壳聚糖在医药和营养保健方面的应用

【摘 要】壳聚糖是一种丰富的自然资源,具有优良的生理活性和功能保健作用,可以广泛运用在医药、保健、食品、日化、农业及环保等多个领域.近年来,国内外对壳聚糖产品的研究和开发应用十分活跃.本文简要介绍了壳聚糖的制备、特性及其在医疗和营养保健方面的应用.

【关 键 词】壳聚糖；医疗；营养保健

【中图分类号】R91【文献标识码】A【文章编号】1004―7484（2013）09―0505―01

壳聚糖（Chitosan）又常被称为几丁聚糖、甲壳胺、壳多糖等,是自然界中仅次于纤维素的第二大生物多糖,同时也是自然界唯一大量存在的聚氨基的碱性多糖.壳聚糖的学名为β-1,4-聚-D-氨基葡萄糖,分子式为（C6H11NO4）n,其结构类似于纤维素.

1壳聚糖的制备

壳聚糖是以虾、蟹壳中提取精制的甲壳素为原料,再经过脱乙酰作用得到.由于虾壳和蟹壳的主要成分为碳酸钙、蛋白质和甲壳素,因此由虾蟹壳制备壳聚糖的过程包括脱钙、去蛋白质、脱色和脱乙酸等步骤.目前国内制备壳聚糖的方法包括酸碱法、酶法、氧化降解法及机械加工法.其中,酸碱法是最常用的方法,其基本过程可简单描述为：首先将去除肉质的虾蟹壳清洗干净并干燥,然后将其浸入到5%稀盐酸中室温下浸泡2h,在该过程中壳中难溶的碳酸钙将转化为可溶性的氯化钙而随溶液分出；将浸泡后的虾蟹壳进行过滤、水洗后再浸入到10%的氢氧化钠溶液中煮沸2h,然后经过滤、水洗至中性已经干燥等处理过程后即得到甲壳素.该步骤的主要目的是去除原料中蛋白质和脂肪；将得到的甲壳素投入到45-50%的碱性溶液中,在100-110C下进行脱乙酸化反应4小时,使甲壳素脱去分子中的部分乙酸基而转变为壳聚糖.最后再经过滤、水洗至中性以及干燥等过程得到壳聚糖产品.一般商业壳聚糖产品的脱乙酰度为70-95%之间,分子量在104-106g/mol之间,可溶解于稀酸中,但不溶于水.

2壳聚糖的特性

纯壳聚糖为白色或淡半透明状固体,略有珍珠光泽,无味、无臭、无毒性.壳聚糖是天然多糖中少见的带正电荷的高分子物质.在酸性条件下,壳聚糖分子中的氨基（-NH2）可与质子结合而带正电荷,所带正电荷的数量依据脱乙酰度的不同而不同.壳聚糖大分子中含有大量的羟基和氨基,它们都具有较强的化学反应活性,在特定的条件下,可以发生水解、烷基化、酰基化、羧化、磺化、硝化、卤化等化学反应,从而生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物.此外,作为一种天然的生物材料,壳聚糖还具有一系列优良的生物学特性,如生物相容性、可生物降解性、抗菌性、吸附性、促进血液凝固等,且其代谢产物无毒,能被生物体完全吸收.

3在生物医药领域中的应用

作为一种天然生物材料,壳聚糖具有良好的生物相容性、生物可降解性及抗菌、抗肿瘤、防腐、止血和促进伤口愈合等生物特性,因而已被广泛应用于人造皮肤、伤口包扎、组织修复以及药物缓释等多个生物医学领域.首先,壳聚糖是一种高效、易于被机体降解吸收、无毒的止血材料[1].研究表明,壳聚糖分子中的正电荷与带负电荷的血小板和红细胞之间的相互作用是其止血活性的一个重要原因.而且,壳聚糖止血产品（止血粉、止血绷带等）在止血的同时还具有促进伤口愈合和减少疤痕以及抗炎等作用.最新研制的负载抗菌药物和生长因子的功能性止血材料,能够更有效地抑制创伤处的细菌作用和促进伤口愈合,防止伤口被感染,从而大大缩短了治疗时间并提高了疗效.

