殼聚糖在食品行業(yè)中的應(yīng)用

厲佳怡 嚴(yán)燕兒

摘 要：殼聚糖是目前所發(fā)現(xiàn)的自然界中唯一的天然堿性多糖，并已在食品行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。本文重點(diǎn)介紹殼聚糖在保鮮劑、添加劑，以及食品包裝等領(lǐng)域的研究進(jìn)展與優(yōu)缺點(diǎn)，以期為殼聚糖在食品行業(yè)的應(yīng)用研究提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：殼聚糖 ?功能性食品 ?食品保鮮 ?食品包裝

殼聚糖是甲殼素脫去55%以上的N-乙酰基所獲得的產(chǎn)物，化學(xué)名稱為β-（1→4）-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖[1]。由于殼聚糖帶有游離的氨基，且能夠溶于大多數(shù)的酸性溶液，因此奠定了其生物學(xué)及加工特性的基礎(chǔ)。近年來，殼聚糖作為新型材料被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、環(huán)保、紡織、食品、化妝品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，本文主要從食品行業(yè)入手，簡述了殼聚糖的研究進(jìn)展。

1 保鮮劑

傳統(tǒng)的商業(yè)保鮮主要采用物理保鮮方法，如干燥、冷藏、冷凍、真空密封保存……但此類方法往往存在保鮮效果不理想及成本過高等問題[2]。由于殼聚糖具有良好的成膜性及抑菌性，能夠有效抑制食品表面多種細(xì)菌的生長繁殖，尤其對革蘭氏陽性菌的抑制效果十分明顯[3]，故成為食品保鮮行業(yè)具有潛力的新型材料。

1.1 果蔬保鮮

因?yàn)闅ぞ厶菐в械挠坞x氨基基團(tuán)具有還原性，所以可與果蔬表面的金屬離子相互絡(luò)合生成穩(wěn)定的化合物，進(jìn)而維持果蔬的外觀與品質(zhì)，延緩營養(yǎng)物質(zhì)的流失[1]。同時，該屬性能夠?qū)邇?nèi)的活性自由基起到清除作用，降低細(xì)胞膜脂過氧化，延緩果蔬組織的衰老[4]。已有研究表明，殼聚糖的涂膜可以提高經(jīng)過20d貯藏的柑橘硬度、亮度及抗壞血酸含量，羧甲基纖維素鈉與殼聚糖混合形成復(fù)合膜能更有效降低果實(shí)的失重率[5]。此外，以殼聚糖為基材來制備殼聚糖微孔膜對于圣女果具有良好的抗菌性[7]，殼聚糖的保鮮作用在葡萄[4]、山楂[8]等產(chǎn)品中得到充分的體現(xiàn)。由此可見，殼聚糖與不同防腐劑混合而成的復(fù)合膜更有利于果蔬的保鮮[4]。

1.2 肉類保鮮

由于嗜冷性微生物（如假單胞菌、腸桿菌等）大量繁殖，導(dǎo)致肉類食品難以在低溫條件下長期保存（最長保鮮期不超過7天）。因此，抑制肉制品中微生物的生長能夠有效延長鮮肉的保質(zhì)期[8]。殼聚糖具有良好的成膜性——可以在鮮肉表面形成一層透氣性良好的可降解抑菌膜，因具有良好的阻氧性[9]，故成為冷鮮肉的天然保鮮劑。

薛婉瑞等對從冷鮮羊肉中分離出乳酸菌、假單胞菌、大腸桿菌、葡萄球菌、熱死環(huán)絲菌、酵母菌這6種主要菌種的試驗(yàn)表明，當(dāng)殼聚糖濃度為0.2%時，對冷鮮羊肉腐敗菌的優(yōu)勢菌落假單胞菌的抑制作用最好;當(dāng)殼聚糖濃度為0.25%時，對腸桿菌科、熱死環(huán)絲菌的抑制作用最好，對乳酸菌及葡萄球菌的抑菌效果有所下降[10]。因此，如何有效控制殼聚糖的濃度及其復(fù)合劑研究是未來冷鮮肉保鮮的發(fā)展方向。

