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(中国科学院大连化学物理研究所，大连116023) 商鞅变法的性质甲壳素是自然界除纤维素外最丰富的生物多聚。甲壳素的化学结构与纤维素相似，由单体B-D-2．乙酰氨基葡萄糖通过B(1．4)连接起来。壳聚糖是甲壳素不同程度脱乙酰化的产物，与甲壳素不同，壳聚糖可溶于酸性溶液中。随着外来合成的化合物逐渐丧失吸引力，甲壳素类产品在食品，药品及加工辅助方面的应用已经引起广泛的观注。本文综述了甲壳素，壳聚糖及其衍生物在食品方面应用的一些重要进展。
Chitin由希腊单词chiton衍生而来，chiton的含义是邮件的外套acoatofmail[1]，Bradconnot1811年第一次明确使用这个词[2]。甲壳素是地球上第二丰富的生物多聚物，仅次于纤维素。它是一种B(卜4)连接的葡聚糖，但由N一乙酰氨基葡葡糖组成，是最丰富的多糖[1]之一，称为多聚B(卜4)一2一乙酰氨基一2脱氧一D一葡萄糖。壳聚糖指乙酰基取代较低的甲壳素，主要由氨基葡萄糖即2一氨基一2一脱氧一B—D一葡萄糖构成，通称为(1—4)一2一氨基一2一脱氧一D一葡萄糖)(Fig．1)。壳聚糖有三种类型的反应官能团，一个氨基，第一和第二个羟基分别位于C一2，C一3和C一6[3]。这些官能团的化学修饰给不同的领域的应用提
设立股份有限公司的条件供了大量的有用的素材[4]。(Fig．2)
甲壳素是无脊椎动物的外骨骼和真菌的细胞壁的主要的结构成分[1，5-8]。甲壳类生物的壳废物中的甲壳素的生物降解非常缓慢，甲壳类加工中积累的大量的废物已经成为海洋食品加工工业中一中主要的问题[9】。美国每年所有登陆landin的固体废物中50-90％是甲壳类动物加工所产生的废弃物，全球每年估计有5．118×lO。吨【5]。在不同的甲壳类生物中，虾和蟹壳废物已经被广泛的用于分离甲壳素【11，12]。处理甲壳类加工产生的废弃物因而成为大多数生产甲壳动物国家的一个挑战。因此生产象甲壳素，壳聚糖及其衍生物这类增值产品的生产及在不同方面的应用令人十分感兴趣。Meyers&Chen[13】以及Shahidi&Synowiecki[9】已经报道了该工业进一步从虾和蟹加工废物中提取素，蛋白质和胡萝卜素蛋白质的经济可行性。
甲壳素和它的脱乙酰物，壳聚糖由于它们在工业应用上广泛的潜力在过去的几十年中一直令人感兴趣[7，14】。但对这些多功能的生物多聚物的食品上的应用只引起了有限的注意。将废物加工为有价值的副产品和其它特殊材料的传统方法已经证明对和甲壳素类多聚物的广泛应用相关的食品研究和开发来说恰是一个挑战。在这种意义上，这些生物多聚物自动驾驶系统
提供了广泛的独特的应用，包括生物转化来生产增值食物产品【9，15，16】，保护食品免于微生物的破坏[17．21]，形成可生物降解的膜【22．27】，从食品加工产生的废物中回收污染物[28．35】，净化水[36．39】和果汁澄清和脱酸【40-44．】等(Table1)
甲壳素，壳聚糖及它们的衍生物的抑菌活性
消费者日益增长的对不含化学防腐剂的食品的要求促进了天然抑菌物质的开发研究【45】。甲壳素，壳聚糖及它们的衍生物对不同的微生物如细菌，酵母和真菌具有特殊的抑制作用，因此近年来受到了广泛的关注[46】。 求学商城
氨基葡萄糖C．2上氨基在pH<6f~寸带正电荷，因此壳聚糖在水溶性和抑菌活性都好于甲壳素[21】。甲壳素，壳聚糖及它们的衍生物抑菌作用的确切机理目前仍不清楚，但已经提出了不同的假设。带正电的壳聚糖分子与带负电的微生物细胞膜相互作用，引起proteinaceouS和其它细胞内组分渗漏【17，19-21，47】。壳聚糖做为螯合剂选择性的螯合微量金属，因此抑素的产生和微生物的生长[48】。激发寄主组织的防御反应【18】，作为水的结合物，抑制多种酶的活性[47】。壳聚糖进入微生物的细胞核与DNA结合并干扰mRNA及蛋白质的合成[19，49]。
