壳寡糖与人体健康系列讲座（一）

         一、前言
        壳寡糖来源于甲壳素（或称几丁质，Chitin）。以陆地植物发展而来的植物纤维素，成为自然界资源量位居第一的有机物，而以海洋动物（如：虾、蟹、鱿鱼等）发展而来的动物纤维素——甲壳素成为自然界资源量位居第二的有机物。同时甲壳素又是到目前为止自然界中发现的唯一带正电荷的多糖类物质。国际上早在16世纪民间开始将甲壳素应用于维持、增进健康，恢复体力等方面。至1977年第一届甲壳素国际会议后，先后已召开了十届国际会议，许多国家及地区组织成立了专业从事甲壳素研究的学术组织。甲壳素诸多特殊的生物学特性，倍受学术界及企业界的关注。
        甲壳素又名甲壳质，壳多糖，是法国科学家布拉克诺(Braconnot) 1811年首先从蘑菇中提取到一种类似于植物纤维的六碳糖聚合物，把它命名为Fungine（蕈素）。1823年，法国科学家欧吉尔(Odier)在甲壳动物外壳中也提取了这种物质，并命名为chitin（几丁质），chitin希腊语原意为"外壳"、"信封"的意思。
        自然界中，甲壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞，节肢动物虾、蟹、昆虫的外壳，贝类、软体动物（如鱿鱼、乌贼）的外壳和软骨等，其每年生物合成的资源量高达100亿吨，是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源，其中海洋生物的生成量在10亿吨以上，可以说是一种用之不竭的生物资源。其中节支动物如虾、蟹、昆虫的外壳含量最为丰富，占其外壳含量的20-60%，另外在一些真菌中如子囊菌、担子菌等中细胞壁中也有很高的含量。甲壳素在自然界中几乎以相等的循环速率产生和消失，环境中的微生物，主要是细菌和真菌产生的甲壳素酶和壳聚糖酶等参与甲壳素和壳聚糖的降解，实现碳和氮循环，对地球生态环境起着重要的调控协同作用。
        甲壳素有α，β，γ三种晶型。α—甲壳素的存在最丰富，也最稳定。由于大分子间强的氢键作用，导致甲壳素成为保护生物的一种结构物质，结晶构造坚固，一般不溶于水，也不溶于一般的有机溶剂和酸碱，化学性质非常稳定，应用有限。甲壳素若脱去分子中的N-乙酰基就转化成为壳聚糖（chitosan）。这时它的溶解性大为改善，因而其应用范围也变大了，在工业、农业、医药、化妆品、环境保护、水处理等领域有广泛的用途。
        自然界中的甲壳素并不是单独存在的，它与无机盐及蛋白质紧密结合在一起，共同构成生物的骨架。当前人们利用甲壳动物的外壳制备甲壳素，工业化生产多以虾、蟹壳为原料采用化学法，经过酸碱处理，脱去钙盐和蛋白质，即可得到甲壳素；甲壳素再经强碱在加热条件下脱去乙酰基得到壳聚糖。一般虾蟹壳中甲壳素含量为20-30%，无机物（碳酸钙为主）含量为40%，其他有机物（主要是蛋白质）含量为30%左右。
        近几年的最新研究发现，大分子的甲壳素经进一步脱乙酰及降解后形成的小分子化合物——壳寡糖。壳寡糖溶于水，具有更为特殊的生物功能，生物学功能研究意义重大，其产品开发市场巨大。然而目前有关壳寡糖方面的科普书籍尚缺，许多人对壳寡糖特殊的生物学功能并不了解，此次“保健时报”50期的“壳寡糖系列讲座”连载内容是在国家科技部先后在“九五”、“十五”攻关、“863”科技计划项目及自然科学基金等资助下，经过我们十多年对壳寡糖专门的研究及开发，并参阅国内外近40年（1967-2007年）的2100余篇论文及专利中的最新研究开发进展编写而成，希望能成为一部较全面、通俗、系统的介绍壳寡糖研究开发方面的科普材料，以推动壳寡糖的研究应用开发，促进我国糖工程产业的发展。