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1、绿色原料壳聚糖的应用讨论进展09化学1班XXX指导老师：沈友教授(惠州学院化学工程系,广东，惠州,516007)摘要：本文综述了绿色原料壳聚糖的应用讨论进展，着重介绍了壳聚糖在食品，水处理，生物药用，造纸业等方面的应用。关键词：壳聚糖应用食品水处理前言原料在化学品的合成中特别重要，其可以成为影响一个化学品的制造、加工与使用的最大因素之一。假如一个化学品的原料对环境有负面的影响，则该化学品也很可能对环境具有净的负面影响。要实现绿色化学，在选择原料时应尽量使用对人体和环境无害的材料,避开使用枯竭或稀有的材料，尽量采纳回收再生的原材料，采纳易于提取、可循环采用的原材料，使用环境可降解的原材料。自然界
2、的有机物，数量最大的是纤维素，其次是蛋白质，排在第三位的是甲壳素，估量每年生物合成甲壳素100亿t。甲壳素脱乙酰基的产物壳聚糖就是一种重要的绿色原料。壳聚糖化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，壳聚糖的外观为白色或淡黄色半透亮状固体，略有珍宝光泽，可溶于大多数稀酸如盐酸、醋酸、苯甲酸等溶液，且溶于酸后,分子中氨基可与质子相结合，而使自身带正电荷。自1859年，法国人ROUget首先得到壳聚糖后，这种自然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、平安性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用
3、讨论取得了重大进展。壳聚糖无毒无害，具有良好的保湿性、润湿性，能防止静电；化学稳定性良好，但吸湿性较强,遇水易分解。对壳聚糖进行化学改性，得到的壳聚糖衍生物在很多物化性质方面都得到改善，其应用也更加受到关注。本文着重介绍了壳聚糖在食品，医药，水处理方面的应用进展。1壳聚糖及其衍生物在食品工业中的应用Ll在水果蔬菜贮藏中可作为自然保鲜剂果蔬贮藏的目的就是尽可能在保持其鲜度指数的同时，延长物料的贮存时间，主要是通过削减果蔬呼吸,降低其养分消耗。目前生产中用的方法有气调贮藏、硅窗袋贮藏、保鲜剂贮藏等,其中的保鲜剂多为杀菌、抑制呼吸的化学物质。这类物质在达到保鲜目的的同时,也给果品蔬菜带来肯定程度的污
4、染，因而，开发无污染的保鲜剂也日益成为讨论的热点。由于壳聚糖富含-OH,成膜性好,由壳聚糖制得的膜能选择性的阻挡Ch的渗人,C2的排出等，使果蔬的微环境中含CO2多，而02少，从而自然性符合绿色食品的要求，达到令人满足的保鲜效果。以壳聚糖为原料制成的可食性保鲜膜己胜利地应用于很多果品的贮藏。如胡洪禄，赵东风，马天芳，王文政W曾以潍坊青萝卜为试验材料，在常温条件下，用壳聚糖涂膜萝卜,研讨萝卜贮藏期间主要生理生化变化，以达到延长萝卜的市场流通时间及便利人们日常生活对萝卜需求的目的。试验结果表明，在常温条件下，萝卜经过45d的贮藏，呼吸强度、失水率、可溶性糖含量、糠心率、腐烂率等均明显优于对比，为萝
5、卜的保鲜供应了另一途径1,1o番茄的保鲜同样可以使用壳聚糖，用浓度为2%的壳聚糖对番茄涂膜,保鲜巧d后,发觉涂了膜的番茄的总酸度、总糖量、维生素C含量均与原番茄接近,保藏效果比0.2%苯甲酸钠溶液好此外,据报道3刈,在葡萄、苹果、草毒、四季袖等果品贮臧中应用壳聚糖保鲜膜,效果皆较令人满足。可见壳聚糖作为保鲜膜应用范围特别广泛，这方面的讨论前景也是讨论人员着眼的方向。1.2 壳聚糖在果汁澄清工艺上的应用果汁澄清效果的好坏直接影响了产品的品质和外观。果汁中存在果胶质、树胶质和蛋白质等悬浮物,必需通过澄清作用除去。目前在果汁加工工业中，果汁澄清通常是采纳果胶酶和淀粉酶水解,结合助凝剂加膨润土、硅胶等
