壳寡糖应用

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葡萄酒-饮料-啤酒中的壳寡糖

壳寡糖对葡萄酒、啤酒和威士忌的影响:增强风味、清晰度、稳定性和价值

Chitosan Oligosaccharides Introduction

甲壳素(chitin), 广泛存在于虾蟹壳中,是由N乙酰氨基葡糖聚合而成的多糖。

甲壳素经脱乙酰化处理后得到壳聚糖(chitosan)

近十几年来,甲壳素、壳聚糖的研究已在国内外广泛展开,它们在抗肿瘤、防治病源微生物方面的功能越来越引起人们的重视。但由于其不溶于水, 在开发应用上受到很大限制。 为此,通过适当方法将壳聚糖降解为壳寡糖(又称寡聚氨基葡糖、甲壳低聚糖,chitooligosaccharide, chitosan oligosaccharide),即由2~10个氨基葡糖通过β-1-4糖苷键连接而成的低聚糖。

通过一系列实验发现,其不但水溶性好,易被人体吸收,具有抑菌、抗肿瘤、调血脂、调节免疫及活化肠道双歧杆菌等多种生理功能,而且应用领域大大拓宽。

壳寡糖在精细化工、生物医药、保健食品及农林畜牧等方面具有独特的应用价值。


壳寡糖化学结构式

壳寡糖是一种源自甲壳素的多功能生物聚合物,由于其独特的特性,已在多个行业中得到广泛应用。这种可生物降解且无毒的化合物在各个领域具有一系列优势:

  • 医疗保健和制药:壳寡糖的生物相容性使其在医疗应用中具有不可估量的价值。它用于伤口愈合产品、药物输送系统,并用作组织工程中的生物材料。它促进愈合和控制药物释放的能力使其成为制药行业的热门选择。
  • 环境保护:在水处理中,壳寡糖与重金属和其他污染物结合的能力使其成为净化过程的有效剂。这一特性使其在工业和市政水处理设施中使用。
  • 农业:农民和农艺师利用壳寡糖作为天然生物刺激剂和诱发剂。它促进植物生长并增强对病原体的抵抗力,有助于更可持续的农业实践。
  • 食品工业:壳寡糖在食品生产和保存中具有多种用途。它作为抗菌食品添加剂,可用于制造可食用薄膜或涂层,以延长易腐产品的保质期。
  • 饮料生产:在酒精饮料行业,壳寡糖用于澄清葡萄酒、啤酒和威士忌,有助于提高其透明度和稳定性。
  • 膳食补充剂:该化合物还用于生产膳食补充剂,利用其潜在的健康益处。
  • 塑料工业:壳寡糖的可生物降解特性使其成为开发环保塑料替代品的有吸引力的选择。

  • 生物活性。壳寡糖水溶性大于99%,人体吸收率99.88%,从而比壳聚糖具有更优越的生物活性。它能改善肠道微生物的区系分布, 刺激有益菌的生长,其药理活性是同等重量壳聚糖的14 倍。实验证明,壳寡糖应用于乳制品,可使双歧杆菌增生120 倍。
  • 抗菌抑菌作用。壳寡糖具有明显的抗菌抑菌作用。其抑菌作用也是随壳寡糖分子量的降低而逐渐增强,用分子量为1 814,脱乙酰度为84% 的壳寡糖处理非编织布料,发现0.01%的浓度对普通变形杆菌的抑菌率就达到90%,而对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌需0.05%,分子量为2 000~ 30 000, 脱乙酰度为 91.5%的壳寡糖对伴放线放线杆菌和突变链球菌两种口腔病原体有灭活作用。
  • 抗肿瘤作用。壳寡糖能提高机体的免疫活性和抗癌能力,对肝癌细胞有明显抑制作用。
  • 植物的防病抗病活性。壳寡糖还可作为植物调节剂,增强植物对病虫害的防御能力。寡聚糖具有调控植物生长、发育、繁殖、防病抗病等方面的功能,能够刺激植物的免疫系统反应,激活防御反应,产生具有抗病害的活性物质,抑制病害的形成。
3、壳寡糖在葡萄酒应用中有什么好处?

