甲殼素－殼聚糖抑菌性能研究 |
| 發布時間：2005-09-13 |
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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 60年代以來，人們對它們的研究、生產、應用變得十分活躍。特別是 近幾年，研究人員認識到它們的抑菌效能，通過深入研究，有些甲殼 素－殼聚糖的抑菌產品已經問世 甲殼素脫乙?；a物為殼聚糖。據研究，殼聚糖的抑菌作用可能 有兩種機理，一種是殼聚糖通過正電荷的－NH3吸附帶負電荷的細胞壁， 使殼聚糖吸附在細胞膜表面形成一層高分子膜，改變了細胞膜的選擇 透過性，阻止營養物質向細胞內的運輸，致使細胞質流失、細胞質壁 分離，從而起到抑菌殺菌作用；另外一種機理是殼聚糖通過滲入進細 胞體內，吸附細胞體內帶有陰離子的細胞質，并發生絮凝作用擾亂細 胞正常的生理活動，從而殺滅細菌。近幾年，隨著對該特性認識的加 深，人們不僅對能夠影響其抑菌性能的機理進行了深入的研究，而且， 也開始應用化學方法對其進行改性，從而提高殼聚糖的抑菌性能，最 終達到擴大其應用范圍的目的。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方面：分子量對殼聚糖抑菌性能的影響多數研 究認為，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于高分子量的α－殼聚糖。 夏文水等采用E．coli作為試驗菌株，測得分子量為1500的殼低聚糖抑 菌效果最強。但是，也有一些研究利用不同的試驗菌得出結論認為， 殼聚糖分子量較大時，其抑菌能力更強。例如：Yousook等報導分子 量為4萬的殼聚糖在濃度為0．5％時，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，對S．taureus 和E．coli的殺滅率為100％：分子量在30萬以下時，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欽等人研究認為，殼聚糖因為具 有質子化銨，能與細菌大負電荷的細胞膜作用，干擾細菌細胞膜功能， 造成細菌體內細胞質流失，擾亂細胞的正常生理代謝，從而達到殺菌 的目的。而在pH為中性時，殼寡糖中的氨基沒有被質子化，因而不能 抑制細胞的生長，反而是作為一種糖被細菌利用。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pH值為7時，殼聚 糖不但沒有抑菌效果，反而還有一定的促進細菌生長的作用。晶體形 狀對殼聚糖抑菌性能的影響甲殼質有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于α－ 殼聚糖，從而填補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逐步深入進行， 分別有金黃色葡萄球菌、酵母菌等多個菌種被測試，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100Kgy 60Coγ－射線輻射處理后，發現其對金黃色葡萄球菌抑菌效果最強， 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驗證，經輻射處理后殼聚糖的抑菌活性明顯增 強，并且0．2g／L的輻射殼聚糖具有明顯的抑菌活性?；瘜W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，由于羧甲基 化后其水溶性增強，因此大大拓寬了殼聚糖的應用范圍。目前，羧甲 基殼聚糖大多被用于食品保鮮方面。李治等人經實驗證實，羧甲基殼 聚糖在羧甲基化度小于0．6～0．8時，抗菌性均大于殼聚糖，當羧甲 基化度0．3～0．6范圍內，羧甲基殼聚糖具有較強的抗菌性，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，因此較容易進行各類集 團的轉化與連接。黎碧娜等對磺化殼聚糖的抑菌性能進行了研究認為， 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上有一個乙酰氨或 氨基，在C3上有一個羥基，從構象上說，都是平伏鍵，這種特殊的結構 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 應用領域。 研究認為，殼聚糖對過渡金屬螯合作用具有很重要的應用價值。 趙玉清等人合成了殼聚糖－Ag（I），并對其抑菌性研究認為，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，湛學軍等人通過與傳統 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，同時可 以彌補硝酸銀在實際應用中的許多不足之處?？梢?，殼聚糖與某些金 屬絡合后，會增加其抑菌性能。 |
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