壳聚糖抑菌性能研究
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壳聚糖的抗氧化性能及抑菌效果研究壳聚糖是一种天然多糖,由壳料中的壳聚糖骨架经过提取和纯化得到。
近年来,壳聚糖因其丰富的生物活性和良好的生物相容性而备受关注。
本文旨在探讨壳聚糖的抗氧化性能以及其在抑菌方面的作用。
抗氧化性能是评估一种物质对抗自由基损伤能力的重要指标。
自由基在体内产生并能引起许多疾病,如心血管疾病、癌症和老化等。
过高的自由基水平对人体健康造成巨大威胁,因此寻找天然的抗氧化剂成为了科研和食品工业领域的热点。
壳聚糖作为一种天然产物,被认为具有重要的抗氧化特性。
研究表明,壳聚糖具有显著的抗氧化活性。
壳聚糖中的氨基和羟基官能团具有氧化状马克的活性氧和自由基,有效清除自由基并捕捉活性氧分子。
此外,壳聚糖还可以通过增加抗氧化酶的活性、调节氧化还原平衡、抑制氧化脂质和蛋白质的降解等途径发挥其抗氧化作用。
这些研究结果表明,壳聚糖作为抗氧化剂具有巨大的潜力,可以在保健品和食品工业中得到广泛应用。
除了抗氧化性能,壳聚糖还具有显著的抑菌效果。
传统的抗菌剂存在着微生物耐药性的问题,因此寻找新型的抑菌剂成为当前的研究重点。
壳聚糖作为一种天然产物,被广泛研究其抑菌效果。
研究表明,壳聚糖具有广谱的抗菌活性,可以对多种病原微生物起到显著的抑制作用。
壳聚糖的抗菌机制主要包括:破坏细胞壁、干扰细胞膜的透性、干扰细胞代谢及抑制生物膜的形成等。
壳聚糖的阳离子性和高分子量使得其可以与细菌的阴离子表面结合形成很稳定的络合物,破坏微生物的细胞壁结构,导致细胞溶解和死亡。
此外,壳聚糖还可以通过改变细菌细胞膜的透性,抑制其对外界环境的正常吸收和排泄,从而干扰细菌的代谢。
这些抗菌机制使得壳聚糖在食品工业和医药领域中具有广泛的应用前景。
尽管壳聚糖具有出色的抗氧化性能和抑菌效果,但是其应用仍面临着一些挑战。
首先,壳聚糖的溶解度较低,难以被人体充分吸收。
此外,壳聚糖与其他物质的相容性也需要进一步研究。
因此,今后的研究可以针对这些问题进行改进和优化。
第32卷第6期2012年12月 上饶师范学院学报J OURNAL O F SHANGR AO NOR MAL UNIVERSITY Vol 32,No 6Dec 2012收稿日期:2012-03-30基金项目:上饶师范学院2011年教学改革研究项目(201105)。
作者简介:叶利民(1975-),男,江西进贤人,硕士,讲师,主要从事微生物学教学与研究。
壳聚糖的抑菌效果研究叶利民,刘 翔(上饶师范学院,江西上饶334001)摘要:比较了苯甲酸和不同浓度壳聚糖对金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、黑曲霉菌、苏云金芽孢杆菌等的抑菌效果。
研究结果表明,壳聚糖对以上五种菌均具有一定的抑菌效果,且抑菌效果好于苯甲酸。
壳聚糖对金黄色葡萄球菌和苏云金杆菌的最低抑菌浓度为0.125%,对大肠杆菌的最低抑菌浓度为0.25%,对枯草芽孢杆菌的最低抑菌浓度为0.5%,对黑曲霉的最低抑菌浓度为1.0%。
说明,金黄色葡萄球菌和苏云金杆菌对壳聚糖较敏感,黑曲霉对壳聚糖不太敏感。
关键词:壳聚糖;最低抑菌浓度;抑菌活性中图分类号:Q93.334 文献标识码:A 文章编号:1004-2237(2012)06-0085-04DOI:10.3969/j.issn.1004-2237.2012.06.018目前,由于价格低廉的优势,国内食品工业中使用最多的防腐剂仍然是苯甲酸钠和苯甲酸,但是苯甲酸类存在叠加中毒现象,在使用上有争议,而且在一些国家的进口食品中受到限制[1]。
随着人们生活水平的提高,广谱、高效、安全抗菌剂的开发应用受到了人们的广泛关注[2]。
壳聚糖(chitosan)是甲壳素(chitin)的一种重要衍生物[3],壳聚糖具有生物相容性、抗菌、环境友好和提取方便等优点,已在许多领域得到了广泛应用,包括废水处理、层析、抗菌材料、生物降解膜、药剂载体[4]。
目前,有关壳聚糖抗菌的研究较多,但大多局限在对植物病原菌[5-8]、金黄色葡萄球菌[9-11]和大肠杆菌[12]的研究。
壳聚糖-PE双层抑菌保鲜膜的制备及抑菌性的研究姜燕,鲍慧娟,柳佳齐,张海悦(长春工业大学化学与生命科学学院,吉林长春130012)摘要:结合壳聚糖良好的成膜性和广谱抑菌性及PE 膜较好的机械强度和阻隔性,制备壳聚糖-PE 双层抑菌保鲜膜。
