甲殼素－殼聚糖抑菌性能研究(甲殼質(zhì)的應(yīng)用)

甲殼素－殼聚糖抑菌性能研究

甲殼素－殼聚糖是一種極有前途的天然高分子聚合物，自20世紀(jì)60年代以來，人們對它們的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用變得十分活躍。特別是近幾年，研究人員認(rèn)識到它們的抑菌效能，通過深入研究，有些甲殼素－殼聚糖的抑菌產(chǎn)品已經(jīng)問世。

甲殼素脫乙?；a(chǎn)物為殼聚糖。據(jù)研究，殼聚糖的抑菌作用可能有兩種機(jī)理，一種是殼聚糖通過正電荷的－NH3吸附帶負(fù)電荷的細(xì)胞壁，使殼聚糖吸附在細(xì)胞膜表面形成一層高分子膜，改變了細(xì)胞膜的選擇透過性，阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)向細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸，致使細(xì)胞質(zhì)流失、細(xì)胞質(zhì)壁分離，從而起到抑菌殺菌作用；另外一種機(jī)理是殼聚糖通過滲入進(jìn)細(xì)胞體內(nèi)，吸附細(xì)胞體內(nèi)帶有陰離子的細(xì)胞質(zhì)，并發(fā)生絮凝作用擾亂細(xì)胞正常的生理活動(dòng)，從而殺滅細(xì)菌。近幾年，隨著對該特性認(rèn)識的加深，人們不僅對能夠影響其抑菌性能的機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，而且，也開始應(yīng)用化學(xué)方法對其進(jìn)行改性，從而提高殼聚糖的抑菌性能，最終達(dá)到擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的目的。目前，針對影響殼聚糖抑菌性能方面的研究主要有以下幾個(gè)方面：分子量對殼聚糖抑菌性能的影響多數(shù)研究認(rèn)為，寡聚糖和低分子量的殼聚糖的抑菌效果較好，隨分子量上升效果逐漸下降。特別是對大腸桿菌，殼聚糖分子量越小，抑菌作用愈明顯。例如：宋獻(xiàn)周等就幾種不同分子量的α－殼聚糖對幾種常見菌（大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、產(chǎn)氣莢膜桿菌）的抑制研究表明，低分子量的α－殼聚糖的抑菌效果優(yōu)于高分子量的α－殼聚糖。夏文水等采用E．coli作為試驗(yàn)菌株，測得分子量為1500的殼低聚糖抑菌效果最強(qiáng)。但是，也有一些研究利用不同的試驗(yàn)菌得出結(jié)論認(rèn)為，殼聚糖分子量較大時(shí)，其抑菌能力更強(qiáng)。例如：Yousook等報(bào)導(dǎo)分子量為4萬的殼聚糖在濃度為0．5％時(shí)，對S．taureus和E．coli的殺滅率為90％：分子量為18萬的殼聚糖在濃度為500PPM時(shí)，對S．taureus和E．coli的殺滅率為100％：分子量在30萬以下時(shí)，殼聚糖對金黃色葡萄球菌的抑制作用隨分子量減小而逐漸減弱。

pH值對殼聚糖抑菌性能的影響

嚴(yán)欽等人研究認(rèn)為，殼聚糖因?yàn)榫哂匈|(zhì)子化銨，能與細(xì)菌大負(fù)電荷的細(xì)胞膜作用，干擾細(xì)菌細(xì)胞膜功能，造成細(xì)菌體內(nèi)細(xì)胞質(zhì)流失，擾亂細(xì)胞的正常生理代謝，從而達(dá)到殺菌的目的。而在pH為中性時(shí)，殼寡糖中的氨基沒有被質(zhì)子化，因而不能抑制細(xì)胞的生長，反而是作為一種糖被細(xì)菌利用。由此可見，通常在微酸條件下，殼聚糖具有明顯的抑菌作用，但是當(dāng)pH值為7時(shí)，殼聚糖不但沒有抑菌效果，反而還有一定的促進(jìn)細(xì)菌生長的作用。晶體形狀對殼聚糖抑菌性能的影響甲殼質(zhì)有3種晶型，即α、β和γ－殼二糖聚合物，目前，人們對殼聚糖的研究絕大多是針對α晶型，對其他兩種研究甚少。蔣霞云等通過對比α－殼聚糖和β－殼聚糖的抑菌性能得出，具有高黏度和高脫乙酰度的β－殼聚糖的抑菌性能強(qiáng)于α－殼聚糖，從而填補(bǔ)了殼聚糖抑菌性能研究在該方面的空白。

