□ 郭錦娜 嚴(yán)志明 福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院
殼聚糖,又稱為聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-β-D葡萄糖,是由甲殼素經(jīng)過脫乙酰作用得到的產(chǎn)物,是一種高分子材料,呈白色或者灰白色[1]。殼聚糖是堿性氨基多糖,具有抗菌性,成膜性,生物相容性,而且還能夠被微生物降解[2]。
目前,殼聚糖在食品、生物、醫(yī)學(xué)、紡織、造紙、環(huán)保以及金屬回收等方面有著廣泛的應(yīng)用[3]。這些應(yīng)用包括作為抗菌劑、澄清劑、保鮮劑、抗氧化劑、食品包裝膜等。
殼聚糖的一般制備方法流程:原料→水洗→第一次酸浸(6%HCl,16h)→第一次堿煮(10%NaOH,1.5h)→第二次酸浸(4%HCl,12h)→第二次堿煮(8%NaOH,0.5h)→高錳酸鉀脫色→亞硫酸還原→甲殼素(水洗至中性)[4],用高濃度的NaOH對甲殼素進(jìn)行脫乙酰處理,烘干之后得到殼聚糖。人們已經(jīng)注意到制備殼聚糖的一般方法有許多缺陷,Jozef等人[5]對Mucor rouxii的菌絲體合成殼聚糖的生物途徑進(jìn)行了研究,該途徑可以避免殼聚糖中的乙?;窟^高。
研究表明,殼聚糖具有良好的抑菌效果。在肉類保存過程中,加入殼聚糖可以抑制腐敗細(xì)菌(例如:枯草芽孢桿菌、大腸桿菌、假單胞菌、金黃色葡萄球菌)的生長,進(jìn)而降低脂質(zhì)氧化減緩腐敗速度,使肉類保持良好的感官品質(zhì)[6]。殼聚糖的抑菌作用與其分子量的大小有關(guān),夏文水等人[7]發(fā)現(xiàn)相對分子質(zhì)量低的殼聚糖比相對分子質(zhì)量高的殼聚糖抑菌作用更強,并指出相對分子量為1500時,抑菌作用最強。
殼聚糖可以作為果汁、食醋、酒類等食品的澄清劑,在果汁生產(chǎn)中應(yīng)用最多。趙彥華等人[8]進(jìn)行了殼聚糖對桑果汁澄清效果的研究,實驗結(jié)果表明:溫度為45℃,果汁pH值 為4.5,殼聚糖濃度為0.6g/L時,澄清效果最好。
殼聚糖具有良好的成膜性,因此被用作水果和蔬菜的涂膜保鮮劑。將殼聚糖涂在果蔬上,果蔬的水分流失速度減慢,呼吸強度降低,營養(yǎng)成分的流失速度放緩,因而果蔬能在較長時間范圍保持原有的感官品質(zhì)。李述剛等人[9]研究了殼聚糖涂膜保鮮圓翠紅棗的效果,實驗結(jié)果表明:不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的殼聚糖涂膜對紅棗的保鮮效果不同,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時,營養(yǎng)損失最少,紅棗的腐爛率最低,延長了儲藏期。
通過乳液共混法,殼聚糖與丁香精油可以形成可食用活性復(fù)合膜[10],這種膜具有低透水率、低透光率的特點,丁香精油的加入增強了這種膜的抑菌性,因此被用于食品的包裝過程,起到了延長食品的貯存時間和貨架期的作用。
殼聚糖可以作為食品工業(yè)廢水處理的絮凝劑[11]。食品工業(yè)廢水中會含有大量的蛋白質(zhì),這將導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化。殼聚糖有較強的絮凝作用,常被加入廢水中回收蛋白質(zhì),并將絮凝產(chǎn)物用于飼料加工。研究發(fā)現(xiàn),殼聚糖與蛋白質(zhì)濃度比為25∶1時,吸附效果最好,可達(dá)到90%以上[12]。
隨著生活水平的提高,人們對飲用水的質(zhì)量要求也越來越高。傳統(tǒng)有機高分子作為絮凝劑處理飲用水對人體的健康產(chǎn)生了不良影響;然而,殼聚糖因其天然無毒[13],殼聚糖分子中的氨基結(jié)合飲用水中鹵代物的能力較強,且有一定的滅菌作用,也因此被美國環(huán)保局批準(zhǔn)作為飲用水的凈化劑。
殼聚糖可用作食品的增稠劑、乳化劑或穩(wěn)定劑,它的加入并不會改變食品的原有風(fēng)味,例如:在制作面包過程中加入殼聚糖,面包變得松軟可口,其保濕性能也會提高[14]。殼聚糖還用在花生醬、芝麻醬以及果醬的生產(chǎn)過程中,起到了增稠/穩(wěn)定的效果。
殼聚糖具有高的比表面積,可以用于食品檢測過程中目標(biāo)檢測物的富集;殼聚糖的孔隙率大,在食品檢測中可以負(fù)載更多的受體物質(zhì),提高化學(xué)傳感器的靈敏度。邵科峰[15]等人建立了一種基于石墨烯-殼聚糖修飾電極的電化學(xué)免疫傳感器,可以用來檢測奶粉中是否含有三聚氰胺。
保健食品是食品的一個種類,具有一般食品的共性,能調(diào)節(jié)人體的機能,適于特定人群食用,但不能治療疾病。殼聚糖是一種可以食用的動物性纖維,可以被人體內(nèi)的酶消化。殼聚糖能夠阻止膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)轭愮薮?,使膽固醇隨著糞便排出,從而降低了人體肝臟中的膽固醇水平。殼聚糖能乳化膳食脂肪,乳化后的脂肪會隨糞便排出,起到減肥的作用。殼聚糖也有降低人體血脂的作用,可以作為保健食品。
在果汁、蔬菜汁中含有一定量的有機酸,殼聚糖可以與汁液中的有機酸反應(yīng)生成中性鹽。唐峰等人[16],在實驗中測得羅漢果汁pH值為4.1,加入殼聚糖后的羅漢果汁pH值變?yōu)?.0以上,得到了接近中性的果汁,去除了果汁中的酸澀味,提高了果汁的品質(zhì)。
殼聚糖作為一種來源豐富、應(yīng)用廣泛的可再生資源,在食品工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。我國對殼聚糖的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究,雖然取得了豐碩的成果,但是在這一方面依然落后于發(fā)達(dá)國家。在食品工業(yè)方面,我們應(yīng)該進(jìn)一步研究殼聚糖的理化性質(zhì),擴展殼聚糖的應(yīng)用范圍;同時,我們要在現(xiàn)有的應(yīng)用上進(jìn)行深層次的開發(fā),更加科學(xué)地去使用殼聚糖。
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[2]林燕萍,楊陳.羊毛角蛋白/殼聚糖納米纖維膜的制備及對銅離子的吸附性能研究[J].毛紡科技,2018(2):30-33.
[3]張凱.甲殼素及殼聚糖的應(yīng)用[J].應(yīng)用化工,2004(33):6-8.
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[9]李述剛,陳冬梅,劉華英,等.殼聚糖涂膜保鮮圓脆紅棗[J].食品科學(xué),2011(2):280-284.
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