壳寡糖应用

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壳寡糖在宠物食品里的应用

自然养育宠物:壳寡糖对宠物健康的好处

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. 壳聚糖在农业中有什么好处、作用和用量?

壳聚糖在农业中具有多种好处和功能。以下是概述:

壳聚糖在农业中的好处
  • 植物生长促进:刺激植物生长,提高农作物的产量和质量。
  • 抗病性: 增强植物免疫力,提供对各种病原体的抵抗力,包括真菌、细菌和病毒。
  • 害虫威慑:对几种农业害虫起到天然威慑作用。
  • 土壤健康改善:有助于土壤重组,增强其水分和养分保留能力。
  • 种子发芽:提高种子发芽率和植物早期发育。
  • 抗逆性:增强植物对环境压力(如干旱、盐度和重金属)的抵抗力。
壳聚糖在农业中的功能
  • 生物杀虫剂:用于叶面喷施或土壤添加剂以防治害虫。
  • 生物刺激素:促进植物的整体生长和健康。
  • 土壤改良剂:改善土壤质量和养分可用性。
  • 种子处理:涂有壳聚糖后,可增强种子发芽和早期生长。
  • 叶面施用:作为喷雾剂,它可以触发植物防御机制。
剂量和应用

壳聚糖的最佳剂量可能会因作物类型、预期目的(如生长促进或害虫防治)和产品的具体配方而有很大差异。

  • 浓度: 通常用于叶面施用的浓度范围为 0.1% 至 1.0%。
  • 施用方法: 可以作为叶面喷施、种子处理、土壤改良剂或通过灌溉系统施用。
  • 频率:频率取决于农业需求,从单次施用(例如种子处理)到整个生长季节的多次施用,以持续控制病虫害。
重要注意事项
  • 环境影响: 壳聚糖可生物降解且环保,使其成为可持续农业实践的首选。
  • 监管批准:遵守有关使用生物刺激素和生物农药的当地农业法规至关重要。
  • 兼容性: 检查与其他农业投入品的兼容性对于有效性至关重要。

为了获得最佳效果,建议农民和种植者咨询农业专家或推广服务,根据他们的特定作物和当地条件量身定制。遵循制造商对所用壳聚糖产品的说明也很重要。

4.农业中使用的壳聚糖的常见形式有哪些?

在农业中,壳聚糖通常以各种形式使用,以利用其有益的特性。农业中使用的每种形式的壳聚糖都有不同的好处、功能和推荐剂量,针对特定的农业应用量身定制。这些包括:

  • 叶面喷施:直接施用于植物叶子,有助于预防疾病和防止害虫。
  • 好处: 防止真菌、细菌和病毒感染;驱除害虫。

    功能: 应用于叶子时刺激植物防御机制。

    用量: 一般以0.1-1.0%的浓度使用。频率和数量取决于作物类型和病虫害压力。

  • 种子处理:用壳聚糖包衣种子可促进发芽并提供早期疾病保护。
  • 优点: 提高发芽率,幼苗早期生长,并提供初始疾病保护。

    功能: 给种子包衣以增强生长和免疫力。

    用量:种子包衣液的壳聚糖浓度通常为 0.5-1.5%。播种前作为涂层使用。

  • 土壤改良剂:与土壤混合以提高其质量,这有助于保水并刺激植物根系生长。
  • 好处: 提高土壤质量,增加保水能力,促进根系生长。

    功能:与土壤混合以改善其结构和微生物活性。

    剂量: 根据土壤类型和条件而有所不同,通常在作物周期开始时施用或根据需要施用。

  • 肥料添加剂: 掺入肥料中,以提高养分吸收效率和整体土壤健康。
  • 好处: 提高养分吸收效率;增强土壤健康。

    功能: 掺入肥料中以提高其功效。

    用量: 通常占整体肥料成分的一小部分;具体比例取决于肥料类型和作物需求。

  • 壳聚糖纳米颗粒:用于将营养物质或保护剂定向输送到植物的特定部分。
  • 好处: 提供有针对性的营养物质或杀虫剂输送,提高效率。

    功能: 用于精确应用于植物,最大限度地减少浪费。

    剂量:高度特异性并基于目标需求;由于其高效率,通常以最少的数量使用。

一般注意事项
  • 作物和环境特异性:有效性和所需剂量可能因作物、生长阶段和环境条件而异。
  • 商品规格: 请始终遵循制造商针对特定商品的指南。
  • 法规遵从性:确保使用符合当地农业法规。
  • 专家咨询:建议咨询农业专家以获得量身定制的建议。

这些形式是根据特定需求选择的,例如改善植物健康、防止害虫或提高作物产量。每种形式都利用了壳聚糖的特性,如生物降解性、无毒性以及增强植物免疫力和生长的能力。同时,每种形式的壳聚糖应用都旨在利用其独特的特性来改善作物健康和产量,为可持续和高效的农业实践做出贡献。

5.哪种壳聚糖最适合农业:酸溶性壳聚糖、盐酸壳聚糖还是壳寡糖?

