背景及概述[1][2]
殼寡糖(COS)，又稱幾丁寡糖、寡聚氨基葡糖、甲殼低聚糖，化學名稱為β-1，4-寡聚-葡萄糖胺，是殼聚糖水解后得到的由2～10個氨基葡糖通過β-1，4糖苷鍵連接而成的低聚糖。甲殼素廣泛存在于昆蟲、甲殼類動物外殼、真菌細胞壁及一些藻類中，經(jīng)脫乙?；幚砗蟮玫降拿撘阴６却笥?0%的甲殼質，其水溶性、人體吸收率、吸濕保濕性以及抗菌能力均不如殼寡糖。殼寡糖是自然界唯一帶正電的堿性多糖，具有多種生物活性作用。
具有水溶性好、安全無毒、易于被人體吸收等優(yōu)點，在人體內吸收率近100%，對人類的健康有著重大意義。近年在阿爾茨海默病的研究中發(fā)現(xiàn)，殼寡糖對神經(jīng)元細胞、活性氧、β-分泌酶、銅離子、乙酰膽堿酯酶、血管緊張素轉化酶、腎素生理活性及細胞信號通路、腦缺血再灌注損傷等方面有一定影響，對治療阿爾茨海默病有著重大意義。過去幾十年間，殼聚糖以其在生物醫(yī)學、食品、化學工業(yè)中的應用受到了人們廣泛的關注。
但殼聚糖只在酸性溶液中溶解，限制了它的生物活性的發(fā)揮，其降解產(chǎn)物殼寡糖自發(fā)現(xiàn)之初，就成為研究者們的研究熱點，更被列為各國的糖工程重點研究項 目。殼寡糖是目前發(fā)現(xiàn)的自然界中唯一帶正電荷、呈堿性、水溶性的多糖，具有優(yōu)越的生物活性，可由甲殼素、殼聚糖制備，被譽為第六大生命要素。
研究發(fā)現(xiàn)，殼寡糖具有良好的抗菌性、抗氧化性，是理想的果蔬保鮮劑；殼寡糖具有提高免疫、抑制癌腫細胞生長、促進礦物質吸收、增殖人體部分有益菌群、預防三高等功效，在日、美、韓等國是暢銷的保健功能食品；殼寡糖作為寡糖還可以作為食品配料添加到食品中用于改善風味等。
制備[1]
1 物理法
物理法是通過輻射過程中殼寡糖分子內的化學鍵發(fā)生斷裂而降解，主要有微波、超聲波、電磁波輻射降解法，其中研究較多的是超聲波降解法。超聲波降解法的影響因素主要是超聲波的作用時間。隨著作用時間的增長，殼聚糖降解率逐漸增加且所得殼寡糖的相對分子質量分布變窄，可得到較為均一的殼寡糖。N aeem 等發(fā)現(xiàn)，在硫酸銨和過氧化氫的存在下，以Co-射線可以控制殼聚糖的降解，并對影響降解過程的因素如照射劑量、引發(fā)劑的濃度進行了研究。
上海櫟爍生物科技有限公司目前研制出“用微波輻射法生產(chǎn)水溶性殼寡糖技術”，涉及材料可循環(huán)使用，無污染，取得了良好的效果。物理法操作簡單，易于控制，但物理法降解制備殼寡糖受降解機理所限，難以控制得到特定分子量的殼寡糖，導致原料浪費。
2 化學法
在酸性環(huán)境中，殼聚糖和甲殼素的長鏈結構會發(fā)生部分水解，發(fā)生糖苷鍵的斷裂，形成相對分子質量大小不一的片段 ，嚴重水解則大部分變成單糖 ，因此 ，殼聚糖在HF、H2SO4 、HC1和HNO2，等酸性試劑的作用下進行劇烈的降解反應可制得殼寡糖，其中，鹽酸降解法已實現(xiàn)殼寡糖的工業(yè)化。氧化降解法是近年來研究得最多的方法，包括過氧化氫氧化法、過硼酸鈉氧化法、次氯酸鈉氧化法，其中以過氧化氫氧化法為主，已經(jīng)用于生產(chǎn)。
Varum等發(fā)現(xiàn)，在稀酸中 O-糖苷鍵和N-乙?；乃饴驶鞠嗤跐恹}酸中，O-糖苷鍵的水解率比 N-乙酰基快10 倍 以上。張文清等利用NaC1O/H2O2的協(xié)同氧化制備殼寡糖，降解過程可得到很好的控制，反應的轉化率、降解產(chǎn)物的氨基含量可以得到保證，為實現(xiàn)殼寡糖產(chǎn)業(yè)化提供了較好的方法。
Wu 等用2％的過氧化氫在65℃、pH 為 5 的條件下對蟬蛻進行水解得到平均聚合度為4.5 的殼寡糖?；瘜W法見效快，不過反應苛刻，成本高，易造成環(huán)境污染，且得到的殼寡糖分子量寬，易得到無生物活性的氨基葡萄糖單元，純化后處理繁瑣。
