甲壳素和壳聚糖的应用进展与存在问题
甲壳素和壳聚糖的应用及发展前景
文章编号:1673-2340(2006)01-0029-05甲壳素和壳聚糖的应用及发展前景张伟,林红,陈宇岳(苏州大学材料工程学院,江苏苏州215021)摘要:文章介绍了甲壳素和壳聚糖的结构与性能,综述分析了甲壳素和壳聚糖在各个领域的应用情况,归纳总结了甲壳素和壳聚糖在应用方面存在的问题及发展前景.关键词:甲壳素;壳聚糖;应用中图分类号:T S102.51+2文献标识码:A基金项目:国家自然科学基金项目(50073013)作者简介:张伟(1982-),女,江苏盐城人,苏州大学材料工程学院硕士生;陈宇岳(1962-),男,江苏海门人,苏州大学材料工程学院教授,博导,主要从事纤维资源的开发及改性技术研究.The A pp lication and the Develo p ment Fore g round of Chitin and ChitosanZHANG W ei ,LIN H on g ,CHEN Y u -y ue(S chool of M aterial En g ineerin g ,S oochow Universit y ,Suzhou 215021,China )Abstract :T he structure and the p erform ance of chitin and chitosan are introduced and the a pp lication of chitin and chitosan in various fields is anal y zed in this p a p er.T he ex istin g p roblems and the develo p m ent fore g round of chitin and chitosan are sum 2m arized in this p a p er.K e y w ords :chitin ;chitosan ;a pp lication我国南宋学者朱熹早在12世纪就提出了“天无弃物”的观点,但长期以来人类开发和利用废弃物等物质资源的广度、深度和有效程度却始终受到科学技术和经济条件的制约.直至1811年,法国人于大自然中最早发现了甲壳素,之后于1859年又发现了甲壳素的脱乙酰基产物壳聚糖———一种唯一的碱性天然多糖.近几十年来,甲壳素和壳聚糖已成为日、美等国家的热门研究课题.据统计,近十年来日本平均每3天就申请1项有关甲壳素或壳聚糖的专利.我国从20世纪中期也开始开展有关的研究和产品开发,且很快成为生产壳聚糖的主要国家[1].1甲壳素、壳聚糖的结构和性能甲壳素,又名甲壳质、壳多糖等,化学名为聚[(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D -葡萄糖],是一种天然高分子多糖,主要分布于自然界甲壳纲动物的甲壳、昆虫的甲壳和一些低等植物(如真菌、藻类)的细胞壁中.壳聚糖是甲壳素经浓碱溶液处理后脱去乙酰基的产物,又名甲壳胺、脱乙酰甲壳素,化学名(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D -葡萄糖.甲壳质与壳聚糖可分别看作是纤维素的C 2位—OH 基被—CH 3CONH 和—NH 2基取代后的产物.甲壳素呈灰白色或白色片状,是半透明的无定型固体,相对分子质量因原料的不同而有数十万到数百万不等,它不溶于水、稀碱、稀酸及一般有机溶剂,可溶于浓的盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸.