fā)組織硬化;高密度脂蛋白將周圍組織的膽固醇運(yùn)回肝臟。甲殼質(zhì)降血脂,使血液中膽固醇含量下降,低密度脂蛋白數(shù)量也隨之下降,高密度脂蛋白數(shù)量上升有助于防止動脈硬化的產(chǎn)生。
2、降血壓的作用
1)體液調(diào)節(jié)作用:造成高血壓的原因很多,其中體液內(nèi)分泌調(diào)節(jié)占重要地位。實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)證明,人體過量攝入氯化鈉(食鹽),使氯離子堆積,導(dǎo)致人體處于高血壓狀態(tài)。其機(jī)理為肝臟產(chǎn)生的血管緊張素源在血液中平時(shí)不顯示活性,在轉(zhuǎn)換酶(ACE)的作用下生成的血管緊張素Ⅰ是一種生理活性較低的中間產(chǎn)物,二次經(jīng)轉(zhuǎn)換酶(ACE)的作用生成的血管緊張素Ⅱ生理活性極強(qiáng),作用于中、小動脈內(nèi)膜使血壓升高。
氯離子是轉(zhuǎn)換酶(ACE)的激活劑,體內(nèi)適量的甲殼質(zhì)溶解后形成陽離子基團(tuán)與氯離子結(jié)合排出體外,削弱了轉(zhuǎn)換酶的作用,血壓則無法升高。 氯化物 Cl¯ Cl¯ —→ACE激活 ————→ ACE激活 ————→ ACE激活 ↓ ↓ ↓ 血管緊張素源興奮—→血管緊張素Ⅰ興奮 —→血管緊張素Ⅱ興奮 →入血 2)降血脂同時(shí)降血壓:甲殼質(zhì)降低血脂,多量的膽固醇由周圍組織運(yùn)回肝臟,中小動脈內(nèi)膜沉著的膽固醇數(shù)量減少,血管內(nèi)壁彈性轉(zhuǎn)佳,促使血壓下降。
氯離子是轉(zhuǎn)換酶(ACE)的激活劑,體內(nèi)適量的甲殼質(zhì)溶解后形成陽離子基團(tuán)與氯離子結(jié)合排出體外,削弱了轉(zhuǎn)換酶的作用,血壓則無法升高。 氯化物 Cl¯ Cl¯ —→ACE激活 ————→ ACE激活 ————→ ACE激活 ↓ ↓ ↓ 血管緊張素源興奮—→血管緊張素Ⅰ興奮 —→血管緊張素Ⅱ興奮 →入血 2)降血脂同時(shí)降血壓:降低血脂,多量的膽固醇由周圍組織運(yùn)回肝臟,中小動脈內(nèi)膜沉著的膽固醇數(shù)量減少,血管內(nèi)壁彈性轉(zhuǎn)佳,促使血壓下降。
3、降血糖的作用
糖尿病是由于胰島素分泌絕對或相對不足,以及靶細(xì)胞對胰島素敏感性降低造成糖、蛋白質(zhì)和脂類代謝障礙,繼而發(fā)生水、電解質(zhì)代謝紊亂和酮體酸中毒。它是以高血糖為主要特征的內(nèi)分泌代謝性疾病。
1)促進(jìn)胰島素的分泌:胰腺具有雙重功能,即分泌消化液和胰島素,胰島素是一種激素,主要調(diào)節(jié)人體的糖代謝。甲殼質(zhì)通過協(xié)調(diào)臟器功能促進(jìn)內(nèi)分泌,實(shí)現(xiàn)對胰腺功能的調(diào)節(jié)。首先是刺激迷走神經(jīng),興奮大腦皮層的饑餓中樞和血管運(yùn)動中樞,然后使胰腺的血管擴(kuò)張,增加血液循環(huán)量,胰島素的分泌量增加。改善胰腺的功能,活化胰島細(xì)胞,促進(jìn)Β細(xì)胞分泌胰島素。
2)強(qiáng)化胰島素的活性:實(shí)驗(yàn)證明胰島素的活性與體液的PH值(酸堿度)密切相關(guān)。胰島素在酸性環(huán)境中是沒有功能的,只有體液PH值7.4時(shí)發(fā)揮作用最好。PH值每降低0.1,胰島素活性下降30%,糖代謝障礙,代謝不全,中間產(chǎn)物增加,體內(nèi)有多量的二氧化碳堆積,體液環(huán)境偏酸性。)“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”能夠提升PH值0.5個單位,從而使胰島素的活性可明顯改善。
3)提高胰島素受體的敏感性:文獻(xiàn)表明肥胖人的胰島素受體敏感性下降?!鞍税垡茧姺奂讱べ|(zhì)”降血脂后有良好的減肥作用,從而提高改善胰島素受體的狀況。
4)控制餐后高血糖:甲殼質(zhì)吸收胃內(nèi)的水分呈凝膠狀與胃內(nèi)物混合,體積膨脹,擴(kuò)容效應(yīng)使胃的排空時(shí)間延長,餐后血糖峰值下降時(shí)限拖后。
總的作用總結(jié)概述如下
① 促進(jìn)胰島β細(xì)胞分泌胰島素;
② 增強(qiáng)胰島素的活性;
③ 減緩餐后高血糖;
④ 維護(hù)肝臟機(jī)能,保證糖原儲備;
⑤ 減緩預(yù)防糖尿病的并發(fā)癥。
4)八佰壹電粉甲殼質(zhì)”對Ⅰ型糖尿病的應(yīng)用:
一般在使用胰島素前30~60分鐘服用,每日三次,每次2克。血糖開始下降或正常后,可酌情減少胰島素的用量。病情穩(wěn)定無并發(fā)癥者,服用2~3個月后,可逐漸減少“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”的劑量,每日2-4克,宜長期服用。
5)“八佰壹電粉”對Ⅱ型糖尿病的應(yīng)用
配合降糖藥物起輔助治療作用,以中等劑量(3-6克)每日分2~3次服用,尿糖和血糖趨于正常時(shí),要適當(dāng)逐漸減少降糖藥物的劑量,“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”的劑量不減,療效滿意后可停藥,以“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”維持治療。三個月后逐步減少“八佰壹電粉”的服用量。
應(yīng)該說:目前“八佰壹電粉”治療糖尿病有不錯的效果!通過“人體免疫”治療糖尿病是一種非常有效果的方法。目前最領(lǐng)先的首選方法,通過人體免疫系統(tǒng)的細(xì)胞激發(fā)來治療糖尿病取得非常驚人的效果。使用"幾丁聚糖"改善了"糖尿病"!給許多患者帶來了健康的希望。
"幾丁聚糖"在這些"糖尿病"患者應(yīng)用過程中表現(xiàn)出了至關(guān)重要的兩個目標(biāo):
一、 血糖值下降。
二、 改善引起的并發(fā)癥、并配合逐漸治愈。
過神經(jīng)系統(tǒng)的刺激達(dá)到組織氧的釋放。這種多糖體在大量地服用過程中被人體吸收以后,首先通過腸粘膜靜脈到達(dá)肝臟門靜脈系統(tǒng),強(qiáng)烈地刺激肝臟的迷走神經(jīng),依靠完整的神經(jīng)傳導(dǎo)路,通過饑餓中樞,然后再下達(dá),最終使全身副交感神經(jīng)發(fā)生興奮。 糾正酸中毒。這種酸中毒不是醫(yī)學(xué)上一般酸中毒的概念,日本專家在研究幾丁聚糖對于"糖尿病"的過程中發(fā)現(xiàn)了胰島的環(huán)境問題,胰島在正常生理環(huán)境下,其酸堿度(P H值)應(yīng)在弱堿(7.35-7.45)狀態(tài)下,胰島才處于正常功能,而"糖尿病"人的發(fā)病原因就是胰島分泌絕對不足或相對不足造成糖代謝的功能下降。 在日本的醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)和國內(nèi)各地材料表明:糖尿病人服用“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”后,臨床癥狀消退較快,降糖效果溫和。部分病人服用初期會產(chǎn)生機(jī)體調(diào)整反應(yīng),即血糖升高,堅(jiān)持服用自行緩解。大量臨床實(shí)驗(yàn)證明,甲殼質(zhì)適用于各種類型新老糖尿病人,既能降血糖又能增加降糖藥物的功效,并且安全無副作用。最終可使糖尿病逆轉(zhuǎn),堅(jiān)持服用6個月以上不僅可以逆轉(zhuǎn)病情,甚至可以痊愈。
4、強(qiáng)化肝臟機(jī)能作用
肝臟是人體最大的腺體,具有分泌、代謝、排泄及生物合成和轉(zhuǎn)化功能。是機(jī)體營養(yǎng)的儲存庫和解毒器官,肝臟是一個沉默的器官,有很強(qiáng)的代償能力。
1)保護(hù)肝細(xì)胞功能:脂類攝入過量可代替肝糖原沉積于肝內(nèi),肝細(xì)胞萎縮使酶類數(shù)量減少,氨基酸和糖原合成受阻,抗體形成發(fā)生障礙。適量的甲殼質(zhì)從阻礙脂類吸收,降低膽固醇含量開始,增強(qiáng)神經(jīng)體液調(diào)節(jié),保持肝細(xì)胞具有旺盛的分泌功能,強(qiáng)化代謝和排泄能力。
2)增強(qiáng)生物轉(zhuǎn)換功能:進(jìn)入體內(nèi)的各種物質(zhì)包括食物、藥物和夾帶物,以及代謝過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物,都必須經(jīng)過肝臟的生物轉(zhuǎn)換變成無毒或低毒物質(zhì)排出體外。主要過程是進(jìn)行氧化、還原、水解和合成等反應(yīng)。把脂溶性強(qiáng)極性弱的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成水溶性強(qiáng)極性也強(qiáng)的物質(zhì),容易被細(xì)胞外液運(yùn)送,利于經(jīng)腎臟排出。甲殼質(zhì)在體內(nèi)形成帶正電荷的陽離子基團(tuán),良好的吸附性和螯合作用,保證了肝臟的生物轉(zhuǎn)換功能。
3)預(yù)防脂肪肝: “八佰壹電粉甲殼質(zhì)”在人體內(nèi)能聚集在帶負(fù)電荷的油滴周圍,形成屏障而防止細(xì)胞、組織對脂肪的吸收,從而有效地強(qiáng)化了肝臟機(jī)能,防止了脂肪肝的發(fā)生。
另外,當(dāng)人們在喝酒后,肝臟的酶會把酒精分解成毒性很強(qiáng)的乙醛,如殘留體內(nèi),可發(fā)生頭痛、嘔吐等不適癥狀。如果飲酒量不大,產(chǎn)生的少量乙醛可由肝臟的另一種醛基氧化酶分解變成無害的醋酸。若飲酒過量,肝臟的處理、分解功能就會下降,導(dǎo)致酒精中毒或宿醉。甲殼質(zhì)可強(qiáng)化肝臟機(jī)能,并將酒精分解成二氧化碳和水;同時(shí)又具有很強(qiáng)的排毒能力。因此,可承擔(dān)排毒解毒,減輕肝臟負(fù)擔(dān)。
5、“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”對神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用
“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”在酶的作用下轉(zhuǎn)化為寡聚葡萄糖胺和葡萄糖胺時(shí)生理活性明顯增加,刺激迷走神經(jīng)和副交感神經(jīng)使興奮性增加,使相應(yīng)組織的細(xì)動脈和微小動脈擴(kuò)張,血液速度加快,血流量增加改善微循環(huán),特定功能得到強(qiáng)化。內(nèi)分泌器官分泌素水平上升,腺細(xì)胞分泌功能增強(qiáng)。各種生理活性物質(zhì)相應(yīng)產(chǎn)生良好的調(diào)節(jié)作用。
6、“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”止血和凝血作用
“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”可以止血已經(jīng)被臨床醫(yī)學(xué)證實(shí)。其機(jī)理是甲殼質(zhì)能夠激活凝血過程中一些環(huán)節(jié)。甲殼質(zhì)的氨基帶正電荷與神經(jīng)細(xì)胞表現(xiàn)含負(fù)電荷的氨基酸殘基受體相互作用促進(jìn)凝血過程。與“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”患處血小板凝聚,刺激血小板加速凝固過程。