1.3 水產(chǎn)保鮮

目前，保鮮劑是水產(chǎn)保鮮中被廣泛使用的方法，即通過抑制魚肉中微生物的生長來延緩其腐敗變質(zhì)[11]，而殼聚糖的成膜性可以滿足這一需求[9]。沈秋霞等通過殼聚糖、茶多酚及檸檬汁處理4℃冷藏虹鱒魚片的實(shí)驗(yàn)表明，殼聚糖比其它兩種物質(zhì)更具有抑制產(chǎn)品品質(zhì)劣變的特性[12]。張家源等利用殼聚糖與魚精蛋白復(fù)配后對南美白對蝦進(jìn)行保鮮，發(fā)現(xiàn)其能有效控制微生物和酶的活性，以及降低蝦體的脂肪氧化程度[13]。盡管如此，殼聚糖對水產(chǎn)保鮮的時長及其復(fù)合配方仍需要做進(jìn)一步研究。

2 食品添加劑

2.1 增稠劑

作為多糖的一種，殼聚糖能夠與蛋白質(zhì)產(chǎn)生凝膠作用[14]以增加其稠度，現(xiàn)已被廣泛用于魚糜制品、肉餡等蛋白質(zhì)含量較高的產(chǎn)品中。此外，殼聚糖也常被用于豆腐的制作——提高其膠凝強(qiáng)度及延長貨架期[15]。除作為增稠劑外，殼聚糖還可以增加食品的生理活性，如調(diào)節(jié)免疫力、改善腸道功能、降血脂等[16]。未來，對殼聚糖與其它增稠劑復(fù)配的研究將成為降低成本及改善產(chǎn)品的研究方向之一。

2.2 澄清劑

殼聚糖是氨基葡萄糖的直鏈多聚糖，當(dāng)溶于酸性果酒時，其中的氫離子與氨基可結(jié)合形成帶正電荷的分子，其能與果酒中帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)、果膠、纖維素等微粒絮凝沉淀，起到澄清的作用[17]。已有研究結(jié)果表明，殼聚糖作為澄清劑的效果優(yōu)于普通的自然沉降法。但是，作為澄清劑時，殼聚糖的濃度及處理時間尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。例如，殼聚糖對生姜梨酒的澄清效果最佳添加量為0.06g/100mL，對葡萄酒的澄清效果最佳添加量為0.6g/L，對野草莓酒的澄清效果最佳添加量則為2.2g/L……因此，仍需做更多實(shí)驗(yàn)以進(jìn)行標(biāo)定。

2.3 功能性食品添加劑

2.3.1 調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力

殼聚糖主要利用其堿性氨基來調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力。殼聚糖自身攜帶的陽離子基團(tuán)可以促進(jìn)血液中游離的單核細(xì)胞聚集，或通過刺激細(xì)胞的局部組織誘導(dǎo)細(xì)胞增生，進(jìn)而增加細(xì)胞中巨噬細(xì)胞的數(shù)量以提高機(jī)體免疫力。同時，殼聚糖通過活化殺死癌細(xì)胞的淋巴細(xì)胞，從而抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移以提高機(jī)體免疫力。例如，將其用于飼料中能夠增加雞和鯽魚的免疫力。免疫低下小鼠的實(shí)驗(yàn)已證明，不同分子量的殼聚糖均對免疫低下的小鼠有增強(qiáng)作用，且功能優(yōu)于市場上現(xiàn)有的產(chǎn)品。此外，殼聚糖的水解物與其它提高免疫力的產(chǎn)品復(fù)配使用具有協(xié)同作用。例如，當(dāng)殼聚糖的脫乙酰度達(dá)到70%以上，其免疫增強(qiáng)作用將會隨著水溶性的增加而增加，且聚合度控制在4～7的殼聚糖及其衍生物具有明顯的抗腫瘤作用。