應用 [2]
1 果蔬保鮮
微生物滋生和氧化變質是影響食品貨架期的主要因素，食品防腐技術在化學防腐劑的作用下已經(jīng)取得了一定的突破，然而，隨著消費需求的增加，消費者更青睞于不含化學防腐劑的食品，因此，天然防腐劑引起了人們的關注。殼寡糖可有效地鎖住水分子，且分子中的極性基團可與水分子形成相互作用，影響水的活度和流動阻力，因此殼寡糖有良好的吸濕保濕性，且抗菌效果顯著 、抗氧化性突出，兼?zhèn)湟种坪粑饔谩⑻岣吖叻烙鶛C制，是性能優(yōu)良的天然食品防腐保鮮劑。
2 功能性食品
由于殼寡糖具有許多獨特生理功能 ，安全無毒，中性條件下可溶，可作為功能性食品。通常來說，益生元是寡糖，故殼寡糖也能成為益生元用于功能食品中。研究表明，DP2-8 的全脫乙?；鶜す烟菍﹄p桿菌和乳酸菌的生長有促進作用。將殼寡糖制成微膠囊放人牛奶 中可以加入商業(yè)健康奶制品中，且加入后不會影響產(chǎn)品的物理和感官特性，然而，如何進一步提高降膽固醇牛奶的物理和感官特性，以及研發(fā)其他類似的降膽固醇產(chǎn)品還需進一步探索。
多項研究表明，殼寡糖在動物試驗中通過誘導細胞凋亡和激發(fā)免疫 系統(tǒng)活性可抑制腫瘤的生長，并建議將 殼 寡糖用于抗腫瘤食品中。在動物試驗中 ，研究者們通過研究小鼠的股骨力和糞便中鈣含量發(fā)現(xiàn)，DP3-7 的殼寡糖可以增加鈣的吸收、減輕小 鼠骨質疏松，殼寡糖還被發(fā)現(xiàn)在體外中性環(huán)境 中可抑制不溶性鈣鹽的形成 。
殼寡糖可與脂肪酸、甘油三酯形成絡合物，從體內排除、減少人體獲取的熱量，達到瘦身的目的，因此殼寡糖可應用在減肥瘦身、排毒養(yǎng)顏、免疫調節(jié)等功能性飲料中。Cho等發(fā)現(xiàn)，殼寡糖能激發(fā)線粒體 的活性降低疲勞感 ，有望用于抗疲勞食品。 趙玉清等對殼寡糖功能食 品的安全性做了評價，證明殼寡糖功能食品安全、無毒。 目前我國上市的殼寡糖保健品有奧利奇善殼寡糖膠囊等。
3 食品配料
英美兩國已經(jīng)全面開展殼寡糖科學研究，在日本寡糖經(jīng)臨床實踐后，被定位于唯一可以宣傳功效的保健食品并強制性地作為一種食品添加劑。2014 年，我國衛(wèi)計委辦公廳擬批準殼寡糖為新食品原料。殼寡糖具有明顯的抑菌功效，可以在調味品等食品中作為天然防腐產(chǎn)品替代苯甲酸鈉等化學防腐劑。當原料奶中添加 0.24％或 0.48％的寡糖混合物在 4 ℃保存 12 d 后，其嗜熱菌和嗜冷菌數(shù)至少降低 3 個數(shù)量級，pH 的變化很小，原料奶在 4 ℃環(huán)境下的保質期 至少延長4d。
研究發(fā)現(xiàn)，殼寡糖和溶菌酶結合起到了協(xié)同效應，能更有效地抗革蘭氏陰性菌，將此混合物用于肉類儲存中，能完全消除大腸桿菌，熒光假 單胞菌 和芽孢桿菌，在冷 藏環(huán)境 中 肉末的貨 架期 能延長15 d。殼寡糖加入豆腐中，對豆腐水分含量、產(chǎn)量 、色度和濁度等理化性沒有影響，然而，卻讓豆腐有更低的硬度和較小的蛋 白質聚集體，除了有一點苦昧外，殼寡糖不影響豆腐的其他感官特性。
在傳統(tǒng)腌菜腌制中添加殼寡糖，對大腸菌群有更好的抑制作用，感官優(yōu)于采用傳統(tǒng)腌漬方法得到的酸菜。殼寡糖具有柔和的甜味，可作為食品添加劑改善食品的結構、口感，提高食品的保水性能等。作為飼料喂養(yǎng)動物，殼寡糖可以促進動物的生長，改善動物腸道健康，減少動物疾病，進一步提高肉源性食品的品質。
主要參考資料
[1] 阿爾茨海默病發(fā)病機理及其相關生物活性物質研究
[2]原旭冰,劉洪濤,杜昱光.殼寡糖的制備及其在醫(yī)學和農業(yè)生產(chǎn)中的應用[J].生物技術進展,2018,8(06):461-468+553. [3]