7、“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”的免疫調(diào)節(jié)作用
人體的免疫功能有極其復(fù)雜精細(xì)的免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)控制,其中任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生異常都會使調(diào)節(jié)失衡。 整個免疫系統(tǒng)由防御、監(jiān)視和穩(wěn)定三個部分組成:
防御系統(tǒng)主要是對進(jìn)入體內(nèi)的抗原物質(zhì)、病原微生物、自身衰亡的細(xì)胞和產(chǎn)生突變的活細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)答反應(yīng)。當(dāng)數(shù)量和種類超過人體耐受程度發(fā)生變態(tài)反應(yīng),甲殼質(zhì)能減緩免疫反應(yīng)的速度和程度,保證機(jī)體的整體功能和生命不受威脅。
監(jiān)視系統(tǒng)則是保證吞噬細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和激活淋巴細(xì)胞達(dá)到對體內(nèi)病原微生物、異物和癌細(xì)胞的監(jiān)控作用。
“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”主要作用在免疫反應(yīng)的激活物質(zhì)補(bǔ)體上調(diào)節(jié)免疫狀態(tài),實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)節(jié),既降低過敏和變態(tài)反應(yīng),又提升因疾病和人體老化造成的免疫功能低下。
穩(wěn)定系統(tǒng)使防御和監(jiān)視系統(tǒng)二者平衡。
8、“八佰壹電粉甲殼質(zhì)”的抗癌抑制轉(zhuǎn)移作用
1)抑制癌細(xì)胞毒素
得了癌癥,體重會迅速下降,這是因?yàn)榘┘?xì)胞在分裂增殖的過程中會產(chǎn)生30~40種癌細(xì)胞毒素,其中一種毒素CAL先是降低血清中的鐵質(zhì),使其產(chǎn)生貧血,接著分解體內(nèi)脂肪,使食欲減退。癌癥患者服用甲殼質(zhì)后出現(xiàn)食欲,是因?yàn)榧讱べ|(zhì)在腸內(nèi)分解成小分子集團(tuán),被腸壁吸收從而抑制了癌毒素的緣故。
2)活化能殺死癌的淋巴細(xì)胞 人體內(nèi)有大量的淋巴細(xì)胞(如NK細(xì)胞、LAK細(xì)胞),該種細(xì)胞為免疫細(xì)胞,能分辨正常細(xì)胞和癌細(xì)胞,而只殺死癌細(xì)胞,這就是所謂的人體免疫機(jī)能。淋巴細(xì)胞殺死癌細(xì)胞的作用,在體液PH值7.4左右最為活躍,但是癌細(xì)胞的周圍,一般而言傾向酸性,使淋巴細(xì)胞不容易活躍起來。甲殼質(zhì)具有使體液PH值傾向堿性0.5個單位的作用,可以創(chuàng)造一個適合淋巴細(xì)胞殺死癌細(xì)胞的環(huán)境。
3)抑制癌細(xì)胞增殖作用 “八佰壹電粉甲殼質(zhì)”能提高機(jī)體免疫力,強(qiáng)化監(jiān)視功能,及時(shí)命令吞噬細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和激活淋巴細(xì)胞吞噬體內(nèi)的癌細(xì)胞,并控制在10000個以下,免除癌癥的困擾。癌癥形成以后甲殼質(zhì)通過控制端粒體酶的活性,減緩或降低端粒體的增殖,實(shí)現(xiàn)抗癌。同樣,“八佰壹電粉”抑制毛細(xì)血管內(nèi)皮的生長,阻斷朝向癌腫血液供應(yīng),制止癌細(xì)胞向周圍浸潤。
4)抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移 癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移過程主要步驟是運(yùn)動和粘附,必須經(jīng)過血液。癌細(xì)胞表面具有特殊蛋白受體,該受體只有在適合的條件時(shí)方能發(fā)生粘附,在血管壁細(xì)胞表面有一種所謂的接著分子,癌細(xì)胞只能首先抓到接著分子附著而轉(zhuǎn)移。甲殼質(zhì)與癌細(xì)胞的蛋白受體結(jié)合,使癌細(xì)胞無法識別不能粘附;同時(shí)與血管壁細(xì)胞表面接著分子附著,因此,而封鎖癌細(xì)胞對血管壁細(xì)胞的附著,從而阻斷癌轉(zhuǎn)移。
大量國外醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)報(bào)告:甲殼質(zhì)具有抗癌抑制癌、瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移,提高人體免疫力及護(hù)肝解毒作用。尤其適用于糖尿病、肝腎病、高血壓、肥胖等癥,有利于預(yù)防癌細(xì)胞病變和輔助放化療治療腫瘤疾病。
甲殼素對有瘤小鼠服用實(shí)驗(yàn)證明:它是一種免疫激活劑,難得的藥食同源的機(jī)能性安全食品。甲殼素對小鼠的免疫功能具有明顯的調(diào)節(jié)作用,可以加強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用,提高NK細(xì)胞、LAK細(xì)胞的活性,非特異性地對腫瘤細(xì)胞起殺傷作用,增強(qiáng)細(xì)胞免疫力!臨床還證明:甲殼素能夠消除體內(nèi)各種有害物質(zhì),減緩臟器損傷,對人體器官起有力保護(hù)作用。目前全球近4000萬癌瘤患者臨床使用的抗癌藥物多是細(xì)胞毒物質(zhì),它們在體內(nèi)的降解和代謝產(chǎn)物嚴(yán)重影響人的正常生理功能,抑制骨髓、惡心嘔吐和肝功能障礙。因此提升免疫增強(qiáng)抵抗力,抑制癌細(xì)胞增生,是癌瘤患者增加存活率,延長生命的重要途徑。
目前,國際醫(yī)學(xué)界已經(jīng)解開了甲殼素抑癌的機(jī)理!研究發(fā)現(xiàn):人體體內(nèi)存有可溶解"幾丁聚糖"的脫乙醯多酵素、溶菌酵素、卵磷脂等酵素群,會不規(guī)則地把甲殼素)分解成各種分子量不等的代謝物,其中以"已-葡萄氨"和"已-乙醯葡萄氨"這兩種特定六體最具抗癌價(jià)值!具有刺激巨噬細(xì)胞、殺手細(xì)胞、T-淋巴球和多形核白血球的免疫效果;并能直接接觸包圍并吞噬癌細(xì)胞,或滲透進(jìn)入癌細(xì)胞,并釋放出消滅癌細(xì)胞的特殊物質(zhì),從而抑制癌細(xì)胞無限量增殖、轉(zhuǎn)移等可怕病變。
這兩種特定性代謝物:"已-葡萄氨"和"已-乙醯葡萄氨"均是分子量約1,000的六體,確知是抗癌瘤的關(guān)鍵因素。日本治療癌應(yīng)用"幾丁聚糖"靜脈注射藥物,效果超過一般抗癌藥物達(dá)5倍之多,即獲取來自"幾丁聚糖"的水溶性衍生物寡,它們是屬于分子量約1,000的低分子量物質(zhì),科學(xué)界稱之為"低分子免疫賦活劑"!第三代"幾丁聚糖"(甲殼素)就屬于最新的低分子免疫賦活劑。在使用安全性方面,以老鼠為例,每公斤體重需服入18公斤"幾丁聚糖"方可致死,可見甲殼素比食用砂更安全。關(guān)于日本進(jìn)口抗癌幾丁聚糖的使用事宜請見 上海灘中醫(yī)名家的“抗癌先鋒網(wǎng)”
(CHITOSAN;中文譯名為"幾丁聚糖")(甲殼素)系由從日本海紅蟹腳殼提取的幾丁質(zhì)成份脫乙酰而成的"幾丁聚糖"(甲殼素),凈含量為93.66%以上。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí),確具增強(qiáng)人體免疫功能,提高機(jī)體免疫力,預(yù)防各種疾病之功效。救多善在日本政府、學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界合作研發(fā)過程中,獨(dú)家成功應(yīng)用遺傳基因工程,設(shè)定"幾丁聚糖"代謝產(chǎn)物分子量,即獲得的特定性分子量約1,000的六體,其中"已-葡萄氨"和"已-乙醯葡萄氨"這兩種代謝物的獲得量最多、最完全,增強(qiáng)體內(nèi)免疫效能呈最高狀態(tài),相當(dāng)接近抗癌用之"幾丁聚糖"靜脈注射劑的藥用效能。后期投入研發(fā)的歐美系統(tǒng)業(yè)界,正是以此作為重點(diǎn)目標(biāo)。
降低膽固醇
膽固醇是體內(nèi)不可缺少的物質(zhì)。除作為細(xì)胞膜的成分外,在體內(nèi)可轉(zhuǎn)化膽汁酸、類固醇激素和維生素D。。膽固醇代謝正常對機(jī)體是有益的。但是膽固醇過多,積蓄在血管壁上,血管腔變窄,血流通過受阻。心肌缺血缺氧發(fā)生心絞痛。高膽固醇血粘稠易發(fā)生血栓,部分心肌壞死、心肌梗死。腦血栓可發(fā)生腦梗塞。
幾丁聚糖可以降低膽固醇其機(jī)制為:
1.妨礙膽固醇在體內(nèi)吸收
食物中的膽固醇進(jìn)入體內(nèi)后,需經(jīng)酶的作用變成膽固醇酯才能在腸道吸收,這一過程需要膽汁酸參與。膽汁酸是表面活性物質(zhì),它對脂類有乳化作用。幾丁聚糖很容易和膽汁酸結(jié)合并全部排出體外,由于膽固醇周圍的膽汁酸消失,這種酶就無法將膽固醇轉(zhuǎn)變成容易被腸管吸收的膽固醇酯。
2.妨礙脂肪的吸收 甲殼質(zhì)
因?yàn)閹锥【厶鞘菐д姾傻年栯x子化合物,所以在體內(nèi)它聚集在帶負(fù)電的脂滴周圍,形成屏障而妨礙吸收,同時(shí)它還可以和膽汁酸結(jié)合影響脂類乳化使其吸收減少。
3.促進(jìn)膽固醇轉(zhuǎn)化
膽固醇在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)化為膽汁酸,膽汁酸是消化液中的重要成分,在膽囊中有一定儲量,膽汁酸通常在完成脂肪的消化和吸收后,由小腸再吸收回到肝臟,這就是膽汁酸的“腸肝循環(huán)”。因?yàn)閹锥【厶侨菀缀湍懼峤Y(jié)合并全部排出體外。那么,為了保持膽汁酸正常含量就必須在肝臟中將膽固醇轉(zhuǎn)化成膽汁酸,其結(jié)果是血液中的膽固醇含量必然下降。
甲殼素 - 服用指導(dǎo)
: 甲殼素應(yīng)在用餐前約半小時(shí)內(nèi)服用,使其能分布在消化道,等待食物的降臨。服用時(shí),應(yīng)大量喝水,否則可能造成腸道的阻塞,甚至有排便不順的現(xiàn)象。服用甲殼素期間,不要同時(shí)服用魚油,否則兩者的效果均會受影響。三餐連續(xù)服用甲殼素者,不要超過兩個月,否則會造成脂溶性維生素缺乏,如果能適時(shí)補(bǔ)充綜合維生素,則能得到改善
甲殼質(zhì)適宜人群:腸道疾病者; 便秘患者;高血脂者。
甲殼素 - 顏色與甲殼素(甲殼質(zhì))的關(guān)系
幾丁聚糖多由蟹殼等海鮮殼加工而成,以優(yōu)質(zhì)海蟹為原料的幾丁聚糖是純白色的;另外,幾丁聚糖加工工藝中有需要除蛋白質(zhì),這是影響甲殼素純度的一個重要指標(biāo),蛋白質(zhì)去除不盡,顏色會偏黃,而且殘留的蛋白質(zhì)可能導(dǎo)致對海鮮過敏人群的過敏反應(yīng)。
甲殼素 - 脫乙酰度與甲殼素(甲殼質(zhì))的關(guān)系
在幾丁聚糖的生產(chǎn)過程中,脫乙?;且粋€關(guān)鍵過程,也是影響其產(chǎn)品品質(zhì)的一個重要因素,脫乙酰度越高,幾丁聚糖的品質(zhì)越好,一般建議選擇脫乙酰度90%以上的產(chǎn)品。
