目前,国内外关于壳聚糖在食品工业应用已有不少研究,但多是虾蟹壳来源壳聚糖,而以蚕蛹为原料制备壳聚糖在食品工业应用研究报告较少。有研究表明:蚕蛹壳聚糖与虾蟹来源壳聚糖在结构、性质与功能上十分相似,且在某些方面还优于虾蟹壳聚糖,如抗菌性较强、由甲壳素较易脱乙酰得到等。这说明蚕蛹壳聚糖在食品工业同样会有广泛、类似应用,只是目前研究涉及较少而已。随着蚕蛹壳聚糖制备工艺探讨和结构性质研究进一步深入,其在食品工业应用研究必将越来越广泛、系统和深入。
1 食品防腐剂
壳聚糖具有广谱抗菌性,是一种天然、无毒、高效食品防腐剂,壳聚糖对许多细菌和霉菌有抑制作用。Sudharshan 等认为,壳聚糖可渗入细菌细胞核中与DNA 结合,抑制mRNA 合成,从而阻碍mRNA 与蛋白质合成,起到抗菌作用。吴迪等〔32〕通过实验认定,壳聚糖对细菌细胞壁有不可逆破坏作用,这种作用是壳聚糖具有抑菌功能原因之一。朱洪红对蚕蛹壳聚糖抗菌性进行系统研究,发现蚕蛹壳聚糖对大肠杆菌、嗜热芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌均有抑菌效果。壳聚糖抑菌效果受到介质pH 一定影响,在pH 4.5~6.5 范围内,壳聚糖能发挥明显抑菌作用,而在pH 大于6.5 以上时,抑菌作用有所减弱,甚至无抑菌效果,在弱酸性条件下壳聚糖抑菌作用要大于近中性和碱性环境;由蚕蛹壳制备壳聚糖抗菌性近似或明显优于从虾、蟹壳提取壳聚糖。这一研究结论为开发蚕蛹壳聚糖抑菌新产品提供一定理论依据。
2 果蔬保鲜剂
目前,常用果蔬保鲜方法主要有冷藏法、气调法、物理贮藏法、涂膜法等,其中涂膜法简单易行、成本低、可结合冷藏进行果蔬保鲜。壳聚糖具有良好成膜性,将其涂在果蔬表面,可形成一层很薄无色透明半透膜,此膜坚韧、耐用、伸缩性好,且很难拉断,可控制果蔬与外界环境水分交换、减少包装中氧气分压,控制果蔬呼吸速率,可调节水果采后生理代谢,推迟其生理衰老,延长贮藏期,起到保鲜作用。郝光等〔29〕采用不同浓度柞蚕蛹壳聚糖涂膜,研究壳聚糖对草莓保鲜作用,发现以质量分数为1.5% 柞蚕蛹壳聚糖涂膜草莓,其可溶性糖、维生素C 和丙二醛含量与新鲜草莓最接近,保鲜效果明显,在常温(26℃)下贮藏4 天后,果实色泽鲜艳,硬度较大,失水较少,果实腐烂率低。20 世纪80 年代以来,国内外已对许多果蔬进行壳聚糖涂膜保鲜研究。如用壳聚糖涂膜桃、梨、猕猴桃、柿子椒、黄瓜、西红柿可延长储存期〔33〕,因此,壳聚糖在果蔬保鲜方面具有很好应用前景。但应注意,不能完全摒弃传统保鲜技术而夸大壳聚糖保鲜膜作用,应将二者有效结合起来,研究更加高效经济保鲜方法。
3 液体产品澄清剂
对于许多液体产品来说,澄清是加工过程中很关键一步,如水果清汁生产。添加澄清剂是果汁澄清一种重要方法,壳聚糖由于分子中存在大量游离氨基,能与质子结合形成阳离子高聚物,可使胶态颗粒絮凝沉淀,显示出优良絮凝性能,因此可作为许多液体产品澄清剂。壳聚糖作为澄清剂与除杂剂,已应用于饮料水纯化、新型发酵饮料、浸泡山楂酒澄清,葡萄汁、苹果汁、猕猴桃汁、酸枣汁处理,葡萄酒和苹果酒澄清,啤酒和黄酒除浊,榨糖(甘蔗及甜菜)汁净化等方面。目前,尚未有将蚕蛹壳聚糖用作液体澄清剂研究报道,但蚕蛹壳聚糖在此方面应用应具有相当大潜力。
4 保健食品添加剂
壳聚糖是一种生物材料,与人体有生物相容性,具有许多保健功能,如:调节脂类代谢、抗菌抑菌、提高免疫和抗肿瘤作用、抗疲劳、减少体内重金属元素积蓄、保护和调节消化系统等。而且,壳聚糖无害无毒,因此可将壳聚糖用作保健食品添加剂,开发降血脂、降血糖、降血压和减肥等功能性食品,如壳聚糖或其脂肪酸络盐可作为脂肪清除剂添加到食品中。壳寡聚糖不仅具有非常爽口甜味和调解血压、增强免疫力功能,还具有提高食品保水性及水分调节作用,可作为糖尿病和肥胖病保健食品添加剂。壳寡糖在功能性食品上应用受人瞩目,在于其具有多项生理调节机能;且壳寡糖具有低甜度、低热值、低黏度等特性,被广泛用于各类保健品、饮品及奶制品中。
目前,大量工作集中在蛹油、高级脂肪酸、蛹蛋白、蛹肽和氨基酸研究之上,对于蚕蛹甲壳素及壳聚糖也展开一些研究,但绝大多数仅限于制备工艺探讨及优化,而对于甲壳素及其衍生物结构性质、活性特点、质量控制和应用开发则研究相对较少,且不够深入。因此,对于蚕蛹壳聚糖研究,不能仅局限基础工艺探讨及产品初级加工阶段,而应深入研究其结构性质与其它来源壳聚糖异同之处,研究蚕蛹壳聚糖功能和作用机理,对不同脱乙酰度和分子量壳聚糖性质及应用进行探讨,开发新型功能性食品,实现具有“蚕蛹壳聚糖特色”深加工产品开发。