輻射對殼聚糖抑菌性能的影響

目前，由輻射方法改變殼聚糖的抑菌性研究已經(jīng)逐步深入進(jìn)行，分別有金黃色葡萄球菌、酵母菌等多個(gè)菌種被測試，并分別得出了不同的作用效果及不同的作用濃度。王勇、張成剛等人將殼聚糖經(jīng)100Kgy60Coγ－射線輻射處理后，發(fā)現(xiàn)其對金黃色葡萄球菌抑菌效果最強(qiáng)，比為輻射前增加100倍，且最適作用濃度為0．01％。孟玲、張中澤通過對酵母菌的抑菌試驗(yàn)驗(yàn)證，經(jīng)輻射處理后殼聚糖的抑菌活性明顯增強(qiáng)，并且0．2g／L的輻射殼聚糖具有明顯的抑菌活性。

化學(xué)改性對殼聚糖抑菌性能的影響

羧甲基化羧甲基殼聚糖是目前研究的較多一種物質(zhì)，由于羧甲基化后其水溶性增強(qiáng)，因此大大拓寬了殼聚糖的應(yīng)用范圍。目前，羧甲基殼聚糖大多被用于食品保鮮方面。李治等人經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，羧甲基殼聚糖在羧甲基化度小于0．6～0．8時(shí)，抗菌性均大于殼聚糖，當(dāng)羧甲基化度0．3～0．6范圍內(nèi)，羧甲基殼聚糖具有較強(qiáng)的抗菌性，羧甲基化度大于或小于此范圍，抗菌性均有所下降。

磺化由于殼聚糖上具有較多的活潑集團(tuán)，因此較容易進(jìn)行各類集團(tuán)的轉(zhuǎn)化與連接。黎碧娜等對磺化殼聚糖的抑菌性能進(jìn)行了研究認(rèn)為，磺化殼聚糖對大腸桿菌、枯草桿菌、葡萄球菌、黑曲霉、假絲酵母都有抑制作用，并且濃度越高，抑菌效果越好。此外，磺化羥丙基殼聚糖和黃原酸殼聚糖也具有一定的抑菌性。

與金屬離子的配位甲殼素和殼聚糖的殘基在C2上有一個(gè)乙酰氨或氨基，在C3上有一個(gè)羥基，從構(gòu)象上說，都是平伏鍵，這種特殊的結(jié)構(gòu)使得它們對具有一定離子半徑的一些金屬在一定的pH值下具有螯合作用，即甲殼素和殼聚糖是一種天然高分子螯合劑，這無疑拓寬了殼聚糖的應(yīng)用領(lǐng)域。

研究認(rèn)為，殼聚糖對過渡金屬螯合作用具有很重要的應(yīng)用價(jià)值。趙玉清等人合成了殼聚糖－Ag（I），并對其抑菌性研究認(rèn)為，殼聚糖－Ag（I）對金黃色葡萄球菌有良好的抑制作用，并且，抑菌性能隨配合物中Ag的配位比的增大而增大。其后，湛學(xué)軍等人通過與傳統(tǒng)的常用燒治制劑硝酸銀對比，證明羧甲基殼聚糖銀不僅具有創(chuàng)口愈合和抑菌兩種特性，而且其對某些菌類的抑制效果較硝酸銀強(qiáng)，同時(shí)可以彌補(bǔ)硝酸銀在實(shí)際應(yīng)用中的許多不足之處。可見，殼聚糖與某些金屬絡(luò)合后，會(huì)增加其抑菌性能。（作者：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)）

