1、蝦殼中殼聚糖的提取及應(yīng)用摘要：蝦殼是水產(chǎn)加工工業(yè)中的廢棄物，其含有豐富的甲殼素及其脫乙?；蟮臍ぞ厶?。本文介紹了蝦殼中殼聚糖的提取及其應(yīng)用。蝦殼中殼聚糖的制備方法主要酸堿法以及新興的微生物發(fā)酵法。殼聚糖具有優(yōu)良的生物活性，在農(nóng)業(yè)、 醫(yī)藥、 食品、化妝品、 環(huán)保、 紡織工業(yè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，市場(chǎng)潛力巨大。關(guān)鍵詞：蝦殼，殼聚糖，提取，應(yīng)用殼聚糖(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-D葡萄糖。幾丁質(zhì) 又名 甲殼質(zhì) 、甲殼素、殼多糖，,學(xué)名為(1 ,4)-2-乙?；?2-脫氧-D-葡聚糖,是 N-乙?；?D

2、-葡胺糖通過-(1 ,4)苷鍵聯(lián)結(jié)的直鏈狀多糖1，其結(jié)構(gòu)與纖維素相 似 ,大量存在于低等動(dòng)物 ,特別是節(jié)肢動(dòng)物 如蝦、蟹、昆蟲的甲殼中,估計(jì)地球每年生物合成的甲殼約為億噸 ,是尚未充分開發(fā)利用的資源 2。幾丁質(zhì)經(jīng)加工后完全無毒無害,是百分百的環(huán)保型材料,在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、化妝品、環(huán)保、紡織工業(yè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,具有無限的市場(chǎng)潛力3。1 蝦殼中殼聚糖的提取目前蝦殼中殼聚糖的提取主要有酸堿法，發(fā)酵法等。1.1 酸堿法酸堿法是目前利用蝦殼提取制備甲殼素和殼聚糖最普遍的方法，也是目前工業(yè)上大規(guī)模利用蝦殼制備甲殼素和殼聚糖的主要方法。 該方法先通過鹽酸浸泡蝦殼脫去碳酸鹽，再通過 NaOH溶液進(jìn)

3、行堿煮脫去蛋白質(zhì)和脂類物質(zhì)，然后再洗滌至中性，使用 KMnO4 溶液或者 H2O2 溶液脫色，最后干燥得到甲殼素4- 5。得到的甲殼素再通過濃堿液法脫去乙?；?，就可以得到不同脫乙酰度的殼聚糖。 此法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、 方便，但會(huì)耗費(fèi)大量能源和資源。提取1 t甲殼素，就需要消耗 0.5 t片堿， 8.5 t 30%的鹽酸， 200250 t淡水和1.5 t煤炭。另外，加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢液，不僅對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，而且處理費(fèi)用高。故不少學(xué)者嘗試改進(jìn)此方法。例如，有人用乙二胺四乙酸（Ethylene Diamine Tetraacetic Acid， EDTA ） 6或檸檬酸和蘋果酸混合液代替鹽酸

4、作脫鈣劑，其脫鈣效果不僅比鹽酸好，而且得到的甲殼素品質(zhì)更高，另外 EDTA還可回收，檸檬酸和蘋果酸與鈣反應(yīng)生成的果酸鈣還可以作為補(bǔ)鈣劑利用，降低了制備成本和提高了產(chǎn)品的附加值；又如，先使用沸水抽提蝦殼，減少其中的蛋白質(zhì)、 脂類和鹽類，然后將蝦殼粉碎成 5 mm左右的小片，就可以在后續(xù)的加工中采用稀酸、 稀堿浸泡，從而可以減少酸堿的用量，得到符合食品級(jí)要求的甲殼素7。 某中國專利（03115713.0）利用低濃度鹽酸噴灑蝦殼，然后使用 A.S 1.398 枯草桿菌中性蛋白酶水解軟化其中的蛋白質(zhì)，濾除水解液后再用 35 mol/L鹽酸在 4050浸泡 12 h，徹底脫除礦物質(zhì)，隨后用自來水清洗、