通过单因素实验和Box-Behnken Design 实验设计考察壳聚糖、醋酸、甘油和Span 40浓度对膜的抗拉强度和断裂伸长率的影响;得到膜液最佳组合为:壳聚糖浓度0.94%、醋酸浓度0.49%、甘油浓度1.07%、Span 40浓度1.41%,所得膜的抗拉强度和断裂伸长率分别为3.59MPa 和116.72%;最后研究了壳聚糖-PE 双层抑菌保鲜膜对大肠杆菌(E.Coli )和金黄色葡萄球菌(B.Subtilis )的抑菌性,结果表明,此保鲜膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别可达80.77%和93.02%。
关键词:壳聚糖,PE 膜,响应面法,抑菌性Preparation of chitosan-PE antimicrobial bi-layer films andantibacterial activityJIANG Yan ,BAO Hui-juan ,LIU Jia-qi ,ZHANG Hai-yue(School of Chemical and Life Science ,Changchun University of Technology ,Changchun 130012,China )Abstract :Chitosan-PE films were prepared by combining the excellent film property and antimicrobial activity ofchitosan with good mechanical and barrier properties of PE film.The effect of the concentration of chitosan ,acetic acid ,glycerol (Gly )and Span 40on tensile strength (TS )and elongation at break (E )were investigated.The optimum combine ingredients were obtained through single factor experiments and Box-Behnken Design ,which were 0.94%chitosan ,0.49%acetic acid ,1.07%Gly and 1.41%Span 40.TS and E of chitosan-PE bi-layer films were 3.59MPa and 116.72%,respectively.Also ,the antibacterial activity against E.Coli and B.Subtilis of the film were measured.Results showed that the antibacterial ratio was 80.77%and 93.02%,respectivedly.Key words :chitosan ;PE film ;response surface methodology ;antibacterial activity 中图分类号:TS201.2文献标识码:A 文章编号:1002-0306(2013)22-0257-05收稿日期:2013-05-08作者简介:姜燕(1981-),女,博士,讲师,研究方向:食品包装材料,果蔬贮藏保鲜技术。
本科毕业论文学生姓名:学号:院系:专业:写作时间:2014 —2015 学年第一学期毕业论文题目:壳聚糖抑菌性的研究与探讨指导教师姓名:论文完成日期:导师评语:成绩教研室主任系主任南京大学本科生毕业论文中文摘要首页用纸毕业论文题目:壳聚糖抑菌性的研究与探讨专业2012 级学生姓名:指导教师(姓名、职称):摘要壳聚糖在医学、食品、环保、日化用品等领域有着广泛而重要的应用。
近年来,壳聚糖由于对不同的菌类都具有良好的抑菌效果而被研究者们密切关注。
然而,有关壳聚糖抑菌机制的研究却并不多,其抑菌机制也没有被完全阐明。
在本研究中,我们发现很多金属离子可以对壳聚糖的抑菌效果产生影响,高浓度金属离子(0.5%)可以使壳聚糖完全丧失抑菌活性。
还发现金黄色葡萄球菌和白色念珠菌在壳聚糖的作用下会发生钾离子和ATP的渗漏,而且五万分子量的壳聚糖引起钾离子和ATP的渗漏大约比五千分子量壳聚糖多2到4倍。