甲殼素 - 甲殼素小常識
甲殼素(Chitin)又稱甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì),是一種特殊的纖維素,也是自然界中少見的一種帶正電荷的堿性多糖。它的化學(xué)名稱是(1-4)-2-乙酰胺基-2-脫氧-β-D-葡萄糖,或簡稱聚乙酰胺基葡萄糖。
甲殼素廣泛存在于昆蟲類、水生甲殼類的外殼和菌類、藻類的細(xì)胞壁中,在地球上,甲殼素的年生物合成量達(dá)100億t以上,是一種蘊(yùn)藏量僅次于植物纖維的極其豐富的有機(jī)再生資源。在表1-1中列出了部分有代表性的甲殼綱、昆蟲綱、軟體動物和真菌中甲殼素的含量。
純甲殼素是一種無毒無味的白色或灰白色半透明的固體,在水、稀酸、稀堿以及一般的有機(jī)溶劑中難以溶解,因而限制了它的應(yīng)用和發(fā)展。后來人們在研究探索中發(fā)現(xiàn),甲殼素經(jīng)濃堿處理脫去其中的乙?;妥兂煽扇苄约讱に?,又稱甲殼胺或殼聚糖,它的化學(xué)名稱為(1-4)-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖,或簡稱聚胺基葡萄糖。這種殼聚糖由于它的大分子結(jié)構(gòu)中存在大量氨基,從而大大改善了甲殼素的溶解性和化學(xué)活性,因此使它在醫(yī)療、營養(yǎng)和保健等方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
甲殼素是地球上存量極為豐富的一種自然資源,也是自然界中迄今為止被發(fā)現(xiàn)的唯一帶正電荷的動物纖維素。由于它的分子結(jié)構(gòu)中帶有不飽和的陽離子基團(tuán),因而對帶負(fù)電荷的各類有害物質(zhì)具有強(qiáng)大的吸附作用。同樣它也能清除人體內(nèi)的“垃圾”,達(dá)到預(yù)防疾病、延年益壽的目的。由于甲殼素具有這種獨(dú)特功能,它被歐美科學(xué)家譽(yù)為和蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素、礦物質(zhì)同等重要的人體第六生命要素。
甲殼素 - 功效分析
一、甲殼素的保健功能
甲殼素在人體內(nèi)可通過溶菌酶、殼聚糖酶的作用,分解為低分子物質(zhì)。研究表明,當(dāng)糖鏈被分解為6個葡萄糖胺分子低聚糖時(shí),其生理調(diào)節(jié)作用較好,進(jìn)入體內(nèi)環(huán)境的低聚葡萄糖胺完成生理功能后經(jīng)肝臟、膽管進(jìn)入腸道而排出體外。在正常情況下,人體腸道內(nèi)的菌群構(gòu)成一道防線,可提高人體免疫力,防止病菌入侵,降解致癌物質(zhì),合成維生素。一旦進(jìn)入老年或病理狀態(tài),腸道菌群往往發(fā)生改變,雙歧桿菌和乳酸桿菌減少,另一些腐敗性細(xì)胞也隨之入侵,導(dǎo)致腸道中氨、硫化氫、胺類、酚、靛青基質(zhì)等有害物質(zhì)積聚,二次膽汁酸增多。這些有害物質(zhì)被吸收后會促使機(jī)體加快衰老,誘發(fā)腫瘤。而纖維食物卻能保持雙歧桿菌在腸道中的優(yōu)勢,有利于維護(hù)腸道菌群的生態(tài)環(huán)境。甲殼素就是一種特殊的纖維素,它與普通纖維素在結(jié)構(gòu)上不同之處是其基本單元為葡萄糖胺,研究結(jié)果表明遠(yuǎn)比植物性纖維素的效果好。事業(yè)和生態(tài)保護(hù)中來,將拯救21世紀(jì)整個地球的生物。
二、抗腫瘤作用
研究發(fā)現(xiàn),腫瘤細(xì)腦表面比正常細(xì)胞表面具有更多的陰電荷.造成細(xì)胞表面電荷不平衡,于是使細(xì)胞之間粘附力下降,組織邁破壞。帶陽電荷的聚陽離子電解質(zhì)能吸附到腫瘤細(xì)胞的表面并使電荷中和,從而抑制了腫瘤細(xì)胞的生長和轉(zhuǎn)移。
但是,除了腫瘤細(xì)胞表面帶陰電荷外,正常血液里的細(xì)胞尤其是紅血球也帶有較多的表面陰電荷。因此,帶陽電荷的聚電解質(zhì)必須對腫瘤細(xì)胞具有選擇性,換言之,只有那些對腫瘤細(xì)胞表面有選擇性吸附和電中和的帶陽電荷聚電解質(zhì),才能成為特征的抗腫瘤劑。
殼聚糖具有直接抑制腫瘤細(xì)胞的作用。在含有 癌細(xì)胞的溶液中.加入0.5mg/m1殼聚糖溶液,24小時(shí)后癌細(xì)胞全部死亡。
甲殼素不能直接抑制癌細(xì)胞,而是通過活化免疫系統(tǒng)顯示抑制癌細(xì)胞的作用。因此,在上述癌細(xì)胞溶液中加入同樣濃度的甲殼素,24小時(shí)后癌細(xì)胞的存活率達(dá)94%。這是體外試驗(yàn)的情況,在體內(nèi)試驗(yàn),就可見到甲殼素發(fā)揮的作用。試驗(yàn)是在鼠的腹腔內(nèi)移植 個艾氏腹水癌細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞,在移植癌細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞前的第6、第4和第2的三天,投喂精制甲殼素或卡介苗.共觀察60天。試驗(yàn)結(jié)果表明,每天按每干克體重投喂50mg甲殼質(zhì)。
甲殼素 - 甲殼質(zhì)不起眼但了不起的物質(zhì)
其實(shí),人類很早就開始研究甲殼質(zhì)?!侗静菥V目》中記載:蟹殼有破瘀消積的功能?!靶贰弊直旧砑粗浮敖舛镜南x類”。十九世紀(jì)早期,法國學(xué)者布拉諾首先在蘑菇類中發(fā)現(xiàn)了甲殼質(zhì),從此人類開始了漫長的研究與應(yīng)用。
甲殼質(zhì)又稱為幾丁質(zhì)、殼聚糖、殼糖胺、甲殼素、第六要素等,廣泛存在于蝦蟹、昆蟲、植物的莖葉之中,在自然界中的生成量僅次于纖維素,估計(jì)海洋生物的年合成量在10億噸以上。在甲殼素被發(fā)現(xiàn)的一個多世紀(jì)以來,人們一直把甲殼素當(dāng)作廢物,因?yàn)榧讱に夭蝗苡谒?、稀酸、稀堿和其他有機(jī)溶劑,開發(fā)的成本要比纖維素直接利用高得多。
隨著科技發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)甲殼素有纖維素不具備的特性,是目前世界上唯一含陽離子的可食性動物纖維,也是繼蛋白質(zhì)、糖、脂肪、維生素、礦物質(zhì)以外的第六生命要素。它還是大自然中唯一帶正電高分子物質(zhì)。一旦進(jìn)入人體,它將敏銳地抓住帶負(fù)電的脂肪酸,將之包覆,拒絕被腸道吸收,并排出體外。它的纖維不斷激化著消化道的蠕動,讓食物加速通過消化道。因此,它和“安全減肥”的概念聯(lián)系在一起。不僅如此,它的纖維可以與脂肪及膽固醇結(jié)合,避免它們被吸到血液中。
從甲殼質(zhì)內(nèi)萃取的幾丁質(zhì)及其純化而成的幾丁聚糖,能活化人體細(xì)胞,調(diào)整自律神經(jīng)與荷爾蒙分泌,促進(jìn)人體機(jī)能的健康運(yùn)作??茖W(xué)實(shí)驗(yàn)證明:幾丁聚糖能夠抑制小腸道內(nèi)膽固醇的吸收來降低血清中膽固醇的濃度,使其不能沉積在肝臟中,防止脂肪肝的發(fā)生。同時(shí),幾丁聚糖能減少人體對氯離子的吸收,促進(jìn)血管擴(kuò)張,從而降低血壓。
如今,甲殼質(zhì)的衍生產(chǎn)品越來越多地走進(jìn)了人們的日常生活。以天獅牌甲殼質(zhì)膠囊為例,它是利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)對幾丁聚糖進(jìn)行一系列深加工之后的產(chǎn)物,具有減緩衰老、活化人體細(xì)胞、增加免疫力、協(xié)調(diào)臟器功能、護(hù)肝解毒、清理體內(nèi)“垃圾”等作用,因而深受人們青睞。
殼聚糖(chitosan)是由自然界廣泛存在的幾丁質(zhì)(chitin)經(jīng)過脫乙酰作用得到的,化學(xué)名稱為聚葡萄糖胺[(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖,自1859年,法國人Rouget首先得到殼聚糖后,這種天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注,在醫(yī)藥、食品、化工、化妝品、水處理、金屬提取及回收、生化和生物醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用研究取得了重大進(jìn)展。針對患者,殼聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究報(bào)告。
目錄
1 簡介
2 其結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)
3 其制備方法
4 主要功能
5 實(shí)驗(yàn)研究
殼聚糖 - 簡介
殼聚糖是甲殼質(zhì)經(jīng)脫乙酰反應(yīng)后的產(chǎn)品,脫乙?;潭?D.D)決定了大分子鏈上胺基(NH2)含量的多少,而且D.D增加,由于胺基質(zhì)子化而使殼聚糖在稀酸溶液中帶電基團(tuán)增多,聚電解質(zhì)電荷密度增加,其結(jié)果必將導(dǎo)致其結(jié)構(gòu),性質(zhì)和性能上的變化,至今殼聚糖稀溶液性質(zhì)方面的研究都忽略了D.D值對方程的影響。
殼聚糖是以甲殼質(zhì)為原料,再經(jīng)提煉而成,不溶于水,能溶于稀酸,能被人體吸收。殼聚糖是甲殼質(zhì)的一級衍生物。其化學(xué)結(jié)構(gòu)為帶陽離子的高分子堿性多糖聚合物,并具有獨(dú)特的理化性能和生物活化功能。
近年來國內(nèi)外的報(bào)導(dǎo)主要集中在吸附和絮凝方面 。也有報(bào)道表明,殼聚糖是一種很好的污泥調(diào)理劑,將其用于活性污泥法廢水處理,有助于形成良好的活性污泥菌膠團(tuán),并能提高處理效率。但研究其對活性污泥中微生物活性的影響以及其強(qiáng)化生物作用的機(jī)理,國內(nèi)外均未見有報(bào)導(dǎo)。
在甲殼素分子中,因其內(nèi)外氫鍵的相互作用,形成了有序的大分子結(jié)構(gòu).溶解性能很差,這限制了它在許多方面的應(yīng)用,而甲殼素經(jīng)脫乙酰化處理的產(chǎn)物一殼聚糖,卻由于其分子結(jié)構(gòu)中大量游離氨的存在,溶解性能大大改觀,具有一些獨(dú)特的物化性質(zhì)及生理功能,在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、化妝品、環(huán)保諸方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
殼聚糖 - 其結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)
殼聚糖是甲殼素脫乙酸后的產(chǎn)物,化學(xué)名稱為β-(1,4)-2脫氧一D一葡萄糖,其分子結(jié)構(gòu)與纖維素相似,呈直鏈狀,極性強(qiáng),易結(jié)晶,可根據(jù)分子主鏈的排列方式將其分為α-、β-兩種:α-分子主鏈以反平行方式排列,分子間氫鍵作用強(qiáng);β-分子則相反。
殼聚糖呈白色或淡黃色半透明狀固體,略有珍珠光澤,在酸性條件下,分子中氨基與質(zhì)子結(jié)合使自身帶正電荷,因此殼聚糖是天然多糖中少見的帶正電荷的高分子物質(zhì)。此外殼聚糖化學(xué)穩(wěn)定性良好,但吸濕性較強(qiáng),遇水易分解;無毒無害,具有優(yōu)良的生物相容性,可被溶菌酶等溶解,可生物降解,其代謝產(chǎn)物無毒,且能被生物體完全吸收。
