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漫话“壳寡糖” 刘兴飞壳寡糖，作为一种从海洋生物虾、蟹外壳提取、降解加工而成的低分子糖类物质，随着生命科学研究的不断深入，越来越被人们所重视。这几年，不仅在人体医学方面，而且在农业方面，壳寡糖类产品的开发应用也得到了飞速的发展。说到壳寡糖，我们不得不提到他的初级产品甲壳素。“甲壳素”最早在1811由法国学者Braconnot（布拉克诺）首次从甲壳类动物的外壳中分离出来。在这之后，美国、欧洲的医学界、大学、营养食品研究机构相继投入研究。这类物质在食品、饲料添加剂、植物营养剂方面已经大量的应用。整体上日本走在了最前列，率先将甲壳素、壳聚糖和壳寡糖经临床实践后以机能食品身份投放市场。寡聚糖是甲壳素的升级产品，作为植物免疫激活因子的基础研究始于20世纪60年代，Ayers等在1976年发现细胞壁的寡糖片段能诱导植物植保素(Phytoalexin)合成。Bishop于1981年发现番茄病原菌分泌的多聚半乳糖醛酸酶(PG)消化果胶多糖得到的片段，可诱导蛋白酶抑制剂的合成与积累。以后又发现寡糖可以诱导乙烯、甲壳素酶、葡聚糖酶、富含羟脯氨酸糖蛋白等的产生。1985年Albersheim首次提出了寡糖素(Oligosaccharins)这个新概念和新领域，并认为寡聚糖具有调控植物生长、发育、繁殖、防病和抗病等方面的功能，能够刺激植物的免疫系统反应。我国在这方面起步较晚，1996年中国第一届甲壳素化学学术会议在钓鱼台国宾馆召开。在这次会议上，我国成立了专项研究甲壳素系列的课题组，课题组的名字就叫：中国科学院天然产物与糖研究组，代号1805。第二年这个课题被列为国家科委的“九五”攻关计划，列入国家的“863”计划重点开发项目。目前，壳寡糖类物质在农业方面的研究正在逐步深入，从甲壳素、壳聚糖到壳寡糖，随着科技手段的不段进步，人类对于这种物质的研究也逐步深入。从登记的产品来看，肥料产品多为低端的甲壳素产品，杀菌剂为氨基寡糖素类产品居多（多为0.5%的氨基寡糖素。北京三浦百草正在登记3%氨基寡糖素产品），也有个别的壳聚糖类产品。在国内的厂家中，北京三浦百草、海南正业、广西国发等公司一直在做这方面的产品开发。壳寡糖目前属于二级产品，它是在甲壳素产品的基础上，不断进行分子降解，得到的分子量在2000以下，聚合度2-15（个糖分子）的一类物质。这类物质，能溶于水、稀酸。与甲壳素类大分子糖类物质相比，更容易被作物吸收。壳寡糖目前是糖类物质在农业上应用的最高端产品。在农业应用方面，壳寡糖目前被作为植物杀菌剂、植物诱导剂、杀线虫剂、植物营养剂和保鲜剂等很多方面：作为植物杀菌剂，壳寡糖（农药登记成分：氨基寡糖素）在疫病、枯萎病、病毒病方面都有登记。对不同病菌有不同的抑菌机理，南京农大实验证明壳多糖抑制水稻恶苗病的主要机理是壳多糖的直接抑菌作用，而抑制油菜菌核病主要是由于壳多糖诱导了油菜的抗病性。大体上壳寡糖对病原菌的作用机理可以分为以下几类：1、改变病原菌细胞膜的流动性和通透性，阻断病原菌代谢。壳寡糖为带正电的聚合阳离子，易与真菌细胞表面带负电荷的基团作用，从而改变了真菌细胞膜的流动性和通透性。阻碍病原菌细胞内外物质交换，阻断了传播通路，并杀死病原菌。