尽管甲壳素在国内还是一个比较陌生的概念,但科学研究表明,甲壳素及衍生物不仅在工农业生产上有着广泛的用途,在人体健康保健上也有着十分重要的作用。它是维护人体酸碱平衡,改善酸性体质不可缺少的物质。11月5日至8日,中国化学会第五届甲壳素化学生物学与应用技术研讨会在南京召开,展示了国内甲壳素研究与开发取得的可喜进展。这里,我们推出这篇长篇报道,就是让人们更多地认识甲壳素、了解甲壳素,扶持像南通双林生物制品公司这样的自主创新企业,深入、广泛地开发与应用,树立民族创新品牌,更好地造福人类健康,推动我国海洋经济的发展。我们期盼着甲壳素开发与应用的春天早日到来!
一次甲壳素业内盛会在南京召开
随着科研的进步,人们越来越发现有一种物质———甲壳素,对生命有着极其重要的作用。早在20世纪90年代初,除蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质五大要素之外,欧美医学界将甲壳素定为“生命第六要素”。到目前为止,甲壳素是自然界中唯一可以食用的、含有游离氨基碱性基团的动物纤维素。日本一个著名的化学家曾说:不了解甲壳素对生命作用的医生,不是一个好医生。
11月5日至8日,中国化学会第五届甲壳素化学生物学与应用技术研讨会在南京召开。参加此次会议的有法国、日本、韩国和中国台湾等35位海外专家代表,和来自清华大学、北京大学、中国海洋大学、南京大学等国内著名高校、科研院所的150多位专家、学者。大会共发表论文166篇,展示了甲壳素研究的清晰动态和最新成果,内容涉及甲壳素在生物、化学、精细化工、环璄保护、医药保健等诸多分支领域,特别是甲壳聚糖、甲壳低聚糖、甲壳寡糖等在医药卫生、健康保健方面的开发应用,引起与会者的普遍关注。南通双林生物制品公司董事长梁双林提出:缺少甲壳聚糖导致现代人易成酸性体质,这一观点得到了与会专家充分肯定。江苏省发改委副主任林一峰出席会议并讲了话。
据会议主席、武汉大学生物资源研究开发中心主任杜予民教授介绍:此次会议是历届甲壳素会议中出席外国专家最多、发表论文最多、国内参会人数最多的一次业界盛会。
甲壳素研究涉及化学、生物学、医药学、物理学、材料学等方面。杜予民提出了此次会议主题———甲壳素与多学科的交叉与融合。杜予民说,当今,前沿科学的研究大多涉及多个领域,甲壳素也不例外,只有把它与多学科结合起来,才能推动甲壳素向纵深发展,才能碰撞产生新的思维火花,把甲壳素研究推向科技前沿。
参会企业家们在会上呼吁:中国甲壳素生产企业联合起来,成立一个由甲壳素委员会领导及专家参加的“中国甲壳素协会”,统一制定出一个甲壳素行业标准,为企业提高产品质量、规范市场、降低生产成本、充分利用资源、保护生态环境,为我国的海洋经济发展及人类健康事业做出更大的贡献。
国外专家畅谈甲壳素科研进展
利用参加大会的机会,我们就读者关心的有关甲壳素科研进展的情况,采访了几位国外专家。
欧洲甲壳素协会会长、法国里昂大学教授刀玛德先生介绍说,最早发现甲壳素的是欧洲,但发展最快的是日本,应用最多的是美国,生产量最大的是中国。欧洲近几年的应用研究也在加快发展,主要是低聚糖在医药卫生保健方面的应用研究,欧洲目前应用最多的是氨基葡萄糖硫酸钾盐,因为这个产品是意大利和美国专家花了10年的时间才研究出了它对骨关节疾病的防治作用,美国药管部门FDA已将其列入药典。而据我了解,欧洲的氨基葡萄糖硫酸钾盐90%%来自于中国的南通双林公司。
