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甲壳素和壳聚糖的应用价值

2006-8-20 13:23:00  来源:    网友评论()

在甲壳素分子中,因其内外氢键的相互作用,形成了有序的大分子结构.溶解性能很差,这限制了它在许多方面的应用,而甲壳素经脱乙酰化处理的产物一壳聚糖,却由于其分子结构中大量游离氨的存在,溶解性能大大改观,具有一些独特的物化性质及生理功能,在农业、医药、食品、化妆品、环保诸方面具有广阔的应用前景。

  1 )在工业上的应用价值 与金属离子的螯合。壳聚糖是一种天然的高分子螯合剂,应用领域很广。在一定的PH条件下具有富集能力。壳聚糖对过度金属离子具有鳌合作用,因此,壳聚糖可作为盐溶液、天然水、海水、含盐废水等富集过渡金属离子的螯合剂,使其使用效果要比合成螯合树脂要优越得多。此外壳聚糖稀酸溶液的聚电解质性质可作为阳离子型无毒絮凝剂广泛用于食品工业和饮料工业。

  壳聚糖的混凝作用。壳聚糖分子链上分布着大量的游离氨基,在稀酸溶液中质子化,从而使壳聚糖分子链上带有大量的正电荷,成为一种聚电解质,一种典型的阳离子型混凝剂。在应用上,壳聚糖是自来水厂(主要指使用地表水)净化水质的理想混凝剂,它不但可以除去水中的无机固体悬浮物,还可除去有害的极性有机物,如农药、表面活性剂等。北京市政设计院认为壳聚糖可用于中浊度水质的净化处理,用量少,效果好,其无毒的特点是其他混凝剂所无法比拟的。但由于其价格昂贵,自来水厂一般并不使用,目前只能重点在酒厂的兑酒用水上推广使用。壳聚糖的用量,取决于悬浊液的浓度、共存离子的浓度及悬浊液的 pH 等因素,一般而言,大约是悬浮液中干物质量的 0 . 2 %一 10 . 0 %。而从废水中可回收 30%一 70 %的蛋白质,在某些情况下还能回收 30 %一 50 %的脂肪。

  生物大分子物质的回收。壳聚糖能沉淀水溶液中的透明质酸、硫酸软骨素、黏朊和核酸。同时也能凝集哺乳动物细胞。壳聚糖的这些作用可在生物化学、组织化学和细胞化学的研究中作为一个得力的工具。壳聚糖对蛋白质、核酸、多糖等生物大分子物质的凝集和回收,无疑是具有很大吸引力的。我国的酒厂、淀粉厂、粉丝厂遍布全国城乡,大量高浓度的洗米水以及淀粉水整日整夜在排向江河,严重污染环境。 1 浓的洗米水中加人壳聚糖(使用量 50 毫克川),搅拌后静置 15 分钟,浊度可下降至 72°, 1 小时后下降至 41°, 24 小时后下降至 3°,而不加壳聚糖的原水此时浊度为 75°,比加壳聚糖静置 15 分钟的浊度还要高一些。洗米水中不但有大量的淀粉,还有多量的蛋白质和维生素,经过滤,可回收营养价值较高的淀粉,滤液无色透明。玉米发酵酒精水数量大,有机物含量高,其中的酒糟很难沉降,故需设多级沉淀池,占地面积大,酒糟也不好回收。加入壳聚糖,能在 1 小时内完全沉淀,同时变得易于过滤,滤出的酒糟经干燥,可用于配合饲料,大幅度地提高了酒糟的利用价值。壳聚糖对大多数蛋白质有很强的凝集作用,加之它本身无毒,因此是从液体中分离和回收蛋白质的理想凝集剂。一般来说,将一定量的壳聚糖乙酸溶液加人到蛋白质悬浊液中,很快就会形成胶状的凝集物,通过离心分离,即可获得蛋白质,其中的壳聚糖可以不必分离,离心液也很清亮。