5、曬干可獲得甲殼素產(chǎn)品8。另一個(gè)中國專利（200710168572.0） 是先通過微波加熱蝦殼，然后使用 NaOH溶液煮 1 2 h，并浸入HCl 溶液中，得到的蝦殼再使用 NaOH溶液和HCl 溶液處理 1 遍，隨后太陽暴曬就可以得到甲殼素9。1.2 微生物發(fā)酵法微生物發(fā)酵法是一種從蝦殼和蝦頭中制備甲殼素和殼聚糖嶄新的思路和方法。 微生物發(fā)酵法即以蝦殼和蝦頭等廢棄物為底料，利用微生物在其生長繁殖過程中產(chǎn)酸去除礦物質(zhì)，產(chǎn)蛋白酶去除蛋白質(zhì)。比如，利用從蝦殼中分離到的一株乳桿菌 BR- 3，在接種量為 10%、 葡萄糖濃度為4.5%、 固液比為 13、 發(fā)酵溫度為 35 、 發(fā)酵時(shí)間為 34 d的條

6、件下，可以得到灰分含量低于6%的甲殼素，其品質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)酸堿法得到的甲殼素10。Wanna等11在添加 50 g/L蔗糖，并控制pH為 7 的條件下，利用片球菌 L 1/2 發(fā)酵蝦殼36 h，可去除其中84.37%的鹽類物質(zhì)。國外亦有學(xué)者利用枯草芽孢桿菌作為發(fā)酵菌種，在最適條件下，可去除蝦殼和蝦頭中 84%蛋白質(zhì)和 72%的灰分物質(zhì)12。相比傳統(tǒng)的酸堿法，微生物發(fā)酵法不僅反應(yīng)條件溫和，耗能少，而且發(fā)酵過程不會(huì)水解甲殼素，可以得到較大分子量的甲殼素產(chǎn)物，另外不會(huì)產(chǎn)生大量的酸堿廢液，對(duì)環(huán)境友好。但目前此方法還處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未大規(guī)模應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)中。102 殼聚糖的應(yīng)用2.1 在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)

7、用 殼聚糖及其衍生物在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用， 是殼聚糖應(yīng)用的一個(gè)新的領(lǐng)域。 殼聚糖可用作種子的處理劑和葉面噴肥。激發(fā)種子發(fā)芽，提高植物抗逆，抗病能力，促進(jìn)生長提高產(chǎn)量。在許多作物上應(yīng)用，取得良好成效。 利用殼聚糖的抗菌能力和改善土壤的能力， 可將殼聚糖與可溶性蛋白合成液體土壤改良劑，制成殺菌劑。11 殼聚糖具有降低膽固醇、降低體脂沉積、增強(qiáng)免疫作用、抑菌殺菌作用等多種生物學(xué)功能，且無毒無害，可被生物體完全吸收，因此殼聚糖作為一種新型綠色飼料添加劑具有廣闊的開發(fā)前景12。 目前，殼聚糖降脂、降膽固醇功能已在家禽研究中得以證實(shí)，但機(jī)理尚不清楚；免疫增強(qiáng)作用、抑菌殺菌作用等其它生物學(xué)功能已在體外試驗(yàn)或小鼠試

