生物工程專題

1、低聚殼聚糖的功能及制備低聚殼聚糖的功能及制備生物工程方安然13849913摘要：本文綜述了低聚殼聚糖的性質(zhì)和功能以及制備方法。關(guān)鍵字：低聚殼聚糖，功能，制備方法甲殼素(Chitin)，又名幾丁質(zhì)、甲殼質(zhì)、殼多糖等，殼聚糖(Chitosan)是甲殼素脫乙?；漠a(chǎn)物，結(jié)構(gòu)式如圖1。甲殼素廣泛存在于生物界，如海蟹、海洋貝殼類、軟體動(dòng)物軟骨、昆蟲外殼以及蘑菇類的細(xì)胞膜中，是僅次于纖維素的第二大多糖，素有“人體第六要素”的美譽(yù)[1]。由于具有良好

2、的生物相容性和可降解性[2]，因而具有廣泛的用途。但由于其分子量大、水溶性差、在人體內(nèi)不易被吸收而使其應(yīng)用受到限制[3]。低聚殼聚糖(Chitooligosacide)是殼聚糖經(jīng)降解生成的一類低聚物，是一種可生物降解的聚陽(yáng)離子高分子材料。低聚殼聚糖也叫做殼寡糖、殼聚寡糖或幾丁寡糖，學(xué)名叫β14寡糖葡萄糖胺[4]，其相對(duì)分子量一般在100010000之間。低聚殼聚糖的水溶性顯著提高，其不僅保留了高分子量殼聚糖原有的功能特性，而且還有許多獨(dú)

3、特的生理活性和功能性質(zhì)，具有更有魅力的新用途。1低聚殼聚糖糖具有性質(zhì)和功能低聚殼聚糖糖具有性質(zhì)和功能1.1水溶性水溶性當(dāng)殼聚糖降解時(shí)，其相對(duì)分子質(zhì)量降低，殼聚糖分子中的氫鍵作用隨之減弱，使殼聚糖分子在溶液中具有更大的擴(kuò)展趨勢(shì)，從而引起殼聚糖分子構(gòu)象發(fā)生一定的變化。而鏈長(zhǎng)度和分子構(gòu)象的變化使得殼聚糖在水溶液中的無序程度增加，從而使其水溶性大為改善。1.2吸濕保濕性吸濕保濕性夏文水等人相對(duì)分子質(zhì)量在1500和3000之間的低聚殼聚糖進(jìn)行研究

4、，結(jié)果表明這個(gè)分子量區(qū)間的殼聚糖保濕和吸濕能力均高于透明質(zhì)酸、甘油和乳酸鈉，且抑菌作用極為顯著[5]。1.3抗菌抑菌功能抗菌抑菌功能有試驗(yàn)證明殼聚糖的抑菌作用是隨著殼聚糖相對(duì)分子質(zhì)量的降低而逐漸增強(qiáng)的，尤以相對(duì)分子質(zhì)量為1500左右的低聚殼聚糖的抗菌效果最好[5]。低聚殼低聚殼聚糖的制備主要從生物體內(nèi)提取，基本過程是：生物體提取甲殼素、甲殼素脫乙酰得殼聚糖、殼聚糖水解制備出低聚殼聚糖。最近有項(xiàng)發(fā)明可以利用絲狀真菌將木糖轉(zhuǎn)化為殼聚糖，提高

5、了殼聚糖的產(chǎn)率。2.1甲殼素制備甲殼素制備甲殼素主要來源于蝦、蟹、昆蟲等外殼，其外殼主要由甲殼素、蛋白質(zhì)和CaC03組成，含有少量的色素、脂類及金屬鹽類。通常用稀酸(一般4％6％HCI)除去CaC03，和金屬鹽類，再用濃堿(一般10％NaOH，100℃)去除蛋白質(zhì)和色素，即得甲殼素制品，產(chǎn)物乙酰度為90％95％。通常蝦類提取率高于蟹類。Shimahara等[13]研究一種蛋白酶(來自Pseudomonasmaltophilia)可替代濃

6、堿，不水解糖苷鍵，可在溫和條件下去除蛋白質(zhì)。Aline等[14]研究了從海洋蝦類(Parapenaeopsisstylifera)提取甲殼素的優(yōu)化條件。過量的0.25moLHCI(固液比wv=140)常溫下處理15min去除CaC03，1molLNaOH在70℃條件下處理24h去除蛋白質(zhì)，產(chǎn)物甲殼素乙酰度達(dá)95％。2.2殼聚糖制備殼聚糖制備甲殼素脫乙酰后可制得殼聚糖。僅一甲殼素用濃堿(40％50％NaOH，1201500C)脫乙酰處理可

7、產(chǎn)生殼聚糖，產(chǎn)物乙酰度為5％30％[15]。反復(fù)堿處理可制備高脫乙酰度殼聚糖。Kurita等通過比較研究認(rèn)為，β甲殼素比α甲殼素易脫乙酰，且不易變色。β甲殼素脫乙酰條件為40％NaOH、80℃。McGahern等[16]研究認(rèn)為，一些真菌細(xì)胞壁中含有殼聚糖，可分離制得，雖制備成本較高，但反應(yīng)條件較溫和。酶法制備殼聚糖是利用專一性酶對(duì)甲殼素進(jìn)行脫乙?；磻?yīng)，這種方法的關(guān)鍵是如何獲得甲殼素脫乙酰酶。許多微生物可通過自身合成的甲殼素酶、殼聚糖