壳寡糖的应用
壳寡糖的应用
——绿色、健康
主讲人:陶红
壳寡糖来源于深海的虾蟹壳,无重金属污染!
脱钙、去蛋白
甲壳素
脱乙酰基
壳聚糖
生物降解
壳寡糖
什么是壳寡糖
壳寡糖的本质是以氨基葡萄糖为单体通过β-1,4-糖苷键连接的不同聚合度的混合物。
又名:低聚壳聚糖(来源名),寡聚葡萄糖胺(化学名),氨基寡糖素
(农药)
壳寡糖是甲壳素的脱乙酰衍生物壳聚糖的降解产物,聚合度一般在2-20,分子量小于3000Da,脱乙酰度大于等于85%,全溶于水,容易被生物体吸收利用,生物活性高,具有提高免疫力、抗肿瘤、抗氧化、降三高、抑菌等生物学功能。重要指标
•脱乙酰度:壳寡糖的脱乙酰度是指壳寡糖同系混合物中没有乙酰基单体的数量占单体总量的比例。•分子量:MW=161×n。数均分子量指按分子数目统计的平均分子量。
脱乙酰度=23/38=60.5%
分子量=38×161÷5=1223.6Da
壳寡糖具有的生物学特性
壳寡糖是自然界唯一带正电荷、呈碱性、水溶性的低聚糖,是可被人体吸收的动物纤维和膳食纤维。
uuuu吸附性:与脂类、糖类、氯离子等负电荷吸附,螯合重金属。还原性:抗氧化作用、抗自由基、抗衰老、抗疲劳。碱性:中和酸性物质,改善酸性体液。
特异性:与细胞特异性结合,激活细胞,提高免疫力。
壳寡糖的大功能
(1)免疫调节(2)抗氧化
(3)降三高(高血脂、高血糖、高血压)(4)防癌抗癌(5)抗微生物活性(6)改善动物肠道健康(7)改善动物生长性能
(8)壳寡糖对植物生长发育调节功能(9)壳寡糖具有诱导植物抗逆防御反应
壳寡糖的应用
一、壳寡糖在保健领域中的应用二、壳寡糖在农林牧副渔领域中的应用三、壳寡糖在精细化工领域中的应用
一、壳寡糖在保健领域中的应用
1. 壳寡糖与心血管疾病
受试对象:SD大鼠,雄性。试验组别:对照组—高脂肪饲料组高脂肪饲料组+300mg/Kg body weight高脂肪饲料组+25mg/Kg body weight
24小时COS对SD大鼠动脉粥样化指数的影响
结论:壳寡糖显著降低了大鼠动脉粥样硬化指数,降低了动脉硬化程度,
减少试验中大鼠心脑血管病的危险;24小时,检测各处理组的AI值,对照组、COS300和COS25分别为1.79、1.20、1.24。COS处理组分别比对照组降低了32.96%和30.73%。
2. 壳寡糖与糖尿病
受试对象:8-10周SD大鼠,雄性。
试验组别:对照组—STZ诱导型糖尿病SD大鼠(链脲佐菌素,STZ)COS组—COS处理STZ诱导型糖尿病SD大鼠阳性对照组—正常SD大鼠
结论:壳寡糖降低了诱导型糖尿病大鼠的糖化血红蛋白含量,提高了血液中C-肽的浓度。胰腺组织化学免疫检测显示,与正常SD大鼠相比,对照组中胰岛β细胞和胰岛数量显著减少,而试验后期COS处理组的切片显示出恢复趋势良好的胰腺组织
。
3. 壳寡糖与癌
症
受试对象:Wistar大鼠,雄性。
试验组别:对照组—服用橙汁
BBN—用0.05%亚硝胺诱导膀胱癌
T-BBN+COS(500)—每日用0.05% BBN处理Wistar大鼠,每隔3天服用500mg/kg的壳寡糖
P-COS(500)+BBN—每隔3天服用500mg/kg的壳寡糖,用0.05% BBN处理糖尿病SD大鼠
结论:壳寡糖不仅可以有效降低膀胱癌的发病率,而且可有效治疗膀胱癌。
在发病率上,P-COS(500)+BBN和T-BBN+COS(500)两组比BBN组分别降低了