8、驗(yàn)中驗(yàn)證，而在畜禽試驗(yàn)中的研究較少。因此殼聚糖作為一種畜禽新型綠色飼料添加劑， 仍有待于進(jìn)行全面系統(tǒng)研究。2.2 在醫(yī)藥方面的應(yīng)用殼聚糖是目前醫(yī)療領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的一種安全可靠的醫(yī)用高分子材料,具有優(yōu)良的生物親和性和力學(xué)特性。殼聚糖具有在體內(nèi)的生物降解性與組織相容性、抑菌活性、免疫活性、抗癌活性及降血壓、降血脂、降血糖等生物活性13，這使得他在醫(yī)藥上擁有廣泛的應(yīng)用。其可用作優(yōu)良的藥物緩釋劑14，藥物微球載體15，人工皮膚，人工硬腦膜，防止術(shù)后粘連，結(jié)腸靶向給藥，抗凝血材料以及用于骨修復(fù)材料等13。2.3 在食品及化妝品方面的應(yīng)用殼聚糖可以作為食品的抗氧化劑。有人發(fā)現(xiàn)，殼聚糖的脫乙酰度越高，其去除自

9、由基的能力越強(qiáng)Kamil等將不同黏度殼聚糖添加到熟制鯡魚中，發(fā)現(xiàn)其抗氧化效果優(yōu)于傳統(tǒng)的抗氧化劑如丁基羥基（Butylated Hydroxyanisole， BHA ），而且黏度越低，其抗氧化效果越好 因此，低相對(duì)分子量的殼聚糖可作為天然抗氧化劑加入食品中。除此之外，殼聚糖還可以作為食品增稠劑、乳化劑、穩(wěn)定劑和風(fēng)味改變劑殼聚糖具有廣譜的抗菌性和成膜性，可用于食品保鮮。同時(shí)，甲殼素和殼聚糖含有大量的羥基和氨基，酸性溶液帶正電而可以結(jié)合果汁中的陰性物質(zhì)，破壞膠體結(jié)構(gòu)，因此可以用來澄清果汁。殼聚糖的優(yōu)良生物活性也使其可用于保健食品中，使食品具有調(diào)節(jié)人體免疫力、 降低膽固醇、 調(diào)節(jié)微量元素、改善腸胃功

10、能、 抗腫瘤活性、 調(diào)節(jié)人體酸堿平衡和吸附、 排除人體內(nèi)重金屬離子等功能。殼聚糖還是化妝品工業(yè)上的優(yōu)良添加劑。殼聚糖經(jīng)有機(jī)酸和磺酸處理后形成的衍生物，具有良好的吸濕性、成膜性、防靜電和防塵性，且對(duì)皮膚無毒、無刺激性，因而在化妝品工業(yè)上被廣泛用來制香波、潤膚劑、固發(fā)摩絲、護(hù)發(fā)素、香皂等，其用量可因目的不同而異11。2.4 在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用殼聚糖含有大量的氨基和羥基，是一種良好的生物吸附劑，可用于吸附工業(yè)廢水中的金屬離子、放射性物質(zhì)、酚類和染料等有害物質(zhì)10。殼聚糖的分子鏈上分布有大量的游離氨基，在稀酸溶液中易質(zhì)子化，從而使殼聚糖帶有大量的正電荷，成為聚電介質(zhì)，成為一種典型的陽離子型絮凝劑10

11、。2.5 在紡織工業(yè)中的應(yīng)用 殼聚糖可用作輕紡工業(yè)上的印花媒染劑。其對(duì)織物、皮革、纖維等均有良好的親合性。它不僅具有牢固的吸著力，而且也具防皺和耐磨性，可以做媒染劑和織物整理劑13。3 總結(jié)蝦殼是水產(chǎn)品加工后的廢棄物，其產(chǎn)量巨大，成本較低，提取其中的殼聚糖，經(jīng)過改性處理后可應(yīng)用于各個(gè)方面，能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄物的高效利用及使資源利用最大化，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。目前各國對(duì)殼聚糖的應(yīng)用研究不斷深化，但其規(guī)?；瘧?yīng)用依舊有限。我國在這方面的研究起步較晚，研究成果有限，因此應(yīng)加大蝦殼中殼聚糖的提取及應(yīng)用研究，以期取得較大的社會(huì)效益。參考文獻(xiàn)：1 Dweltz N E. The structure of c

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