6、处理（简称酶法）来完成。该操作简单，周期长，费用高而且不能从根本上解决果汁在贮藏过程中引起的非生物性浑浊和褐变。使用壳聚糖应用为果汁澄清剂不仅成本低而且效果好，日益受到重视。该澄清的原理是：壳聚糖是氨基葡萄糖的直链多糖，在酸性介质中，NHZ吸附质子而带正电，便成了阳聚电解质。它与果汁中的蛋白质等阴电解质分散，形成絮凝物而沉淀。此外，壳聚糖澄清果汁的另一个优点是可以降低果汁酶褐变的速度和程度，由于壳聚糖能除去果汁中多酚氧化酶。夏文水,王璋讨论了壳聚糖对苹果汁的澄清作用咒发觉用壳聚糖来澄清苹果浊汁，随着壳聚糖剂量的增加，其澄清效果渐渐提高，当剂量大于03gL时，则透光率达到最大值。若剂量再增大时，
7、透光率基本不变，这与一般高分子絮凝剂作用不同。一般高分子絮凝剂当剂量达到肯定值消失最大峰值，剂量再增加时，絮凝效果反而下降，即会使所形成的絮凝体重新变成稳定的胶体。壳聚糖澄清作用的这个特点给实际使用和操作供应了便利。当然壳聚糖剂量大小与果汁中悬浮物的含量有关，随着果汁浓度的削减，而壳聚糖剂量相应削减，两者呈线性关系。夏文水等也讨论了pH、温度对澄清作用的影响，表明当苹果汁PH在35范围内，壳聚糖澄清效果都很好，而不同温度下壳聚糖对苹果汁的澄清效果基本相同。壳聚糖澄清苹果汁削减了果汁的果胶物质，蛋白质及酚类化合物，从而提高了清汁的贮藏稳定性,但其主要养分成分和风味没有转变。在室温下保藏一年多，清
8、汁的透光率基本不变，具有很好的贮藏稳定性。在同样条件下，酶法澄清的苹果汁则有微量的浑浊产生和色泽变化。他们将壳聚糖澄清法与目前工业上生产苹果清汁所采纳的酶法相比，不仅澄清效果更好,而且澄清时间大大缩短，加快了生产周期，在操作上也简洁便利，处理成本费用可削减到1/21/3,有较大的经济效益。梁灵等人讨论了果胶酶和壳聚糖对物猴桃果汁的澄消效果，发觉壳聚糖对擀猴桃果汁的澄清效果比果胶酶好，保持稳定的时间长，在澄清过程中条件掌握简洁，更具有经济效益。当在狒猴桃果汁自然PH下，壳聚糖用量为0.4gL时，有最好的澄清效果。通过讨论PH值对壳聚糖澄清效果的影响，发觉壳聚糖澄清舜猴桃果汁相宜PH范围较宽，且P
9、H在34时果汁透光率最大。试验还表明，温度在4050,澄清效果最好，作用温度范围较宽闻。徐金祥，刘秀凤等人的讨论表明，壳聚糖对胡萝卜汁、桔子汁及苹果汁等澄清效果显著，透光率达85%以上，是一种较好的澄清剂，来源广泛，成本低，无毒无味，是一种值得推广的澄清剂。从以上科研人员的讨论中可以发觉壳聚糖应用到果汁的澄清，一般不需调整pH,对温度要求也不高，操作便利，成本较低,经济效益较高。1.3 对水产品的影响壳聚糖是迄今为止自然界中发觉的唯一存在的阳离子碱性多糖，水溶性好，可通过动物肠道上皮细胞直接汲取。壳聚糖能够降低血清中甘油三酯和胆固醵浓度，进而改善脂类代谢，同时还能够降低血液中的尿素氮水平，提高
10、蛋白质沉积率，降低尿素在肾脏中的沉积，从而削减肾脏尿素中毒的可能性。马利等将南美白对虾分成5组，饲料中分别添加壳寡糖Omg/kg、125mg/kg、250mgkg50Omg/kg、1000mgkg,饲喂8周，发觉壳寡糖对南美白对虾血清中的肌酎、葡萄糖、钙离子、总胆固醇、甘油三脂和低密度脂蛋白胆固醇均无显著影响，但可使高密度脂蛋白胆固醇显著增加，促进脂类代谢。DaUtremePUitS等把健康鲤鱼置于溶解有壳聚糖浓度分别为75mg/L、150mgL的水中作试验组，正常饲养96h,之后采集鲤鱼的肝、头肾等组织并检测其溶菌酶活性，发觉试验组的溶菌酶活性和对比组之间差异显著。这些生化指标的变化直接或间
11、接的反映了寡糖投喂后对鱼类生长代谢的作ffll,0jo张茜讨论壳聚糖对淡水鱼糜凝胶特性的影响，以淡水鱼糜为原料，测定添加壳聚糖后鱼糜制品的凝胶强度、全质构(TPA)、失水率和色泽，讨论不同脱乙酰度、分子量和添加量的壳聚糖对鱼糜制品质构和品质的影响。结果表明，脱乙酰度为64%时，凝胶强度提高了约34%,失水率削减了29.1%；壳聚糖分子量对鱼糜制品的凝胶强度影响小；随着壳聚糖添加量的增加，鱼糜制品凝胶强度、TPA都有明显的增加，失水率显著降低，添加量大于1.0%后，增加幅度减小；添加1%低脱乙酰度壳聚糖的鱼糜制品紧密，弹性高；与添加常用的配料淀粉相比，1.0%的壳聚糖即能达到添加4.0%淀粉的效