  污泥脱水。污水或废水处理后均产生大量的污泥,其中既有无机物又有有机物及微生物,成分十分复杂,经生化方法处理后仍存在许多问题,因此,污泥脱水一直是困扰人们的一大难题。壳聚糖被认为是一种无毒的、易降解的污泥脱水剂。配合其他混凝剂,效果更好,在日本已使用较多。 ASANO 等报道了日本商品壳聚糖 Flonac 的脱水作用。

  在分析化学中的作用。由于甲壳素和壳聚糖结构上的特殊性,具有离子交换、螯合、吸附等作用,加上本身是一种高分子化合物,不溶于水和大多数有机溶剂,有一定的刚性和抗压性,便于制备各种各样的衍生物,因此在分析化学上会得到较广泛的应用。这方面的研究工作报道较多,涉及的范围也很广泛。

功能材料。膜材料的最基本特点是具有透过作用,用于物质分离过程,如咸水的淡化,废水处理,食品工业和发酵工业中的物质分离,浓缩,人工肾中血液渗析等等。作为膜材料,除了具有一定的透过性能外,还要求有好的物理机械性能,而对于血液的渗透膜这样的医疗卫生材料,还需具有优良的生物学性能。甲壳素和壳聚糖是极有发展前途的天然高分子膜材料。甲壳素和壳聚糖具有很好的成纤性。甲壳素和壳聚糖纤维的生产成本要高于黏胶纤维或醋酸纤维,这就决定了它们只能用于一些特殊场合,如作外科手术缝合线、离子交换纤维、辐射能防御布等。

  饮用水的净化。自来水的消毒,普通使用氯气或漂白粉,虽然消毒效果好,成本低,但在自来水中会产生和残留三氯甲烷、四氯化碳等卤代物,它们有潜在的致癌作用,活性炭也不能有效地去除。壳聚糖却能有效地除去这些卤代物。用包覆壳聚糖的活性炭作净水剂,既有效地提高活性炭的吸附性能,又降低了单用壳聚糖的费用。

织物的整理剂。壳聚糖可作为织物的永久整理剂,使织物耐水洗,耐磨擦,具有固色和增强作用,提高织物的坚牢度,减少皱缩率,并使织物具有滑爽光洁和挺括的外观和手感。衬领和衣衬垫使用壳聚糖处理后既硬挺又不怕水洗。电线的绝缘包布用壳聚糖处理后可提高其绝缘性能及热老化性能。 此外,甲壳素和壳聚糖也可制成具有特殊用途的纤维。

日用化学品。壳聚糖溶于稀的弱酸中即为阳离子型高分子电解质,它无色无味、无嗅、无毒副作用,有很高的吸湿和保湿作用,因其含有氨基,与毛、发、皮肤有很好的亲和、渗透作用,而且还有抗菌作用,因此是一种理想的化妆品用高分子化合物。可以用于固发剂、头发调理剂、洗发香波、护肤剂、口腔卫生剂等。

2 )在医学上的应用价值。甲壳素和壳聚糖在医药和卫生材料方面应用研究由来已久,有些研究成果已付诸实际应用,甚至已工业化生产。目前美国、日本等已经尝试将其应用于生物医学领域,如止血剂、治癌剂、抗高胆固醇等。

①杀虫抑菌作用。 a .杀灭寄生虫。许多温血动物容易感染蜱、螨等寄生虫。动物的寄生虫与细菌、病毒一样,也含有抗原物质,而甲壳素正好是这些寄生虫或某些细菌及真菌最有效的抗原。实验证明,把粉碎得很细的甲壳素用生理盐水配制后,给试验狗受蜱侵害的部位涂抹,数天之后,蜱全部被杀死,而且很快长出新毛。把壳聚糖溶于 1 %乙酸溶液中配成 1 %浓度的壳聚糖溶液,每天涂抹成年猕猴被螨损害而发生皮炎的部位,连续 3 天,就使顽固的皮炎治愈, 10 天后就开始长出新毛。