68.75%和75%;在肿瘤数上,上述两组比BBN组分别降低了77.78%和88.89%;
在肿瘤体积上,上述两组比BBN组分别降低了71.05%和76.84%。
4. 壳寡糖与
血糖
受试对象:柠檬酸缓冲液构建的成模Wistar大鼠。
试验组别:对照组—每日灌胃10ml/kg蒸馏水
Met—灌胃200mg/(Kg·d) 二甲双胍
COS—灌胃500mg/(Kg·d)壳寡糖
COS分子量(Da)分别为1200、3210、4321、5101、7681和9987。
结论:随着COS分子量的减小,胰岛素释放量随之增大,分子量1200Da的
COS组,促胰岛素分泌作用显著;不同分子质量的COS对大鼠60 天前后的餐后2 h血糖均有不同程度的降低,COS1200组的降血糖效果最好,可使血糖降至16.14 mmol / L,降糖率为47.48 %。
5. 壳寡糖与
血脂
受试对象:营养性肥胖模型大鼠
试验组别:正常组—正常的大鼠,正常饮食
模型组—营养性肥胖大鼠,正常饮食
壳寡糖组—添加壳寡糖25、50、150mg/100g
奥里斯他组—阳性药组
CHO:血清总胆固醇,TG:血甘油三酯,HDLC:高密度脂蛋白胆固醇,LDLC:低密度脂蛋白胆固醇
结论:壳寡糖能降低血脂,对营养性肥胖大鼠有减肥的作用。
6. 壳寡糖与
免疫
受试对象:BALB/c小鼠。
试验组别:对照组—用等体积的蒸馏水处理
COS组—按照200mg/L和40mg/L的壳寡糖处理巨噬细胞
GAH组—按照200mg/L和40mg/L的GAH处理巨噬细胞(D-氨基葡萄糖盐酸盐,GAH)
添加中性红溶液,继续培养一段时间后,收集、处理细胞,在标仪上测定550nm处吸光度
结论:壳寡糖能提高小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬能力。
6. 壳寡糖与免疫
受试对象:BALB/c小鼠,雄性。
试验组别:对照组
COS组—北京健尔康生物科技有限公司中试生产的壳寡糖胶囊
结论:不同剂量的壳寡糖可提高小鼠抗体生成细胞数,其中COS 0.84g/Kg·bw处理组与对照组相比,抗体生成细胞数有显著性差异。
7. 壳寡糖与肝保
护
受试对象:昆明种小鼠。
试验组别:对照组—常规饲养
模型对照组—等体积的蒸馏水灌胃
COS组—按250mg/Kg、500mg/Kg和750mg/Kg剂量灌胃壳寡糖
模型对照组和COS组在灌胃30分钟后,按照0.1ml/10g剂量灌服56度白酒,每日灌服一次,连续灌服8周
结论:与模型组相比,不同剂量的壳寡糖可降低天门冬氨酸氨基转移酶、丙
氨酸氨基转移酶和谷氨肽基转移酶的活性,说明壳寡糖对酒精性肝损伤具有明
显的保护作用。
8. 壳寡糖与肠道益生菌
与低聚果糖相比,壳寡糖表现出广泛的益
生菌增殖作用。其对双歧杆菌Bifidobacterium
bifidiumKCTC 3440的增值作用最为显著,此外
对乳酸杆菌Lactobacillus brevisKCTC 3498和链
球菌Streptococcus thermophilus KCTC 3658都有
一定的增殖作用
。
9. 壳寡糖
与骨质疏松症
受试对象:绝经后骨质疏松症模型大鼠
试验组别:正常组和阴性对照组—灌胃生理盐水,体积为1.0mL/200gBW
对照组—分别灌胃不同剂量COS(0.125 0.75g/kg 、0.25 0.75g/kg 、0.75g/kg)模型建立后2周开始灌胃,1次/天,连续90
天
