壳聚糖又称脱乙酰甲壳素。在医药、食品、化工、化妆品、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者,壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。
壳聚糖的作用
壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素,是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的,化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。自1859年,法国人Rouget首先得到壳聚糖后,这种天然高分子的生物官能性和兼容性、血液兼容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注,在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者,壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。同时,壳聚糖被作为增稠剂、被膜剂列入国家食品添加剂使用标准GB-2760。
性能
因壳聚糖分子中带有游离氨基,在酸性溶液中易成盐,呈阳离子性质。壳聚糖随其分子中含氨基数量的增多,其氨基特性越显著,这正是其独特性质的所在,由此奠定了壳聚糖的许多生物学特性及加工特性的基础[1] 。
生理活性
1、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、抑制细菌活性
壳聚糖在弱酸溶剂中易于溶解,特别值得指出的是溶解后的溶液中含有氨基(NH2+),这些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。
3、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。2010年以来许多人都过量消费盐。血管紧缩素转换酶(ACE:Angiotensin ConvertingEnzyme)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。
4、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。
5、免疫效果
壳聚糖具有更高的蛋白吸附能力;在降解酶(溶解酶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;壳聚糖具有更高的生物降解性;壳聚糖表现出有选择性的高度抑制链球菌生长的作用,同时并不影响其他有益细菌的生长。
壳聚糖的作用
应用
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。
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。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、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、微量元素,动物食入吸收后,有良好的营养价值。
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%。
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。
壳聚糖的作用
发展情况
中国国内用甲醛和乙酸酐为交联剂,制备了以壳聚糖为母体的壳聚糖凝胶LCM-X(LCM1,LCM2)。并对其性质进行研究。国内外关于壳聚糖凝胶的研究及应用报到较少。制备LCM-X既不溶于水,稀酸和碱溶液,也不溶于一般的有机溶剂,但是LCM-X是具有活性基团(NH2)的凝胶,并且具有较好的机械强度和化学性质稳定性等优良性能且不需特殊处理,即带有活性基团(NH2),以及其母体几丁质资源丰富,价格低廉,是一种很有应用前景的生物多聚物。但是由于尚未找到适宜的分散剂,致使LCM-X未能形成颗粒化的产品,应用受限制。这一点有待于进一步研究解决。
国内外对水凝胶的方面的研究很重视,开发新的水凝胶资源是主要的任务之一,水凝胶具有优良的生物兼容性,抗凝血性,吸水溶胀性和良好的光学性能。在固定化酶,细胞分离,蛋白制备,缓释药物,较接触旋的制造以及人工脏器的研究中具有重要的作用。但是在中国国内外见详细的报导有关壳聚糖水凝胶性质的研究,中国国内仅对水凝胶的初步性质进行了探索,结果认为水凝胶以甲醇为成胶介质凝胶的吸胀性最强,交链度与壳聚糖水凝胶的RV值成反比。