b.提高对卫生害虫的杀灭效果。为了防治苍蝇、蚊子等卫生害虫,常用的防治手段之一是在门窗上使用滞留喷洒杀虫剂,但若经风吹、雨淋等,杀虫剂会逐渐流失,药效降低,持效期缩短。为此,使用大分子的壳聚糖作为缓释成膜剂,可在药物表面形成具有通透性的不溶于水的半透膜,可延长杀虫剂的持效期,使灭蝇效果提高 2 倍多。

 c .抑菌作用。在烧伤病人发生绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌和酿脓链球菌感染时,甲壳素和壳聚糖具有明显的抑菌作用,对于一般人体表皮存在的皮肤细菌如表皮葡萄球菌,肠细菌如大肠杆菌和人体真菌如热带白色念珠菌,也是如此。我国南方人易患的“脚气病”,也是一种真菌感染。如果用 l%壳聚糖乙酸溶液涂抹,连续五六天,就能止痒并治愈。口腔溃疡为临床常见多发病之一,以口服或给予抗生素等方法治疗,疗效不够理想。洛美沙星为氟喹酮类抗菌药。李平等以壳聚糖、甘油、明胶为辅料制备的洛美沙星壳聚糖口腔溃疡膜,用于口腔溃疡的治疗,疗效可靠,无不良反应。

d .李平等以壳聚糖为辅料研制的氧氟沙星壳聚糖滴眼液,经兔眼刺激性实验表明,该产品无刺激性,符合滴眼剂的有关质量要求。加人壳聚糖后,既增加了药液黏度,又可使药物在眼内的滞留时间延长,可望增加药物吸收,从而提高疗效。

e .产科感染常以口服或肌注抗菌药治疗,由于病灶局部药物浓度低,疗效不理想。应用壳聚糖、明胶、甘油为基质制备的氟罗沙星壳聚糖阴道栓治疗,可避免肝脏首过作用和胃肠道生理关卡效应,能降低毒副作用,提高生物利用度,增强疗效。而且又利于创伤组织的再生、修复和愈合。

②医用纤维和膜。a .手术缝合线。用甲壳素作原料可以制成外科手术缝合线,它的一个好处就是可以被有机体吸收而不用拆线,原因是因为甲壳素被酶水解成单糖或寡糖而实现的。目前外科手术仍是使用羊肠线,它的不足之处是缝合和打结不好操作,且容易产生抗原抗体反应,伤口愈合后必须拆线。壳聚糖纤维制成的缝合线,在预定时间内有很强的抗张强度,在血清、尿、胆汁、胰液中能保持良好的强度。缝合和打结操作性好,在体内有良好的适应性,尤其是经过一定时间,壳聚糖缝合线能被溶菌酶所酶解,从而被人体自行吸收,因此,当伤口愈合后,不必再拆线.

b .医用纤维纸和膜。现在,外科手术常用纸代替纱布贴于人体组织表面。由植物纤维或合成纤维制成的纸容易引起炎症,甲壳素有消炎作用,用甲壳素纤维造的纸既柔软又消炎,是理想的材料。另外可用壳聚糖纤维或甲壳素纤维制成无纺布,还可以将聚氨基酸溶液与甲壳素混合均匀后涂在平板玻璃上浸人凝固剂制成薄膜,同样用做医用材料,这种薄膜均匀、透明、手感柔软,具有良好的弹性和强度。

 c .人工肾膜。壳聚糖具有足够的机械强度,可以透过尿素、肌酐等水分子有机物,但不透过 Na +、 K +、 Cl¯等无机离子及血清蛋白,透水性好,是一种理想的人工肾用膜。 d .人造皮肤。用壳聚糖或甲壳素造成的人造皮肤,柔软、舒适,与创面的贴合性好,既透气,又吸水,具有抑制疼痛和止血的功能,有抑菌消炎作用,随着伤口慢慢愈合,自身皮肤生长,它能自行溶解被机体吸收,免除了揭除时流血多及病人的痛苦,同时能促进皮肤的再生,对治疗高热创伤特别有效。