不同分子量的壳聚糖对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌都具有较好的抑菌效果,但是引起钾离子和ATP 的渗漏量却存在很大差异,这说明小分子量壳聚糖很可能存在与大分子量壳聚糖不同的抑菌机制。
关键词:壳聚糖;金属离子:抑菌活性;机制南京大学本科生毕业论文英文摘要首页用纸THESIS:Research and Discussion on the antibacterial activity of ChitosanSPECIALIZATION:AbstractChitosan has extensive and important application in the field of medical, food, environmental protection, chemical products etc.. In recent years, chitosan has good antibacterial effect due to different fungi were researchers pay close attention to. However, research on the chitosan antibacterial mechanism is not much, the mechanism has not been fully elucidated. In this study, we found that the inhibitory effect of many metal ions on chitosan can impact, high concentrations of metal ions (0.5%) can cause complete loss of antibacterial activity of chitosan. Leakage is Staphylococcus aureus and Candida albicans occur potassium ion and ATP in chitosan under the action of the fifty thousand, and the molecular weight of chitosan caused by leakage of potassium ions and ATP than five thousand molecular weight chitosan is 2 to 4 times more than. The different molecular weight chitosan has good antibacterial effects on Staphylococcus aureus and Candida albicans, but there is a big difference in quantity of potassium ion leakage and caused by ATP, itKey word:chitosan ;metal ion;antibacterial activity;mechanism目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................ I I 图目录 (VI)表目录 (VII)第一章引言 (1)1.1 壳聚糖综述 (1)1.2 壳聚糖的来源及应用 (1)1.2.1 自然界原始存在的壳聚糖及应用 (1)1.2.2 人工合成壳聚糖 (1)1.2.3 壳聚糖抗菌性能的研究进展 (2)1.2.4 壳聚糖的化学结构 (2)1.2.5 壳聚糖的应用发展现状 (3)1.2.6 壳聚糖的应用前景 (4)1.3 国内外壳聚糖的发展概况 (7)1.3.1 壳聚糖发展概况综述 (7)1.3.2 人类对壳聚糖的研究发展历程 (8)1.3.3 国内外壳聚糖生产及需求现状 (8)1.4 主要研究的内容 (9)1.4.1 壳聚糖的抗菌性能在相关领域的应用 (9)1.4.2 壳聚糖抗菌活性的影响因素 (9)1.5 总结 (10)第二章实验材料与方法 (11)2.1 材料 (11)2.1.1 菌株 (11)2.1.2 培养基 (11)2.1.3 主要试剂和仪器 (11)2.2 不同分子量壳聚糖抑菌活性的检测 (12)2.3 金属离子对壳聚糖抑菌活性的影响 (12)2.4 不同分子量壳聚糖引起金黄色葡萄球菌和白色念珠菌钾离子渗漏的研究[16] (12)2.5 