在过去的几十年中,壳聚糖因其在生物医学、食品和化学工业中的应用而受到广泛关注。然而,壳聚糖只溶解在酸性溶液中,这限制了它的生物活性。壳寡糖及其降解产物自发现以来,已成为研究者的研究热点,并被各国列为糖工程的重点研究项目。
壳寡糖是目前自然界中发现的唯一带正电荷的碱性水溶性多糖。它们具有优异的生物活性,可由甲壳质和壳聚糖制备。它们被认为是生命中第六重要的元素。研究发现壳寡糖具有良好的抗菌和抗氧化性能,是理想的果蔬防腐剂。壳寡糖具有提高免疫力、抑制癌细胞生长、促进矿物质吸收、增殖人体内某些有益菌群和预防疾病的三大功效,是日本、美国、韩国等国家流行的功能性保健食品。壳寡糖也可以作为食品成分添加到食品中,以改善风味等。
新鲜水果和蔬菜
微生物繁殖和氧化变质是影响食品货架期的主要因素。食品防腐技术在化学防腐剂的作用下取得了一些突破。然而,随着消费者需求的增加,消费者更喜欢不含化学防腐剂的食品。因此,天然防腐剂引起了人们的注意。
壳寡糖具有网状二级结构,能有效锁住水分子,分子中的极性基团能与水分子相互作用,影响水的活性和流动阻力,因此壳寡糖具有良好的吸湿性和保湿性,抗菌效果显著,抗氧化性突出,具有抑制呼吸和改善果蔬防御机制的功能,是性能优异的天然食品防腐剂。
李等发现,壳寡糖处理1.5%浓度后,能有效地保持柑橘果实在贮藏期间的品质,降低发病率。姚平甲合成了壳寡糖基聚合物。试验结果表明,1%和2%的聚合物溶液对芒果有良好的保鲜效果。贮藏17天后,芒果的可滴定酸含量、可溶性固形物、钒、失重率和好果率均优于未处理的芒果。陈等发现,2%壳寡糖涂膜能有效抑制PPO酶活性,减缓桃褐变。为了缓解壳寡糖成膜的不足,可以添加适当比例的聚乙烯吡咯烷酮来获得良好的保鲜膜。
功能食品
壳寡糖具有许多独特的生理功能,安全无毒,在中性条件下可溶,可用作功能性食品。一般来说,益生元是低聚糖,所以壳寡糖也可以用作功能性食品中的益生元。
研究表明,DP2-8完全脱乙酰壳寡糖能促进双歧杆菌和乳杆菌的生长。由壳寡糖制成的微胶囊可以添加到用于商业健康乳制品的牛奶中,而不影响产品的物理和感官特性。然而,如何进一步改善降胆固醇牛奶的物理和感官特性,开发其他类似的降胆固醇产品,还需要进一步探索。
在动物实验中,许多研究表明壳寡糖可以通过诱导细胞凋亡和刺激免疫系统活性来抑制肿瘤生长,壳寡糖被推荐用于抗肿瘤食品。
在动物实验中,研究人员通过研究小鼠的股骨强度和粪便中钙含量发现壳寡糖DP3-7可以增加小鼠对钙的吸收,减少骨质疏松症,并且发现壳寡糖在体外的中性环境中可以抑制不溶性钙盐的形成。
低聚糖可以与脂肪酸和甘油三酯形成复合物,消除和减少人体获得的热量,从而达到减肥的目的。因此,低聚糖可用于减肥、解毒、美容、免疫调节等功能性饮料。
Cho等人发现壳寡糖可以刺激线粒体活性,减少疲劳,有望用于抗疲劳食品。赵雨晴等人评价了壳寡糖功能的安全性
壳寡糖具有明显的抗菌作用,可作为天然防腐剂替代化学防腐剂,如调味品等食品中的苯甲酸钠。在原料乳中加入0.24%或0.48%的低聚糖混合物,在4℃下储存12天,嗜热菌和嗜冷菌的数量至少减少3个数量级,酸碱度变化小,原料乳在4℃下的货架期至少延长4天。
研究发现壳寡糖和溶菌酶的组合具有协同作用,能有效抵抗革兰氏阴性菌。将该混合物用于肉类贮藏时,可完全消除大肠杆菌、荧光假单胞菌和芽孢杆菌,在冷藏环境中,肉馅的保质期可延长15天。
添加到豆腐中的壳寡糖对豆腐的水分、产量、色泽和浊度等理化性质没有影响。然而,壳寡糖使豆腐具有较低的硬度和较小的蛋白质聚集体。除了有点苦味,壳寡糖不影响豆腐的其他感官特性。
添加到传统泡菜中的壳寡糖对大肠杆菌有较好的抑制作用,且感官优于传统腌制方法得到的泡菜。壳寡糖可用作食品添加剂,以改善食品的结构和味道,并改善食品的保水性。壳寡糖作为动物饲料,可以促进动物生长,改善动物肠道健康,减少动物疾病,进一步提高肉源性食品的质量。
应用前景
壳寡糖作为国家重点支持项目,已成为研究者的研究热点。然而,在目前国内市场上,壳寡糖产品并不多,限制了壳寡糖的大规模应用。
随着壳寡糖制备方法的成熟和作为一种新的食品配料被提上议事日程,壳寡糖在食品中的应用前景将更加广阔。同时,确定了适用于不同类型食品的壳寡糖的分子范围、适用于各种类型食品应用的特定分子范围的壳寡糖的大规模生产、壳寡糖的作用机理、添加壳寡糖后壳寡糖对食品口感的影响及改善问题,制定了壳寡糖作为食品添加剂的限量指标,壳寡糖在食品中的应用有待进一步研究。