壳聚糖及其衍生物在食品工农业中的应用研究进展颜阿娜;李世迁【摘要】壳聚糖作为一种天然碱性多糖，具有高附加值、可再生资源、抑菌、无毒、易成膜、可生物降解、螯合重金属等优点。

文章综述了壳聚糖在食品工农业方面的应用研究进展情况，详细介绍了壳聚糖、改性壳聚糖和复合壳聚糖在果蔬保鲜、植物诱导、防止微生物生长、果汁澄清、添加剂和食品工业废水方面的应用性能，并对壳聚糖在食品中应用的未来发展进行展望。

%As a natural edible alkalescent polysaccharide , chitosan had many advantages such as high value -added , a kind of renewable resources , antibacterial, non-toxic, easy to be filmed, biodegradable, and chelating heavy metal.The advance in research of chitosan and its derivative on food industry and agriculturewas summarized.The application of single chitosan , modified chitosan and composite in food preservation was overviewed.The plants, antibacterial antioxidant effect , clarified fruit juice , additives and the food industry wastewater treatment were introduced in detail , and the future development of fresh film of chitosan was prospected.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)018【总页数】3页(P8-10)【关键词】壳聚糖;应用;食品;工业;农业【作者】颜阿娜;李世迁【作者单位】福建师范大学福清分校生物与化学工程系，福建福州 350300;福建师范大学福清分校生物与化学工程系，福建福州 350300; 武汉大学资源与环境科学学院，生物质资源化学与环境生物技术湖北省重点实验室，湖北武汉 430079【正文语种】中文【中图分类】Q53壳聚糖在自然界广泛存在，是自然界中唯一碱性多糖、仅次于纤维素的第二大可利用再生资源［1］。

它存在于虾蟹、微生物、昆虫、植物等［2］，尤其是在虾贝类的壳，含量十分丰富，高达20%～25%。

法国科学家H.Braconnot 在1811 年从动物的甲壳中提取到了甲壳素，1859 年，法国人Rouget 用KOH 溶液蒸煮甲壳素至沸腾的方法提取壳聚糖。

壳聚糖 (chitosan，CTS)，分子式为(C6H11NO4)n，化学名称为(1，4)－2－氨基－2－脱氧－β－D－葡萄糖(poly－(1，4)－2－amino－2－deoxyβ－D－glucose)，其结构式如图1 所示。

壳聚糖是由甲壳素脱去部分乙酰基聚合而成，所以，也称脱乙酰甲壳素。

壳聚糖是一种粉末或者片状固体，颜色为灰白或白色，半透明，无毒，无味可溶于水。

随着近几十年人类对大自然里的各种资源利用和开发，对于可再生资源的开发和利用越来越受到重视，由于壳聚糖的生物相容性好，无毒，而且具有可降解性等优良性能，被各行各业广泛关注，尤其是在食品、植物、医药、环境方面等诸多领域的应用研究取得了重大研究进展。

为人类资源合理利用，减少环境污染，提高生产效率等做出了巨大贡献，本文着重介绍壳聚糖在食品工农业方面的研究进展。

图1 壳聚糖的化学结构1 在食品农业中的应用1.1 在果蔬保鲜的应用由于壳聚糖具有一定的通透性，又兼有一定的生物学性能，是很好的成膜材料。

在果蔬的表层涂膜一层经过处理后的壳聚糖液体，风干后形成一层薄膜。

这层薄膜降低了果蔬的呼吸作用，延缓了果蔬成熟的速度，减少了果蔬水分蒸发，起到保湿的效果，使果蔬保持原有的风味。

食品膜是可生物降解的，具有很大的研究意义，近年来，在于延长食品货架期方面得到广泛研究和利用［4］。

壳聚糖的衍生物具有抗菌防腐作用，延缓了果蔬腐败变质。

因此，壳聚糖用于果蔬的保鲜受到了很多人的青睐，很多学者采用壳聚糖及其衍生物对果蔬的保鲜进行研究。

在蔬菜方面:刘晓静等［5］采用乙酸溶解的CTS 涂膜保鲜剂对莲藕处理，通过不同的CTS 浓度对莲藕的影响得出1.25%和1.5%的CTS 处理在抑制莲藕的维生素C 和可溶性糖含量降低方面表现良好。

研究发现，0.75%壳聚糖+4%氯化钙涂膜雷竹笋，能有效降低雷竹笋的失重率和腐烂率，降低其呼吸速率，抑制其纤维素含量的增加［6］。

在水果方面:壳聚糖季铵盐对草莓进行浸泡、风干处理，以可溶性固形物含量和失重率为指标，结果表明:浓度为2%壳聚糖季铵盐，在pH 为5.0，浸泡60 s，保鲜时间达6 d。

其失重率仅为3%，含有5.2%的可溶性固形物［7］。

近几年壳聚糖及其衍生物在青枣［8］、苹果［9］、葡萄［10］等水果的保鲜也取得一定的效果。

1.2 在植物上的应用近几年随着中国环境越来越恶化，许多植物一直受着化工原料中的重金属、土壤盐渍化、病虫害等影响，高盐抑制植物对其他元素的吸收和转运［11］，使植物正常生长繁殖受到抑制植物的利用价值大大降低。

为了解决这一问题，研究者们做了很多实验，其中有研究者利用壳聚糖及其衍生物，对植物进行处理，降低了植物受外界环境的影响。

壳聚糖是植物抗病反应和诱导植物对非生物逆境反应的抗逆信号分子，能够诱导植物产生抗病和抗逆蛋白的产生，从而使植物在高盐、重金属、病虫害等环境能够正常生长繁殖。

徐芬芬等［12］以小白菜为实验材料，研究了CTS 和水杨酸(SA)对小白菜复合逆境的诱抗作用和效果采用喷洒根、叶的方法，结果表明复合的SA、CTS 对小白菜的抗盐和抗病效果好，与单一处理比较，其盐害指数和病情指数均较低。