VANDUM等人曾研究了不同離子強(qiáng)度對殼聚糖在稀溶液中的分子尺寸和粘度的影響。結(jié)果認(rèn)為離子強(qiáng)度不同會改變無規(guī)線團(tuán)的膨脹度進(jìn)而改變分子尺寸和特性粘度,通過對不同D.D殼聚糖進(jìn)行MARK-HOUWINK方程常數(shù)的測定,結(jié)果表明K,A值隨D.D值的變化。從而由MARK-HOUWINK方程常數(shù)K,A有規(guī)律地依賴于殼聚糖的脫乙酰度而變化,而且在相同分子量時(shí),隨著脫乙酰度的增加,殼聚糖在稀溶液中分子尺寸,特性粘度和擴(kuò)張因子等增加,而特性比和空間位阻因子隨著脫乙酰度的增加而減少。從而在適用范圍內(nèi)的任意一個殼聚糖樣品通過比較簡單的特性粘度測量,即可計(jì)算其平均分子量,從而可積累一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步的研究工作。
由于殼聚糖和甲殼質(zhì)具有高化學(xué)反應(yīng)活性并且易于被一些化學(xué)試劑修飾,因此這方面的研究工作進(jìn)行的較多,也取得了可喜的成果。從而通過各種方法對殼聚糖進(jìn)行了性質(zhì)改良,國外通過冰凍氫氧化鈉-十二烷基硫酸鈉系統(tǒng)的簡單步驟制備成功了烷基-CHITIN纖維.烷基化產(chǎn)生了各種不同鏈長和體容度的烷基鹵素化合物,對水或甲酸的親合性的增加,這種親合性的增加是由于部分分子晶體結(jié)構(gòu)破壞而產(chǎn)生的,核磁共振的研究表明C6位置上的羥基優(yōu)于C3位置被取代。
同時(shí)也制備了烷基-CHITIN纖維和薄膜.這種親合性質(zhì)的改善,在以后的殼聚糖應(yīng)用中有良好的價(jià)值。另外還制備出了殼聚糖多孔小珠,對重金屬有螯合作用,也可以用于生物材料的固定化反應(yīng)。通過碘化鹵化制備了殼聚糖移植共聚物。鹵化與碘化的方法主要進(jìn)行殼聚糖功能集團(tuán)的改造,其中碘化條件溫和,并可以產(chǎn)生各種反應(yīng)的前體。該反應(yīng)易于發(fā)生在C6位值上,另外用于制備陽離子移植共聚物。其反應(yīng)條件在室溫和紫外光308NM處進(jìn)行。對殼聚糖各種功能集團(tuán)的改造還包括制備羥基殼聚糖。
殼聚糖 - 其制備方法
制備殼聚糖的主要原料來源于水產(chǎn)加工廠廢棄的蝦殼和蟹殼,其主要成分有碳酸鈣、蛋白質(zhì)和甲殼素(20%左右)。由蝦蟹殼制備殼聚糖的過程實(shí)際上就是脫鈣、去蛋白質(zhì)、脫色和脫乙酸的過程。目前國內(nèi)外制備殼聚糖的方法包括酸堿法、酶法、氧化降解法及機(jī)械加工法。酸堿法是利用稀鹽酸將難溶的碳酸鈣轉(zhuǎn)化為可溶性的氯化鈣而隨溶液分出,再用稀堿將蛋白質(zhì)溶出,再經(jīng)過脫色及水洗、干燥等過程即可得到甲殼素,然后通過脫乙酸化反應(yīng),可使甲殼素脫去分子中的乙酸基,轉(zhuǎn)變?yōu)闅ぞ厶?。酶法則是利用乙二胺脫鈣、用酶去蛋白質(zhì)的過程。機(jī)械加工法則是利用精選的蝦蟹殼經(jīng)過干燥、壓碎、研磨、分選、精篩等過程。其中最常用的方法是酸堿法,但此法仍存在許多問題,如酸堿性過強(qiáng)、降解速度慢、降解產(chǎn)物聚合度低、產(chǎn)物純化難、生產(chǎn)成本高等。
酸堿法制備殼聚糖的具體步驟如下:①原料預(yù)處理:首先將蝦殼、蟹殼的肉質(zhì)、污物等雜質(zhì)去除,用水洗凈,然后干燥;②酸浸:去除原料中無機(jī)鹽。將預(yù)處理后的蝦、蟹殼置于5%稀鹽酸中室溫下浸泡2h,然后過濾、水洗至中性;③消化:去除原料中蛋白質(zhì)和脂肪。將酸浸后的蝦、蟹殼置于10%的氫氧化鈉溶液中煮沸2h,然后過濾、水洗至中性、干燥后即得甲殼素;④脫色:有3種方法,包括日曬脫色,保持微酸濕潤條件下,在陽光紫外線作用下用空氣中的氧氣進(jìn)行漂白;采用高錳酸鉀、亞硫酸氫鈉等進(jìn)行氯化脫色;也可采用有機(jī)溶劑如丙酮抽提除去色澤⑤脫乙?;杭讱に孛撘阴;?。將甲殼素置于45%- 50%氫氧化鈉溶液中在 100- 110℃水解 4h,然后過濾、水洗至中性、干燥得到殼聚糖。
甲殼素是類似纖維素的生物聚合物,是許多低等動物,特別是節(jié)肢類動物(如昆蟲、甲殼類動物等)外殼的主要成分,主要以無機(jī)鹽(主要是碳酸鈣)及蛋白質(zhì)結(jié)合形式存在。但其中尤以蝦蟹殼中的含量最高,分別在蝦殼中約含20%~25%,在蟹殼中含17%~18%。將蝦或蟹殼在常溫下用稀鹽酸脫鈣,再用熱的稀堿除去蛋白質(zhì),剩下的不溶物就是甲殼素。將甲殼素用濃堿加熱處理,脫去乙酰基就得到殼聚糖。由蝦、蟹殼制取甲殼素、殼聚糖的簡要流程如下:
5%HCl 10%NaOH 40%~45%NaOH
↓ ↓ ↓
蝦或蟹殼→ 脫 鈣 → 脫蛋白→甲殼素 → 脫酰基→殼聚糖
↓ ↓ ↓
CaCl2、CO2 蛋白質(zhì) CH3COONa
將蝦、蟹殼洗凈干燥后,以5%稀鹽酸于室溫浸泡2h,除去原料中的碳酸鈣,然后過濾水洗至中性,再置于10%的NaOH溶液中煮沸2h脫蛋白,過濾水洗至中性,干燥即得甲殼素。而后置于45%~50%NaOH溶液中,在100~100水解4h或用 40%NaOH溶液,于(84±1)℃的烘箱中保溫17h,然后過濾,水洗至中性,干燥即得殼聚糖。為加快脫乙酰反應(yīng),可進(jìn)行間斷性水洗。
殼聚糖的主要質(zhì)量指標(biāo)是粘度及胺基含量,在制備殼聚糖過程中,用稀鹽酸分解蝦蟹殼無機(jī)鹽的同時(shí),殼聚糖的主鏈也會發(fā)生不同程度的水解作用,因此在分解無機(jī)鹽的過程中鹽酸的濃度、處理時(shí)間及溫度對殼聚糖制品的粘度、胺基含量均有影響。殼聚糖的粘度通常隨著鹽酸濃度的增加、反應(yīng)時(shí)間的延長而降低。因此為了獲得較高粘度及胺基含量的殼聚糖制品,通??刂汽}酸濃度為5%~10%,溫度控制在25℃左右,盡量縮短反應(yīng)時(shí)間。甲殼素脫乙?;磻?yīng)通常在100~180℃、40%~60%的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行。試驗(yàn)認(rèn)為,當(dāng)氫氧化鈉濃度低于30%時(shí),無論反應(yīng)溫度多高、反應(yīng)時(shí)間多長,乙?;摮室仓辉?0%左右。而當(dāng)氫氧化鈉濃度一定時(shí),脫乙?;磻?yīng)速度隨著溫度的升高而加快,例如當(dāng)氫氧化鈉濃度為50%時(shí),反應(yīng)溫度為140℃,20min乙酰基脫除率在85%左右,而在25℃時(shí)則需24h左右。甲殼素在熱濃堿作用下,主要反應(yīng)是乙酰胺水解脫除乙?;瑫r(shí)也發(fā)生主鏈的水解降解副反應(yīng),因此必須嚴(yán)格控制反應(yīng)時(shí)間。
殼聚糖 - 主要功能
1、免疫活性
殼聚糖對免疫系統(tǒng)有多方面的調(diào)節(jié)作用。如可通過激活補(bǔ)體系統(tǒng),介導(dǎo)補(bǔ)體的系列生物學(xué)效應(yīng),增強(qiáng)機(jī)體非特異性免疫系統(tǒng)功能。同時(shí)能分泌多種免疫因子,調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫與體液免疫,從而增強(qiáng)機(jī)體抗感染能力。巨噬細(xì)胞的表面存在著細(xì)菌多糖的受體,而殼聚糖作為細(xì)菌多糖的類似物,能刺激巨噬細(xì)胞活化,從而促進(jìn)其吞噬能力,提高其分泌的水解酶活性。它還能激活T細(xì)胞和B細(xì)胞,增強(qiáng)其在免疫應(yīng)答中的協(xié)同效應(yīng)、介導(dǎo)機(jī)體的細(xì)胞免疫應(yīng)答和體液免疫應(yīng)答。
殼聚糖參與免疫系統(tǒng)免疫球蛋白(IgM)的生成,它刺激在不含血清介質(zhì)中培養(yǎng)的人雜種瘤細(xì)胞HB4C5,與淋巴細(xì)胞內(nèi)IgM的產(chǎn)生;但對IgG、IgA沒有影響。ICR/JCL鼠長時(shí)間飼喂甲殼素能增加其在脾與骨髓中免疫細(xì)胞的數(shù)量。
脫乙酰70%殼聚糖能夠促進(jìn)循環(huán)抗體產(chǎn)生,誘導(dǎo)遲發(fā)超敏性。殼聚糖能提高T細(xì)胞活性,促進(jìn)NK細(xì)胞活性,誘導(dǎo)細(xì)胞毒素巨噬細(xì)胞活性,增強(qiáng)宿主對大腸桿菌感染的抵抗力,抑制腫瘤細(xì)胞生長。殼聚糖能通過活化巨噬細(xì)胞促進(jìn)特異細(xì)胞因子CSF(Colonyy-stimulatingfactor)與干擾素的生成給實(shí)驗(yàn)小鼠腹腔注射及灌喂殼聚糖,結(jié)果表明對小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬功能、精氨酸酶活性及酸性磷酸酶活性均有明顯的促進(jìn)作用。巨噬細(xì)胞分泌的精氨酸酶與酸性磷酸酶均與殺死細(xì)菌和腫瘤的功能有關(guān)。因而,殼聚糖對動物機(jī)體非特異性免疫及特異性免疫均有不同程度的促進(jìn)作用,是一種良好的免疫促進(jìn)劑。
2、抑菌活性
殼聚糖與其他多糖一樣,在其復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)中含有高活性的功能基團(tuán),表現(xiàn)出類抗生素的特征,能夠抑制多種細(xì)菌的生長與活性。大量的實(shí)驗(yàn)表明,殼聚糖對大腸桿菌有抑制效果。研究發(fā)現(xiàn),在pH值為5.5,濃度達(dá)0.5%和1%,經(jīng)過兩天潛伏期可以使其完全失活。不同脫乙酸度的殼聚糖具有不同的抑菌濃度,脫乙酸度越高其抑菌效果越好。在pH值為7時(shí),殼聚糖不再具有抗菌效果。這是由于木帶電荷的氨基酸殘基比例的增加及與其更低的可溶性所致。
殼聚糖的抗菌活性還依賴于它的分子量與細(xì)菌類型。在濃度為0.1%時(shí),殼聚糖通常對革蘭氏陽性菌表現(xiàn)更強(qiáng)的抗菌活性。根據(jù)不同細(xì)菌類型與殼聚糖分子量的分析,殼聚糖的最低抑菌濃度在0.05%--l%之間。當(dāng)分子量為746ku的殼聚糖與分子量為470ku的殼聚糖相比時(shí),分子量為746ku的殼聚糖對大腸桿菌與熒光假單胞桿菌具有更強(qiáng)的抑制效果。殼聚糖的抗菌效果與pH值呈反相關(guān),pH值越低活性越高。
3、抗腫瘤活性殼聚糖具有增強(qiáng)抗腫瘤藥物作用,
能促進(jìn)白細(xì)胞介素2(IL一2)的生成,IL-2對NK、T和B細(xì)胞活性均有增強(qiáng)作用。殼聚糖是一種帶正電荷的天然高分子生物聚合物,顯示極強(qiáng)的生理活性。腫瘤細(xì)胞表面帶有更高負(fù)電荷,聚陽離子電解質(zhì)能吸附到癌細(xì)胞表面使電荷中和,抑制腫瘤細(xì)胞生長與轉(zhuǎn)移。在酸性環(huán)境中能形成陽離子基團(tuán),與體細(xì)胞產(chǎn)生親和性,活化體細(xì)胞,增強(qiáng)機(jī)體免疫力。殼聚糖具有清除體內(nèi)自由基細(xì)胞毒素的能力,可作為早期癌癥的治療藥物。
4、對膽固醇代謝調(diào)節(jié)作用
殼聚糖具有多聚物性質(zhì),粘滯度高,在上消化道不易被消化,吸水性高;而在下消化道吸水性低。還由于殼聚糖含有氨基,在體外試驗(yàn)的低pH值條件下通過離子鍵作用能與一系列陰離子如膽汁酸或游離脂肪酸結(jié)合。殼聚糖還可通過減少腸道脂質(zhì)吸收,從而降低血漿中膽固醇與甘油三酯的水平。
