海洋生物抗菌剂的研究进展-壳聚糖

海洋生物抗菌剂的研究进展-壳聚糖

内容：

　　许多实验表明，壳聚糖的抑菌作用与其分子量之间存在一定的关系。研究证实壳聚糖的抗菌活性随分子量的下降而增强。在500×10的浓度下，分子量为13000的壳聚糖的抑菌效果为（＋），分子量为5000的壳聚糖的抑菌效果为（＋＋），分子量为3000的壳聚糖的抑菌效果为（＋＋＋）分子量为1500的壳聚糖的抑菌效果为（＋＋＋＋）。Hirano等人也指出，当聚合度为7左右时，壳聚糖具有最佳抗真菌活性。

　　大量的实验证明，壳聚糖的衍生物同样具有很好的抗菌性，甚至强于壳聚糖的抗菌性。研究发现，壳聚糖与碘代甲烷在三乙胺中反应得到的季铵盐对格兰氏阳性菌有很强的抑制作用。Kim等人通过席夫碱中间物，将烷基接到壳聚糖的氨基上，所得到的N－烷基壳聚糖衍生物再用甲基碘季铵化，得到壳聚糖季铵盐，然后对其进行抗菌性试验。发现500×10的壳聚糖在2小时内能将金黄色葡萄球菌全部杀死，而同样在2小时内，100×10的N，N－二丁基－N－甲基壳聚糖就能杀死所有的细菌。在乙酸溶液中，不同的壳聚糖衍生物的抗菌性由小到大的顺序如下：壳聚糖〈N－辛基－N，N－二甲基壳聚糖〈N－十二烷基－N，N－二甲基壳聚糖。由此可见，季胺化的壳聚糖的抗菌性要强于壳聚糖，而且随着烷基链长度的增加，其抗菌活性液增强，这表明烷基链的长度和正电荷取代强烈地影响着壳聚糖衍生物的抗菌活性。

　　表5Op－Ca保鲜剂的抑菌圈直径（mm）

　　 供试菌种 OP－Ca浓度（％）

　　 0．04 0.02枯草芽孢杆菌 10 7.5假单胞菌 9 7.0脂肪芽孢杆菌 9 7.5根霉 11 8.0毛霉 9 7.0肠链菌 9 7.0大肠杆菌 8 6.5白色念珠菌 11 8.0

人们对水溶性壳聚糖的抗菌性进行了实验，发现了水溶性壳聚糖的抗菌活性随着其浓度的增强，且它的抗真菌性要强于其抗菌性。

　　人们测定了氨基葡萄糖盐酸盐对普通变形杆菌等21种微生物的抗菌作用，发现氨基葡萄糖盐酸盐对细菌的抑制作用最强，酵母菌次之，而对霉菌的抑制作用较弱。

　　2．壳聚糖及其衍生物的抗菌机理

　　关于壳聚糖及其衍生物的抗菌机理尚有诸多未明之处。根据现有的研究结果，壳聚糖及其衍生物之所以能够抑菌，主要是由于它们对的细胞质膜起了一定的作用，破坏了其正常的生理功能。尽管如此，壳聚糖与其衍生物在抗菌机理上还是存在一些差异。

　　电镜观察发现，细菌受壳聚糖作用后，会发生明显的形态变化，格兰氏阳性菌如金黄色葡萄球菌的细胞变薄甚至破损，复制作用受到抑制；格兰氏阴性菌如大肠杆菌的细胞质发生浓缩，质壁之间的间隙明显扩大。由此可见，壳聚糖对细菌的细胞生长起了明显的抑制或破坏作用。还有人认为壳聚糖溶解后属多聚阳离子，因而可以与细菌表面产生的酸性物质如脂多糖、磷壁质酸、糖醛酸磷壁质、荚膜多糖等相互作用，形成复杂的高分子电解质，从而使细菌的细胞膜功能发生紊乱。

　　对于壳聚糖季铵盐的抗菌性机理，有人认为是由于疏水性的长基链与细菌细胞质膜上的磷脂之间发生疏水亲和作用，破坏了细菌细胞质膜，从则产生了抗菌性。

　　另外，低分子量壳聚糖与壳聚糖在抗菌机理上也存在较大的差异。有报道认为，低分子量壳聚糖能够阻碍DNA向RNA的转录，影响细菌的生长繁殖，从而产生抗菌作用。而壳聚糖作用于一种高分子聚阳离子，容易在细胞壁处积聚，防止营养物质通过细胞壁进入细胞，使细胞衰竭死亡。

　　3．壳聚糖的安全性

　　由于壳聚糖及其衍生物的应用日益广泛，因此其安全性也引起了人们的严重关注。关于壳聚糖的安全性，已进行过多方面的研究，这些研究涉及急性毒性试验、亚急性毒性试验、致畸性和致癌性试验、皮肤第一次刺激性实验、皮肤累积刺激性试验、毒性试验、皮肤过敏试验、眼黏膜刺激性试验、皮肤吸收性试验等。结果表明，壳聚糖的LD50大于7500mg／kg体重（小鼠口服，雌、雄性），其致死量（16g／kg体重）与砂糖（18g／kg体重）相当，属于实际无毒级。其他方面的结果也都是阳性。

　　□贝壳提取物

1．贝壳提取和的抗菌性

　　根据作用的实验结果和国外文献报道，从海洋贝壳中提取的天然保鲜剂也具有较好的抗菌作用。（见表5）

　　贝壳提取物对根霉、枯草芽包杆菌、白色念珠菌等有很好的抑制效果，其最小抑菌浓度分别为0．0125％、0．043％、0．043％。此外，对假单胞菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、大肠杆菌和毛霉也有较好的抑制作用，对金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、副溶血弧菌、肠链杆菌也有一定的抑制作用。贝壳提取物的抑菌作用随浓度的增大而增强。

　　2．贝壳提取物抗菌作用的影响因素

　　实验表明，贝壳提取物的抗菌性与温度、pH等因素有关。高温处理后贝壳提取物的抗菌性将有所减弱，但是并不明显。这表明贝壳提取物具有较好的热稳定性。贝壳提取物的抗菌性随pH的下降而明显减弱。因此，该抗菌剂不宜在酸性条件下使用。

　　□其他海洋生物抗菌剂

　　研究发现，海藻类中存在许多有抗菌活性的物质，如琼脂低聚糖、海藻糖等。据报道，添加1％以上的琼脂低聚糖能有效减少细菌总数。海藻糖则对所有的生物大分子具有一种非特异的保护作用。另外，一些低聚的褐藻胶也被认为具有抗菌作用。有关海藻低聚糖的抗菌作用正在进一步的研究之中。

　　作者：青岛海洋大学食品工程系