虾壳废弃物的价值利用：壳聚糖的提取、配方开发及新型抗菌漱口液的抗菌效果评估

《Food Chemistry Advances》：Valorization of Shrimp Waste: Chitosan Extraction, Formulation, and Antimicrobial Assessment of a Novel Antiseptic Mouth Spray

　　本研究从虾壳和虾头废料中提取壳聚糖，并通过FTIR和XRD分析确认其结构特性。实验显示壳聚糖在10-30 mg/mL浓度下对口腔细菌有显著抑制作用，且通过Excel模型评估了与其他成分的协同或拮抗效应，发现乙醇和薄荷油存在拮抗作用，需优化配方。该研究为虾废资源化利用提供了新途径，并开发了环保型漱口水。

　　本文围绕一种新型天然抗菌剂——壳聚糖的提取与应用展开，探讨了其在抗口臭喷雾剂中的潜力。壳聚糖是从虾壳废料中提取的生物聚合物，因其可生物降解、无毒等特性，被视为可持续发展的抗菌材料。研究团队通过化学方法优化了壳聚糖的提取流程，获得16.43%的提取率，并利用红外光谱技术验证了其从虾壳废料中成功转化为壳聚糖的过程，包括去除矿物质和蛋白质、脱乙酰化以及保留多糖结构。这些分析结果表明，所提取的壳聚糖具有良好的抗菌活性，能够在10至30 mg/mL的浓度范围内对口腔细菌产生抑制作用，形成8.5至10.1毫米的抑制区。

在抗菌活性评估中，研究团队选择了常见的口腔细菌作为测试对象，如乳酸杆菌。通过使用琼脂扩散法，他们发现壳聚糖在不同浓度下对这些微生物具有显著的抑制效果，而这一效果明显优于乙酸和商业漱口水。然而，研究还指出壳聚糖与某些成分如薄荷油和乙醇存在拮抗作用，这可能降低其整体抗菌效果。因此，优化配方以减少这种不良相互作用成为研究的重点。研究团队利用Excel构建了一个配方模型，通过组合指数（CI）分析来评估不同成分的协同或拮抗效应，并计算了综合效应评分（CES）以量化抗菌效果。该模型不仅有助于快速计算所需成分的量，还能预测配方的抗菌性能，从而指导实际应用。

为了确保产品的安全性与有效性，研究团队对壳聚糖进行了多项物理化学特性分析，包括灰分、水分、蛋白质、脂肪和粗纤维含量的测定。结果显示，提取的壳聚糖含有较高的氮含量，这与较高的脱乙酰化程度相关，表明其具有较好的生物活性。然而，其水分和粗纤维含量略高于商业壳聚糖，说明在提取过程中仍需进一步去除杂质以提高纯度。此外，颜色分析显示，提取的壳聚糖比原始虾壳废料更浅，但仍保留了轻微的红色调，这可能与残留的天然色素有关。相比之下，商业壳聚糖呈现出更白的颜色，说明其纯度更高。

通过X射线衍射分析，研究团队进一步确认了壳聚糖的结晶度。提取的壳聚糖结晶度为65.03%，表明其具有半结晶结构，这可能影响其溶解性、成膜能力和抗菌性能。与商业壳聚糖相比，提取的壳聚糖在结晶度方面存在差异，这提示在实际应用中需要进一步优化其物理性质以提高性能。此外，研究还探讨了壳聚糖与其他抗菌成分的相互作用，发现某些组合可能会削弱其抗菌效果，从而影响最终产品的性能。

在配方设计过程中，研究团队还考虑了多种功能性成分的使用，如防腐剂、保湿剂、调味剂和表面活性剂等，以确保最终产品的稳定性、口感和安全性。通过调整这些成分的浓度，研究团队构建了多个配方，并评估了其抗菌效果。结果显示，壳聚糖浓度越高，综合效应评分（CES）也越高，表明其在配方中的抗菌作用越强。然而，壳聚糖与乙醇和薄荷油的相互作用需要特别关注，因为这些成分可能会导致抗菌效果的减弱。

本研究的成果不仅为虾壳废料的资源化利用提供了新的思路，还为开发安全、环保的口腔护理产品提供了理论支持。通过将壳聚糖应用于抗口臭喷雾剂，研究团队展示了其在口腔健康领域的应用潜力，同时强调了在配方设计过程中优化成分相互作用的重要性。此外，研究还提到，进一步的稳定性测试和感官评估将有助于提高产品的市场接受度和实际应用效果。

在可持续发展的背景下，虾壳废料的处理一直是一个全球性问题。随着虾加工行业的快速增长，大量虾壳和头部废料产生，给环境带来了沉重负担。然而，这些废料富含壳聚糖，为开发新型抗菌材料提供了契机。通过有效的提取和纯化技术，壳聚糖不仅能够减少环境污染，还能推动生物基创新，支持绿色生产，促进气候行动。

本研究的创新点在于首次将组合指数（CI）分析应用于优化含有壳聚糖的口腔喷雾配方，这为配方设计提供了新的方法论支持。通过分析不同成分之间的相互作用，研究团队能够预测配方的整体抗菌效果，并在实际应用中调整成分比例以达到最佳性能。此外，研究还强调了壳聚糖在口腔护理中的多功能性，不仅能够抑制微生物生长，还能改善口腔环境，提高口腔卫生水平。

总的来说，本文展示了壳聚糖在抗口臭喷雾剂中的应用潜力，并提出了优化配方以减少不良相互作用的建议。通过将虾壳废料转化为有价值的抗菌材料，研究团队为解决虾壳废料处理问题提供了新的思路，同时也为开发更安全、环保的口腔护理产品做出了贡献。未来的研究可以进一步探索壳聚糖与其他天然抗菌成分的组合，以提高其抗菌效果，同时确保产品的稳定性和适用性。此外，深入研究壳聚糖的物理化学特性，如分子量、结构和结晶度，也将有助于提升其在实际应用中的性能。