12、果；在草鱼鱼糜中添加1%,DD为64%的壳聚糖同样能改善产品的质构。研讨了壳聚糖与CaCl2复配添加和实行不同的漂洗次数对鱼糜凝胶强度的影响，并用扫描电镜观看鱼糜的微观结构，进行壳聚糖对盐溶性蛋白的吸附试验和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳试验，讨论壳聚糖与鱼糜蛋白质之间的相互作用。结果表明，添加CaCL与壳聚糖无法起到协同效果；漂洗一次的鱼糜添加1.0%的壳聚糖凝胶强度与漂洗三次的凝胶强度相当，达到4707g-mm,可以削减养分损失，提高得率；添加1.0%壳聚糖的淡水鱼糜凝胶形成了明显的网状结构，表明壳聚糖与蛋白质之间存在相互作用；30温度下，壳聚糖在前IOmin内对盐溶性蛋白的吸附较快，吸光度O
13、D值从0.125快速降低到0.075,当吸附时间达到IOmin后达到平衡；壳聚糖和蛋白质之间以弱键结合。以上讨论表明，壳聚糖改善了淡水鱼糜制品的质构和品质UL在水产动物的生产中，人们常用抗生素来预防病菌感染，促进动物生长，但抗生素在杀害有害菌的同时也杀死了有益菌，而且长期使用不仅使细菌产生耐药性，同时药物的残留及对畜产品品质的影响更是一个严峻的问题。壳聚糖作为新型绿色饲料添加剂，资源丰富,无毒、无副作用，实际应用中问题较少，前景宽阔。1.4 壳聚糖对食用陆生动物生长的影响壳聚糖对动物养分物质消化代谢影响的资料报道较少，且多数讨论集中在较高剂量壳聚糖对动物脂肪代谢的影响方面I。丁晓岚闻讨论得出壳
14、聚糖的添加虽然对日粮表观代谢能的含量无明显影响，但添加O.02%0.3%的壳聚糖可不同程度的增加日沉积表观代谢能,尤以添加0.05%壳聚糖时的效果最明显，但其表观代谢能的沉积量相对于对比组并没有增加。史彬林，张彩芬12进一步研讨日粮壳聚糖水平对仔猪养分物质消化代谢的影响，以期从养分物质消化代谢的角度初探壳聚糖促进动物生长的机制。试验结果表明日粮中添加壳聚糖对氮表观代谢率具有肯定影响,且与添加剂量有关,添加0.01%0.05%时,氮表观代谢率较高，即在仔猪日粮中添加0.01%0.05%壳聚糖在肯定程度上提高仔猪粗蛋白的表观代谢率。马小珍，杨炜等M人用1日龄艾维因(AVian)公雏168只进行试验
15、，讨论日粮添加壳聚糖对肉仔鸡生长性能、脂肪代谢的影响。试鸡按体重随机分为4组，每组设2个重复，分别饲以含壳聚糖0、1%、2%、3%的日粮，试鸡自由采食和饮水。试验分021d、2242d4356d3个阶段共56d,在第21d、42d、56d对试鸡称重，每组选取3只体重接近平均体重的鸡进行心脏采血，然后屠宰。试验结果表明，添加壳聚糖能促进肉仔鸡的生长，能显著降低腹脂(PVO.OD、皮下脂肪(P0.05)、肌间脂肪(P0.05)的沉积；能显著削减血清甘油三酯(P0.05)、总胆红素的含量(PIgM浓度的影响。试验选择12头胎次、体重、泌乳量、泌乳阶段相近(P0.05)的成年荷斯坦奶牛,依据产奶量、产犊日期、胎次等相近的原则,采纳配对分组试验,分为对比组和壳聚糖组,每组6头。对比组不添加壳聚糖,壳聚糖组每天每头牛饲粮中添加15g的壳聚糖。试验期为75d,前15d为预饲期,后60d为正试期。结果表明:在整个试验阶段,奶牛日粮中添加0.1%的壳聚糖可显著提高产奶量(P0.05),对于乳成分含量没有明显影响，但是平均乳脂量有明显的增加趋势；日粮中添加O.K的壳聚糖可以显著降低乳中体细胞数(P0.05),对血清IgG、IgM浓度无明显影响。以上讨论表明，壳聚糖在肯定条件下对动物的代谢有肯定促进作用，从而可以提高动物的使用率，提高产率。2壳聚糖在水处理中的应用