殼聚糖當(dāng)以超過6個殘基的低聚物形式飼喂給高膽固醇口糧雄鼠時(shí),能夠抑制其血漿膽固醇與甘油三酯水平上升。而當(dāng)?shù)途畚镦滈L度低于5個殘基時(shí),沒有效果。殼聚糖并不影響膽固醇內(nèi)源性合成,添加殼聚糖降低血漿中膽固醇水平的活性只在飼喂含膽固醇口糧動物中發(fā)現(xiàn)。在含1%膽固醇與0.2%膽汁酸的雄鼠口糧中添加殼聚糖能使其血漿及肝中膽固醇水平分別降低54%和64%。并能抑制血漿HDL一膽固醇減少、肝臟中膽固醇含量增加及由膽固醇口糧誘導(dǎo)的肝臟HMG-COA還原酶水平的降低。這些結(jié)果表明,殼聚糖在維持膽固醇動態(tài)平衡中發(fā)揮了作用。
把不同粘度的殼聚糖飼喂給肉仔雞時(shí),能夠降低血漿膽固醇水平并增加HDL一膽固醇含量,導(dǎo)致HDI/總膽固醇比例上升。補(bǔ)飼殼聚糖組與對照組相比,能使腸道脂肪消化率降低26%。殼聚糖能粘合膽汁酸,阻止腸、肝、膽汁酸循環(huán),抑制脂質(zhì)乳化與吸收卜川。由于腸道菌群的改變,盲腸中各種短鏈脂肪酸組成也會發(fā)生改變。
殼聚糖 - 實(shí)驗(yàn)研究
一、實(shí)驗(yàn)方法和材料
1、 實(shí)驗(yàn)材料
殼聚糖:本實(shí)驗(yàn)室由浙江玉環(huán)縣化工廠購得甲殼素,再自制成一系列脫乙酰度69%的殼聚糖,分子量分別為6.56萬、22.30萬、31.25萬 (根據(jù)Mark-Houmink方程:,用烏氏粘度計(jì)測定表面粘度后計(jì)算得到) 。
活性污泥:取自天山污水凈化廠曝氣池中的污泥,馴化兩周。
實(shí)驗(yàn)水樣:采用自配的模擬生活污水,含有碳、氮、磷及多種微量元素。
2、 實(shí)驗(yàn)方法
本實(shí)驗(yàn)采用模擬SBR法。在4套相同的裝置中分別投加3種不同分子量的殼聚糖,另一個不投加作空白來處理同一模擬生活廢水,進(jìn)行平行對照實(shí)驗(yàn)。按照殼聚糖調(diào)理污泥的最佳投量,一般為總固體含量的0.5%~1.5%。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中根據(jù)排泥排水量適量補(bǔ)充殼聚糖。采用限制性曝氣,每天運(yùn)行4個周期,每個周期6 h,其中進(jìn)水時(shí)間0.75 h,曝氣反應(yīng)時(shí)間3.75 h,沉淀時(shí)間0.75 h,排水閑置時(shí)間0.75 h。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)各反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度均保持在3~4 g/L,pH保持在7.0左右,溶解氧保持在3~4 mg/L。各生物反應(yīng)器的有效容積為9 L,進(jìn)排水均為4 L。
二、結(jié)果與討論
1、 加不同分子量的殼聚糖對廢水中有機(jī)物(CODCr、NH3-N、BOD5)去除率的比較
由圖1、圖2和表1可看出,投加不同分子量的殼聚糖后,活性污泥對CODCr 、NH3-N 及BOD5的去除率均比空白樣高約10%,其中以投加大分子量殼聚糖的污泥處理效果最好。由于實(shí)驗(yàn)水樣是采用自配的模擬生活污水,可生化性較好,易降解,所以在不投加殼聚糖的情況下,也能達(dá)到較好的處理效果。但總的來說,殼聚糖的投加會在普通活性污泥法的基礎(chǔ)上改善出水水質(zhì)。
2、 污泥活性的比較
(1) MLVSS/MLSS
MLVSS/MLSS是一種最簡單的表征污泥活性的方法,它是考察污泥混合液中揮發(fā)性組分與總固體的比值。測定MLVSS及MLSS,對比投加不同分子量殼聚糖后污泥活性變化的情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。
由圖3可看出,投加殼聚糖后活性污泥的有效成分均低于空白值,說明殼聚糖的投加對污泥活性不僅沒有促進(jìn)作用,反而有一定的抑制作用。對比3種不同分子量的殼聚糖,投加小分子量殼聚糖后污泥的有效成分略微低于投加大分子量和中分子量的殼聚糖。
(2 )耗氧速率
活性污泥微生物在代謝有機(jī)物時(shí)最顯著的特征就是消耗水中的溶解氧,因此通過微生物耗氧速率的大小可以間接反映酶活性的強(qiáng)弱,即反映污泥活性的強(qiáng)弱。在相同的條件下,取出各生物反應(yīng)器中的污泥混合液,曝氣至飽和后測定耗氧速率,結(jié)果見圖4。
圖4中各回歸曲線斜率的絕對值即為耗氧速率(mgO2/(L·min))。從圖中可看出,投加殼聚糖后,混合液的耗氧速率均小于空白樣。這間接地反映出空白樣微生物的酶活性要高于投加殼聚糖后微生物的酶活性。說明投加殼聚糖后會對污泥活性產(chǎn)生一定的抑制作用;對比3種不同分子量殼聚糖可發(fā)現(xiàn),投加小分子量殼聚糖后耗氧速率最小,其微生物的酶活性最差,說明投加小分子量殼聚糖對污泥活性抑制最為明顯。
(3 )脫氫酶活性
廢水生物處理的實(shí)質(zhì),是經(jīng)微生物所產(chǎn)生的多種酶催化的生物氧化還原反應(yīng)。在有機(jī)物的氧化過程中,脫氫酶則是氧化還原酶的一種,是微生物降解有機(jī)污染物獲得能量的必須酶,它催化基質(zhì)脫氫反應(yīng),并將脫下來的氫傳遞給受氫體,同時(shí)為細(xì)胞體提供能量,它參與從有機(jī)物到分子氧化的電子得失的整個過程,由活的生物體所產(chǎn)生。脫氫酶活性的大小不僅影響該途徑進(jìn)行的程度,而且還直接表示生物細(xì)胞對基質(zhì)降解能力的強(qiáng)弱,因而成為廢水生物處理中一項(xiàng)考察污泥活性的重要指標(biāo)。采用2,3,5-三苯基氯化四氮唑(簡稱TTC)為受氫體測定各生物反應(yīng)器內(nèi)污泥的脫氫酶活性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5。
由圖5可以看出,投加殼聚糖后污泥的脫氫酶活性明顯比空白樣的脫氫酶活性差。這是由于殼聚糖游離氨基的存在,它在稀酸溶液中轉(zhuǎn)化成正銨鹽,這種銨鹽與微生物帶負(fù)電荷的原生質(zhì)接觸而破壞了它的細(xì)胞壁,從而殺滅細(xì)菌。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果正說明了殼聚糖有抑菌作用,從而抑制污泥的脫氫酶活性;對于投加不同分子量的殼聚糖,測得的脫氫酶活性差別不是十分明顯。投加小分子量殼聚糖的脫氫酶活性略微小于大分子量和中分子量的殼聚糖。
由圖3、4、5可看出,殼聚糖隨著分子量的降低抑菌性能增強(qiáng)的規(guī)律,這是因?yàn)榉肿恿吭叫?,其越容易進(jìn)入細(xì)胞壁的空隙結(jié)構(gòu)內(nèi),與帶負(fù)電荷的細(xì)胞質(zhì)發(fā)生作用,擾亂細(xì)胞正常代謝,從而抑菌性越強(qiáng)。
3、污泥絮凝沉降性能和污泥容積指數(shù)的比較
(1 )污泥絮凝沉降性能
在相同的條件下,測定各生物反應(yīng)器內(nèi)污泥的絮凝沉降性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖6。
圖6表明,投加殼聚糖后,污泥的沉降壓實(shí)性能比空白樣的好。其原因主要是:(1)殼聚糖分子鏈上存在大量的游離氨基,能較好地中和污泥膠體顆粒的負(fù)電荷,使污泥顆粒聚集絮凝;(2)殼聚糖分子鏈上帶有多種高活性的吸附基團(tuán),如羰基、氫氧根、氨基等,它們能通過范德華力、氫鍵力、配位鍵力等物理化學(xué)作用與污泥顆粒發(fā)生作用,增強(qiáng)其吸附絮凝能力,不易破碎;(3)殼聚糖能發(fā)揮高分子鏈的架橋作用使污泥顆粒易于絮凝而沉淀。而在3種不同分子量殼聚糖中,以投加大分子量殼聚糖的污泥沉降性能最好。因?yàn)樾》肿恿繗ぞ厶怯捎诜肿渔溳^短,其帶有的吸附基團(tuán)較少,所以絮凝作用沒有大分子量的明顯,污泥絮體結(jié)構(gòu)不如大分子量的緊密。
(2 )污泥容積指數(shù)(SVI30)
在4套裝置穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下,連續(xù)不排泥,觀察污泥容積指數(shù),實(shí)驗(yàn)測定結(jié)果見表2。
在不排泥期間,各生物反應(yīng)器內(nèi)污泥的增長并無較大的區(qū)別,說明投加殼聚糖對污泥的增長無明顯的促進(jìn)作用。但可看出,當(dāng)污泥濃度變高時(shí),普通活性污泥的SVI變高,甚至超過180,污泥沉降性能變差,污泥開始膨脹,出水水質(zhì)變差。因此,對于普通活性污泥法,不能通過提高曝氣池中污泥濃度來提高處理效率和處理水量,否則會發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象;殼聚糖的投加改善了污泥凝聚沉降性能。當(dāng)污泥濃度變高時(shí),仍保持較好的污泥沉降性能,SVI30低。同時(shí)污泥濃度的提高又降低了污泥負(fù)荷,還可進(jìn)一步改善污泥沉降性能,從而可提高處理水量和處理效率;小分子量殼聚糖由于分子鏈較短,其絮凝作用沒有大分子量的明顯,污泥絮體結(jié)構(gòu)不是非常緊密,當(dāng)達(dá)到一定的污泥濃度時(shí)也有污泥膨脹的趨勢,但仍優(yōu)于普通活性污泥,這與圖6的結(jié)論也是一致的。
4、污泥結(jié)構(gòu)的比較
(1)污泥絮體形態(tài)
從以上4幅圖中可看出,污泥絮體結(jié)構(gòu)有較大區(qū)別:(1)投加殼聚糖后污泥絮體結(jié)構(gòu)要明顯優(yōu)于空白樣。空白樣的污泥絮體分布較松散,每個絮體形狀較小,絮體與絮體之間沒有連接;而殼聚糖污泥的絮體結(jié)構(gòu)緊密,絮凝物密實(shí),菌膠團(tuán)形狀較大,且能緊密地連接成一個整體。這說明投加殼聚糖有助于細(xì)菌包覆成粘性的團(tuán)塊,結(jié)合為緊密的菌膠團(tuán)絮體,使污泥的結(jié)構(gòu)明顯改善。(2)對于不同分子量的殼聚糖,投加大分子量殼聚糖的污泥絮體結(jié)構(gòu)最為緊密,菌膠團(tuán)形狀最大,且污泥顆粒之間結(jié)合得最緊密;中分子量和小分子量殼聚糖的絮體結(jié)構(gòu)略微松散一些。這說明殼聚糖的分子量對污泥絮體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,且分子量越大,污泥結(jié)構(gòu)越好。這是因?yàn)榉肿恿吭酱螅浞肿渔溇驮介L,帶有的吸附基團(tuán)就越多,絮凝能力就越強(qiáng)。
(2 )毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)
污泥CST可作為衡量污泥脫水性能的指標(biāo),其實(shí)質(zhì)是污泥通過濾紙的毛細(xì)作用從一點(diǎn)滲透到另一點(diǎn)所需要的時(shí)間。CST值越小,即其滲透的速度越快,說明污泥的脫水性能越好。而污泥的脫水性能可以間接地反映出污泥的凝聚壓縮性能,即反映污泥絮體結(jié)構(gòu)的好壞。測定各生物反應(yīng)器內(nèi)污泥的CST值,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。