日本、韩国专家也在大会上各自介绍了其国内甲壳素及其衍生物应用研究情况。
日本是世界上研究甲壳素花费经费最多的国家,20世纪80年代就动用13所大学、25家研究所,投入60亿日元进行研究,成果十分喜人。20世纪90年代初期几丁聚糖、水溶性几丁低聚糖保健品的销售额是1亿美元,现在已经达到160亿美元。日本最流行的甲壳素书是《螃蟹壳的革命》、《水溶性几丁聚糖》等。韩国甲壳素的应用研究也十分活跃。
韩国甲壳素协会会长罗东帕教授说,韩国甲壳素除了在防治癌症、肝病、糖尿病、骨关节疾病研究之外,在食品添加剂、化妆品上应用也非常迅猛。甲壳素衍生物———低聚糖已用到食品的方方面面,用中国梁双林先生提出的观点,通过这些添加食品维护人体酸碱平衡,现在这类食品已成为产业主导产品,年销售额达到60多亿美元。针对这种现象,韩国最近还加大了其在农业上的应用程度。
国内甲壳素科研方兴未艾
在甲壳素的研究应用方面,日本、欧美一直走在前列。虽然我国起步较晚,在上世纪70年代,甲壳素的提取还仅停留在家庭手工作坊层面,但经过多年的风雨兼程,我国在甲壳素的研究和应用上已经迈进了一大步。
武汉大学甲壳素研发中心主任、博士生导师杜予民教授,是我国较早从事甲壳素方面的研究专家,中心成立7年来,已申报国家发明专利53项,其中已获授权19项,在SCI源刊发表学术论文120多篇,多次在欧洲、美国和亚太地区甲壳素学术讨论上发表研究论文,在甲壳素国际学术领域享有很高的威望。杜予民研究认为,甲壳素的原料不一样,其分子结构和分子量是不一样的。甲壳素的主要作用在于衍生物,甲壳素衍生物很多,有壳聚糖、低聚糖、水溶性低聚糖、氨基葡萄糖盐酸盐、硫酸盐、N-乙酰氨基葡萄糖等,各种衍生物有着不同的用途。
杜予民说,甲壳素是一个非常好的物质,用途极其广泛,国内外需要量很大,我国要加强这方面的开发应用研究,让甲壳素造福于人类的健康事业。
江南大学食品科学研究所所长夏文水教授,是甲壳素制备方面的专家。曾留学意大利,师从国际甲壳素权威、欧洲甲壳素协会第二届主席理查得·莫扎莱理教授。
夏文水介绍说,甲壳素及其衍生物的制备工艺和提取方法非常重要,方法不一样,生产的甲壳素及其衍生物是不一样的,用途和效果也各不相同。从方法上来说,目前有二,即化学法和生物法;从工艺上来讲就很多了。化学生产甲壳素及其壳聚糖、低聚糖和寡糖就比较简单,成本较低,但产品的性质不稳定,环境污染严重,主要适用于工农业、塑料业;生物法提取的水溶性几丁聚糖、低聚糖、寡糖,质量稳定,很容易被人体吸收,无任何毒副作用,主要适用于食品添加剂、保健品、药品和药物载体等。
生物法一般是用专一酶来降解甲壳素的分子量,用酒精萃取冷冻干燥特殊工艺来提取。现在市场上甲壳素的产品很多,老百姓有一个误区认为甲壳素就能吃,对人体健康有帮助,还有人认为甲壳素产品越白越好,其实这些都是错误的。白色的甲壳素制品绝大部分分子量很大,人体不容易吸收,国外主要是用于减肥。
南京大学医药生物技术国家重点实验室张俊峰教授,是甲壳素衍生物应用方面的研究专家,在国际重要刊物上发表论文多篇,研究的课题处于国际先进水平。他从细胞学角度,体外和体内实验研究发现水溶性低分子几丁聚糖能降低血管内皮细胞由于高糖所产生的自由基,几丁聚糖对血管内皮损伤具有保护作用。同时他的课题组还发现低分子几丁聚糖有很好的抑制单核细胞黏附,防治糖尿病血管病变的作用。