壳聚糖是白色或灰白色片状、粉末状固体,无毒,无味,略带珍珠光泽,因原料不同和制备方法不同,相对分子质量也从数十万至数百万不等.它不溶于水和碱溶液,可溶于大多数稀酸如盐酸、醋酸、环烷酸和苯甲酸等.由于甲壳素和壳聚糖的分子中含有—OH 基、—NH 2基、吡喃环、氧桥等功能基,因此在一定的条件下,能发生生物降解、水解、烷基化、磺化、硝化、卤化、酰基化、氧化还原、缩合、络合等化学反应,从而生成各种具有不同性能的甲壳素衍生物,扩大了甲壳素的应用范围.甲壳素和壳聚糖均具有非常复杂的双螺旋结构,且甲壳素或壳聚糖的结构单元不是单糖(N -乙酰氨基葡萄糖或氨基葡萄糖),而是二糖[1].南通大学学报(自然科学版)Journal of Nanton g Universit y (Natural S cience )第5卷第1期2006年3月V ol.5N o.1M ar.2006・30・南通大学学报(自然科学版)2006年影响甲壳素和壳聚糖性质的因素主要有脱乙酰度、聚合度和纯度.脱乙酰度越高,分子链上的游离氨基越多,离子化强度越高,也就越易溶于水;聚合度越高,其溶液的粘度就越高,脱乙酰度越低,其溶液的粘度也越高[1].如果要将甲壳素和壳聚糖运用到纺织行业,制成纤维,则还应考虑纤维的线密度、断裂强度、断裂伸长、平衡回潮率等影响性质的指标[2].2甲壳素和壳聚糖的应用甲壳素和壳聚糖具有许多天然的优良性质,如吸湿透气性、反应活性、生物相容性、生物可降解性、无抗原性、无致炎性、无有害降解产物、吸附性、粘合性、抗菌性和安全性等,从而被广泛应用于纺织工业、生物医学和日用环保等方面.2.1在纺织工业领域的应用2.1.1抗菌整理由于纺织品极易附着微生物,为微生物的繁殖和传播创造了条件,从而易造成疾病的传播,因此对纺织品进行抗菌处理或赋予织物杀菌或抑菌功能,可减弱细菌对人体的侵害.壳聚糖具有广谱抗菌性,实验证明对大肠杆菌、枯草杆菌、金黄色葡萄球菌、乳酸杆菌等常见菌种都有明显的抑制作用,且由于壳聚糖的水不溶性,经多次洗涤后的抗菌效果也不会减弱.有关壳聚糖抑菌特性的报道最早见于1979年[3], Allan等发现壳聚糖有广谱抗菌性,其抗菌机理目前主要有两种理论.一是认为壳聚糖的抑菌性主要来源于分子链上带正电荷的—NH3+.细菌的细胞带负电荷,带正电荷的基团与微生物细胞壁表面的阴离子相结合,从而束缚了微生物的自由度,在表面形成的一层高分子膜阻碍了微生物细胞内外营养物质的输送,并使微生物发生絮凝、聚沉,从而抑制其生长能力.壳聚糖的抑菌能力受其游离氨基数量的影响.二是认为低分子量的壳聚糖分子侵入到微生物细胞内,阻碍微生物的遗传密码由DNA向RNA复制,扰乱了细胞正常的生理活动,从而阻碍微生物的繁殖,最终起到抗菌的目的.甲壳素纤维含量为25%的棉织物和涤棉混纺织物的染色和漂白产品均具有明显的抗菌效果,且耐久性好.甲壳素纤维棉织物和甲壳素纤维涤棉混纺织物对大肠杆菌的平均抑菌率分别为92.86%和93.27%,对金黄色葡萄球菌的平均抑菌率分别为99.92%和98.23%[4].经壳聚糖的醋酸溶液处理后的真丝织物,随着壳聚糖附着率的增加,其抑菌性也得到提高.当壳聚糖附着率为0.9%时,处理后微生物的繁殖量仅为处理前的1/30,具有优良的抗菌性[5].东华大学研究者对经壳聚糖处理后的棉织物的抗菌性进行测试,发现壳聚糖与棉织物中的纤维素通过氢键结合,并发生一定程度的化学交联,且抗菌性随着壳聚糖分子量的降低和脱乙酰度的增大而有所提高[6].2.1.2抗皱整理将壳聚糖溶于乙酸溶液中,在一定工艺条件下对织物进行浸轧处理,可提高织物的抗折皱性能.