甲壳素－壳聚糖抑菌性能研究 |
| 发布时间：2005-09-13 |
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甲壳素－壳聚糖是一种极有前途的天然高分子聚合物，自20世纪
60年代以来，人们对它们的研究、生产、应用变得十分活跃。特别是
近几年，研究人员认识到它们的抑菌效能，通过深入研究，有些甲壳
素－壳聚糖的抑菌产品已经问世
甲壳素脱乙酰基产物为壳聚糖。据研究，壳聚糖的抑菌作用可能
有两种机理，一种是壳聚糖通过正电荷的－NH3吸附带负电荷的细胞壁，
使壳聚糖吸附在细胞膜表面形成一层高分子膜，改变了细胞膜的选择
透过性，阻止营养物质向细胞内的运输，致使细胞质流失、细胞质壁
分离，从而起到抑菌杀菌作用；另外一种机理是壳聚糖通过渗入进细
胞体内，吸附细胞体内带有阴离子的细胞质，并发生絮凝作用扰乱细
胞正常的生理活动，从而杀灭细菌。近几年，随着对该特性认识的加
深，人们不仅对能够影响其抑菌性能的机理进行了深入的研究，而且，
也开始应用化学方法对其进行改性，从而提高壳聚糖的抑菌性能，最
终达到扩大其应用范围的目的。目前，针对影响壳聚糖抑菌性能方面
的研究主要有以下几个方面：分子量对壳聚糖抑菌性能的影响多数研
究认为，寡聚糖和低分子量的壳聚糖的抑菌效果较好，随分子量上升
效果逐渐下降。特别是对大肠杆菌，壳聚糖分子量越小，抑菌作用愈
明显。例如：宋献周等就几种不同分子量的α－壳聚糖对几种常见菌
（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、产气荚膜杆菌）的抑制研
究表明，低分子量的α－壳聚糖的抑菌效果优于高分子量的α－壳聚糖。
夏文水等采用E．coli作为试验菌株，测得分子量为1500的壳低聚糖抑
菌效果最强。但是，也有一些研究利用不同的试验菌得出结论认为，
壳聚糖分子量较大时，其抑菌能力更强。例如：Yousook等报导分子
量为4万的壳聚糖在浓度为0．5％时，对S．taureus和E．coli的杀灭
率为90％：分子量为18万的壳聚糖在浓度为500PPM时，对S．taureus
和E．coli的杀灭率为100％：分子量在30万以下时，壳聚糖对金黄色
葡萄球菌的抑制作用随分子量减小而逐渐减弱。
pH值对壳聚糖抑菌性能的影响严钦等人研究认为，壳聚糖因为具
有质子化铵，能与细菌大负电荷的细胞膜作用，干扰细菌细胞膜功能，
造成细菌体内细胞质流失，扰乱细胞的正常生理代谢，从而达到杀菌
的目的。而在pH为中性时，壳寡糖中的氨基没有被质子化，因而不能
抑制细胞的生长，反而是作为一种糖被细菌利用。由此可见，通常在
微酸条件下，壳聚糖具有明显的抑菌作用，但是当pH值为7时，壳聚
糖不但没有抑菌效果，反而还有一定的促进细菌生长的作用。晶体形
状对壳聚糖抑菌性能的影响甲壳质有3种晶型，即α、β和γ－壳二
糖聚合物，目前，人们对壳聚糖的研究绝大多是针对α晶型，对其他
两种研究甚少。蒋霞云等通过对比α－壳聚糖和β－壳聚糖的抑菌性
能得出，具有高黏度和高脱乙酰度的β－壳聚糖的抑菌性能强于α－
壳聚糖，从而填补了壳聚糖抑菌性能研究在该方面的空白。
辐射对壳聚糖抑菌性能的影响
目前，由辐射方法改变壳聚糖的抑菌性研究已经逐步深入进行，
分别有金黄色葡萄球菌、酵母菌等多个菌种被测试，并分别得出了不
同的作用效果及不同的作用浓度。王勇、张成刚等人将壳聚糖经100Kgy
60Coγ－射线辐射处理后，发现其对金黄色葡萄球菌抑菌效果最强，
比为辐射前增加100倍，且最适作用浓度为0．01％。孟玲、张中泽通
过对酵母菌的抑菌试验验证，经辐射处理后壳聚糖的抑菌活性明显增
强，并且0．2g／L的辐射壳聚糖具有明显的抑菌活性。化学改性对壳
聚糖抑菌性能的影响
羧甲基化羧甲基壳聚糖是目前研究的较多一种物质，由于羧甲基
化后其水溶性增强，因此大大拓宽了壳聚糖的应用范围。目前，羧甲
基壳聚糖大多被用于食品保鲜方面。李治等人经实验证实，羧甲基壳
聚糖在羧甲基化度小于0．6～0．8时，抗菌性均大于壳聚糖，当羧甲
基化度0．3～0．6范围内，羧甲基壳聚糖具有较强的抗菌性，羧甲基
化度大于或小于此范围，抗菌性均有所下降。
磺化由于壳聚糖上具有较多的活泼集团，因此较容易进行各类集
团的转化与连接。黎碧娜等对磺化壳聚糖的抑菌性能进行了研究认为，
磺化壳聚糖对大肠杆菌、枯草杆菌、葡萄球菌、黑曲霉、假丝酵母都
有抑制作用，并且浓度越高，抑菌效果越好。此外，磺化羟丙基壳聚
糖和黄原酸壳聚糖也具有一定的抑菌性。
与金属离子的配位甲壳素和壳聚糖的残基在C2上有一个乙酰氨或
氨基，在C3上有一个羟基，从构象上说，都是平伏键，这种特殊的结构
使得它们对具有一定离子半径的一些金属在一定的pH值下具有螯合作用，
即甲壳素和壳聚糖是一种天然高分子螯合剂，这无疑拓宽了壳聚糖的
应用领域。
研究认为，壳聚糖对过渡金属螯合作用具有很重要的应用价值。
赵玉清等人合成了壳聚糖－Ag（I），并对其抑菌性研究认为，壳聚
糖－Ag（I）对金黄色葡萄球菌有良好的抑制作用，并且，抑菌性能
随配合物中Ag的配位比的增大而增大。其后，湛学军等人通过与传统
的常用烧治制剂硝酸银对比，证明羧甲基壳聚糖银不仅具有创口愈合
和抑菌两种特性，而且其对某些菌类的抑制效果较硝酸银强，同时可
以弥补硝酸银在实际应用中的许多不足之处。可见，壳聚糖与某些金
属络合后，会增加其抑菌性能。 |
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