不同分子量壳聚糖引起金黄色葡萄球菌和白色念珠菌ATP渗漏的研究[16] (13)第三章结果和分析 (14)3.1不同分子量壳聚糖的抑菌活性 (14)3.2 金属离子对壳聚糖溶液抑菌效果的影响 (15)3.3 壳聚糖溶液引起金黄色葡萄球菌和白色念珠菌钾离子的渗漏情况 (16)3.4 壳聚糖溶液引起金黄色葡萄球菌和白色念珠菌ATP渗漏的情况 (18)第四章讨论 (20)参考文献 (22)致谢 (24)图目录图1.1 壳聚糖的结构 (3)图3.1 不同分子量壳聚糖的抑菌活性 (14)图3.2 金属离子对壳聚糖抑制金黄色葡萄球菌(A)和白色念珠菌(B)效果的影响 (15)图3.3 金黄色葡萄球菌(A)和白色念珠菌(B)经过壳聚糖处理后钾离子渗漏情况 (17)图3.4 金黄色葡萄球菌(A)和白色念珠菌(B)经过壳聚糖溶液处理后ATP渗漏情况 (19)表2.1 实验试剂和仪器 (11)第一章引言1.1 壳聚糖综述壳聚糖( chitosan)是甲壳素( chitin)的脱乙酰产物,广泛存在于自然界,是自然界存在的唯一的碱性氨基多糖,多糖之间靠1, 4糖苷键连接, pKa为6.3。
几种壳聚糖的抑菌性能*吴小勇1 曾庆孝1 莫少芳1 肖仔君21(华南理工大学轻工与食品学院,广州,510640)2(广东韶关大学,韶关,512000)摘 要 通过壳聚糖的抑菌实验和几种壳聚糖的最低抑菌浓度的测定,比较了相同脱乙酰度不同分子量,以及分子量相近脱乙酰度不同的壳聚糖对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、大肠杆菌和假单胞菌的抑菌作用。
结果表明,实验中用到的壳聚糖都对金黄色葡萄球菌有很强的抑菌作用(抑菌率接近100%,最低抑菌浓度为0.03%);对于其他3种细菌,脱乙酰度相同(为75.3%或93.7%),粘均分子量不同(在40~80万之间)的壳聚糖,抑菌作用随分子量的升高而增强;而分子量相近脱乙酰度不同的壳聚糖对上述4种细菌的抑菌作用差别不大;在pH 5.5左右至pH 6.0左右壳聚糖能够发挥最强的抑菌作用;总体看来,壳聚糖对金黄色葡萄球菌的抑菌作用最强,其次是对假单胞菌和枯草杆菌,壳聚糖对大肠杆菌的抑菌作用相对弱一些;实验条件下的壳聚糖对上述4种细菌的抑菌作用普遍比苯甲酸钠强。
关键词 甲壳素,壳聚糖,抑菌,最低抑菌浓度 第一作者:博士研究生。
*广东省科技厅资助项目(No .2002C 20314)·广东省海洋渔业局资助项目(No .200099H01) 收稿时间:2004-08-10,改回时间:2004-10-27 甲壳素是可以再生的生物大分子物质,在自然界中广泛存在,是自然界中存在的数量仅次于纤维素的第2大有机物,估计每年的生物合成量达100亿t [1]。
甲壳素的脱乙酰产物———壳聚糖,由于存在自由氨基,其溶解性和化学反应活性大大改善,表现出比甲壳素更广泛的应用前景。
壳聚糖在食品工业中主要用于,食品的防腐保鲜,酒类除浊和果汁澄清,作为功能性食品添加剂,用于水净化等。
近年来,关于壳聚糖在食品防腐保鲜方面的应用的研究越来越多,但是在壳聚糖的抑菌机理和抑菌特性方面,不同的研究者得出的结论去不尽相同[2~4]。
壳聚糖的抑菌机理及抑菌特性研究进展吴小勇 曾庆孝 阮征 张立彦(华南理工大学轻工与食品学院,广州510640) 摘 要:本文介绍了壳聚糖的抑菌作用及其在食品防腐保鲜方面的应用,还对壳聚糖的抑菌机理及其影响因素进行了较为全面的讨论。
关键词:甲壳素,壳聚糖,抑菌,防腐保鲜Progress in the Study of Antimicrobial Activities of ChitosanXiaoyong Wu,Q ingxiao Z eng,Zhen Ruan,Liyan Zhang(College of Light Industry&Food Science,South China Univ.of Tech.,Guangzhou510640)Abstract:The antimicrobial activities of chitosan and its a pplication in food preservation were introduced in this article. Moreover,the antimicrobial mechanisms and the effect factors of chitosan were com pletely discussed.K ey w ords:Chitin,Chitosan,Antimicrobial activities,Preservation0 简介甲壳素是可以再生的生物大分子物质,在自然界中广泛存在,是自然界中存在的数量仅次于纤维素的第二大有机物,估计每年的生物合成量达100亿吨[1]。