在考虑壳聚糖在农业中的使用时,酸溶性壳聚糖、盐酸壳聚糖和壳寡糖之间的选择取决于几个因素,包括具体的农业应用、有效性、易用性和作物安全性。每种类型都有其独特的特点和优点:

酸溶性壳聚糖

特性: 溶于酸性溶液,通常来源于几丁质的脱乙酰化。

用途: 常用于其抗真菌特性和生长刺激剂。

优点: 有效增强植物免疫力,提高产量。

注意事项: 酸性可能是某些土壤类型或作物的一个问题。

Chitosan Hydrochloride (Water-soluble) (盐酸壳聚糖(水溶性))

特性:壳聚糖的盐酸盐形式,以其水溶性而闻名。

用途: 通常用于叶面施用和作为种子处理剂。

优点: 在水中的溶解性更好,使其更容易应用,并且通常可有效促进种子发芽和植物生长。

注意事项:仔细管理浓度以避免潜在的植物毒性很重要。

壳聚糖低聚糖 (水溶性)

特性:由较短的聚合物链组成,增强了其溶解度和生物活性。

用途: 因其生物刺激剂和生物农药特性而广泛使用。

优点: 高生物活性意味着它在较低浓度下有效,并且其较小的分子尺寸更容易被植物吸收。

注意事项:由于需要将壳聚糖分解成低聚糖的加工,因此可能更昂贵。

选择的关键考虑因素

特定农业需求: 选择取决于您要实现的目标,例如,疾病控制、生长刺激或提高抗压能力。

作物安全性:每种类型与不同作物的相互作用可能不同,因此考虑作物耐受性很重要。

环境条件:土壤 pH 值、气候和其他环境因素会影响不同壳聚糖类型的有效性。

施用方法: 施用的难易程度(例如,叶面喷施、土壤改良剂)和所需的浓度水平可能因类型而异。

成本效益:考虑相对于特定使用案例的优势和有效性的成本。

法规遵从性: 确保所选类型符合当地农业法规。

建议

通常建议进行试验或参考特定于作物和地区的农业研究,以确定最有效的壳聚糖类型。咨询农业专家或推广服务也可以根据您的具体条件和要求提供有价值的指导。

6.是否有成功的试验证明壳聚糖在农业中的有效性?

是的,已经有几项成功的试验和研究证明了壳聚糖在农业中的有效性。这些研究涵盖了农业应用的各个方面,包括植物生长促进、抗病性、病虫害防治以及提高作物产量和质量。以下是一些主要亮点:

  • 植物生长和产量:研究表明,壳聚糖可以显着促进植物生长并提高产量。对西红柿、黄瓜和草莓等作物的研究表明,用壳聚糖处理后,生长得到改善,产量更高。
  • 抗病性: 壳聚糖可有效提高植物对真菌、细菌和病毒性疾病的抵抗力。对各种作物的试验表明,施用壳聚糖后,枯萎病、腐烂和霉菌等疾病的发生率降低。
  • 害虫防治:壳聚糖还被认为可有效驱除某些农业害虫,从而减少对化学杀虫剂的依赖。试验表明它对蚜虫和螨虫等害虫有效。
  • 种子发芽和幼苗生长:研究表明,壳聚糖处理可以提高种子发芽率并刺激幼苗的早期生长,有助于植物更健康、更健壮。
  • 抗逆性:已观察到壳聚糖可以提高植物对环境胁迫(如干旱、盐度和重金属毒性)的耐受性。这在面临恶劣气候条件的地区尤为有价值。
  • 土壤健康:除了对植物的直接益处外,壳聚糖还被用于改善土壤结构、增强微生物活性和增加养分可用性。
  • 收获后保存:壳聚糖已成功用于延长保质期和保持收获后水果和蔬菜的质量。

这些试验和研究在不同的地理位置和各种作物上进行,强调了壳聚糖在农业中的多功能和广泛益处。然而,重要的是要注意,壳聚糖的有效性可能因其浓度、分子量、来源以及特定的作物和环境条件等因素而异。持续的研究和田间试验有助于优化其使用并了解其在可持续农业中的全部潜力。

7.壳聚糖如何用于农业

壳聚糖来源于蟹壳,正在成为农业实践中的可持续替代品。它在农业中的好处是多方面的,包括刺激植物生长、提高产量、增强抗病能力以及作为对害虫的天然威慑。

壳聚糖可以提高种子发芽率,提高植物的抗逆性,并有助于改善土壤健康。其应用范围从生物杀虫剂和生物刺激剂到土壤改良剂和种子处理。壳聚糖的有效性可能因其分子结构、作物类型和环境条件等因素而异。由于环保和可持续,它为那些寻求具有生态意识的农业解决方案的人提供了一个可行的选择。壳聚糖由于其蟹壳来源和可生物降解性,有望在未来的农业发展中发展。

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