甲壳素，壳聚糖及它们的衍生物对细菌的抑制活性
Wang[45]观察到要使在pH5．5或6．5培养基上培养两天的Staphylococcusaureus完
全失活(completeinactivation)需要相对较高的壳聚糖浓度(1．1．5％)。此外,Changeta1．【50】发现浓度>／0．005的壳聚糖可以使Saureus完全失活。这与Darmadji和humimoto【51】所壳聚糖对肉类防腐方面的研究结果一致。Simpsoneta1．【52]研究了使用不同浓度壳聚糖对粗虾上不同的细菌培养物的抑制效果，发现它们对壳聚糖的敏感性的不同。根据他们的研究，表现出对Bacilluscereus的杀细菌效果需要壳聚糖的浓度为0．02％，而Escherichiacoli和Proteusvulgaris在0．005％的浓度下生长最小，彻底抑制的浓度≥0．0075％。Changetal【50】也报道了壳聚糖对B．cereus的抑制作用。但是需要相对较低的浓度(O．005％)，可能是因为他们实验中所使用的壳聚糖分子量低(35kD)。大量的研究表明壳聚糖对E．coli的抑制作用。Wang[45]观察到在pH5．5时，壳聚糖浓度为0．5或1％，经过两天培养期后受到完全抑制。如果肉汁中壳聚糖的浓度高于1％时，在第一天后就可以受到完全抑制。Darrnadji和humimoto【51】同时报道较高浓度(O．1％)对抑制E．coli生长是必需的，Simpson等【52】发现要抑制E．coli的生长只需要0．0075％的壳聚糖。这些差异被认为是由于壳聚糖乙酰度存在的差异而引起的，乙酰度7．5％比15％的更有效。
Sudharshan等f19】研究了水溶性壳聚糖如壳聚糖乳酸盐，谷氨酸盐及从真菌Absidiacoerulea中提取的壳聚糖对不同的细菌菌株的抑菌作用。研究发现壳聚糖乳酸盐，谷氨酸盐也对革兰氏阳性和阴性细菌有抑菌活性，在-d,时内可以使减少1．5个对数周期。在pH7时壳聚糖就不在有杀细菌活性，原因有二：不带电荷的氨基比例很大，溶解性低。这些结果与Papineau等[17]进行的相似的研究一致。他们发现0．2mg／ml的壳聚糖乳酸盐对E．coli的抑制效果最好，2分钟和1小时内处理相应的数量减少了2和4个指数周期。这些作者发现壳聚糖谷氨酸盐对酵母培养物Saccharomycescerevisiae和Rhodotorula glutensis也具有抑制作用，并且当用lmg/ml壳聚糖处理时，在17分钟内失活是迅速和完全的。与Sudharshan等人的研究相反，Papineau等[17]人发现壳聚糖的谷氨酸盐与乳酸盐相比是更有效的拮抗体。其研究结果进一步表明壳聚糖主要作用于细菌的外表面。在一个较低的浓度下聚阳离子的壳聚糖确实可能连接到带负电的细菌表面引起凝集，而在较高浓度下，更多的正电荷可能使细菌表面带上了净正电，从而使它们保持悬浮。
在另外一顼研究，Chen等人[21】报道了脱乙酰度69％的虾壳聚糖，0.63％的磺酸化的壳聚糖(SCl)，13．03％的磺酸化壳聚糖(SC2))A磺苯甲酰化壳聚糖对牡蛎防腐中的抗细菌作用。研究表明，除了B．cereus外，细菌的生长被上述200ppml~种化合物的至少一种有效
的抑制。磺酸化增加了壳聚糖的可溶性，因此对SCl和SC2对细菌的抑制能力的差异进行了研究。对于大多数细菌菌株来说，即使在200ppm水平，scl具有令人难以理解的最小抑制浓度(MIC)作用，而SC2在低于2000ppm的浓度不表现任何抑菌作用。Chen等人[21]认为SC2具有更多磺酸基，因此带有较高的负电荷，在带负电荷的SC2分子与细菌细胞壁之间产生很大的排斥力。
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