药物载体。近年来,药理学的一个热门课题就是采用新材料、新工艺制造缓释药物和定向输送药物。现在市场上已出现这类新剂型的药物。甲壳素和其衍生物也是颇受青睐的载体材料,因为它们能使人体内的溶菌酶分解,分解产物不会对人的健康带来任何妨害,这是合成高分子和一些天然高分子所无法比拟的。此外,将壳聚糖用作药物的载件和运输工具,控制壳聚糖在体内的酶水解速度,就可控制药物的释放速度。 a .缓释膜。经研究证实,分子量低于 2 900 的化合物可以透过壳聚糖膜,作为分子量更低的药物,则更能顺利地透过此膜,这是壳聚糖或甲壳素可作为药物缓释膜的基础。许多药物可以制成甲壳素衍生物的缓释膜,例如抗菌素类的四环素、新霉素和杆菌肽,抗病毒类的碘苷,抗过敏性的氯曲米通,抗炎类的氢化可的松等。 b .缓释凝胶。缓释凝胶是在制备过程中直接用干燥的方法排除溶剂,最后形成凝胶,药物被包埋在其中,它们被植人体内后是蚀解式的缓释,即表层高分子材料吸水膨胀和形成凝胶,使水分不能很快进人内部溶解药物,只有当水分能进人内部后,才有药物慢慢溶出,直至药物释放完全为止。 c .缓释胶囊。缓释胶囊既不同于常见的明胶硬胶囊药物,也不同于微胶囊药物。它是由高分子材料制成的中空纤维或膜内装填药物,药物通过该中空纤维或膜的壁恒定地向外扩散,并在相当长的时间内维持恒定的释药速率。甲壳素或壳聚糖作为这种载体的一个突出好处是药物释放尽后,载体会被人体内的溶菌酶分解并能够完全被组织吸收。用它制成的中空纤维或薄膜是一种很好的缓释胶囊材料。 抗癌作用。壳聚糖具有直接抑制肿瘤细胞的作用。在含有 1 × 10¯5癌细胞的溶液中,加人 0 . 5 毫克/毫升壳聚糖溶液, 24 小时后癌细胞全部死亡。但甲壳素不能直接抑制癌细胞,必须通过活化免疫系统显示抑制癌细胞的作用。 凝血剂和抗凝血剂。壳聚糖本身有很强的凝血作用,可以将其硫酸化后,又变成肝素类似物而具有抗凝血作用。高黏度壳聚糖溶液的使用效果要比明胶海绵好,还能防止感染。用粉末壳聚糖或壳聚糖溶液处理医用纱布,能制得止血纱布。涤纶人工血管经壳聚糖溶液浸渍过植入人体后,很快就会形成凝血层,减少了血液的损漏和病人的痛苦。 眼科材料。甲壳素和壳聚糖可以制作接触镜片(即隐形眼镜)和接触镜片的清洗液,还可制作人造眼泪和消炎眼药膏。壳聚糖制作带色接触镜片,颜色可以持久。

a .隐形眼镜清洗液:

表面活性剂                  3 . 5 %

乙基汞硫代水杨酸钠          0 . 004 %

乙二胺四乙酸二钠            0 . 2 %

壳聚糖                      0 . 8 %

蒸馏水                      余量

b .人造泪。眼内自然泪分泌不足或使用隐形眼镜的人感到眼内干涩时,可滴加人造泪。人造泪可用 1 . 8 %一 3 . 4 %无菌壳聚糖溶液与 0 . 5 %聚氧化乙烯脱水山梨酸一油酸醋配成等渗溶液,并用 0 . 5 %氯化丁醇作防腐剂。

