壳聚糖和壳寡糖的制备及应用

壳聚糖和壳寡糖因其生物相容性、降解性、无毒和多种生物活性等特性,在食品、化妆品、复合材料、废水处理和生物医药等众多领域广泛应用。本文介绍了壳聚糖和壳寡糖的研究历史、制备原料,分析了壳聚糖的制备工艺(包括脱蛋白工艺、脱盐工艺、脱色工艺、脱乙酰工艺)和应用领域以及壳寡糖的制备方法(包括化学降解法、物理降解法、酶降解法)和应用领域,以期为壳聚糖和壳寡糖及其衍生产品的研究利用提供一定的参考。

壳聚(寡)糖对柑橘酸腐、黑腐病菌的抑制作用及对采后病害的防治

通过体外实验测定不同浓度的壳聚糖和壳寡糖对酸腐和黑腐病菌孢子萌发、芽管长度和菌丝生长的抑制作用;采用刺伤接种方法评价壳聚糖和壳寡糖对柑橘果实两种病害的防治作用。离体实验结果表明,壳聚糖和壳寡糖浓度为10mg/mL时几乎完全抑制两种病原菌的菌丝生长;浓度为0.5mg/mL壳聚糖和壳寡糖能完全抑制柑橘酸腐病菌(Geotrichum candidum)孢子萌发和芽管伸长的效果,而2mg/mL的壳聚糖才能完全抑制柑橘黑腐病菌(Alternaria citri)孢子萌发和芽管伸长,但相同浓度的壳寡糖抑制A.citri的孢子萌发和芽管伸长效果较差。体内实验结果表明,其病害防治效果具有浓度依赖性,高浓度(1%)的壳聚糖和壳寡糖对果实病害的防治效果较低浓度的防治效果好。

壳低聚糖处理对苗期甘蔗抗旱性的影响

采用三种不同分子量(Mw<3 000;3 000<Mw<5 000;5 000<Mw<10 000)相同浓度(50 mg/L)的壳低聚糖分别叶面喷施苗期甘蔗,并测定土壤相对含水量和甘蔗叶片抗旱性生理指标(水势、脯氨酸含量、可溶性蛋白质),以期了解不同分子量壳低聚糖对甘蔗苗期抵御土壤不同程度水分胁迫的影响。结果表明,壳低聚糖叶面喷施可以延缓干旱胁迫下叶片水势下降,提高叶片脯氨酸含量和可溶性蛋白质含量。壳低聚糖有望成为一种新型的甘蔗抗旱调节剂。

低聚壳聚糖的制备及应用研究进展

从壳聚糖降解得到的低聚壳聚糖具有特殊的生理活性而日益受到人们的关注。综述了近年来壳聚糖降解制备低聚壳聚糖的方法,包括化学降解法、酶降解法、物理作用帮助下的降解法以及复合降解法。重点介绍了这些方法的降解机理、影响因素和对产品质量的影响以及低分子质量壳聚糖在化妆品、食品、医药、农业、抗菌等方面的应用。

低聚壳聚糖制备及其生理活性进展

由壳聚糖降解制备的低聚壳聚糖具有许多独特的生理活性。本文在介绍低聚壳聚糖的生理活性的基础上,重点评述了酸降解法、氧化降解法、酶降解法以及组合降解工艺等各种制备方法的研究进展。

不同浓度壳寡糖对蛋用鹌鹑免疫功能的影响

试验旨在研究日粮中添加不同浓度壳寡糖对蛋用鹌鹑免疫功能的影响。选用1日龄朝鲜鹌鹑240只,随机分为6组,每组2个重复,每个重复20只,即Ⅰ组饲喂基础日粮,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ组分别在基础日粮中添加0.01%、0.05%、0.10%、0.15%和0.20%壳寡糖,试验期为35d。结果表明,壳寡糖可以显著提高鹌鹑法氏囊指数(P<0.05),极显著提高胸腺指数和脾脏指数(P<0.01);显著提高鹌鹑血清免疫球蛋白G(IgG)和M(IgM)的含量(P<0.05);可以维持较高的血清新城疫抗体效价(P<0.05),显著提高补体C3含量(P<0.05)。因此,日粮中添加壳寡糖可以促进鹌鹑免疫器官的生长发育,提高机体免疫力,增强抵抗传染病的能力,其中以添加0.05%壳寡糖效果较好。