张俊峰在研讨会上还发布了他们实验室和南通双林公司合作完成的水溶性几丁聚糖调整人体酸碱平衡的研究成果,实践结果表明,甲壳素经几丁酶降解和高脱乙酰化、酒精萃取、冷冻干燥提取的水溶性几丁聚糖有以下几点显著特征:
———能在低浓度下明显升高细胞生存环境的pH值,减少酸性环境对细胞体的损害,从而调节机体内环境的酸碱性。
———水溶性几丁聚糖带有正电荷能被细胞表面的负电荷所吸引顺利进入细胞并保持很高的浓度,排泄细胞内的酸性物质,保证细胞体内酸碱平衡。恢复受酸性物质损伤后的细胞活性,促进细胞再生,维持生物有机体正常的新陈代谢功能。
———水溶性几丁聚糖分子结构稳定,降解的最终产物是单个氨基葡萄糖,是细胞的组成部分,不会对细胞产生其他危害。
研究结果还表明,只有水溶性几丁聚糖能顺利进入细胞,而其他几丁聚糖和无机碱目前还未得到同样的实验结果。同时,毒理学研究证明几丁聚糖具有无毒性、无刺激性、无免疫原性、无热原反应、不溶血和无致突变反应等特点,具有极好的生物相容性,为解决人体酸碱平衡找到一个很好的物质,对几丁聚糖改善酸性体质找到了理论依据。
张俊峰课题组研究还发现:低分子几丁聚糖作为可以治疗肝病的基因药物载体,比单纯使用肝病药物的治疗效果更显著。低分子几丁聚糖的降解产物,能很好的修复关节软骨,促进关节再生,对于关节退行性病变有很好治疗作用。
在此次会上,南通双林生物制品公司董事长梁双林发表的《氨基多糖与人体酸碱平衡》的研究论文,引起很大反响和高度关注,成为一大亮点。
梁双林从食物结构、人体代谢、酸碱平衡、氨基多糖分子结构等几个方面,阐述了氨基多糖对人体健康的重要性。
梁双林认为现代人为什么容易得现代病,主要原因有二:一是工业科学的发展破坏了食物链。过去种植农作物广泛使用牛、羊、猪、马粪和人粪,这些肥料中有大量的菌种和蝇蛆,蝇蛆和菌种有大量甲壳素分解产物氨基葡萄多糖被植物吸收,人们在吃五谷杂粮、蔬菜水果时就能吃到这个物质。“十月稻田,蟹粮俱肥”,也是食物链最典型的表述,螃蟹脱一次壳长大一次,脱下的壳被土壤微生物分解成氨基多糖,被作物吸收,同时作物又为螃蟹生长提供了含有氨基多糖的食物,为壳的生长提供帮助,人们吃米饭时就能补充到这个物质。现代农业使用化肥、农药,大棚,破坏了食物链和生物链的形成,很难从植物中获取到足够的氨基多糖这种生物碱。二是饮食结构改变破坏了人体酸碱平衡。随着生活水平的不断提高,人们餐桌上的食物发生了翻天覆地的变化,鱼、肉、禽、蛋、油、米、面等高蛋白、高脂肪、高糖类物质已占总摄入量80%以上,而这些物质在人体代谢时会产生大量的酸性物质,直到超出自身的调节能力就会破坏人体酸碱平衡,产生酸性体质。五大要素酸性物质过多,第6要素生物碱偏少,是产生高血压、糖尿病、心脑血管疾病、高血脂、痛风、癌症等现代文明病的主要根源之一。梁双林认为补充第6要素生物碱比补充维生素和钙更为重要。
科学研究从根本上阐释了现代文明病的根源:人体体液正常pH值为7.35—7.45,呈弱碱性。体液受酸性物质污染后,pH值下降,影响到组织器官的功能和人体细胞的活性,并且使细胞膜上蛋白质合成困难,各种酶活性下降,细胞膜容易受损,细胞容易发生突变或死亡。因此,关注身体内环境的和谐、维持酸碱平衡,就像不仅给我们的生命之树浇水施肥,而且确保它不受虫、病的侵害,使其枝繁叶茂一样。