结论:中、低剂量壳寡糖能提高股骨骨密度,最大载荷和最大弯曲力。低分子量的壳聚糖能显著改善模型大鼠的骨质疏松症。
肠炎
10. 壳寡糖与炎症、
老年痴呆
COS对DRG神经元突起生长的影响
对照0.05mg/mL0.1mg/mL0.2mg/mLNGF壳寡糖可有促进体外培养的DRG 和DRG 神经元突起的生长,并可促进NF-H(神经丝蛋白)、GAP-43 (神经生长相关蛋白)的表达。
壳寡糖通过抑制NF-kB信号途径、肠道上皮细胞凋亡能有效治疗炎症性肠病。
5. 应用实例
InDrinks&Partners推出的BLOXHELPS-
GOOD FEELING功能性饮料,100ml的饮品中含有800mg的壳寡糖。该款饮品主打功能性配料壳寡糖功效。
ü刺激肝脏能量代谢
ü预防酒精性肝损伤
ü降低胆固醇
ü维护肠道
健康
北京中科惠泽糖生物工程有限公司推出的奥利奇善胶囊含有壳寡糖,将其与破壁灵芝孢子粉混合,使两种有效成分协同发挥更加有效。100g奥利奇善胶囊产品中含有40g以上的壳寡糖。
u抗自由基
u改善肝脏和心肺功能
u促进双歧杆菌增殖,抑制肠道有害菌的生长u调节免疫,激发机体源动力
5. 应用实例
Allergy Research Group推出的NanoTek Chitosan胶囊中含有壳寡糖。在临床试验中,NanoTek Chitosan可以改善赫克斯海默尔患者的症状。所有患者反映痛感有明显的减轻,75%的患者反映睡眠质量得到改善。
p改善赫克斯海默尔患者的解毒能力p促进双歧杆菌和乳酸杆菌的生长
p抑制机体脂质过氧化水平,增强抗氧化酶活性
p保护机体免受汞、四氯化碳和二恶英等有害毒素的影响p维护机体正常血糖水平p提高机体
免疫力
厦门蓝湾科技有限公司推出的蓝湾牌壳寡糖胶囊的显著功效为保肝护肝。其采用高脱乙酰度(脱乙酰度≥94%)、分子量3000以下的壳寡糖作为原料,水溶性好、吸收好、有效保肝护肝。同时加入敏化剂,极大促进了壳寡糖的降解,且随着敏化剂含量的增加使得降解的速率更快、降解产物的分子量更小。
u预防脂肪肝
u预防肝炎、肝硬化、肝癌
u预防病毒性、酒精性导致的肝损伤
u适用大量饮酒、服药、有化学性肝损伤危险者
u降血脂、血压、血糖u提高免疫力u抗肿瘤、癌症u适用亚健康人群
u适用工作压力大,长期精神高度紧张人群
5. 应用
实例
北京健尔康生物技术开发公司推出的傲力壳寡糖胶囊以壳寡糖为主,辅以几丁聚糖、富硒酵母、牛磺酸和低聚木糖等。Ø增强
免疫力
山东科尔生物医药科技有限公司研制了壳寡糖复合胶囊。u降血压
u调节机体免疫力u降血脂
5. 应用
实例
二、壳寡糖在农林牧副渔领域中的应用
1. 壳寡糖
与家畜腹泻
受试对象:阉公猪
试验组别:对照组—基础日粮喂养
COS组—在基础日粮中添加160mg/kg的壳寡糖
CYX组—在基础日粮中添加100mg/kg的西吖氧(CYX)CHAC组—大肠杆菌诱导腹泻
结论:与CHAC组相比,COS组可以显著控制仔猪腹泻,且效果与抗生素CYX组无明显差异,因此壳寡糖可以用来替代抗生素控制仔猪腹泻。
1. 壳寡糖
与家畜腹泻
受试对象:hawoo 牛犊
试验组别:对照组—基础日粮喂养
COS组—在基础日粮中添加50mg的壳寡糖
牛犊粪便状态分四级:
Ⅰ—正常态;Ⅱ—松散态;Ⅲ—极为松散态;Ⅳ—粘液态。
结论:试验初期5天后,对照组粪便状态正常的牛犊仅有5头,壳寡糖组粪便状态正常的牛犊有41头。试验结果表明在牛犊基础日粮中每天添加50mg壳寡糖可以治疗牛犊腹泻(对照组总计40头;COS组总计46头)。