壳聚糖降解技术

壳聚糖是自然界中仅次于纤维素的第二大天然生物有机资源。由于其具有良好的生物特性而广泛应用于化工、食品、农业、环保、医药等众多领域。分子量对壳聚糖的性质影响很大,由壳聚糖降解制备的低聚壳聚糖,因具有许多独特的生理活性而日益受到研究者们的关注。本文综述了国内外关于壳聚糖降解方面的研究现状,分析了其未来的发展方向。

壳聚糖的复合法降解及降解产物降血糖活性的研究

目的研究复合法降解壳聚糖及降解产物的生物活性方法在纤维素酶降解的后期引入H2O2氧化降解壳聚糖。观察其降解产物对糖尿病小鼠生化指标的影响。结果最佳工艺条件为：纤维素酶降解时酶糖比0．2，pH4．6、50％、时间为3h，后续H2O2降解时H2O2用量为0．8～1．0（ml／g）、75％、时间为1．5h，所得降解产物的平均分子量约为1700。工艺所生产的低聚壳聚糖用量为100mg／kg时具有明显的降血糖生物活性，其功效甚至优于拜糖苹。结论该复合降解工艺具有成本低，易于工业化，而且所得产品具有较高的生物活性。

壳聚糖氧化降解制备壳寡糖的研究

本文将脱乙酰度为96.7%的壳聚糖(COS)通过过氧化氢氧化降解制取壳寡糖,通过单因素变量的研究以及正交实验得出最优反应条件为:反应温度60℃,反应时间6 h,过氧化氢质量分数4.0%,乙酸质量分数4.0%,且四个因素对降解程度的影响为反应温度>过氧化氢质量分数>乙酸质量分数>反应时间。通过凝胶渗透色谱(GPC)对原料壳聚糖及最优条件下得到的降解产物的分子量分布进行检测,结果表明壳聚糖已完全降解且相对分子量达2000以下,降解产物经电喷雾质谱(ESI-MS)检测分析得聚合度为10以下,在控制降解的范围内,达到制备目的。

纤维素酶降解结合膜法制备低聚壳聚糖

研究纤维素酶降解结合膜法制备低聚壳聚糖。采用正交设计优选酶降解的最佳工艺条件及分析超滤产品的平均相对分子质量和收率。纤维素酶对壳聚糖降解的最佳条件为:温度50℃,酶糖质量比为0.1,pH=4.6。纤维素酶催化降解结合膜法制备低聚壳聚糖。在5 h内即可获得收率超过75%,平均相对分子质量在5000左右的优质低聚壳聚糖产品。该工艺简单可行,运行时间短,产品相对平均分子质量小而且分布窄,收率较高。

纤维素酶降解结合超滤后处理制备低聚壳聚糖

纤维素酶降解与超滤结合制备壳聚糖，工艺简单可行，产品平均分子量小而分布窄，收率高。试验确定纤维素酶对壳聚糖降解的最佳反应条件为：温度（T）=50℃，时间（t）=3．5～4．0h，纤维素酶用量与壳聚糖比值（n）=0．1，pH=4．6。降解产品经过超滤处理后可以获得平均分子量在5000左右的优质壳聚糖产品。