北京大学教授卢永军研究认为,国内主要还是把甲壳素应用于保健食品领域。它是含氨基的碱性多糖,可以防治肿瘤、骨质疏松、关节炎、及降血脂、血压及吸收多余脂肪等。甲壳素还可用于食品的添加剂、防腐剂。甲壳素变成溶液后,粘稠性很好,是饮料行业的宠儿;它可以增加香浓的口感。壳低聚糖具有调降血压、消除脂肪肝、降胆固醇、增强免疫力的功能,还能提高食品的保水性及调节水分活性等。由于甲壳素是碱性物质,对细菌、真菌等有抑制作用,它还可以用于食物的防腐,无毒性,更安全。
虽然甲壳素是人体的“第6要素”,但与蛋白质、维生素相比,它的研究开发较晚,人们对它还比较陌生。台湾海洋大学教授蔡国珍说,我们不仅要把甲壳素推荐给大家,让人们切身感受到它对人体健康的促进作用,而且要教会消费者如何去吃。由于甲壳素具有吸附作用,所以我们在吃甲壳素的同时,应适当补充一些钙、镁、铁等常用元素,以达到人体的元素平衡。
甲壳素,为健康撑起一片绿荫
除了调节人体酸碱平衡之外,甲壳素的特殊分子结构使其具有很多衍生功能。
———强化免疫力。甲壳素能提高身体的免疫机能,加强免疫细胞的增殖,因此有强化免疫力的功效。甲壳素的免疫强化作用有助于减少肿瘤细胞的伤害及促进肝脏受损细胞的新生与正常化。
———无毒性抗癌效果。在正常的pH值条件下,体细胞和免疫细胞的活性较强并且有很大的抵抗力,一定量的癌细胞将被吞噬和消灭。癌细胞周围的pH值为6.85—6.95,偏酸性,正常的pH值不利于癌细胞的生存和发展,而酸性条件利于癌细胞的生存,也利于癌细胞和血管壁接着分子结合发生转移。因此,酸碱失衡就会使癌细胞活跃起来。而甲壳素可以通过调节酸碱平衡而达到抗癌效果,且其抗癌效果适合生物体而无毒性反应。
由于甲壳素中的甲壳六聚糖具有很强的生理活性,杜予民教授很看好它在抗癌新药和营养保健品开发方面的较大发展前景。甲壳素可作为早期癌症的治疗药物,其机理是壳聚糖能够抑制癌肿毛细血管内皮的生成。由于癌肿毛细管不能加长致使癌肿局限在局部,不能向周围浸润,减弱癌细胞的转移扩散,利于专科治疗。
———降低胆固醇。甲壳素在体内以带正电的阳离子形态出现,可与胆酸和胆盐结合,因而抑制小肠对胆固醇的吸收,不但会减少胆固醇在肝脏的堆积量、也可降低恶性胆固醇的浓度、提高良性胆固醇的含量,因此对于预防动脉硬化及心血管疾病有很好的效果。
———改善消化机能。甲壳素可促进肠内有益菌的繁殖,抑制有害菌的滋生及减少大肠菌生长的机会,因此可以达到健胃整肠的功效。
———预防糖尿病及其并发症。糖尿病是脂糖代谢紊乱性疾病,代谢紊乱会使人体内产生很多的酸性物质,破坏人体酸碱平衡,科学研究发现,人体体液的pH值每下降0.1单位,胰岛素活性将下降30%%,糖尿病的发生与酸碱失衡有密切的关系。甲壳素衍生物是一种生物碱,能维护人体酸碱平衡,提高胰岛素的活性,提高胰岛素和受体的结合率,降低血糖。糖尿病的并发症与酸性物质在体内积累有关,甲壳素衍生物———几丁低聚糖可以吸附排泄酸性物质,改善酸性体质,防止并发症发生。
第6要素,扬起理想的风帆
我国虽然对甲壳素的研究起步较晚,但起点较高,如国内最早从事此方面研究、开发的南通双林集团公司已取得可喜成果,推出消费者欢迎的第6要素产品。专家们认为,适时适量地补充第6要素,对于生活在现代社会中的人类健康有着积极作用。专家们预测,随着人们生活水平的不断提高,第6要素几丁低聚糖的应用范围及受用人群将日益扩大,其补充的重要性将会远远超过维生素和钙制品。