由表3可看出,投加殼聚糖的污泥CST值均小于空白樣,且污泥脫水性能由好到差依次為投加大分子量殼聚糖、中分子量殼聚糖、小分子量殼聚糖和空白樣。這從另一個側(cè)面再次驗(yàn)證了殼聚糖活性污泥的絮體結(jié)構(gòu)優(yōu)于普通活性污泥,且殼聚糖的分子量越大,污泥絮體結(jié)構(gòu)越好,這與前面討論的污泥沉降性能部分所得的結(jié)論也是一致的。
三、結(jié) 論
(1)處理效率對比實(shí)驗(yàn)表明,投加殼聚糖能較好地提高污泥對有機(jī)污染物的處理效率。而在投加的3種不同分子量殼聚糖中,大分子量殼聚糖的處理效果最好。
(2)微生物耗氧速率和脫氫酶活性的對比實(shí)驗(yàn)表明,投加殼聚糖會在一定程度上抑制污泥活性,而分子量越小,抑制作用越強(qiáng)。
(3)污泥沉降性能和污泥結(jié)構(gòu)的對比實(shí)驗(yàn)表明,投加殼聚糖可以大大提高污泥的沉降壓縮性能,并能很好地改善污泥絮體結(jié)構(gòu)。而殼聚糖分子量越大,污泥的沉降壓縮性能和絮體結(jié)構(gòu)越好。
(4)在活性污泥法中投加殼聚糖可以強(qiáng)化生物作用,并且應(yīng)選擇分子量較大的。
殼聚糖 - 其應(yīng)用價(jià)值
在甲殼素分子中,因其內(nèi)外氫鍵的相互作用,形成了有序的大分子結(jié)構(gòu).溶解性能很差,這限制了它在許多方面的應(yīng)用,而甲殼素經(jīng)脫乙酰化處理的產(chǎn)物一殼聚糖,卻由于其分子結(jié)構(gòu)中大量游離氨的存在,溶解性能大大改觀,具有一些獨(dú)特的物化性質(zhì)及生理功能,在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、化妝品、環(huán)保諸方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
一、在工業(yè)上的應(yīng)用價(jià)值
① 與金屬離子的螯合。殼聚糖是一種天然的高分子螯合劑,應(yīng)用領(lǐng)域很廣。在一定的PH條件下具有富集能力。殼聚糖對過度金屬離子具有鰲合作用,因此,殼聚糖可作為鹽溶液、天然水、海水、含鹽廢水等富集過渡金屬離子的螯合劑,使其使用效果要比合成螯合樹脂要優(yōu)越得多。此外殼聚糖稀酸溶液的聚電解質(zhì)性質(zhì)可作為陽離子型無毒絮凝劑廣泛用于食品工業(yè)和飲料工業(yè)。
② 殼聚糖的混凝作用。殼聚糖分子鏈上分布著大量的游離氨基,在稀酸溶液中質(zhì)子化,從而使殼聚糖分子鏈上帶有大量的正電荷,成為一種聚電解質(zhì),一種典型的陽離子型混凝劑。在應(yīng)用上,殼聚糖是自來水廠(主要指使用地表水)凈化水質(zhì)的理想混凝劑,它不但可以除去水中的無機(jī)固體懸浮物,還可除去有害的極性有機(jī)物,如農(nóng)藥、表面活性劑等。北京市政設(shè)計(jì)院認(rèn)為殼聚糖可用于中濁度水質(zhì)的凈化處理,用量少,效果好,其無毒的特點(diǎn)是其他混凝劑所無法比擬的。但由于其價(jià)格昂貴,自來水廠一般并不使用,目前只能重點(diǎn)在酒廠的兌酒用水上推廣使用。殼聚糖的用量,取決于懸濁液的濃度、共存離子的濃度及懸濁液的 pH 等因素,一般而言,大約是懸浮液中干物質(zhì)量的0.2%一10.0 %。而從廢水中可回收30%一70 %的蛋白質(zhì),在某些情況下還能回收30 %一50%的脂肪。
③ 生物大分子物質(zhì)的回收。殼聚糖能沉淀水溶液中的透明質(zhì)酸、硫酸軟骨素、黏朊和核酸。同時(shí)也能凝集哺乳動物細(xì)胞。殼聚糖的這些作用可在生物化學(xué)、組織化學(xué)和細(xì)胞化學(xué)的研究中作為一個得力的工具。殼聚糖對蛋白質(zhì)、核酸、多糖等生物大分子物質(zhì)的凝集和回收,無疑是具有很大吸引力的。中國的酒廠、淀粉廠、粉絲廠遍布全國城鄉(xiāng),大量高濃度的洗米水以及淀粉水整日整夜在排向江河,嚴(yán)重污染環(huán)境。1升濃的洗米水中加人殼聚糖(使用量 50 毫克川),攪拌后靜置15分鐘,濁度可下降至72°,1小時(shí)后下降至41°,24 小時(shí)后下降至 3°,而不加殼聚糖的原水此時(shí)濁度為 75°,比加殼聚糖靜置15分鐘的濁度還要高一些。洗米水中不但有大量的淀粉,還有多量的蛋白質(zhì)和維生素,經(jīng)過濾,可回收營養(yǎng)價(jià)值較高的淀粉,濾液無色透明。玉米發(fā)酵酒精水?dāng)?shù)量大,有機(jī)物含量高,其中的酒糟很難沉降,故需設(shè)多級沉淀池,占地面積大,酒糟也不好回收。加入殼聚糖,能在1小時(shí)內(nèi)完全沉淀,同時(shí)變得易于過濾,濾出的酒糟經(jīng)干燥,可用于配合飼料,大幅度地提高了酒糟的利用價(jià)值。殼聚糖對大多數(shù)蛋白質(zhì)有很強(qiáng)的凝集作用,加之它本身無毒,因此是從液體中分離和回收蛋白質(zhì)的理想凝集劑。一般來說,將一定量的殼聚糖乙酸溶液加人到蛋白質(zhì)懸濁液中,很快就會形成膠狀的凝集物,通過離心分離,即可獲得蛋白質(zhì),其中的殼聚糖可以不必分離,離心液也很清亮。
④ 污泥脫水。污水或廢水處理后均產(chǎn)生大量的污泥,其中既有無機(jī)物又有有機(jī)物及微生物,成分十分復(fù)雜,經(jīng)生化方法處理后仍存在許多問題,因此,污泥脫水一直是困擾人們的一大難題。殼聚糖被認(rèn)為是一種無毒的、易降解的污泥脫水劑。配合其他混凝劑,效果更好,在日本已使用較多。 ASANO 等報(bào)道了日本商品殼聚糖 Flonac 的脫水作用。
⑤ 在分析化學(xué)中的作用。由于甲殼素和殼聚糖結(jié)構(gòu)上的特殊性,具有離子交換、螯合、吸附等作用,加上本身是一種高分子化合物,不溶于水和大多數(shù)有機(jī)溶劑,有一定的剛性和抗壓性,便于制備各種各樣的衍生物,因此在分析化學(xué)上會得到較廣泛的應(yīng)用。這方面的研究工作報(bào)道較多,涉及的范圍也很廣泛。
⑥ 功能材料。膜材料的最基本特點(diǎn)是具有透過作用,用于物質(zhì)分離過程,如咸水的淡化,廢水處理,食品工業(yè)和發(fā)酵工業(yè)中的物質(zhì)分離,濃縮,人工腎中血液滲析等等。作為膜材料,除了具有一定的透過性能外,還要求有好的物理機(jī)械性能,而對于血液的滲透膜這樣的醫(yī)療衛(wèi)生材料,還需具有優(yōu)良的生物學(xué)性能。甲殼素和殼聚糖是極有發(fā)展前途的天然高分子膜材料。甲殼素和殼聚糖具有很好的成纖性。甲殼素和殼聚糖纖維的生產(chǎn)成本要高于黏膠纖維或醋酸纖維,這就決定了它們只能用于一些特殊場合,如作外科手術(shù)縫合線、離子交換纖維、輻射能防御布等。
⑦ 飲用水的凈化。自來水的消毒,普通使用氯氣或漂白粉,雖然消毒效果好,成本低,但在自來水中會產(chǎn)生和殘留三氯甲烷、四氯化碳等鹵代物,它們有潛在的致癌作用,活性炭也不能有效地去除。殼聚糖卻能有效地除去這些鹵代物。用包覆殼聚糖的活性炭作凈水劑,既有效地提高活性炭的吸附性能,又降低了單用殼聚糖的費(fèi)用。
⑧ 織物的整理劑。殼聚糖可作為織物的永久整理劑,使織物耐水洗,耐磨擦,具有固色和增強(qiáng)作用,提高織物的堅(jiān)牢度,減少皺縮率,并使織物具有滑爽光潔和挺括的外觀和手感。襯領(lǐng)和衣襯墊使用殼聚糖處理后既硬挺又不怕水洗。電線的絕緣包布用殼聚糖處理后可提高其絕緣性能及熱老化性能。 此外,甲殼素和殼聚糖也可制成具有特殊用途的纖維。
⑨ 日用化學(xué)品。殼聚糖溶于稀的弱酸中即為陽離子型高分子電解質(zhì),它無色無味、無嗅、無毒副作用,有很高的吸濕和保濕作用,因其含有氨基,與毛、發(fā)、皮膚有很好的親和、滲透作用,而且還有抗菌作用,因此是一種理想的化妝品用高分子化合物??梢杂糜诠贪l(fā)劑、頭發(fā)調(diào)理劑、洗發(fā)香波、護(hù)膚劑、口腔衛(wèi)生劑等。
二、在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用價(jià)值。
甲殼素和殼聚糖在醫(yī)藥和衛(wèi)生材料方面應(yīng)用研究由來已久,有些研究成果已付諸實(shí)際應(yīng)用,甚至已工業(yè)化生產(chǎn)。目前美國、日本等已經(jīng)嘗試將其應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,如止血劑、治癌劑、抗高膽固醇等。
①殺蟲抑菌作用。 a 、殺滅寄生蟲。許多溫血動物容易感染蜱、螨等寄生蟲。動物的寄生蟲與細(xì)菌、病毒一樣,也含有抗原物質(zhì),而甲殼素正好是這些寄生蟲或某些細(xì)菌及真菌最有效的抗原。實(shí)驗(yàn)證明,把粉碎得很細(xì)的甲殼素用生理鹽水配制后,給試驗(yàn)狗受蜱侵害的部位涂抹,數(shù)天之后,蜱全部被殺死,而且很快長出新毛。把殼聚糖溶于1%乙酸溶液中配成1%濃度的殼聚糖溶液,每天涂抹成年獼猴被螨損害而發(fā)生皮炎的部位,連續(xù)3天,就使頑固的皮炎治愈, 10 天后就開始長出新毛。
b、提高對衛(wèi)生害蟲的殺滅效果。為了防治蒼蠅、蚊子等衛(wèi)生害蟲,常用的防治手段之一是在門窗上使用滯留噴灑殺蟲劑,但若經(jīng)風(fēng)吹、雨淋等,殺蟲劑會逐漸流失,藥效降低,持效期縮短。為此,使用大分子的殼聚糖作為緩釋成膜劑,可在藥物表面形成具有通透性的不溶于水的半透膜,可延長殺蟲劑的持效期,使滅蠅效果提高2倍多。
c 、抑菌作用。在燒傷病人發(fā)生綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌和釀膿鏈球菌感染時(shí),甲殼素和殼聚糖具有明顯的抑菌作用,對于一般人體表皮存在的皮膚細(xì)菌如表皮葡萄球菌,腸細(xì)菌如大腸桿菌和人體真菌如熱帶白色念珠菌,也是如此。我國南方人易患的“腳氣病”,也是一種真菌感染。如果用 l%殼聚糖乙酸溶液涂抹,連續(xù)五六天,就能止癢并治愈??谇粷?yōu)榕R床常見多發(fā)病之一,以口服或給予抗生素等方法治療,療效不夠理想。洛美沙星為氟喹酮類抗菌藥。李平等以殼聚糖、甘油、明膠為輔料制備的洛美沙星殼聚糖口腔潰瘍膜,用于口腔潰瘍的治療,療效可靠,無不良反應(yīng)。
d、李平等以殼聚糖為輔料研制的氧氟沙星殼聚糖滴眼液,經(jīng)兔眼刺激性實(shí)驗(yàn)表明,該產(chǎn)品無刺激性,符合滴眼劑的有關(guān)質(zhì)量要求。加人殼聚糖后,既增加了藥液黏度,又可使藥物在眼內(nèi)的滯留時(shí)間延長,可望增加藥物吸收,從而提高療效。
e .產(chǎn)科感染常以口服或肌注抗菌藥治療,由于病灶局部藥物濃度低,療效不理想。應(yīng)用殼聚糖、明膠、甘油為基質(zhì)制備的氟羅沙星殼聚糖陰道栓治療,可避免肝臟首過作用和胃腸道生理關(guān)卡效應(yīng),能降低毒副作用,提高生物利用度,增強(qiáng)療效。而且又利于創(chuàng)傷組織的再生、修復(fù)和愈合。
②醫(yī)用纖維和膜。a 、手術(shù)縫合線。用甲殼素作原料可以制成外科手術(shù)縫合線,它的一個好處就是可以被有機(jī)體吸收而不用拆線,原因是因?yàn)榧讱に乇幻杆獬蓡翁腔蚬烟嵌鴮?shí)現(xiàn)的。目前外科手術(shù)仍是使用羊腸線,它的不足之處是縫合和打結(jié)不好操作,且容易產(chǎn)生抗原抗體反應(yīng),傷口愈合后必須拆線。殼聚糖纖維制成的縫合線,在預(yù)定時(shí)間內(nèi)有很強(qiáng)的抗張強(qiáng)度,在血清、尿、膽汁、胰液中能保持良好的強(qiáng)度??p合和打結(jié)操作性好,在體內(nèi)有良好的適應(yīng)性,尤其是經(jīng)過一定時(shí)間,殼聚糖縫合線能被溶菌酶所酶解,從而被人體自行吸收,因此,當(dāng)傷口愈合后,不必再拆線.