壳寡糖已被证明在酿酒中具有多种好处。它可以提高葡萄酒的透明度和稳定性,以及降低不需要的化合物和异味的水平。壳聚糖还可以作为天然防腐剂,可以延长葡萄酒的保质期并减少对合成添加剂的需求。

  • 壳寡糖可以去除葡萄酒中不需要的化合物
  • 壳寡糖的主要优点之一是它能够与葡萄酒中的蛋白质、单宁和酚类化合物结合并去除不需要的化合物。

    这有助于降低浑浊形成的风险,并提高葡萄酒的透明度和亮度。此外,壳寡糖可以帮助降低亚硫酸盐的含量,亚硫酸盐通常用作葡萄酒中的防腐剂,并会引起某些人的过敏反应。

  • 壳寡糖可以提高葡萄酒的稳定性
  • 壳寡糖还可以通过降低沉淀和沉淀的风险来提高葡萄酒的稳定性。这有助于防止风味和香气化合物的损失,并确保葡萄酒的质量随着时间的推移。此外,壳寡糖可以作为一种天然抗氧化剂,有助于防止氧化损伤并保持葡萄酒的新鲜度和风味。

  • 壳寡糖可以作为澄清稳定剂和消除酒香酵母
  • 它用作处理浮选澄清葡萄汁的澄清剂,以减少浑浊和不稳定胶体的含量。

    也用于稳定葡萄酒。 这种聚合物实际上有助于消除不需要的微生物,例如酒香酵母

  • 壳寡糖可以促进可持续性并减少环境影响
  • 在酿酒中使用壳寡糖可促进可持续性并减少葡萄酒生产对环境的影响。

    壳聚糖是可生物降解的,不会在环境中积累,使其成为一种安全且可持续的酿酒解决方案。

    壳寡糖在葡萄酒中的应用已被广泛研究,结果显示了其有效性和安全性。

  • 壳寡糖对葡萄酒的味道、香气或颜色没有影响
  • 壳寡糖已被欧盟和美国食品和药物管理局等监管机构批准为酿酒中安全有效的添加剂。此外,壳寡糖已被证明对葡萄酒的感官特性没有不利影响,因为它不会影响葡萄酒的味道、香气或颜色

    壳寡糖是一种有效且可持续的葡萄酒应用解决方案。其独特的特性,如去除碎屑、增强稳定性和自然保存,使其成为动物源性添加剂的有吸引力的替代品。

    此外,壳寡糖的使用促进了可持续性,减少了葡萄酒生产对环境的影响。因此,预计壳寡糖作为一种安全且可持续的添加剂,在葡萄酒行业的使用将继续增长。

4. 葡萄酒、饮料、酒精中壳寡糖的用量是多少?

葡萄酒、饮料和酒精中壳寡糖的剂量因具体产品和预期用途而异。


葡萄酒、饮料、酒精中的壳寡糖剂量(仅供参考)

在葡萄酒中,壳寡糖通常用作澄清剂,通过去除不需要的颗粒(如沉淀物和浑浊)来澄清葡萄酒。葡萄酒中壳寡糖的剂量可以根据葡萄酒的特性和所需的澄清程度而有所不同。通常,使用每百升(100 升)葡萄酒 5 至 100 克的剂量,但重要的是要遵循制造商的说明并在使用前进行试验以确定最佳剂量。

在果汁、苹果酒和软饮料等饮料中,壳寡糖通常用作稳定剂和增稠剂。这些饮料中壳寡糖的剂量可能因特定产品以及所需的质地和稳定性而异。一般来说,使用每百升(100 升)10 克的剂量,但遵循制造商的说明并在使用前进行试验以确定最佳剂量也很重要。

在啤酒和烈酒等酒精饮料中,壳寡糖可用作澄清剂,以去除不需要的颗粒和浑浊。这些饮料中壳寡糖的剂量可能因特定产品和所需的澄清水平而异。通常,每百升啤酒的剂量为 10 至 100 克,但重要的是要遵循制造商的说明并在使用前进行试验以确定最佳剂量。


美国 FDA 的黑日尔曲霉壳聚糖剂量:授权用于葡萄酒处理的材料

需要注意的是,壳寡糖的剂量可能因特定产品和所需结果而异,始终建议查阅制造商的说明并在使用前进行试验,以确定适合您特定应用的最佳剂量。

5. 有关壳寡糖控制布鲁塞尔酒香酵母的更多信息
(1) 什么是布鲁塞尔酒香酵母(Brettanomyces Bruxellensis)?