由于壳聚糖分子和纤维素分子的相似性和所带电荷的不同性,使两者具有非常好的亲和力[4].经壳聚糖溶液处理后的棉织物其折皱回复角(经纬向之和)可提高到150°～190°,且在防皱整理过程中,无毒、无环境污染,与传统的低甲醛整理剂相比,整理后的织物不泛黄,白度、强力、耐水洗性能较好.添加适量的柔软剂和催化剂后,还可作为永久性防皱整理剂使用,适合对纯棉厚、薄型织物进行整理,会大大改善其抗皱性能[7].经壳聚糖溶液与乙酸酐乙醇的混合体系处理后的亚麻织物,表面可形成一层整理膜,该膜与亚麻纤维有很强的亲和力.由于形成的整理膜增加了纤维无定形区的强度,故可大大提高织物的抗折皱性能,折皱回复角可提高60%～70%[3].此外,经壳聚糖的醋酸溶液处理后的真丝织物其折皱回复角也可由23.5°提高到28.5°,从而使真丝织物具有更好的悬垂性,且处理后的真丝织物,其原有的光泽与色牢度可保持不变[5].2.1.3抗静电整理[3]由于壳聚糖分子中含有—NH3+,因此与纤维相结合后能产生一定的抗静电功能.在处理过程中加入一定的交联剂和催化剂可大大提高织物的抗静电耐久性.其抗静电机理主要有三种说法:一是壳聚糖赋予纤维的离子导电性可使静电荷发生泄漏;二是带正电荷的壳聚糖分子可与纤维表面的负电荷发生中和;三是壳聚糖的吸湿性使纤维表面储蓄了大量的水膜,从而提高了表面的电导率.2.1.4染色中的固色作用由于壳聚糖与纤维素具有相似的结构,很容易吸附在织物上,同时带正电荷的壳聚糖可以提高阴离子染料的上染率和固色率.此外,壳聚糖本身具有优良的吸湿透气性、反应活性、吸附性、粘合性等,在染整的多个工序中也均可应用.壳聚糖用于染色・31・前处理,可提高织物的吸色性能,使染色增深,从而节约染料;用于涂料染色和印花,可作为粘合剂和固色剂;用于染色后整理,可提高织物的染色牢度,并使织物获得一定的抗皱性、抗菌性和抗静电性[3].经壳聚糖处理后的羊毛织物能消除染色中的色泽差异,提高上染率,从而起到匀染和助染的作用[5].由于壳聚糖分子中含有大量的—NH2与—OH,可与纤维活性基团—OH与—NH2以氢键或共价键结合,又由于壳聚糖是含氮的阴离子型聚合物,除阳离子型染料外,几乎不会与其它染料生成不溶性沉淀.因此壳聚糖被公认为是阴离子型染料的理想固色剂.壳聚糖在这些方面的应用已经是近几年来的热点,但其在工艺过程和应用效果方面还需要进一步的研究和探索. 2.1.5毛织物的防毡缩整理由于壳聚糖能填充到羊毛鳞片的夹角内,因此不用包覆整根纤维,即可起到防毡缩的作用.经壳聚糖的醋酸溶液处理后的羊毛织物,其摩擦系数和定向摩擦效应会减小,从而使缩绒性降低,且壳聚糖吸附量越多,定向摩擦效应就越小.经二氯异氰脲酸钠(DCCA)预处理后的羊毛织物再经壳聚糖处理后,其防缩能力会更好.在70℃下用碱性过氧化氢预处理1h后再用1%壳聚糖处理也可使羊毛具有防缩性[5].此外,用次氯酸钠和高锰酸钾的混合溶液对纤维进行氧化处理后再用壳聚糖进行整理,可以起到更好的防毡缩效果,且不会造成环境污染,具有广阔的应用前景.壳聚糖作为一种离子型化合物对蛋白质也有很好的亲和力,用其来处理毛织物,还可赋予织物特殊的风格[4].2.2在生物医学领域的应用2.2.1医学敷料壳聚糖具有促进血液凝固、抗炎的作用[8],可舒缓伤口疼痛.Allen等[9]发现壳聚糖与伤口接触时能起到清凉而舒服的润肤作用,可用作止血剂以及真皮溃疡、腿部溃疡、烧伤、擦伤、眼部整形等的辅助治疗药物.