b、醫(yī)用纖維紙和膜?,F(xiàn)在,外科手術(shù)常用紙代替紗布貼于人體組織表面。由植物纖維或合成纖維制成的紙容易引起炎癥,甲殼素有消炎作用,用甲殼素纖維造的紙既柔軟又消炎,是理想的材料。另外可用殼聚糖纖維或甲殼素纖維制成無紡布,還可以將聚氨基酸溶液與甲殼素混合均勻后涂在平板玻璃上浸人凝固劑制成薄膜,同樣用做醫(yī)用材料,這種薄膜均勻、透明、手感柔軟,具有良好的彈性和強(qiáng)度。
c 、人工腎膜。殼聚糖具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度,可以透過尿素、肌酐等水分子有機(jī)物,但不透過 Na +、 K +、 Cl?等無機(jī)離子及血清蛋白,透水性好,是一種理想的人工腎用膜。
d、人造皮膚。用殼聚糖或甲殼素造成的人造皮膚,柔軟、舒適,與創(chuàng)面的貼合性好,既透氣,又吸水,具有抑制疼痛和止血的功能,有抑菌消炎作用,隨著傷口慢慢愈合,自身皮膚生長,它能自行溶解被機(jī)體吸收,免除了揭除時(shí)流血多及病人的痛苦,同時(shí)能促進(jìn)皮膚的再生,對治療高熱創(chuàng)傷特別有效。
③ 藥物載體。近年來,藥理學(xué)的一個熱門課題就是采用新材料、新工藝制造緩釋藥物和定向輸送藥物?,F(xiàn)在市場上已出現(xiàn)這類新劑型的藥物。甲殼素和其衍生物也是頗受青睞的載體材料,因?yàn)樗鼈兡苁谷梭w內(nèi)的溶菌酶分解,分解產(chǎn)物不會對人的健康帶來任何妨害,這是合成高分子和一些天然高分子所無法比擬的。此外,將殼聚糖用作藥物的載件和運(yùn)輸工具,控制殼聚糖在體內(nèi)的酶水解速度,就可控制藥物的釋放速度。
a、緩釋膜。經(jīng)研究證實(shí),分子量低于2900的化合物可以透過殼聚糖膜,作為分子量更低的藥物,則更能順利地透過此膜,這是殼聚糖或甲殼素可作為藥物緩釋膜的基礎(chǔ)。許多藥物可以制成甲殼素衍生物的緩釋膜,例如抗菌素類的四環(huán)素、新霉素和桿菌肽,抗病毒類的碘苷,抗過敏性的氯曲米通,抗炎類的氫化可的松等。
b、緩釋凝膠。緩釋凝膠是在制備過程中直接用干燥的方法排除溶劑,最后形成凝膠,藥物被包埋在其中,它們被植人體內(nèi)后是蝕解式的緩釋,即表層高分子材料吸水膨脹和形成凝膠,使水分不能很快進(jìn)人內(nèi)部溶解藥物,只有當(dāng)水分能進(jìn)人內(nèi)部后,才有藥物慢慢溶出,直至藥物釋放完全為止。
c、緩釋膠囊。緩釋膠囊既不同于常見的明膠硬膠囊藥物,也不同于微膠囊藥物。它是由高分子材料制成的中空纖維或膜內(nèi)裝填藥物,藥物通過該中空纖維或膜的壁恒定地向外擴(kuò)散,并在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)維持恒定的釋藥速率。甲殼素或殼聚糖作為這種載體的一個突出好處是藥物釋放盡后,載體會被人體內(nèi)的溶菌酶分解并能夠完全被組織吸收。用它制成的中空纖維或薄膜是一種很好的緩釋膠囊材料。 ④ 抗癌作用。殼聚糖具有直接抑制腫瘤細(xì)胞的作用。在含有1 × 10?5癌細(xì)胞的溶液中,加人0.5毫克/毫升殼聚糖溶液,24 小時(shí)后癌細(xì)胞全部死亡。但甲殼素不能直接抑制癌細(xì)胞,必須通過活化免疫系統(tǒng)顯示抑制癌細(xì)胞的作用。 ⑤ 凝血劑和抗凝血劑。殼聚糖本身有很強(qiáng)的凝血作用,可以將其硫酸化后,又變成肝素類似物而具有抗凝血作用。高黏度殼聚糖溶液的使用效果要比明膠海綿好,還能防止感染。用粉末殼聚糖或殼聚糖溶液處理醫(yī)用紗布,能制得止血紗布。滌綸人工血管經(jīng)殼聚糖溶液浸漬過植入人體后,很快就會形成凝血層,減少了血液的損漏和病人的痛苦。 ⑥ 眼科材料。甲殼素和殼聚糖可以制作接觸鏡片(即隱形眼鏡)和接觸鏡片的清洗液,還可制作人造眼淚和消炎眼藥膏。殼聚糖制作帶色接觸鏡片,顏色可以持久。
a、隱形眼鏡清洗液:
表面活性劑:3.5%
乙基汞硫代水楊酸鈉:0,,04%
乙二胺四乙酸二鈉:0.2 %
殼聚糖: 0.8 %
蒸餾水:余量
b、人造淚。眼內(nèi)自然淚分泌不足或使用隱形眼鏡的人感到眼內(nèi)干澀時(shí),可滴加人造淚。人造淚可用1.8%一 3.4%無菌殼聚糖溶液與0.5%聚氧化乙烯脫水山梨酸一油酸醋配成等滲溶液,并用0.5%氯化丁醇作防腐劑。
三、在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用價(jià)值
1、種子處理劑。殼聚糖可用作許多糧食、蔬菜作物種子的處理劑,激發(fā)種子提前發(fā)芽,促進(jìn)作物生長,提高抗病能力,從而提高糧食和蔬菜產(chǎn)量。棉花種子經(jīng)殼聚糖處理后,比對照組提前一天出苗,出苗率比對照組高出13.7% ,提前 2 天開花,提前2天結(jié)鈴,提前2天吐絮,株高沒有明顯變化,每畝增產(chǎn)11.8%。殼聚糖用于多種糧食、蔬菜作物的種子處理(浸種、拌種、包衣)可促進(jìn)種子提前發(fā)芽、作物生長、激發(fā)抗病能力,提高產(chǎn)量和品質(zhì)。這一領(lǐng)域近年來研究成果較多。關(guān)于甲殼素應(yīng)用于種子處理后提高產(chǎn)量和改進(jìn)品質(zhì),增加抗病性的機(jī)理,正在深入的研究中。殼聚糖能在種子表面形成一層保護(hù)膜,利于保持種子水分供作物需要,如果土壤水分過多,又能阻斷水分,防止種子爛掉,有利于種子發(fā)芽和出苗。用不同數(shù)量殼聚糖處理小麥、水稻、玉米等幾個作物種子,均有取得增產(chǎn)的報(bào)道,國外報(bào)道殼聚糖可使茶葉味道更香醇,水稻的抗寒能力更強(qiáng),可使番茄顏色靚麗,含糖量提高等。
2、液體土壤改良劑。利用殼聚糖的抗菌能力和改善土壤的作用,可將殼聚糖與可溶性蛋白(如膠原蛋白)合成液體土壤改良劑。這種改良劑有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性和具有可降解性,降解以后是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料,可供作物吸收。并且能抑制土壤中的病原菌生長和繁殖,同時(shí)能有效地改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu),因此是一種比較理想的液體土壤改良劑。在使用時(shí),噴到土壤表面的液體土壤改良劑能形成一層薄膜,因此還有保墑作用。也可將農(nóng)藥或化肥摻入其中,使它們均勻分散和取得緩釋放的效果。土壤中含有殼聚糖,能促進(jìn)植物生長。
3、病蟲害防治劑。殼聚糖對植物病原菌的孢子萌發(fā)和生長有阻礙作用,并對病原菌感染的防護(hù)機(jī)制有誘導(dǎo)作用。在25 ℃ 時(shí),隨殼聚糖濃度或脫乙?;潭鹊脑黾樱湟志饔迷鰪?qiáng)。例如,用0.4%的殼聚糖溶液噴灑煙草,10 天內(nèi)可減少煙草斑紋病毒的傳播;噴灑 0.1 %殼聚糖可阻止豆科植物免受病原菌的侵染,菜豆將減少由苜?;ㄈ~病毒造成的損傷。浸種處理可使小麥紋枯病發(fā)病率降低30 %一 50 % ,大豆根腐病發(fā)病率降低42 %。種子處理可防治水稻胡麻斑病、花生葉斑病和埃及豆萎蔫病。芹菜苗用25 一 50 微克/毫升殼聚糖浸根可防治尖抱鐮刀菌引起的萎蔫癥;番茄浸根或噴施可防治根腐?。稽S瓜水培液中加入殼聚糖可控制由腐霉菌引起的猝倒病等。
4、植物或園藝作物的抗病誘活劑。甲殼素(幾丁質(zhì))的誘導(dǎo)抗病性,近年來報(bào)道較多,如殼聚糖的降解產(chǎn)物對黃瓜幼苗離體葉片及整株都能誘導(dǎo)出幾丁質(zhì)酶活性,而且這種誘導(dǎo)作用是可以傳導(dǎo)的。植物體內(nèi)不含甲殼素、殼聚糖的成分,但卻具有幾丁質(zhì)酶。這些酶能與植物病原菌或害蟲外皮的甲殼素反應(yīng),并阻止其侵入植物組織內(nèi),從而增強(qiáng)了植物自身對敵害的防御能力。樹組織附上一層幾丁質(zhì)膜后,這些植物組織中的幾丁質(zhì)酶的活性比沒有附上的提高 4 倍,可加快樹組織的傷口愈合。
5、殺線蟲劑。線蟲近年來給水果、蔬菜和有核作物造成很大危害、將殼聚糖與適當(dāng)?shù)妮d體物質(zhì)相混,可制成一種對防治線蟲非常有效的天然物農(nóng)藥。它不溶于水,不會對地下水造成污染。它的殺蟲作用與化學(xué)制劑不同,不是直接殺死害蟲,而是促使上壤中微生物產(chǎn)生一種能殺死線蟲及其蟲卵的酶,而達(dá)滅火蟲的目的。這種殺線蟲劑在美國已開始使用,其商品名是Clando San,主要用于苗圃及園藝作物,如草莓等。當(dāng)用1% 量施人土壤時(shí),能在60天內(nèi)控制線蟲的發(fā)生。
6、果蔬保鮮劑和食品防腐劑。殼聚糖保鮮劑天然、安全、無毒,是來自于自然又回歸自然的環(huán)保保健型保鮮劑;具有優(yōu)良的成膜性和附著性。形成一層選擇透氣性保護(hù)膜,限制了氧氣的進(jìn)入,但不影響二氧化碳的通透,使果實(shí)處于自發(fā)調(diào)節(jié)的微氣調(diào)狀態(tài)從而延緩了果實(shí)的成熟衰老進(jìn)程,具有廣譜的抗菌活性。不但能抑制果實(shí)表面的細(xì)菌,還能抵御外面病菌的侵人,達(dá)到防腐保鮮的作用;具有良好的保濕性。殼聚糖保鮮劑的功能在于為果蔬產(chǎn)品創(chuàng)造了一個良好的氣體環(huán)境,減緩了果蔬成熟衰老的生化反應(yīng),降低了水分的蒸騰,抵抗和抑制了病原菌的侵染,提高了保鮮率,延長了貨架壽命,從而達(dá)到保鮮的效果。有研究表明 1 %殼聚糖涂膜可降低楊梅果實(shí)呼吸速率,保持果肉硬度,延緩總酸和總糖含量的下降以及還原糖的上升,貯藏 16 天后仍然具有較高的商品價(jià)值,比目前常采用的低溫處理保鮮期延長 4 一 7 天。此外,利用殼聚糖保鮮的措施還已應(yīng)用于蘋果、草莓等水果。
四、在食品上的應(yīng)用價(jià)值
由于甲殼素或殼聚糖是無毒和安全的天然高分子化合物,而且是一種功能高分子,分子鏈上具有特殊的功能團(tuán),因此比起許多高分子化合物來,更適合于食品工業(yè)使用。近 20 多年來,已開發(fā)了許多應(yīng)用方法和產(chǎn)品。主要有以下 3 個方面:
① 液體處理劑。甲殼素和殼聚糖可作為許多液體產(chǎn)品或半成品的除雜處理劑和脫酸劑,對于除雜處理來說,實(shí)質(zhì)上大部分也是發(fā)揮殼聚糖的絮凝作用。
a、澄清糖汁。甘蔗糖廠從甘蔗榨汁后必須除去其中的雜質(zhì),一般的有機(jī)雜質(zhì)不難通過過濾來除去,問題是可溶性的有機(jī)和無機(jī)膠體物質(zhì),極難清除,使用殼聚糖可改善過濾性能,提高出糖率和工時(shí)利用率。
b、凈化糖蜜。用單寧酸與殼聚糖并用來處理糖蜜,則能有效地澄清糖蜜,即使糖蜜的固形物含量高達(dá)50 %一60 % , 膠體雜質(zhì)也能迅速凝集沉降。
c、酒類除濁。在黃酒生產(chǎn)中,加人一定比例殼聚糖可使瓶底不易出現(xiàn)沉淀物,增加了穩(wěn)定性,還改善了口感。