3 )在农业上的应用价值 种子处理剂。壳聚糖可用作许多粮食、蔬菜作物种子的处理剂,激发种子提前发芽,促进作物生长,提高抗病能力,从而提高粮食和蔬菜产量。棉花种子经壳聚糖处理后,比对照组提前一天出苗,出苗率比对照组高出 13 . 7 % ,提前 2 天开花,提前 2 天结铃,提前 2 天吐絮,株高没有明显变化,每亩增产 11. 8 %。壳聚糖用于多种粮食、蔬菜作物的种子处理(浸种、拌种、包衣)可促进种子提前发芽、作物生长、激发抗病能力,提高产量和品质。这一领域近年来研究成果较多。关于甲壳素应用于种子处理后提高产量和改进品质,增加抗病性的机理,正在深入的研究中。壳聚糖能在种子表面形成一层保护膜,利于保持种子水分供作物需要,如果土壤水分过多,又能阻断水分,防止种子烂掉,有利于种子发芽和出苗。用不同数量壳聚糖处理小麦、水稻、玉米等几个作物种子,均有取得增产的报道,国外报道壳聚糖可使茶叶味道更香醇,水稻的抗寒能力更强,可使番茄颜色靓丽,含糖量提高等。② 液体土壤改良剂。利用壳聚糖的抗菌能力和改善土壤的作用,可将壳聚糖与可溶性蛋白(如胶原蛋白)合成液体土壤改良剂。这种改良剂有适当的稳定性和具有可降解性,降解以后是优质的有机肥料,可供作物吸收。并且能抑制土壤中的病原菌生长和繁殖,同时能有效地改善土壤的团粒结构,因此是一种比较理想的液体土壤改良剂。在使用时,喷到土壤表面的液体土壤改良剂能形成一层薄膜,因此还有保墒作用。也可将农药或化肥掺入其中,使它们均匀分散和取得缓释放的效果。土壤中含有壳聚糖,能促进植物生长。 病虫害防治剂。壳聚糖对植物病原菌的孢子萌发和生长有阻碍作用,并对病原菌感染的防护机制有诱导作用。在 25 时,随壳聚糖浓度或脱乙酰基程度的增加,其抑菌作用增强。例如,用 0 . 4 %的壳聚糖溶液喷洒烟草, 10 天内可减少烟草斑纹病毒的传播;喷洒 0 . 1 %壳聚糖可阻止豆科植物免受病原菌的侵染,菜豆将减少由苜蓿花叶病毒造成的损伤。浸种处理可使小麦纹枯病发病率降低 30 %一 50 % ,大豆根腐病发病率降低 42 %。种子处理可防治水稻胡麻斑病、花生叶斑病和埃及豆萎蔫病。芹菜苗用 25 50 微克/毫升壳聚糖浸根可防治尖抱镰刀菌引起的萎蔫症;番茄浸根或喷施可防治根腐病;黄瓜水培液中加入壳聚糖可控制由腐霉菌引起的猝倒病等。 植物或园艺作物的抗病诱活剂。甲壳素(几丁质)的诱导抗病性,近年来报道较多,如壳聚糖的降解产物对黄瓜幼苗离体叶片及整株都能诱导出几丁质酶活性,而且这种诱导作用是可以传导的。植物体内不含甲壳素、壳聚糖的成分,但却具有几丁质酶。这些酶能与植物病原菌或害虫外皮的甲壳素反应,并阻止其侵入植物组织内,从而增强了植物自身对敌害的防御能力。树组织附上一层几丁质膜后,这些植物组织中的几丁质酶的活性比没有附上的提高 4 倍,可加快树组织的伤口愈合。 杀线虫剂。线虫近年来给水果、蔬菜和有核作物造成很大危害、将壳聚糖与适当的载体物质相混,可制成一种对防治线虫非常有效的天然物农药。它不溶于水,不会对地下水造成污染。它的杀虫作用与化学制剂不同,不是直接杀死害虫,而是促使上壤中微生物产生一种能杀死线虫及其虫卵的酶,而达灭火虫的目的。这种杀线虫剂在美国已开始使用,其商品名是 Clando San,主要用于苗圃及园艺作物,如草莓等。当用 1 % 量施人土壤时,能在 60 天内控制线虫的发生。⑥果蔬保鲜剂和食品防腐剂。壳聚糖保鲜剂天然、安全、无毒,是来自于自然又回归自然的环保保健型保鲜剂;具有优良的成膜性和附着性。形成一层选择透气性保护膜,限制了氧气的进入,但不影响二氧化碳的通透,使果实处于自发调节的微气调状态从而延缓了果实的成熟衰老进程,具有广谱的抗菌活性。不但能抑制果实表面的细菌,还能抵御外面病菌的侵人,达到防腐保鲜的作用;具有良好的保湿性。壳聚糖保鲜剂的功能在于为果蔬产品创造了一个良好的气体环境,减缓了果蔬成熟衰老的生化反应,降低了水分的蒸腾,抵抗和抑制了病原菌的侵染,提高了保鲜率,延长了货架寿命,从而达到保鲜的效果。有研究表明 1 %壳聚糖涂膜可降低杨梅果实呼吸速率,保持果肉硬度,延缓总酸和总糖含量的下降以及还原糖的上升,贮藏 16 天后仍然具有较高的商品价值,比目前常采用的低温处理保鲜期延长 4 7 天。此外,利用壳聚糖保鲜的措施还已应用于苹果、草莓等水果。

