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壳聚糖是甲壳素脱去乙酰基后的产物,是自然界中唯一存在的碱性多糖,具有生物可降解、对动物无毒害、可溶于酸性溶液、可获得多种物理形式并且更容易处理等特点。壳聚糖在多种领域都有应用,但一般制得的壳聚糖的分子量很大,只能溶于某些酸性溶液之中,而且某些特殊功能只有将壳聚糖降解成壳寡糖后才能表现出来。
壳寡糖(Chitosan oligosaccharide/Chitooligosaccharide, COS),又称低聚葡糖胺、低聚氨基葡萄糖等,是壳聚糖的降解产物,是目前仅知的唯一的碱性寡糖,具有独特的生物活性[1]。壳寡糖的分子量降低,溶解性大大提高,具有许多特殊的理化性质,例如与生物体细胞具有良好的生物兼容性,无毒性、环境友好型、易被生物体分解等,广泛的应用于医药卫生、保健食品、食品加工、化妆品、纺织、环保、农业、饲料等领域。尤其是在医药和食品方面,研究显示壳寡糖具有提高食品质量和人体健康的重要功效。
壳聚糖酶纯化成本较高,导致壳聚糖酶纯品价格高昂,限制了壳聚糖酶的应用,工业上很多都是利用多糖水解酶、脂肪酶、蛋白酶等造价比较低廉的酶进行应用。
在国外以壳聚糖为主要原料生产的下游产品多达数百种,不仅包括各种保健食品,还有健康饮料等新产品。日本是全球甲壳素/壳聚糖衍生产品开发最成熟的发达国家。就壳聚糖类产品的年销售额来看,日本在上世纪80年代壳聚糖类终端产品的年销售额仅1亿多日元,到2006年已增长到了60多亿日元,预计日本今年壳聚糖衍生产品的年销售额可达75亿~80亿日元,增速十分惊人。
在内需不景气的情况下,国内大量壳聚糖原料必然要流向国外市场。发展至今,中国已成为欧美及日本的壳聚糖原料生产基地。若按国内水产品年产量和加工量推算,我国每年可产生1000万吨以上的虾蟹壳副产品,在理论上这些水产加工业的主要副产品可用于生产出多达30万~40万吨的壳聚糖原料。事实上,我国目前壳聚糖年产量始终在3万吨级上徘徊且产品多为低端产品。显然,这与我国壳聚糖下游产品开发力度小、投入太少而导致国内相关消费市场封闭有关。
壳聚糖水溶性较好,是作为保健食品理想的原料,而用于医药生产的壳聚糖比例较小。在美国、欧洲和日本,壳聚糖原料主要用于加工减肥食品、降血糖食品、抗骨关节炎食品。肥胖、糖尿病和老年性骨关节炎患者这三种疾病在我国的患病人数极其多,但由于国内壳聚糖类保健品生产商不善于利用科普宣传、广告宣传等营销手段,直到现在国内广大消费者仍不知晓壳聚糖这一宝贵的天然降血压和减肥食品新原料的存在。如何让中国自己生产的壳聚糖加工的下游保健产品被中国消费者所认识和接受,将成为摆在国内众多壳聚糖和壳聚糖下游保健产品生产商面前的一道新课题。
目前壳聚糖原料仍在继续沿用化学法生产,产生废水数量极大,而欧美及日本等发达国家对环保要求越来越严厉,将迫使这些国家减少生产壳聚糖,转而加大向中国、韩国等亚洲国家采购甲壳素和壳聚糖原料的数量,可以预见的趋势是,我国壳聚糖产业在未来还将继续保持高速增长的状态。
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