D、果汁的澄清。在用葡萄榨汁的時(shí)候加入殼聚糖進(jìn)行預(yù)處理,獲得澄明清涼的葡萄汁,然后再去發(fā)酵制成葡萄酒,這樣可獲得優(yōu)質(zhì)的葡萄酒,達(dá)到出口要求。據(jù)日本專利介紹,殼聚糖可用于凈化原糖汁,除去原糖汁中的無機(jī)和有機(jī)膠體物質(zhì)、纖維素、石灰和其他微小懸浮物。糖汁中添加2一 50 毫克/千克殼聚糖,糖汁中的懸浮物迅速凝集,形成的凝集物顆粒大,沉降快,由絮凝物形成的糖泥易于過濾,上層糖汁澄清度高。國內(nèi)在甘蔗糖廠和甜菜糖廠作了試驗(yàn),也取得了滿意的效果。
殼聚糖為果酒和果汁的處理提供了一種新型的快速澄清劑。殼聚糖的操作安全性高于明膠一單寧;澄清時(shí)間僅需加膠法的1 /7一1/10 ;酒腳很少,可比加膠法多得原酒4%以上。因此,采用殼聚糖作果酒的絮凝劑,可減少生產(chǎn)周轉(zhuǎn)用的貯罐,增加原酒得率,經(jīng)濟(jì)效益顯著。另外,殼聚糖還具有螯合作用,可螯合 3 價(jià)鐵離子,有一定的除鐵效果。
根據(jù)長期積累的經(jīng)驗(yàn),對紅葡萄酒、白葡萄酒、山碴酒、山棗酒、蘋果酒等各種發(fā)酵或浸泡果酒,以及葡萄汁、山植汁、蘋果汁等果汁的處理,一般使用25一30 毫克/千克的殼聚糖即可。蘋果汁中含有大量果膠,使用別的澄清法處理很難奏效,惟有殼聚糖,效果尤佳,僅需20毫克 /千克,就能很快絮凝,自然沉降,得到清亮的蘋果汁。
e 、果汁脫酸。許多果汁是有酸味的,里面含有較多的有機(jī)酸。如果要制得沒有酸味或酸味小一些的果汁,即可用殼聚糖處理。由于殼聚糖能與有機(jī)酸生成鹽,因此在液體中加入粉狀殼聚糖攪拌,過濾后即能使該液體除酸。
f、防止酸沉淀。釀造好的醋容易產(chǎn)生沉淀,這種沉淀產(chǎn)生的原因是醋中的金屬離子與單寧等多酚類物質(zhì)螯合造成的。因?yàn)榧讱に乜梢杂行У匚饺芤褐械亩喾宇惢衔铮虼?,用甲殼索處理醋,既除去醋中的多酚類物質(zhì)防止了沉淀的產(chǎn)生,同時(shí)由于去除了單寧等多酚類物質(zhì),而這些物質(zhì)又都帶有苦澀味,因此也改善了醋的口感,能提高成品醋的品質(zhì)等級,能使醋長期保存。
g .食品加工廢水的處理。食品加工產(chǎn)生的廢水,對環(huán)境的污染十分嚴(yán)重,處理難度很大。近20年來,殼聚糖作為一種無毒、高效的天然高分子混凝劑,在食品廢水處理方面已受到了高度重視。
h、生物大分子的回收。日本專利報(bào)道殼聚糖可以用來處理濃縮魚湯。在濃縮魚湯中加人殼聚糖,立即形成凝聚物,然后用高速離心機(jī)分離掉魚屑,濾液十分清亮,魚肉等懸浮物全部得到回收。用同樣的方法處理豆?jié){,可得到大豆蛋白,只要用濾布就可過濾,蛋白質(zhì)的收率達(dá)99% ,濾液中的固形物僅殘留0.95%。殼聚糖也可用于家禽加工廠的廢水處理。在蛋品加工廠,蛋殼洗滌水用殼聚糖可回收其中的蛋白質(zhì),使水中的懸浮固體減少70%一 90%。
② 添加劑。
a、組織形成劑。殼聚糖與酸性多糖反應(yīng),生成殼聚糖的酸性多糖絡(luò)鹽,此絡(luò)鹽呈肉狀組織纖維,可作為組織形成劑與豬肉、牛肉、魚和禽肉等混合,制成優(yōu)質(zhì)和低熱量的填充食品,也可通過添加香料、調(diào)料和色素等制成各種人造肉,供既喜歡吃肉又不能吃肉的人食用。
b、增稠劑。微晶甲殼素粉碎后懸浮在水中,劇烈攪拌后形成均勻的凝膠狀觸變分散體,可作為食品的增稠劑和穩(wěn)定劑,用于蛋黃醬、花生醬、芝麻醬、玉米糊罐頭、含沙司罐裝食品、奶油代用品、酸性奶油、酸性奶油代用品等。但微晶殼聚糖比微晶纖維素貴得多,在中國還未有推廣價(jià)值。
c、制品凝固劑。我國生產(chǎn)豆腐等豆制品傳統(tǒng)用鹽鹵或石膏粉使豆?jié){凝集,現(xiàn)在又推廣使用δ 萄糖酸內(nèi)酯做凝固劑,日本專利介紹也可用殼聚糖作凝固劑,做出來的豆腐同樣潔白細(xì)嫩。方法是在1000份豆?jié){(含固量2.96% )中加入60份0.4%殼聚糖溶液(溶于0.2%乙酸溶液中),攪拌后大豆蛋白迅速凝集,過濾脫水后得到88份含水率為76.8 %的豆腐。壓濾出來的豆?jié){水清澈透明,固形物含量只有 0.95% ,比常用的δ 葡萄糖內(nèi)酯要好。 ③ 功能食品。 a .減肥食品。由于人們生活水平越來越高,肥胖者越來越多,肥胖病成了當(dāng)前發(fā)達(dá)國家和我國一些生活水準(zhǔn)高的大、中城市居民最為頭痛的事。
因此減肥食品層出不窮,成為熱銷貨之一。殼聚糖具有降醋和降膽固醇作用。 FURDA 從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),哺乳動物攝人殼聚糖后,在體內(nèi)可與脂類物質(zhì)(如甘油三酯、脂肪酸、膽汁酸、膽固醇等)結(jié)合形成絡(luò)鹽或復(fù)合物,這種產(chǎn)物由于具有很強(qiáng)的疏水性而不被胃酸所浸潤,也就不被胃酸所水解,不被消化系統(tǒng)消化吸收,從而隨糞便排出。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),殼聚糖與這些脂類物質(zhì)結(jié)合后,仍然能進(jìn)一步結(jié)合相當(dāng)于它們自身重量許多倍的脂類物質(zhì)。因此,認(rèn)為殼聚糖或殼聚糖的脂肪酸絡(luò)鹽可以作為脂肪清除劑添加到食品中去,一方面減少人體對脂類物質(zhì)的吸收,促進(jìn)脂類物質(zhì)排出體外,另一方面因結(jié)合食品中的脂肪而減低了食品的熱量,同時(shí)又能滿足人們對脂肪的口感要求。
這種食品就成為減肥食品。雖然可以直接食用殼聚糖制成的減肥食品,但由于殼聚糖不只是結(jié)合脂類,還可與重金屬螯合、凝集白細(xì)胞和固定活細(xì)胞等作用。因此,應(yīng)該使用殼聚糖的脂肪酸鹽加人食品中比較保險(xiǎn)。殼聚糖的脂肪酸鹽的一般制法是在劇烈攪拌下使用乳化劑使脂肪酸在水中乳化,同時(shí)加人一些防腐劑、抗氧化劑,然后加人粉末狀的殼聚糖,均勻處理后過濾,即得產(chǎn)品。使用的脂肪酸一般是亞油酸、亞麻酸等可食用的脂肪酸。脂肪酸與殼聚糖的比例通常為 0.1 :1,0至 5:1 。 b .用殼聚糖的油酸鹽可制作色拉調(diào)味料:
食鹽:6.3
乳脂干酪:149.0
高果糖漿:17.6
醋:14.0
脫水荷蘭芹:1.5
油:38.4
殼聚糖的油酸鹽 :20.5
青紋干酪香精微量水:53.0
c 、可食薄膜?,F(xiàn)在食品包裝的可食用薄膜基本上都是由淀粉制造的。這種薄膜耐油,對氧氣、二氧化碳等氣體的透氣性小。但是這類薄膜都是水溶性的,對于含水量高的食品或液體則不適合。日本研究了在淀粉中摻用殼聚糖可改善這種薄膜的耐水性。殼聚糖在薄膜中所占比例越大,耐水性能越好。d .純天然機(jī)能性奶制品。據(jù)國家專利申請?zhí)?0115951報(bào)道,在常規(guī)的奶制品的生產(chǎn)過程中,在配料或制作過程中或在成熟型中加幾丁質(zhì)聚糖或其衍生物,這種機(jī)能性奶制品除保持原種奶制品的口感、風(fēng)味,對人體有特殊營養(yǎng)外,它還對胎兒、嬰幼兒、兒童生長,保護(hù)中老年胃腸功能,平衡血脂、血糖、血壓有特殊效果,并能清除體內(nèi)重金屬和放射性物質(zhì)。
在普通奶制品中每千克添加10-500克幾丁聚糖或衍生物即可達(dá)到要求。④食品工業(yè)上的抑菌劑。殼聚糖以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)對許多真菌具有抑制作用。據(jù)日本報(bào)道,殼聚糖對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、小腸結(jié)炎耶爾森氏菌、鼠傷寒沙門氏菌和李斯特單核增生菌等5中常見食物中毒的菌有較強(qiáng)的抑制作用。日本已有將殼聚糖作為食品防腐劑的專利。目前許多國家用醋酸作為鮮肉的防止和減少細(xì)菌污染的消毒劑。用殼聚糖溶液處理的鮮肉,其抑菌作用好于醋酸,可延長鮮肉貨架期2天 。殼聚糖對腸桿菌科菌、腸球菌和梭狀芽孢桿菌的抑制作用最強(qiáng)。
殼聚糖 - 前景展望
中國國內(nèi)用甲醛和乙酸酐為交聯(lián)劑,制備了以殼聚糖為母體的殼聚糖凝膠LCM-X(LCM1,LCM2)。并對其性質(zhì)進(jìn)行研究。國內(nèi)外關(guān)于殼聚糖凝膠的研究及應(yīng)用報(bào)導(dǎo)較少。制備LCM-X既不溶于水,稀酸和堿溶液,也不溶于一般的有機(jī)溶劑,但是LCM-X是具有活性基團(tuán)(NH2)的凝膠,并且具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性等優(yōu)良性能且不需特殊處理,即帶有活性基團(tuán)(NH2),以及其母體幾丁質(zhì)資源豐富,價(jià)格低廉,是一種很有應(yīng)用前景的生物多聚物。但是由于尚未找到適宜的分散劑,致使LCM-X未能形成顆粒化的產(chǎn)品,應(yīng)用受限制。這一點(diǎn)有待于進(jìn)一步研究解決。
中國國內(nèi)外對水凝膠的方面的研究很重視,開發(fā)新的水凝膠資源是主要的任務(wù)之一,水凝膠具有優(yōu)良的生物相容性,抗凝血性,吸水溶脹性和良好的光學(xué)性能。在固定化酶,細(xì)胞分離,蛋白制備,緩釋藥物,較接觸旋的制造以及人工臟器的研究中具有重要的作用。但是在中國國內(nèi)外見詳細(xì)的報(bào)導(dǎo)有關(guān)殼聚糖水凝膠性質(zhì)的研究,中國國內(nèi)僅對水凝膠的初步性質(zhì)進(jìn)行了探索,結(jié)果認(rèn)為水凝膠以甲醇為成膠介質(zhì)凝膠的吸脹性最強(qiáng),交鏈度與殼聚糖水凝膠的RV值成反比。關(guān)于殼聚糖凝膠的研究有待于進(jìn)一步開展。
殼聚糖作為飼料添加劑應(yīng)用,能夠提高動物免疫性能,發(fā)揮類抗生素的作用,并能降低血漿中膽固醇、總膽紅素、甘油三酯水平,調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝,從而改善胴體品質(zhì)。多種殼聚糖改性產(chǎn)物,如交聯(lián)殼聚糖。殼聚糖微球、殼聚糖納米粒子等也已得到較好應(yīng)用。殼聚糖還可以去除內(nèi)毒素,對組織不產(chǎn)生毒性影響,無溶血效應(yīng),無熱源性物質(zhì),是一個很有希望的脫毒劑。殼聚糖是一種天然的生物高分子吸附劑。如將殼聚糖制作成納米微粒,作為飼料添加劑應(yīng)用于動物生產(chǎn)中,有望去除通過食物鏈殘留于動物產(chǎn)品中的重金屬、農(nóng)藥等有害物質(zhì),提高動物產(chǎn)品安全性指標(biāo)。殼聚糖具有螯合重金屬離子的活性,已作為水質(zhì)凈化劑應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中,并且制備殼聚糖的主要原料是廢棄的蝦殼、蟹殼。因此,殼聚糖推廣應(yīng)用還具有十分重要的環(huán)保意義。
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