生物工程專(zhuān)題

《生物工程專(zhuān)題》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、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)是甲殼素脫乙酰化的產(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(lèi)、軟體動(dòng)物軟骨、昆蟲(chóng)外殼以及蘑菇類(lèi)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

2、限制[3]。低聚殼聚糖(Chitooligosaccharide)是殼聚糖經(jīng)降解生成的一類(lèi)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β-1,4-寡糖-葡萄糖胺[4]，其相對(duì)分子量一般在1000-10000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)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1.1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

3、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(wú)序程度增加，從而使其水溶性大為改善。1.2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，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]。低聚殼聚糖能夠吸附在細(xì)胞膜表面，改變細(xì)胞膜的選擇透過(guò)性，

4、阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)向細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸，最終致使細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)流失，細(xì)胞質(zhì)壁分離，從而起到抑菌殺菌作用[13]。低聚殼聚糖尤其對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、小腸結(jié)炎耶爾森菌、鼠傷寒沙門(mén)菌和李斯特單核增生菌等有較強(qiáng)的抑制作用[7]。在微環(huán)境中具有較強(qiáng)抑菌作用和顯著的保溫吸濕能力等；特別是較高聚合度低聚殼聚糖具有阻礙病原菌生長(zhǎng)和繁殖的功能，能促進(jìn)蛋白質(zhì)合成；活化植物細(xì)胞，從而促進(jìn)植物快速生長(zhǎng)等[8]。1.4凝血性質(zhì)低聚殼聚糖是含有氨基的堿性多糖，與生物組織的兼容性好，能夠促進(jìn)組織再生，并且能夠吸引帶負(fù)電荷的血小板和紅細(xì)胞。低聚殼聚糖分子鏈上-

5、NH：的親水性使其能夠增加纖維蛋白原的吸附數(shù)量，從而增加血小板粘附和血栓的形成[9]。這一性質(zhì)使得低聚殼聚糖已經(jīng)成為一種安全有效的理想止血?jiǎng)10]。1.5抗腫瘤及免疫活性低聚殼聚糖可以激活人體中的淋巴細(xì)胞，吸附在血管壁的表面，抑制癌細(xì)胞的繁殖、轉(zhuǎn)移以及癌毒素在體內(nèi)的釋放，從而達(dá)到抗癌和抑癌作用。在日本低聚殼聚糖已經(jīng)被廣泛用作抗腫瘤保健食品的添加劑[11]。同時(shí)低聚殼聚糖能夠誘導(dǎo)局部巨噬細(xì)胞增生，使其活性增強(qiáng)，提高機(jī)體的免疫力[12]。另外低聚殼聚糖還可作為果蔬保鮮劑、保健食品添加劑、抗?jié)?，降膽固醇劑，還可以用于食品工業(yè)

6、廢水和重金屬?gòu)U水的處理等，在環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)、化妝品等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。低聚殼聚糖的許多優(yōu)越的生物活性和功能性質(zhì)不斷地被發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用領(lǐng)域也逐步擴(kuò)大。2低聚殼聚糖的制備低聚殼聚糖的制備主要從生物體內(nèi)提取，基本過(guò)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，提高了殼聚糖的產(chǎn)率。2.1甲殼素制備甲殼素主要來(lái)源于蝦、蟹、昆蟲(chóng)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(lèi)及金屬鹽類(lèi)。通常用稀酸(一般4％-6％HCI)除去CaC03

7、，和金屬鹽類(lèi)，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(lèi)提取率高于蟹類(lèi)。Shimahara等[13]研究一種蛋白酶(來(lái)自Pseudomonasmaltophilia)可替代濃堿，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(lèi)(Parapenaeopsisstylifera)提取甲殼素的優(yōu)化條件。過(guò)量的0.25mo/LHCI(固液比w/v=1/40)常溫下處理15min去除CaC03，1mol/LNaOH在70℃條件下處理24h

8、去除蛋白質(zhì)，產(chǎn)物甲殼素乙酰度達(dá)95％。2.2殼聚糖制備甲殼素脫乙酰后可制得殼聚糖。僅一甲殼素用濃堿(40％-50％NaOH，120-1500C)脫乙酰處理可產(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(guò)比較研究認(rèn)為，β-甲殼素比α-甲殼素易脫乙酰，且不