壳聚糖和壳寡糖对四种青霉病菌生长和病害控制的比较研究

在离体和活体条件下,开展了壳聚糖与壳寡糖对四种同属不同种青霉菌菌丝与孢子抑制作用及病害防治的研究。结果表明:离体条件下,随着壳聚糖与壳寡糖浓度的升高,对四种青霉菌菌丝与孢子的抑制效果逐渐增强,总体上壳聚糖的抑菌效果要好于壳寡糖。其中,产黄青霉菌(Penicillium chrysogenus Thorm)对壳聚(寡)糖的敏感性在四种青霉菌中最强,指状青霉菌(P.digitatum)敏感性最弱。在柑橘果实实验中,壳聚糖或壳寡糖对柑橘指状青霉病害控制效应最弱,对产黄青霉病害控制效应最强。在四种青霉中,壳聚(寡)糖对产黄青霉的抑制作用和病害控制最为明显,且壳聚糖效果好于壳寡糖。

离子液体体系下纤维素酶降解壳聚糖

合成氨基酸类离子液体甘氨酸氟硼酸盐-[Gly]BF4,构建该离子液体与壳聚糖的均相体系,在此体系下采用纤维素酶对壳聚糖进行降解。研究发现该离子液体在溶解壳聚糖的过程中可以有效破坏壳聚糖中氢键,并且增加纤维素酶与壳聚糖之间可及度,促进降解效果。考察不同条件对反应的影响,确定最佳条件:质量分数2%离子液体水溶液与壳聚糖组成均相体系,pH 5.0,反应时间3h,反应温度50℃,壳聚糖1.0g,酶用量0.1g,所得降解产物平均相对分子质量可达2 000左右,具有良好水溶性,较常规体系下酶解反应有很大改善。同时,离子液体具有良好重复使用性。

2,4-二氯苯氧乙酸壳寡糖酯的制备及抗菌活性研究

以壳寡糖、2,4-二氯苯氧乙酸为原料,经壳寡糖氨基保护、2,4-二氯苯氧乙酸的羧基酰氯化、酰氯化后的2,4-二氯苯氧乙酸与壳寡糖羟基反应、脱除壳寡糖氨基保护最终得到2,4-二氯苯氧乙酸壳寡糖酯(Dcpo- O -COS)。通过傅里叶红外、紫外可见吸收、 1 H核磁共振对2,4-二氯苯氧乙酸壳寡糖酯进行了结构表征,证明成功合成终产物。经X射线衍射仪、热分析仪、抗菌性研究测定,终产物的热稳定性、对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌的抗菌性较原料壳寡糖有所提高。

蝇蛹制备壳聚糖/壳寡糖脱蛋白工艺、理化性质与抗菌活性研究

以蝇蛹为原料制备壳聚糖/壳寡糖,适当改进传统碱提法脱蛋白工艺,同时对制备产物进行理化性质分析和抗菌活性测定。结果表明,选用质量分数0.5%亚硫酸钠(g/g,亚硫酸钠/蝇蛹)协同氢氧化钠进行脱蛋白工艺可以有效去除蛋白质,去除率为45.61%,相比单独氢氧化钠作用,效率提高了17.82%,其原理依靠蛋白质中二硫键与亚硫酸钠反应,断裂生成巯基,降低蛋白质交联度,提高网络结构分散性,从而改善蛋白质溶解度。理化性质分析,制备产物具有典型的壳聚糖特性。抗菌活性比较,壳聚糖/壳寡糖均表现良好的抑制活性,且呈量效关系,低分子量壳寡糖活性强于高分子量壳聚糖。研究可为蝇蛹和其他昆虫为原料制备壳聚糖/壳寡糖提供理论依据,实现资源深层利用。

3种壳聚糖对团头鲂体外头肾吞噬细胞呼吸爆发功能的影响

采用51%Percoll非连续密度梯度离心法分离团头鲂头肾吞噬细胞,在光镜和电镜下观察所分离细胞的显微、超微结构及吞噬作用;以二氢罗丹明(DHR123)为荧光探针,流式细胞仪检测细胞在佛波豆蔻酸乙酯(PMA)刺激下产生的呼吸爆发活动;光镜下观察壳聚糖对吞噬细胞吞噬功能的影响。结果表明:分离得到的细胞具有吞噬细胞(巨噬细胞与中性粒细胞)的形态学及功能特征;3种壳聚糖组(100μg/mL)均能提高吞噬细胞的呼吸爆发功能,在发荧光细胞比例及细胞发荧光强度上均极显著高于对照组。其中水溶性壳聚糖组的发荧光细胞比例显著高于其他试验组,而在细胞发荧光强度上,普通壳聚糖作用相对较高;同时壳寡糖能增强吞噬细胞的吞噬活性。