2. 壳寡糖与家畜
生长
受试对象:1日龄2800AA肉仔鸡试验组别:对照组—饲料喂养
5、25、125组—在饲料中分别添加5g/t、25g/t、125g/t的壳寡糖
结论:壳寡糖对肉仔鸡具有降低肠壁厚度、改善肠粘膜结构、提高消化功能,有利于营养物质的吸收,促进生长的作用
。
2. 壳寡糖与家畜生长
2015年3月19日——4月29日,肇庆长龙生物科技有限公司在养殖基地进行壳寡糖对断奶仔猪生长影响的实验,壳寡糖改善仔猪的毛色,提高采食量,降低料肉比,促进仔猪生长,增加实际效益。
处理实验组对照组
初总重初均重末总重末均重采食量(kg)(kg)(kg)(kg)(kg)205.5212.5
7.087.08
492458
18.2216.36
541480
总增
料肉比重
(kg)286.5245.5
1.888
12.7%
1.955
0.067
采食量提高率
料肉比提高率
试验效益分析
:
按目前市场价格基础日粮成本为3.96元/kg,生猪价格为14.2元/kg。实验中实验组采食量较对照组高541-480=61kg,实验组总增重较对照组重286.5-245.5=41kg,所以除掉壳寡糖费用所产生的效益差为:41*14.2-61*3.96=340.64元。平均每天效益差为340.64/27=12.61元。
3. 壳寡糖与植物
病害
3. 壳寡糖与植物
病害
受试对象:甘蓝
试验组别:对照组—正常的甘蓝苗
感病组—在苗龄三叶一心期,采用浸根接种法接种甘蓝枯萎病的孢子悬浮液(1×106cfu/mL,浸泡15 min)
感病组+COS组—对感病甘蓝喷施0.1g/L的COS溶液
COS组—对正常甘蓝喷施0.1g/L的COS溶液
结论:发病15 天后,相比于感病组,壳寡糖处理的感病组的病情指数下降了26.66%,说明壳寡糖具有较好的防治效果;对比于对照组,喷施壳寡糖组的病情指数要低,说明喷施壳寡糖能够降低枯萎病感病的概率,在一定程度上起到防病效果。
感病组和感病+COS组在感病第3天生长情况如下图所示,COS处理感病组的甘蓝生长状况要明显优于感病组。
4. 壳寡糖与作
物生长
受试对象:丹参
试验组别:对照组—正常的甘蓝苗
根施+叶喷组—在根部及叶喷施小瓶根系生长剂800倍液,每12d喷1次,待苗长成后,叶部每12d喷施0.6%的低聚壳寡糖1次
叶喷组—在植物叶部每12d喷施0.6%的低聚壳寡糖1次
结论:壳寡糖作为植物生长调节剂对丹参生长调节较为迅速,且苗粗壮;根部收货后,根系粗壮,产量较高。
4. 壳寡糖与作
物生长
2013年6月—2013年10月,在江苏省新沂市时集镇对壳寡糖进行玉米肥效试验。三叶期喷施后,处理组与对照组比较,平均株高增加了34.09%;平均柱围增粗了38.33%;平均叶长增加了18.18%。
在玉米扬花授粉期,该地区出现了高温干旱气候。高温干旱是导致夏玉米结籽不实的主要原因,最终影响产量。但是长龙壳寡糖处理组的玉米在上述性状上都表现出显著优势。(肇庆长龙生科技有限公司技术研发中心)
4. 应用
实例
产品名:寡糖素-COS(Ⅰ)
寡糖素-COS(Ⅱ)
生产企业:大连中科格莱克生物科技有限公司功能:提高哺乳动物免疫力
增殖有益菌群,抑制有害菌改善养殖动物肠粘膜结构
产品名:海惠农
生产企业:青岛博智汇力生物科技有限公司功能:吸附并清除肠道病原菌
促进动物的生长保护动物肝脏
替代或部分替代抗
生素
4. 应用
实例