2、干扰 DNA的复制与转录（DNA是病原菌细胞复制扩展的遗传物质，相当于“病原菌的种子”）。壳寡糖对DNA有高度的亲和力，进入到病原菌的细胞核中，与DNA作用，影响真菌DNA的复制和RNA的转录，从而抑制其生长。这样病原菌就不会繁殖新的细胞，病害就停止了传播和扩展。已有的病原菌也被破坏，逐步死亡。以上两种作用方式是壳寡糖直接对病原菌的作用，是壳寡糖杀菌的直接方式。而作为诱导剂，又到植物体内一些类物质的产生，才是壳寡糖类物质最为长效与神奇的地方。作为植物的诱导剂，这块的研究正在深入中。简单地说就是外源性的壳寡糖类物质可诱导植物体产生大量几丁质酶和1，3-葡聚糖酶。这些酶能与植物病害菌或害虫外皮的甲壳质反应（甲壳质是绝大部分生物的细胞壁和体表的主要组成物质），并阻止其侵入植物组织内，从而增强了植物自身对敌害的防御能力。这些是壳寡糖类物质作为植物疫苗的防病机理。在实际应用中，各个厂家建议农作物种植户尽早使用，就是基于这个原因。如北京三浦百草公司的百净产品，农户在前期连续使用3-4次后，后期的病害就明显减少，有些试验地块发病率低于30%，起到了很好的预防效果。作为杀根结线虫方面的配方产品，也是由于诱导作用产生的。美国将壳寡糖与适当的载体物质相混，制成一种对防治线虫非常有效的天然物农药。它不是直接杀死害虫，而是促使土壤中微生物产生一种能杀死线虫及其虫卵的酶，而达到灭虫的目的。与此同时，壳寡糖具有抗噬菌体活性，可用于保护根瘤菌抵抗其噬菌体。另外，作物根系在壳寡糖的诱导下产生了大量的几丁质酶，这些酶能够侵蚀线虫体表的几丁质（构成线虫体表的一种重要物质），从根本上杀除侵入植物体的根结线虫。这样通过根部和土壤施用壳寡糖类物质，土壤的有益菌群得到了保护，有害菌群也受到一定的抑制和消除，极大地改良了土壤环境。作物体内也从根部产生了大量的几丁质酶和葡聚糖酶，进一步会产生植保素等物质，抵抗线虫和病害的侵染。北京三浦百草公司正是在这种理论的基础上开发了一款根结线虫1+1产品，其中最主要的组成部分就是壳寡糖。在作物的生长初期使用，能够起到很好的抑制根结线虫效果。在国内很多大棚蔬菜区域，早期使用的持效期达到了4个月以上。国外也有类似的报道：在巴西的乌贝拉巴农场单独施用5次BAICLEAN（3%壳寡糖）产品后，甜菜根结线虫有了明显的改观，防治率达到94%以上。在作物营养方面，壳寡糖具有很高的开发价值。壳寡糖本身是一种低分子糖类，还有大量的C、N物质，能为作物提供养分。另外，由于壳寡糖的诱导作用，植物体内各种酶（苯丙氨酸解氨酶、多聚半乳糖醛酸酶(PG)、脂氧合酶等）产生，这些酶是作物生长过程中的各种生长素的促进物质。从而对作物生长、果实成熟等起到促进作用。在促进作物生根方面，也表现出很好的效果。市场上新上市的促根类产品，也有许多是以此类物质为基础的。在食品工业方面，壳寡糖类类物质还被广泛的应用于防腐保鲜方面。江苏农学院、山东青岛大学、江苏淮海工学院等单位研究表明壳寡糖在延长果实储藏期、防治果蔬受微生物侵染、防治维生素C、有机酸及糖分损失方面，有着比常规化学保鲜剂巨大的优势。如：江苏农学院进行了壳聚糖常温保鲜猕猴桃的研究，经壳聚糖处理过的猕猴桃，其常温贮藏期一直延长至80天，比化学保鲜剂延长50天。山东青岛大学用壳聚糖对草莓的保鲜效果进行了研究，其结果是： 6天保存期，经壳聚糖保鲜的草莓感染率仅为30%，而用山梨酸钾保鲜的