甲殼質(zhì)的應(yīng)用

甲殼質(zhì)的產(chǎn)物作為堅(jiān)韌和強(qiáng)的材料利于作為外科線。另外有一些不尋常的特性，甲殼素加速人體傷口愈合，甲殼素甚至成為一個(gè)單獨(dú)的傷口愈合劑。 在生醫(yī)材料上的相關(guān)應(yīng)用研究非常多，具有良好的生物相容性、無生物毒性、價(jià)格低廉、容易改質(zhì)、機(jī)械強(qiáng)度較好等優(yōu)點(diǎn)。
醫(yī)學(xué)名為：幾丁聚糖（聚葡萄糖胺/殼聚糖）
（一）可被酶分解而吸收 　甲殼質(zhì)是食物纖維素不易被消化吸收。若甲殼質(zhì)和蔬菜、植物性食品、牛奶和雞蛋一起食用可以被吸收。在植物和腸內(nèi)細(xì)菌中含有殼糖胺酶、去乙酰酶、體內(nèi)存在的溶菌酶以及牛奶、雞蛋中含有卵磷脂等共同作用下可將甲殼質(zhì)分解成低分子量的寡聚糖而被吸收。當(dāng)分解到六分子葡萄糖胺時(shí)其生理活性最強(qiáng)。吸收部位主要在大腸。
（二）溶于酸性溶液形成帶正電的陽離子基團(tuán) 　殼聚糖分子中含有氨基（一NH2），具有堿性，在胃酸的反應(yīng)下可生成銨鹽，可使腸內(nèi)pH值移向堿性側(cè)，改善酸性體質(zhì)。反應(yīng)中生成帶正電荷的陽離子基團(tuán)，這是自然界中唯一存在的帶正電荷可食性食物纖維。
（三）對人體細(xì)胞有很強(qiáng)的親和性 　進(jìn)入人體內(nèi)甲殼質(zhì)被分解成基本單位時(shí)就是人體內(nèi)的成分，殼糖胺的基本單位是葡萄糖胺，葡萄糖胺是人體內(nèi)存在的；而甲殼質(zhì)的基本單位是乙酰葡萄糖胺，它是體內(nèi)透明質(zhì)酸的基本組成單位。因此，甲殼質(zhì)對人體細(xì)胞有良好的親和性，不會(huì)產(chǎn)生排斥反應(yīng)。
（四）溶解后的幾丁聚糖呈凝膠狀態(tài)，具有較強(qiáng)的吸附能力。因甲殼質(zhì)分子中含有羥基、氨基等極性基團(tuán)，吸濕性很強(qiáng)，可用做化妝品保濕劑。
（五）甲殼質(zhì)是天然纖維素（動(dòng)物性食物纖維），沒有毒性和副作用，其安全性和砂糖近似。（砂糖致死量為18g/kg，而甲殼質(zhì)為16g/kg）。
（六）可螯合重金屬離子，作為體內(nèi)重金屬離子的排泄劑。 甲殼素的吸水率高達(dá)1300%，1克的甲殼素吸飽水后可以達(dá)到13克；甲殼素具有天然抑菌功效，廣譜抗菌率非常高，90%以上的常見細(xì)菌在甲殼素纖維上不能存活；因此甲殼素纖維與彩棉貨純棉等纖維制成的面料特別適合做嬰幼兒服裝及男女高檔內(nèi)衣。

殼聚糖溶于水嗎？有不溶于水的嗎？分子量是多少？分子量越大是不是越不溶于水抗菌效果也更好？

不溶于水。殼聚糖是以甲殼質(zhì)為原料，再經(jīng)提煉而成，不溶于水，能溶于稀酸，能被人體吸收。殼聚糖是甲殼質(zhì)的一級衍生物。其化學(xué)結(jié)構(gòu)為帶陽離子的高分子堿性多糖聚合物，并具有獨(dú)特的理化性能和生物活化功能
殼聚糖（chitosan），又稱脫乙酰甲殼素，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-B-D葡萄糖，自1859年，法國人Rouget首先得到殼聚糖后，這種天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注，在醫(yī)藥、食品、化工、化妝品、水處理、金屬提取及回收、生化和生物醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用研究取得了重大進(jìn)展。

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