南通双林公司是农业部帮助建办的国内最早的从事甲壳素提取和衍生产品开发的甲壳素生产企业,也是国家科技部生物医药产业骨干企业。董事长梁双林教授长期从事海洋生物制品的应用研究与开发,并取得了多项成果。早在20世纪80年代,他承担国务院重点科研项目稀土甲壳素研究,被业内称为“中国甲壳素大王”,成为享受国家特殊津贴的专家。他在酸碱平衡理论的指导下,推出第6要素产品。他根据第6要素几丁聚糖的特殊分子结构,在国内率先提出人体健康必须保持酸碱平衡、防止酸性体质健康新理念。
从1992年至今,先后成功地开发了稀土甲壳素、几丁糖铬、第6要素调整人体酸碱平衡获得国家发明专利。甲壳素衍生产品氨基多糖盐系列中有5个产品获得国家重点新产品和高新技术产品称号,公司承担稀土甲壳素研发应用项目获国务院、国家计委、国家科委联合表彰一等奖。其产品主要出口美国和欧洲,出口量在1996年至2001年,每年都超过1000万美元,近几年来注重国内市场开发,年出口额在650万美元左右。双林公司用几丁聚糖开发的第6要素保健食品、几丁聚糖和几丁糖铬的降糖产品先后于1998年、2005年获得国家卫生部和国家食品医药管理局的批准,投放市场得到广大消费人群的认可。
谈起甲壳素在国内的发展和应用,不免感到遗憾。我国甲壳素产业还处在一个非常初级的阶段,其加工生产企业大部分还处在原始阶段,原料浪费惊人,环境污染严重,质量不能保证,价格相互竞争,生产无国标,市场不规范,绝大部分企业是国外商家的原料生产车间。
我们海岸线有3万多公里,现在年生产海蟹、海虾全国大约有5000多万吨,每年产生的虾蟹壳在1000万吨左右。如果将这些原料充分利用起来,可生产甲壳素及其衍生产品30多万吨。按现有国际市场价格计算,年产值可达1000亿美元以上。可是现在生产的甲壳素年生产量只有3万多吨,原料利用率1/10都不到,而且3多万吨的甲壳素生产的产品99%出口美国、日本和欧洲。其中美国占85%以上,我国应用量只有1%。
为此,我国化学会甲壳素专业委员会主任杜予民与双林公司董事长梁双林共同呼吁:切实加强我国甲壳素开发与应用的产、学、研,提高各大专院校、科研院所甲壳素科研成果的转化率,培养一大批甲壳素专业人才,服务于甲壳素制造和应用企业。同时,要加强甲壳素和甲壳素研究成果的宣传推广,让社会各界和广大群众充分认识、了解甲壳素,知道补充甲壳素对人体的重要意义。不要让我们只做外国人的加工厂,不要甲壳素产品只让外国人吃。“一个行业、一个产业的辉煌,需要做大企业支撑、做大品牌进步、依靠创新发展”,杜予民和梁双林希望国内甲壳素企业尽快联合起来,成立一个甲壳素行业机构,规范甲壳素市场,与我国甲壳素专家一起多开发一些、培育一些、发展一些具有自主知识产权的甲壳素终端产品和甲壳素驰名品牌,为我国的经济发展、人类的健康事业、构建和谐社会,作出应有的贡献。
“莫听穿林打叶声,何妨吟啸且徐行”。展望21世纪中国小康社会的美好前景,双林公司董事长梁双林踌躇满志,他充满信心地说,困难在弱者面前是一道障碍,在时代的弄潮儿面前,它是机遇,它是动力。甲壳素,对于人类生命工程,它是躁动于母腹中的婴儿,它是喷薄欲出的朝阳!