作为骨修复材料使用时,壳聚糖可以与其他一些活性无机成分（如纳米HA）通过物理或化学的方法进行有效的结合,从而得到微观结构均匀、综合性能优良的骨修复和重建生物材料.两种组分的复合既可以赋予壳聚糖良好的生物活性及骨连接性,又可有效提高无机材料的强度、韧性和机械加工性能,使壳聚糖/无机复合材料成为一种具备多种功能且理想的骨组织修复材料[2].

壳聚糖材料在药物释放方面具有低毒、高效、缓释、长效等特性,目前已成为生长因子、抗生素、抗癌等药物的理想载体[3].另外,利用壳聚糖良好的生物学和可成型性,可以将其制成多孔支架、膜、纤维、涂层及微球等多种形式的人造皮肤、吸收性手术缝合线、抗胆固醇剂、抗胃炎剂、免疫促进剂、酶固定化材料、隐形眼镜、透析膜、人工肾、人工心脏瓣膜等众多用途产品.将壳聚糖与其它一种或几种高分子材料或无机成分复合后还可以进一步增强其各方面的疗效.由此可见,壳聚糖在生物医药领域具有非常广阔的应用前景.

4在营养保健方面的应用

早在1991年,壳聚糖就已被欧美学术界公认为蛋白质、脂肪、糖、维生素和矿物质之外的“第六生命要素”,并引发了新的养生保健革命.2006年,美国FDA正式批准壳聚糖为GRAS级（即公认为安全的）天然原料,可用于保健食品或食品饮料等产品中.此后,壳聚糖类保健食品便在美国及欧洲市场流行开来.在日本,壳聚糖被确定为唯一准许宣传疗效的功能型保健食品.

壳聚糖材料无毒、无害、易生物降解,不污染环境,是一种天然的多功能营养保健品.研究报道,壳聚糖在人体的生理活动中起到非常重要的作用,对人体具有强化免疫功能、排除体内金属离子和自由基等毒素、降低胆固醇、降血压、降血糖、预防癌症、抗衰老、调节神经内分泌系统、调节脂肪代谢等多重生理功能.因此,既可将壳聚糖直接制成保健食品,也可作为添加剂添加到各种食品中.目前,已有多种壳聚糖保健品被成功研制出来并推向市场.制成胶囊的壳聚糖保健品,即方便食用,又可被人体溶解吸收,充分发挥壳聚糖的保健功能.而且,在日本现在可以写到添加有壳聚糖的饼干、面条、牛奶等系列保健品.

近年来,壳聚糖开始被应用于最新的减肥药物中.壳聚糖具有膳食纤维性质,不易被胃肠吸收,而且已被证明对于脂肪具有明显的吸附作用.它可以与胆汁酸、脂肪和胆固醇形成絮凝物而被排出体外,从而抑制肥胖的产生.目前,壳聚糖减肥药品在日本发展迅猛,已有成为减肥药主流的趋势.但也有报道称,由于体质差异,部分患者服药后会出现一些副反应,如便秘、胀气、反胃等不良反应.若将壳聚糖与其他具有可抑制其副作用的物质共同使用则有望达到更理想的减肥效果.

5结束语

作为一种纯天然材料,壳聚糖类产品目前已成为国外市场上的畅销医疗保健品之一.日本是全球最大的壳聚糖消费国,美国和欧洲紧随其后.全球每年消费壳聚糖的量可达到5万吨,其中很大一部分用于生产医疗保健品.然而,尽管我国是世界最大的壳聚糖生产国,但由于国内消费者对壳聚糖的医疗保健作用知之甚少,导致国内至今尚未形成壳聚糖类产品消费的热潮.因此,我国应加大力度宣传壳聚糖产品的多重医疗保健作用,使广大消费者都能充分了解和接受壳聚糖产品,并从中受益.