低聚壳聚糖制备工艺优化研究

采用HAc-H_2O_2协同氧化降解法制备低聚壳聚糖,研究了反应时间、反应温度、过氧化氢质量分数、乙酸质量分数对制备低聚壳聚糖反应过程的影响。通过单因素和正交试验,确定了最佳工艺条件。实验表明,在反应时间为4h、温度为80℃、过氧化氢质量分数为8%和乙酸质量分数为3%条件下,制备的低聚壳聚糖的粘度最小(2. 4mPa·s)、脱乙酰度最大(89. 2%)。经红外光谱和扫描电镜分析,制备的低聚壳聚糖与其原样壳聚糖的结构基本一致。

壳聚糖及其组成的寡糖、单糖对胃蛋白酶消化DNA的影响

为丰富胃蛋白酶消化DNA的理论,进一步了解胃蛋白酶消化DNA的机制,研究了水产品基质中特征壳聚糖及组成其的寡糖(壳寡糖)、单糖(氨基葡萄糖、N-乙酰葡糖胺)对胃蛋白酶消化DNA的影响,并在体外模拟胃液条件下,探究了不同比例的糖与DNA对胃蛋白酶消化鲑鱼精DNA、λDNA的影响。结果表明:在生理pH下反应2 h,壳聚糖与DNA的质量比为0.5∶1时,壳聚糖即显示出对降解DNA明显的抑制效果;当壳寡糖与DNA的质量比为5∶1时,抑制效果较为明显;而氨基葡萄糖、N-乙酰葡糖胺与DNA的质量比为1∶1~240∶1时对消化均无抑制作用。研究表明,壳聚糖、壳寡糖可抑制胃蛋白酶对DNA的消化,其原因可能是带正电的糖可与带负电的DNA相互作用,或糖与胃蛋白酶发生了结合,从而对DNA消化产生保护作用。

壳聚糖和壳寡糖保鲜湖北利川山药的研究

为了延长湖北利川山药的保鲜期,以壳聚糖和壳寡糖为原料,添加甘油、乙酸等配制保鲜液,对利川山药进行浸渍沥干处理后,于10℃培养箱中贮藏,并测定贮藏过程中的失质量率、褐变率、腐烂率、维C含量、多酚氧化酶(PPO)活性等指标。结果表明,壳聚糖和壳寡糖可以在不同程度上抑制山药失质量率、褐变率、腐烂率的上升;延缓维C含量下降;在测定PPO时发现,3组试验组酶活力均是先上升达到峰值后下降,其中空白组在第4天达到峰值,而壳聚糖和壳寡糖处理的样品在第6天达到峰值,且空白组的酶活力始终高于壳聚糖组和壳寡糖组。由此说明,壳聚糖及其降解产物壳寡糖在利川山药的保鲜方面具有可观的应用前景。

低聚壳聚糖制备及产物的膜分离技术研究

利用乙酸一过氧化氢体系，在均相和酸性条件下降解壳聚糖，考察了反应温度、乙酸浓度和过氧化氢浓度对氧化降解反应的影响．用正交试验确定了最佳制备工艺条件：反应温度70℃，乙酸浓度1％，过氧化氢浓度3％，反应时间10h．对降解产物利用超滤膜分离技术进行后处理，获得平均分子量在10000以上、5000～10000和5000以下3个不同分子量分布段的低聚壳聚糖产物．低聚壳聚糖5000—10000分子量分布段平均分子量为7300左右，最终产率为37％．