 ( 4 )在食品上的应用价值  由于甲壳素或壳聚糖是无毒和安全的天然高分子化合物,而且是一种功能高分子,分子链上具有特殊的功能团,因此比起许多高分子化合物来,更适合于食品工业使用。近 20 多年来,已开发了许多应用方法和产品。主要有以下 3 个方面:

液体处理剂。甲壳素和壳聚糖可作为许多液体产品或半成品的除杂处理剂和脱酸剂,对于除杂处理来说,实质上大部分也是发挥壳聚糖的絮凝作用。

 a .澄清糖汁。甘蔗糖厂从甘蔗榨汁后必须除去其中的杂质,一般的有机杂质不难通过过滤来除去,问题是可溶性的有机和无机胶体物质,极难清除,使用壳聚糖可改善过滤性能,提高出糖率和工时利用率。

 b .净化糖蜜。用单宁酸与壳聚糖并用来处理糖蜜,则能有效地澄清糖蜜,即使糖蜜的固形物含量高达 50 %一 60 % , 胶体杂质也能迅速凝集沉降。

 c .酒类除浊。在黄酒生产中,加人一定比例壳聚糖可使瓶底不易出现沉淀物,增加了稳定性,还改善了口感。

D果汁的澄清。在用葡萄榨汁的时候加入壳聚糖进行预处理,获得澄明清凉的葡萄汁,然后再去发酵制成葡萄酒,这样可获得优质的葡萄酒,达到出口要求。据日本专利介绍,壳聚糖可用于净化原糖汁,除去原糖汁中的无机和有机胶体物质、纤维素、石灰和其他微小悬浮物。糖汁中添加 2 50 毫克/千克壳聚糖,糖汁中的悬浮物迅速凝集,形成的凝集物颗粒大,沉降快,由絮凝物形成的糖泥易于过滤,上层糖汁澄清度高。国内在甘蔗糖厂和甜菜糖厂作了试验,也取得了满意的效果。

壳聚糖为果酒和果汁的处理提供了一种新型的快速澄清剂。壳聚糖的操作安全性高于明胶一单宁;澄清时间仅需加胶法的 1 / 7 1 / 10 ;酒脚很少,可比加胶法多得原酒 4 %以上。因此,采用壳聚糖作果酒的絮凝剂,可减少生产周转用的贮罐,增加原酒得率,经济效益显著。另外,壳聚糖还具有螯合作用,可螯合 3 价铁离子,有一定的除铁效果。