2.2.2 改善胃腸道

殼聚糖帶有正電荷，且具有黏膜黏附力，并可通過激活腸上皮細(xì)胞的腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）信號通路來改善腸道健康及促進(jìn)腸道吸收，現(xiàn)已被認(rèn)為是安全有效的腸道吸收促進(jìn)劑。另外，殼聚糖還能顯著降低腸道內(nèi)大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌群的數(shù)量，促進(jìn)乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌群增殖，從而調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡。張迪等模擬長期飲食模式——用水溶性殼聚糖對小鼠給藥30d，研究不同濃度藥物時小鼠腸道內(nèi)的優(yōu)勢菌群。該實(shí)驗(yàn)充分證明，殼聚糖有助于增加小鼠腸道內(nèi)的乳桿菌和動物乳桿菌等優(yōu)勢細(xì)菌的繁殖。

2.3.3 減肥食品

殼聚糖在腸道環(huán)境中呈不溶解狀態(tài)，是一種不能被機(jī)體吸收的纖維素，故能形成黏性乳液吸附包裹于脂肪滴外部而減少其與脂肪酶的接觸，進(jìn)而降低機(jī)體對脂肪的消化和吸收。此外，由于殼聚糖分子帶有正電荷，故其可以結(jié)合帶負(fù)電荷的脂類物質(zhì)或通過靜電作用與膽汁酸相結(jié)合來使進(jìn)入肝臟的膽汁酸減少，以此加速肝臟膽固醇對膽汁酸的轉(zhuǎn)化作用，從而降低膽固醇濃度。同時，殼聚糖被認(rèn)為是脂肪酶的競爭性抑制劑，即通過調(diào)節(jié)消化道脂肪酶的活性來抑制脂質(zhì)的消化吸收，起到降血脂的作用。

趙丹萍等通過實(shí)驗(yàn)研究了殼聚糖與白蕓豆、葡萄籽提取物、富硒酵母共同組合成復(fù)方高脂飼料對肥胖大鼠的減肥效果，結(jié)果表明該復(fù)方具有一定的減肥作用，其高劑量復(fù)方與奧利司他膠囊的效果相似。因此，殼聚糖也可被添加到口腔保健食品、微量金屬元素調(diào)節(jié)食品、糖尿病防治食品和人造肉類食品等。

3 食品包裝

將殼聚糖用于食品包裝膜的生產(chǎn)可使其具有保鮮抗菌、防潮和防腐等特性，無毒且可直接食用，但在抗氧化方面表現(xiàn)不佳。因此，需要對殼聚糖進(jìn)行改性處理或與其它抗氧化劑混合復(fù)配使用。例如，通過腺嘌呤對殼聚糖進(jìn)行改性并加入納米纖維素制成一種全生物質(zhì)基的食品包裝膜，其具有良好的抗氧化活性、機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性;殼聚糖與普魯蘭多糖制成復(fù)合抗菌保鮮膜，其可以延緩牛肉品質(zhì)的劣變;殼聚糖溶液pH值為4.5、殼聚糖與三聚磷酸鈉質(zhì)量比5︰1、丁香精油與殼聚糖質(zhì)量比0.8︰1.0制成丁香精油—?dú)ぞ厶羌{米膠囊，其具有良好的熱穩(wěn)定性，可彌補(bǔ)丁香精油易揮發(fā)、不溶于水等缺點(diǎn);海藻酸鈉-殼聚糖雙層修飾的納米脂質(zhì)體具有更高的貯藏穩(wěn)定性和消化穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

盡管殼聚糖所特有的生物活性在食品行業(yè)有著很大的研究和應(yīng)用價值，但是其優(yōu)勢還不足以取代傳統(tǒng)的食品包裝材料及食品添加劑。正因如此，殼聚糖在食品行業(yè)的全面應(yīng)用還需要加強(qiáng)對其改性及復(fù)配等方面的研究。

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