产品名:肠轻松
生产企业:中山市比克生物科技有限公司功能:防控饲料便及水样便现象
预防和治疗坏死性肠炎,减少肠道疾病发生增强抗病能力,
提高免疫力
此外壳寡糖作为饲料添加剂,其在终端产品的核心价值体现中具有显著意义。针对家禽生产链,开发壳寡糖系类家禽产品。这类产品具有很高的市场区分度和保健价值。
4. 应用
实例
山东烟台固特丽生物科技有限公司围绕壳寡糖研发出功能性壳寡糖水溶肥—凯多511。主要功能:l促根壮苗,促进作物健壮生长
l缩短农作物成熟期,提早上市7-12天l抗病、抗寒、抗旱、抗涝、抗重茬l有效抑制真菌性病害和病毒病发生
l降低农药肥料使用量,有效缓解肥害、药害
l优化品质,提高糖度,使果蔬色泽鲜亮,口味纯
正
大连中科格莱克生物科技有限公司推出的生物农药海洋寡糖复合制剂“奇善宝”可以有效改善作物生育性状,增加作物产量。主要功能:u促进发芽和根系生长u改善作物生育性能u增加作物产量
u提高农作物抗病、抗寒性,提高作物免疫力u保障农业安全生产链
4. 应用
实例
海南正业中农高科股份有限公司研制的新型植物免疫低毒杀菌剂—海岛素抑制或直接杀死病原物,使病原物脱离,植株免受危害,适合于各种作物上使用。主要功能:
p保护作物安全通过低温敏感期
p含有的COS因子,可加速开花坐果过程,缩短低温敏感期p提高可溶性总糖、维生素C等物质含量p预防各种作物病毒病、细菌、真菌病害
p纯天然含糖水性制剂,是绿色安全的生物农药
山东嘉丰海洋生物科技有限公司研发的氨基寡糖素具有多元生物功能。主要功能:Ø天然诱抗功能
Ø生根养根,促进根系发达Ø活化植物细胞生长基因Ø改良土壤微生物体系
Ø平衡营养分配,强力保花保果Ø美果保鲜
4. 应用实例
壳寡糖农业作物终端产品
2010年由西安大秦岭农业发展有限公司进行投资,于延安市安塞县楼坪乡初步建成300余亩“壳寡糖杂粮种植示范基地”。凡基地所生产的小米、玉米、绿豆、红豆、黑豆等杂粮食品,在作物生长期间,均使用由中国科学院大连化学物理研究所提供的壳寡糖生物制剂对其进行浸种处理及在苗期、花期、果期进行喷洒,完全不使用任何农药。因此,由西安大秦岭农业发展有限公司出品的“尚耕牌壳寡糖杂粮”系列食品,比普通杂粮营养更为丰富,不仅完全达到了有机食品的标准,还富含了壳寡糖成分,长期食用对人体有一定保健作用
。
三、壳寡糖在精细化工领域中的应用
1. 壳寡糖
与美容
InDrinks&Partners推出的BLOXHELPS-GOOD LOOKING功能性饮料,100ml的饮品中含有800mg的壳寡糖。该款饮料主打功能性添加品—壳寡糖功效。
研究表明,每天服用1000mg的壳寡糖,10天后皮肤水分指标提升了3.34%,20天后皮肤水分指数提升了11.08%。
一瓶50 ml的GOOD-LOOKING饮品中含有400mg的壳寡糖,每天饮用两瓶即可显著改善皮肤弹力。10天后,皮肤弹性提升了2.7%,20天后,皮肤弹性提升了18.78%
。
2. 壳寡糖与日
化
受试对象:人包皮成纤维细胞
试验组别:对照组—H2O2处理细胞
COS组—按照10μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、500μg/ml和1000μg/ml的浓度处理细胞
结论:随着COS的浓度增大,活性氧的生成量明显减少。随着COS的浓度增大,其对细胞内脂质过氧化水平有明显的抑制效果,该效果有剂量依赖性。