根据长期积累的经验,对红葡萄酒、白葡萄酒、山碴酒、山枣酒、苹果酒等各种发酵或浸泡果酒,以及葡萄汁、山植汁、苹果汁等果汁的处理,一般使用 25 30 毫克/千克的壳聚糖即可。苹果汁中含有大量果胶,使用别的澄清法处理很难奏效,惟有壳聚糖,效果尤佳,仅需 20 毫克 /千克,就能很快絮凝,自然沉降,得到清亮的苹果汁。e .果汁脱酸。许多果汁是有酸味的,里面含有较多的有机酸。如果要制得没有酸味或酸味小一些的果汁,即可用壳聚糖处理。由于壳聚糖能与有机酸生成盐,因此在液体中加入粉状壳聚糖搅拌,过滤后即能使该液体除酸。 f .防止酸沉淀。酿造好的醋容易产生沉淀,这种沉淀产生的原因是醋中的金属离子与单宁等多酚类物质螯合造成的。因为甲壳素可以有效地吸附溶液中的多酚类化合物,因此,用甲壳索处理醋,既除去醋中的多酚类物质防止了沉淀的产生,同时由于去除了单宁等多酚类物质,而这些物质又都带有苦涩味,因此也改善了醋的口感,能提高成品醋的品质等级,能使醋长期保存。g .食品加工废水的处理。食品加工产生的废水,对环境的污染十分严重,处理难度很大。近 20 年来,壳聚糖作为一种无毒、高效的天然高分子混凝剂,在食品废水处理方面已受到了高度重视。 h .生物大分子的回收。日本专利报道壳聚糖可以用来处理浓缩鱼汤。在浓缩鱼汤中加人壳聚糖,立即形成凝聚物,然后用高速离心机分离掉鱼屑,滤液十分清亮,鱼肉等悬浮物全部得到回收。用同样的方法处理豆浆,可得到大豆蛋白,只要用滤布就可过滤,蛋白质的收率达 99 % ,滤液中的固形物仅残留 0 . 95 %。壳聚糖也可用于家禽加工厂的废水处理。在蛋品加工厂,蛋壳洗涤水用壳聚糖可回收其中的蛋白质,使水中的悬浮固体减少 70 %一 90 %。 添加剂。a.组织形成剂。壳聚糖与酸性多糖反应,生成壳聚糖的酸性多糖络盐,此络盐呈肉状组织纤维,可作为组织形成剂与猪肉、牛肉、鱼和禽肉等混合,制成优质和低热量的填充食品,也可通过添加香料、调料和色素等制成各种人造肉,供既喜欢吃肉又不能吃肉的人食用。 b .增稠剂。微晶甲壳素粉碎后悬浮在水中,剧烈搅拌后形成均匀的凝胶状触变分散体,可作为食品的增稠剂和稳定剂,用于蛋黄酱、花生酱、芝麻酱、玉米糊罐头、含沙司罐装食品、奶油代用品、酸性奶油、酸性奶油代用品等。但微晶壳聚糖比微晶纤维素贵得多,在我国还未有推广价值。 c .制品凝固剂。我国生产豆腐等豆制品传统用盐卤或石膏粉使豆浆凝集,现在又推广使用δ­萄糖酸内酯做凝固剂,日本专利介绍也可用壳聚糖作凝固剂,做出来的豆腐同样洁白细嫩。方法是在 1 000 份豆浆(含固量 2 . 96 % )中加入 60 0 . 4 %壳聚糖溶液(溶于 0 . 2 %乙酸溶液中),搅拌后大豆蛋白迅速凝集,过滤脱水后得到 88 份含水率为 76 . 8 %的豆腐。压滤出来的豆浆水清澈透明,固形物含量只有 0 . 95 % ,比常用的δ­葡萄糖内酯要好。 功能食品。 a .减肥食品。由于人们生活水平越来越高,肥胖者越来越多,肥胖病成了当前发达国家和我国一些生活水准高的大、中城市居民最为头痛的事,因此减肥食品层出不穷,成为热销货之一。壳聚糖具有降醋和降胆固醇作用。 FURDA 从实验中发现,哺乳动物摄人壳聚糖后,在体内可与脂类物质(如甘油三酯、脂肪酸、胆汁酸、胆固醇等)结合形成络盐或复合物,这种产物由于具有很强的疏水性而不被胃酸所浸润,也就不被胃酸所水解,不被消化系统消化吸收,从而随粪便排出。实验还发现,壳聚糖与这些脂类物质结合后,仍然能进一步结合相当于它们自身重量许多倍的脂类物质。因此,认为壳聚糖或壳聚糖的脂肪酸络盐可以作为脂肪清除剂添加到食品中去,一方面减少人体对脂类物质的吸收,促进脂类物质排出体外,另一方面因结合食品中的脂肪而减低了食品的热量,同时又能满足人们对脂肪的口感要求,这种食品就成为减肥食品。虽然可以直接食用壳聚糖制成的减肥食品,但由于壳聚糖不只是结合脂类,还可与重金属螯合、凝集白细胞和固定活细胞等作用。因此,应该使用壳聚糖的脂肪酸盐加人食品中比较保险。壳聚糖的脂肪酸盐的一般制法是在剧烈搅拌下使用乳化剂使脂肪酸在水中乳化,同时加人一些防腐剂、抗氧化剂,然后加人粉末状的壳聚糖,均匀处理后过滤,即得产品。使用的脂肪酸一般是亚油酸、亚麻酸等可食用的脂肪酸。脂肪酸与壳聚糖的比例通常为 0 . 1 : 1 . 0 5 : 1 b .用壳聚糖的油酸盐可制作色拉调味料:

食盐        6 . 3

乳脂干酪      149 . 0

高果糖浆      17 . 6

醋         14 . 0

脱水荷兰芹     1 . 5

油         38 . 4

壳聚糖的油酸盐   20 . 5

青纹干酪香精微量水 53 . 0

 c .可食薄膜。现在食品包装的可食用薄膜基本上都是由淀粉制造的。这种薄膜耐油,对氧气、二氧化碳等气体的透气性小。但是这类薄膜都是水溶性的,对于含水量高的食品或液体则不适合。日本研究了在淀粉中掺用壳聚糖可改善这种薄膜的耐水性。壳聚糖在薄膜中所占比例越大,耐水性能越好。d .纯天然机能性奶制品。据国家专利申请号00115951报道,在常规的奶制品的生产过程中,在配料或制作过程中或在成熟型中加几丁质聚糖或其衍生物,这种机能性奶制品除保持原种奶制品的口感、风味,对人体有特殊营养外,它还对胎儿、婴幼儿、儿童生长,保护中老年胃肠功能,平衡血脂、血糖、血压有特殊效果,并能清除体内重金属和放射性物质。在普通奶制品中每千克添加10500几丁聚糖或衍生物即可达到要求。④食品工业上的抑菌剂。壳聚糖以其独特的结构对许多真菌具有抑制作用。据日本报道,壳聚糖对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、小肠结炎耶尔森氏菌、鼠伤寒沙门氏菌和李斯特单核增生菌等5中常见食物中毒的菌有较强的抑制作用。日本已有将壳聚糖作为食品防腐剂的专利。目前许多国家用醋酸作为鲜肉的防止和减少细菌污染的消毒剂。用壳聚糖溶液处理的鲜肉,其抑菌作用好于醋酸,可延长鲜肉货架期 2 。壳聚糖对肠杆菌科菌、肠球菌和梭状芽孢杆菌的抑制作用最强。
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