在葡萄酒工业中,B. bruxellensis 通常被认为是一种腐败酵母,它和该属的其他成员通常被称为酒香酵母(“brett”)。它的代谢产物可以赋予葡萄酒“汗湿的马鞍皮”、“谷仓”、“烧焦的塑料”或“创可贴”的香气。法国的一些酿酒师,偶尔还有其他地方的酿酒师,认为它是葡萄酒的理想添加物。一些葡萄酒商认为布雷特要对优质红葡萄酒中 90% 的变质问题负责。


布鲁塞尔酒香酵母

这种不需要的酵母能够在困难的条件下老化。这种微生物的发育通常会导致产生异味,例如乙基酚和乙烯基酚。

事实上,这些分子的感官特性(mostic、animal、horsy、barnyard、smory、spicy、picry、burned plastic 或 medicinal)通常被描述为 Brett 特征。

它还负责产生其他负芳香族化合物,例如异戊酸(已知与令人不快的俗气香气有关)和四氢吡啶,这些化合物是造成慕斯污染的原因。

如今,在国际范围内,对这一缺陷的关注量变得很大,布鲁酒香酵母(Brettanomyces bruxellensis)被认为是全球葡萄酒变质的主要微生物原因,造成了巨大的经济损失。

Brettanomyces bruxellensis 非常适合酿酒条件,因为它耐低 pH 值和乙醇,兼性厌氧,并且可以吸收替代己糖的碳源。

因此,布鲁酒香酵母(Brettanomyces bruxellensis)及其在葡萄酒中发展的后果对葡萄酒品质构成了持续的威胁,如何消除和控制布鲁酒香酵母(Brettanomyces bruxellensis)是一个重要的关键课题。

(2) 壳寡糖如何控制布鲁塞尔酒香酵母的研究

在过去的几年里,从葡萄酒行业的许多运营商那里,已经验证了壳寡糖作为在酿酒中控制布鲁塞尔酒香酵母的新工具是有效的。

壳寡糖是一种线性多糖,由两个重复单元 [D-氨基葡萄糖单元 (GlcN) 和 N-乙酰-D-氨基葡萄糖 (GLcNAc) 单元] 组成,沿聚合物链随机分布并通过 β(1-4) 键连接。

最近的研究表明,壳寡糖应用对被布鲁酒香酵母(Brettanomyces bruxellensis)污染的葡萄酒的影响,导致布鲁酒香酵母(Brettanomyces bruxellensis)细胞的消除。

在这些研究中,添加了壳寡糖制剂,葡萄酒在 10 天后晾干,并在处理后短暂延迟评估处理效率。

本研究的重点是评估烯烃聚糖制剂的不同添加方案对布鲁塞尔酒香酵母种群进化和挥发性酚含量随着衰老的影响,长达 9 个月。

同时,最近的其他研究表明,壳寡糖施用 9 对受布鲁塞尔酒香酵母香(Brettanomyces bruxellensis)污染的葡萄酒的影响,导致布鲁酒香酵母细胞的消除,即使在高达 10 5 -10 6CFU/mL 的高水平种群中也是如此。

由于在橡木桶中陈酿期间必须控制葡萄酒微生物的稳定性,我们的研究重点是应用酿酒壳寡糖制剂,以防止葡萄酒在实验酿酒厂和酿酒厂规模的陈酿过程中受到布鲁塞尔酒香酵母的污染。

此外,由于以前的研究报告说,高效的苹果酸乳酸发酵 (MLF) 的管理可以通过阻碍酒香酵母的发育来帮助保持葡萄酒的品质,因此在这项工作中壳寡糖处理的应用已经在接受快速 MLF(通过酵母-细菌共接种)的葡萄酒和接受缓慢 MLF(由自发微生物群落进行)的葡萄酒上进行。

结果证实了壳寡糖在葡萄酒陈酿中作为控制布鲁酒香酵母香(Brettanomyces bruxellensis)的预防工具的作用,其在葡萄酒中发展的后果对葡萄酒质量构成持续威胁。

6. 壳寡糖在葡萄酒应用中的探讨

壳寡糖是一种源自甲壳素的生物聚合物,甲壳素是一种存在于贝类中的天然聚合物。 在葡萄酒应用中,壳寡糖可用作澄清剂。澄清剂是添加到葡萄酒中的物质,用于去除不需要的杂质,如沉淀物、浑浊或异味,并提高葡萄酒的透明度和稳定性。

在葡萄酒中使用壳寡糖作为澄清剂的好处包括:
  • 1. 去除杂质:壳寡糖可以消除布鲁色酒香酵母细胞并去除悬浮颗粒,包括酵母细胞、细菌和单宁,这些颗粒会导致葡萄酒中出现浑浊或沉淀物。
  • 2. 澄清:通过去除这些杂质,壳寡糖可以澄清葡萄酒,改善其外观。
  • 3. 稳定:Mushroom 壳寡糖可以通过结合并去除可能导致葡萄酒变质的化合物(如二氧化硫、金属和氧化酚)来帮助稳定葡萄酒。
  • 4. 降低致敏性:与动物性壳寡糖不同,壳寡糖不含过敏原,素食者和对贝类过敏的人都可以使用。

总而言之,壳寡糖可以成为葡萄酒行业中动物性澄清剂的有效且可持续的替代品。

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