高水平的脂质过氧化和高含量的活性氧都会引发皮肤的衰老,一定浓度的壳寡糖可以有效抑制上述两个生化过程,因此可以延缓肌肤的衰老。
2. 壳寡糖与日化
受试对象:人真皮成纤维细胞试验组别:对照组—空白组别
佛波醇组—用佛波醇试剂处理细胞
COS组—分别用分子量为1000,3000,5000和10000的壳寡糖处理细胞。
上述处理组的试验浓度为100μg/ml
。
结论:通过Westen Blot检测不同分子量的COS对基质金属蛋白酶-2(MMP-2)蛋白表达水平的影响。在100ug/ml 的浓度下,不同分子量的COS都可以显著抑制人真皮成纤维细胞中MMP-2的表达。
3. 壳寡糖与抗菌消炎
受试对象:人肠道上皮细胞INT-407 cell-line
试验组别:对照组—接种创伤弧菌MO6-24/O菌株
COS组—MO6-24/O菌株分别加入不同浓度的COS(0.5mg/ml、1mg/ml、2.5mg/ml和5mg/ml)
通过LHD释放法间接检测壳寡糖对创伤弧菌的抑制效果。
结论:LDH释放法结果显示,随着壳寡糖浓度的增大,人肠道上皮细胞的死亡率逐渐降低,说明COS对细胞内的创伤弧菌的抑制效果随着COS浓度的增大不断增强
。
3. 壳寡糖与抗菌消炎
受试对象:金黄色葡萄球菌
试验组别:对照组—营养肉汤培养基
COS组—在营养肉汤培养基中添加不同浓度的壳寡糖,
使壳寡糖含量分别为0.5%、0.01%和0.0001%。
COS组中使用的金黄色葡萄球菌起始浓度为1824CFU/ml,
对照组中使用的金黄色葡萄球菌起始浓度为1888 CFU/ml
。
结论:不同浓度的壳寡糖对金黄色
葡萄球菌有显著的抑制效果,培养18小
时后,检测不到菌落数,而对照组中的
菌浓度达到5582 CFU/ml。壳寡糖最佳
的抑制金黄色葡萄球菌生长的浓度是
0.0001%。
4. 应用实例
山东科尔生物医药科技开发有限公司和北京中科惠泽集团壳寡糖团队研发的壳寡糖系列日化用品,如壳寡糖清洁修护系列、壳寡糖睡眠面膜、壳寡糖抗衰老护肤系列、壳寡糖润肤沐浴露、壳寡糖明目贴、壳寡糖牙膏等已成功推向市场。壳寡糖作为一种性能优异的日化基础原料,其市场前景将极为广阔
。
4. 应用实例
隆力奇推出了臭氧油抗菌剂Ⅰ。该款抗
菌剂含有壳寡糖,与其它有效成分协同
抑制皮肤表面的各种致病菌
。
市面上其他壳寡糖日化产品
长
龙公司简介
壳寡糖)
肇庆长龙生物科技有限公司是港资独资企业,主要从事壳寡糖及其相关产品的研发、生产、加工和销售。公司现年产壳寡糖150吨。公司信守“以人为本,诚信至上,开拓创新,追求卓越”的经营理念,秉承技术优先、产品高性价比、服务专业化的品质要求,热诚期待与广大用户携手并进,共同发展!
科研实力
n专注海洋生物技术产业——壳寡糖;
n创建国内一流的“技术研发中心”;
n陈列欢博士带队,数十名硕士为主的强大的壳寡糖科研团队;n聘请了华中农业大学微生物农药国家工程研究中心主任梁运祥教授、华南农业大学沈宏教授等高校著名学者,以及广东省农科院多位国内知名专家作为公司顾问;
n实现了壳寡糖一条龙产业链:菌种源头-发酵产酶-酶法制糖-精准壳寡糖-各种壳寡糖盐-壳寡糖单体制备-壳寡糖食品等。
世界领先的
技术
核心技术:1. 高活性壳聚糖酶,发酵原液酶活高达100U/mL
2. 膜分离技术3. 壳寡糖单体分离技术
壳寡糖
全方面检测
科研平台与成果中国壳寡糖行业标准制定单位高新技术产品
壳寡糖单体制备方法专利
肇庆长龙生科技有限公司愿与贵公司长龙生物:中国壳寡糖行业标准制定单位