叶利民等［13］研究了壳聚糖对铬胁迫下豌豆种子萌发的影响，以豌豆为材料，参考生态毒害评价方法［14］，结果发现壳聚糖处理后的豌豆发芽率、发芽指数和活力指数均提高，研究表明壳聚糖可通过降低铬毒害对细胞氧化胁迫效应。

在一定的浓度水杨酸和CTS混合灌根处理黄瓜，对根线虫有一定的防治作用［15］。

以上研究表明，壳聚糖有诱导、抗虫害作用，复合型壳聚糖比单独使用壳聚糖处理更为有效，所以，具有一定的推广应用价值。

1.3 抑菌、抗氧化作用及应用壳聚糖上的胺基起抑菌作用［16］，在食品表层涂膜，涂膜层隔绝了食品与外界的接触，使外界的微生物无法侵染食品，此外，膜层还隔绝了氧气，从而抑制了在食品表面原有的微生物的生长和繁殖，抑制食品氧化性腐败［17］、褐变等。

陈锋等［18］讨论了氨基硫脲壳聚糖与碘的配合物的抑菌性质，通过抑菌环法对氨基硫脲壳聚糖与碘的配合物进行抑菌性能检测，结果表明氨基硫脲壳聚糖与碘的配合对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有很强的抑菌作用，而且敏感度高。

李爱珍等［19］研究了明胶－壳聚糖复合膜对鲜肉的保鲜，用涂膜法在鲜肉的表层涂膜明胶－壳聚糖，鲜肉保持新鲜状态可达7 天左右。

壳聚糖抑菌这一特性在鱼禽类得到广大的应用，如王发祥等［20］的改良壳聚糖涂膜技术对草鱼肉抑菌保鲜效果的研究，等等。

2 在工业中的应用2.1 果汁澄清的应用壳聚糖是氨基葡萄糖的直链多聚糖，它具有带电性。

其带电的阳离子可与果汁中带负电的胶体物质发生静电而使之絮凝沉淀，因而达到澄清目的。

壳聚糖澄清果汁是目前食品工业中果汁澄清的一大重要方法，近些年来，研究者研究出了很多用壳聚糖澄清果汁的方法，并取得很好的成效。

林志辉等［21］对壳聚糖在龙眼果汁澄清的应用进行研究，研究了酸度、浓度、温度对果汁澄清的影响，研究出的结果表明壳聚糖使用浓度0.04 g/L，最适pH值为3.0 ～4.0，最适温度为40 ～60 ℃，果汁透光率的96%，效果很好。

黄峰华［22］考察了壳聚糖对苹果汁澄清效果的影响的研究，结果表明:在一定的添加量、温度、时间和透光率条件下，澄清效果非常好。

除此之外，壳聚糖还在其他水果果汁澄清得到应用，如石榴果汁［23］、桑果汁［24］、芒果汁［25］、黑莓果汁［26］、枇杷果汁［27］、荔枝果醋［28］芦柑［29］等等。

2.2 食品添加剂的应用由于壳聚糖特有的羟基和氨基分子结构，赋予它特殊的功能。

它的生理活性主要与其脱乙酰度有关，脱乙酰度越高，生理活性越高，对人体和动物细胞有良好的亲和性，对细胞有修复功能，从而具有调节机体，有保健功能。

许多实验证明壳聚糖具有节脂代谢，增强免疫，提高营养吸收的效果。

目前，作为动物食品添加剂方面应用比较多。

刘兴国等［30］对罗非鱼饲料中添加壳聚糖的效果进行研究，研究发现在一定浓度的壳聚糖添加到饲料，罗非鱼能提高饲料蛋白效率，加速鱼体蛋白质的合成，加快鱼的生长。

颜燕等［31］用高脂诱发大鼠肥胖模型，用不同剂量壳聚糖对大鼠进行喂养观察体重和体内脂肪重量，结果显示:壳聚糖高剂量组体重和体内脂肪重量明显低于肥胖模型对照组，表明了壳聚糖有减肥的功效。

2.3 食品工业废水处理的应用壳聚糖具有特殊的分子结构——在2 位上有－NH3 或者－NHCOCH3，在3 位和6 位有－OH，在酸性条件下带正电荷，能与食品工业产生的废水中的蛋白质，脂肪，淀粉等带负电荷的胶体状物质絮凝、沉淀。

给食品工业废水处理解决了一大难题。

壳聚糖结构和化学性质稳定，在净化过程中不会对水质产生负面的影响。

日本是第一个利用壳聚糖治理废水的国家，美国环保局也已经批准了壳聚糖在纯净饮用水上的应用。

壳聚糖能与蛋白质絮凝［32－33］，如在一定的pH、投加量、温度等条件下，可与土豆淀粉工业生产的大量蛋白质，尤其是大分子蛋白质产生絮凝作用，效果可观［33］。

3 展望壳聚糖作为一种可再生资源，其易成膜对果蔬起到保鲜作用，对食品有防腐抗氧化作用。

壳聚糖分子本身具有的特殊结构，使它有着独特的生理活性。

在酸性水溶液中带正电，具有很强的吸附性，和很多带负电的胶体有螯合和絮凝，在果汁澄清和食品工业废水处理也起到很大的作用。

21 世纪是壳聚糖的世纪，壳聚糖在食品行业中已经有了广泛的应用。

壳聚糖这种高附加值的物质，在市场上供不应求，具有可观的发展前景，相信会随着研究的深入，有着更广泛的应用。

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