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甲壳素的水解与消化吸收 夏文水 苏畅 (无锡轻工大学食品学院 无锡214036) 摘要本文讨论了甲壳素在酶催化下的水解反应和消化降解途径以及甲壳素在各类动 物体内的存在分布情况，并对』-4$,l,l／1]甲壳素的可能性进行了探讨． 主题词甲壳素 壳聚糖 酶水解 消化 0前言 甲壳素(Chitin)是一种从虾蟹等外壳中提取的天然多糖，其结构为N一乙酰一D一 氨基葡萄糖和少量D一氨基葡萄糖通过8—1．4糖苷键连接而成的高分子聚合物。甲壳素经 脱乙酰基后的产物被称为壳聚糖(chitosan)，这类多糖是迄今为止被发现的自然界中唯 一的阳离子型天然聚合物。由于分子中存在氨基，与其它的多糖如纤维素等相比，显示 出更加独特的理化性质，正在受到广泛和深入的研究，并成为多糖领域中的研究热点， 特别是壳聚糖及其衍生物具有优良的生理活性和保健作用，在食品、医药方面显示出非 常诱人的应用价值。目前，壳聚糖作为功能性食品或保健食品的商业化生产正在发展和 出现。但是，对甲壳素或壳聚糖在人体内的消化吸收仍是一个有待探明的问题。本文将 报道近几年来这方面的一些研究结果，以使人们对甲壳素的营养价值、生理活性或保健 功能有一个更深刻的认识和了解。 1 甲壳素的水解消化 与所有的膳食多糖一样，甲壳素必须断裂至它的N一乙酰氨基葡萄糖单体才能被吸 收和同化。甲壳素水解成乙酰氨基葡萄糖通常是由一个酶体系完成的“’。这个体系至少 由两种水解酶组成．一个是内切甲壳素酶，将甲壳素大分子从内部随机地分割成N一乙酰 氨基葡萄糖(NAG)的低聚体，通常是二聚体和三聚体。另一个是B—N-乙酰氨基葡萄糖 苷酶，以前称为壳二糖酶。它水解二聚体为游离的N一乙酰氨基葡萄糖，所谓的外切甲壳 素酶是从甲壳素链的自由端开始切断，释放出游离的N一乙酰氨基葡萄糖，实际上它是一 个8一氨基己糖营酶，在细菌、霉菌、植物和大多数非脊椎动物中，当甲壳素酶释放时， 也同时释放B-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶。 甲壳素酶水解甲壳素至重复的壳二糖亚单位，壳二糖酶再水解二聚体至N一乙酰一D一 葡萄糖胺．其可能途径如图l。实际的降解过程可能要比图l中所列的途径复杂得多。 如液化甲壳素的内切甲壳素酶不一定要与生成多糖的内切甲壳素酶是同一种酶；而一种 、 ： 已经证明在真菌中对于细胞壁的降解有重要用途的甲壳索脱乙酰酶($．c，3．5．1．41)．在 图1 甲壳幕可能的酶l足降解选径 左边部分代寰了在督推动物中可能的作用帆制途径．I．2来自于胃．3．d米岛于肪道． 甲壳索酶广泛分布在脊椎动物的消化道，主要是由胃粘液分泌，极少数是由胰分 泌。然而在食物中不含有任何甲壳素的专～的食肉或食草动物物种忡，甲壳素酶通常是 缺乏的。甲壳素酶的分泌作用在物种中丧失是与这些物种的食物中陌含甲壳素原料相对 应的。另一方面，在具有消化的甲壳素酶的物种中B—N-乙酰氨基葡萄糖酶的活：b通常 很低”’。 甲壳素酶被发现在许多鱼类的消化道和腺体中都有分泌，在所有鱼种中，胃粘液是 甲壳素酶分泌的主要部位。分泌甲壳索酶的部位由于物种的不同而不同：在无胃的硬骨 鱼类中，甲壳素酶由整个肠道粘液分泌；在其它的有胃的硬骨鱼粪中，甲壳素醇是由胃 粘液和幽门盲肠或由胃粘液或肠道粘液分泌的。甲壳素酶在消化系统的其他组织或器官 的活力还未有发现。鱼的消化器官分泌的N一乙酰氨基葡萄糖苷酶的活力通常很低。 在目前研究的所有两栖动物和爬行动物物种中，如果是典型的食昆虫物种，甲壳素 酶由胃粘液和胰分泌，组织提取液的酶活力非常商，但是在组织提取液及在胃和肠道内 容物中B—N一乙酰氨基葡萄糖苷酶活：力非常低。 鸟类甲壳素酶的分泌严格限于前胃的胃粘液，具有分泌甲壳素酶能力的物种是或多 或少食昆虫的，至少在作巢期间如此。在其他一些器官如肝的提取液中甲壳素酶的水解 ， 活力也可测得，壳二糖酶活力通常很低。 具有由胃粘液分泌甲壳素酶能力的哺乳动物物种有：典型食昆虫的如蝙蝠，杂食性 的如猪等。在猪和鼹鼠中，胰也能分泌甲壳素酶，这一器官提取液的甲壳