《Applied Research》:Green and Hybrid Extraction of Chitosan: An Insight Into Sustainable Food and Health Applications
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壳聚糖是一种天然聚合物,存在于多种产品中,包括食品防腐剂、包装材料、保健补充剂和医疗用品。传统上,使用强酸和强碱去除蛋白质、矿物质和乙酰基,但这可能损害聚合物并产生危险废物。本综述考察了旨在减少或避免产生化学废物的步骤同时保持高质量产品的化学、生物、物理及组合
壳聚糖是一种天然聚合物,存在于多种产品中,包括食品防腐剂、包装材料、保健补充剂和医疗用品。传统上,使用强酸和强碱去除蛋白质、矿物质和乙酰基,但这可能损害聚合物并产生危险废物。本综述考察了旨在减少或避免产生化学废物的步骤同时保持高质量产品的化学、生物、物理及组合提取方法。化学提取通常得到的脱乙酰度(degree of deacetylation, DD)在25.25%至99.5%之间,分子量(molecular weight, MW)在22.7至865.7 kDa之间。杂化方法得到的DD值在55.3%至97.7%之间,MW值在53.4 kDa至500 kDa之间。化学-生物杂化方法,例如使用酶或发酵的方法,降低了将几丁质转化为壳聚糖所需的化学物质用量。化学-物理杂化方法,例如微波或超声波辅助,有助于更快速地传输物质并缩短加工时间,以达到所需的DD和MW。这些结果有助于建立一个将壳聚糖质量、成本和生产规模联系起来的模型,体现变废为宝(waste-to-wealth)的理念。该方法将虾加工废料转化为壳聚糖,减少了处理问题,并支持循环海产品经济。所产生的高质量壳聚糖可用于食品和健康产品,惠及马来西亚的水产养殖和海产品产业。
1 Introduction
壳聚糖是一种由几丁质衍生的可持续聚合物,具有生物相容性、可生物降解性、低毒性和抗菌活性,因此被广泛应用于食品防腐、医学和伤口处理等领域。传统的壳聚糖提取依赖强酸和强碱去除蛋白质、矿物质及乙酰基,但这种方法可能损害聚合物并产生危险废物。评估提取方法时,需综合考虑提取产率、脱乙酰度(degree of deacetylation, DD)和分子量(molecular weight, MW)。DD决定壳聚糖的溶解度、电荷密度和生物活性,而MW影响其粘度、成膜能力及适用性。尽管可持续方法旨在减少化学品使用,但与常规技术的详细比较仍然缺乏。本综述的新颖之处在于综合比较化学、生物、物理和杂化提取方法,将DD和MW与加工效率、可持续性、可扩展性、经济可行性及应用适宜性关联起来。此外,虾加工副产物占虾总重的44.06%–62.53%,将其回收为几丁质和壳聚糖可减少废弃物并创造高附加值材料,支持马来西亚循环海产品生物经济,并贡献于可持续发展目标(SDGs)2、3、9、12、13和14。
2 Materials and Methods
本综述遵循PRISMA 2020指南,以确保结果清晰且可重复。研究文献检索自Scopus、Web of Science和Google Scholar,纳入2023年至2026年间发表的同行评审英文文章。检索词包括“chitosan extraction”、“shrimp shell”、“crustacean waste”、“demineralization”、“deproteinization”、“deacetylation”、“fermentation”、“enzymatic extraction”、“microwave-assisted extraction”、“ultrasound-assisted extraction”、“green extraction