甲壳素的脱乙酰产物%%壳聚糖,由于存在自由氨基,其溶解性和化学反应活性大大改善,表现出比甲壳素更广泛的应用前景。
壳聚糖在食品工业的应用主要有:食品防腐保鲜、酒类除浊和果汁的澄清、功能性食品添加剂、水净化等。
Fereidoon Shahidi 等综述了甲壳素和壳聚糖在这方面的应用[2],宋清华等也有类似的介绍[3]。
壳聚糖的抑菌机理及抑菌特性研究进展吴小勇 曾庆孝 阮征 张立彦(华南理工大学轻工与食品学院,广州510640) 摘 要:本文介绍了壳聚糖的抑菌作用及其在食品防腐保鲜方面的应用,还对壳聚糖的抑菌机理及其影响因素进行了较为全面的讨论。
关键词:甲壳素,壳聚糖,抑菌,防腐保鲜Progress in the Study of Antimicrobial Activities of ChitosanXiaoyong Wu,Q ingxiao Z eng,Zhen Ruan,Liyan Zhang(College of Light Industry&Food Science,South China Univ.of Tech.,Guangzhou510640)Abstract:The antimicrobial activities of chitosan and its a pplication in food preservation were introduced in this article. Moreover,the antimicrobial mechanisms and the effect factors of chitosan were com pletely discussed.K ey w ords:Chitin,Chitosan,Antimicrobial activities,Preservation0 简介甲壳素是可以再生的生物大分子物质,在自然界中广泛存在,是自然界中存在的数量仅次于纤维素的第二大有机物,估计每年的生物合成量达100亿吨[1]。
甲壳素的脱乙酰产物%%壳聚糖,由于存在自由氨基,其溶解性和化学反应活性大大改善,表现出比甲壳素更广泛的应用前景。
壳聚糖在食品工业的应用主要有:食品防腐保鲜、酒类除浊和果汁的澄清、功能性食品添加剂、水净化等。
Fereidoon Shahidi 等综述了甲壳素和壳聚糖在这方面的应用[2],宋清华等也有类似的介绍[3]。
聚丙烯酸修饰壳聚糖的抗菌性能及机制探究概述:抗菌材料的研究和应用对于解决细菌感染和传播的问题至关重要。
壳聚糖是一种天然的生物材料,具有良好的生物相容性和生物可分解性。
为了提高壳聚糖的抗菌性能,在其表面引入聚丙烯酸修饰,可以有效改善其抗菌活性。
本文将探究聚丙烯酸修饰壳聚糖的抗菌性能,并讨论其可能的机制。
引言:细菌感染和传播是公共卫生领域的重要问题,需要寻找新的抗菌材料来解决这一问题。
纳米技术在材料科学中的广泛应用,为我们提供了改善材料抗菌性能的新途径。
壳聚糖作为一种生物可降解的天然高分子材料,具有良好的生物相容性和生物可分解性,因此成为了研究的热点。
抗菌性能实验:为了探究聚丙烯酸修饰壳聚糖的抗菌性能,我们进行了一系列实验。
首先,我们制备了不同浓度的聚丙烯酸修饰壳聚糖。
然后,通过稀释涂覆的方法将修饰的壳聚糖涂覆在培养皿中的细菌培养基上。
接下来,在不同时间点对细菌的生长情况进行观察和测量。
实验结果显示,聚丙烯酸修饰壳聚糖对细菌的抑制作用呈现出浓度依赖性。
较高浓度的聚丙烯酸修饰壳聚糖能够更有效地抑制细菌的生长。
抗菌机制的探究:进一步的研究表明,聚丙烯酸修饰壳聚糖的抗菌性能可能与多个机制相关。
首先,聚丙烯酸修饰壳聚糖的表面具有一定的电荷,可能通过静电作用吸附并抑制细菌的生长。
其次,聚丙烯酸修饰壳聚糖的修饰层可以与细菌细胞膜相互作用,导致细胞膜的破裂和细胞内容物的泄漏。
此外,聚丙烯酸修饰壳聚糖还可以通过产生活性氧化物来破坏细菌的代谢过程,进一步抑制其生长。
这些机制的综合效应可能是聚丙烯酸修饰壳聚糖表现出较好的抗菌性能的主要原因。
应用前景:聚丙烯酸修饰壳聚糖作为一种抗菌材料,具有广阔的应用前景。
首先,聚丙烯酸修饰壳聚糖可以应用于医疗领域,用于制备具有抗菌性能的医用敷料、手术缝合线等。
其次,聚丙烯酸修饰壳聚糖还可以应用于食品领域,用于保鲜包装材料等。
此外,聚丙烯酸修饰壳聚糖还可以应用于环境领域,用于制备具有抗菌性能的过滤材料等。
壳聚糖的抑菌作用及在农业中的应用壳聚糖是一种多糖类聚合物,由N-乙酰葡聚糖和D-葡聚糖组成。
它具有良好的生物相容性和生物可降解性,并且在抑菌作用方面具有显著的潜力。
壳聚糖可以通过多种方式对细菌、真菌和病毒进行抑制,因此被广泛应用于农业领域。
首先,壳聚糖对细菌具有直接的抑制作用。
研究发现,壳聚糖能够与细菌表面的负电荷相互作用,形成复合物,从而导致细菌的细胞壁破裂和蛋白质失活,进而抑制细菌的生长和繁殖。
壳聚糖对多种致病菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等都具有明显的抗菌效果。
因此,在农业生产中,可以利用壳聚糖来预防和治疗作物病害,减少化学农药的使用。
除了对细菌的抑制作用,壳聚糖对真菌的防治也具有潜力。
真菌是农作物病害的主要病原体之一,经常导致庄稼减产甚至死亡。
壳聚糖通过与真菌的细胞壁发生作用,干扰其萌发、吸附和侵入过程,从而抑制真菌的生长。
研究发现,壳聚糖对多种植物病原真菌如白粉病菌、黑斑病菌等都具有显著的杀菌活性。
因此,在农业生产中,壳聚糖可以被用于制备杀菌剂,用于控制庄稼病害。
此外,壳聚糖还对病毒具有一定的抑制作用。
研究发现,壳聚糖可以阻断病毒对细胞的感染,减少病毒的复制和扩散。
因此,在农业领域,可以利用壳聚糖来预防和治疗病毒性病害,保护农作物的生长。
在农业中,壳聚糖具有广泛的应用前景。
首先,壳聚糖可以用作优良的植物病害防治剂。
与传统的化学农药相比,壳聚糖具有更低的毒性和环境影响,可以减少对土壤和水环境的污染。
同时,壳聚糖还具有较长的残留期,能够持续抑制病原体的生长,从而提高防治效果。
其次,壳聚糖可以增强植物的抗病性。
研究表明,壳聚糖可以诱导植物产生一系列防御物质,如抗菌肽和抗氧化物质,提高植物的自我抵抗能力,减少病害的发生。
此外,壳聚糖还可以用于植物的根际修复,促进土壤健康和植物生长。
最后,壳聚糖可以用于解决农产品的保鲜和贮藏问题。
壳聚糖具有良好的保湿性和抗氧化性,可以延长农产品的保鲜期和贮藏寿命,减少废品和损失。
壳聚糖的研究郑英奇 04300079壳聚糖[CS, (1 , 4) - 2- 氨基- 2- 脱氧- B- D - 葡聚糖]是目前自然界中发现的膳食纤维中唯一带正电荷的动物纤维, 分子内存的大量游离氨基, 使得其溶解性能较甲壳素有很大提高, 同时反应活性大大增强, 引起人们的广泛关注[ 1 ]。
壳聚糖分子中的氨基、羟基与大部分重金属离子形成稳定螯合物的性质, 可应用于贵金属回收、工业废水处理; 其天然生物活性的直链聚阳离子结构具有抑菌、消炎、保湿等功能, 可用于医药、化妆品配方等领域; 特别是经过化学改性得到的壳聚糖衍生物, 其物理化学性质得到改善, 使其应用范围大大拓展, 因此壳聚糖及其衍生物的开发及应用研究已引起人们广泛的兴趣。
本文就其功能化及其作为生物医用高分子材料方面的研究进行了简要综述。
1 壳聚糖的功能化及其在生物医用高分子材料方面的应用同其它碳水化合物一样, 壳聚糖也可以发生交联与接枝、酯化、氧化、醚化等反应, 生成一系列各具其特殊功能的新材料。
1. 1 壳聚糖的接枝反应及其在生物医用高分子方面的应用近几年壳聚糖的接枝共聚研究进展较快, 较为典型的引发剂是偶氮二异丁腈、Ce (IV ) [ 2 ]和氧化还原体系。
壳聚糖C6- 伯, C3- 仲羟基及C2-氨基皆可以成为接枝点, 通过接枝反应, 可将糖基、多肽、聚酯链、烷基链等引入到壳聚糖中, 赋予壳聚糖新的性能。
单纯的壳聚糖作为药物释放包覆物, 有溶解性差、对pH 的依赖性太强和机械性能不好等缺点, 而接枝上具有水溶性、生物相容性好的PVA 后, 能极大地改善其对药物的释放行为, 且满足H iguch i’s 扩散模型[ 3 ]。
在壳聚糖上接枝唾液酸的一部分, 有望成为人类红细胞凝结的抑制剂 , 壳聚糖上NH2 的正电荷与细胞表面的脂质体的负电荷(如唾液酸) 相结合后, 可抑制细胞的活动能力, 从而抑制细菌生长; 低聚体的壳聚糖能穿透细胞壁, 进入细菌的细胞内, 抑制其细胞中mRNA 的形成, 从而抑制细菌的生长。
壳聚糖抑菌性能研究
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
100Kgy60Coγ-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。