此外壳聚糖还可用于伤口填料物质,具有杀菌、促进伤口愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩,减少疤痕的生成等作用.T anabe等[9]用角蛋白、壳聚糖与甘油共混制得蛋白膜,力学性能和抗菌性能优良,可以促进纤维母细胞的粘附与增殖,加速伤口的愈合.近来还出现了一种双层壳聚糖敷料,这种敷料通常由海绵状的内层和起保护作用的表层组成,具有良好的透气性,可防止伤口感染和脱水,从而促进其愈合.由于具有良好的、天然的生物相容性,甲壳素、壳聚糖及其衍生物可以通过粉、膜、无纺布、胶带、溶液、绷带、干凝胶、水凝胶、洗液、棉纸、乳膏等多种形式制成伤口敷料,目前已经成为甲壳素和壳聚糖研究的热点话题[2,8,10].2.2.2药物缓释剂壳聚糖具有很好的生物相容性,且无毒性,能被生物体完全吸收,因此用它作药物缓释剂具有较大的优越性.改性后的壳聚糖可以作为一种母体被应用于可移植抗生素释放体系中,从而维持嵌入器官内治疗癌症的小管或假体周围的杀菌浓度[11].此外,可生物降解的壳聚糖微球体能控制抗肿瘤药物的释放量[2].壳聚糖、明胶、果糖和天然高分子材料在醛类交联剂的作用下可合成壳聚糖凝胶,该凝胶易被人体消化吸收,可作为药物控制释放的载体,在医药领域有着广泛的应用前景[12].2.2.3免疫调节功能壳聚糖具有激活补体系统、介导补体系统的系列生物学效应.它作为细菌多糖的类似物,能活化巨噬细胞,提高干扰素活性[12],增强它在其它免疫应答中的协同效应,从而实现机体对T细胞、NK细胞和B细胞的调节,介导机体的细胞免疫应答和体液免疫应答.壳聚糖可以在人体肠道内活化增殖双歧杆菌,提高机体免疫力[13].由此可见,壳聚糖还具有对机体的免疫调节及增强作用[10].2.2.4仿制人造器官壳聚糖与磷酸钙复合可替代骨,用于骨的修补及牙的填料;壳聚糖衍生物与聚酯复合可用作人造血管.由Abew idra推出的一种修饰烧伤、溃疡及皮肤感染的新型材料“人造皮肤”,不但具有与天然皮肤极其相似的功能,而且可以使伤口免受细菌的感染,从而促进伤口愈合[10].日本将甲壳素粉溶解在酰胺溶液中制成10%的溶液,再经喷丝凝固制成人工皮肤,贴于创面可以保湿,形成表皮后会干燥并自动与创面剥离[12].以高质量的甲壳素可制成高强度的手术缝合线,这种手术线能被生物体内的溶菌酶降解而吸收,伤口愈合后可以免受拆线之苦,且不会产生过敏反应,能更好地满足临床要求[4].此外,还可以利用壳聚糖良好的粘合性开发出鼻骨递送系统、翳障绷带透镜和其他可生物降解的手术内植组织[2]. 2.2.5酶的载体壳聚糖的水解产物壳低聚糖具有独特的生理活性和功能性质[13],是一种良好的蛋白质和酶的载体.在壳聚糖上现已成功固定了酸碱性磷酸酶、葡萄糖张伟,等:甲壳素和壳聚糖的应用及发展前景・32・南通大学学报(自然科学版)2006年淀粉酶、D-葡萄糖异构酶、胰蛋白酶、L-天门冬酰胺酶、青霉素酰化酶、转化酶、纤维素及半纤维素酶等.日本也已制成了专用于固定酶用的壳聚糖多孔颗粒[1,10].2.2.6生物膜壳聚糖溶液与具有阴离子的藻酸溶液相互作用可形成一种不溶于水的生物膜,这种生物膜具有良好的生物相容性和生物活性,能渗透细胞产物胰岛素,可被移植到切除了胰脏的动物体内用来控制血糖浓度[10].壳聚糖还可作为冷冻保存细胞的单体,保存后的细胞存活率高,且操作简便[14].2.2.7动、植物生理调节剂壳聚糖可诱导植物组织产生甲壳素酶,从而阻碍植物病原菌的增殖.经壳聚糖处理后的小麦和萝卜可明显减少病虫的侵害,产量可提高7%～13%[15].用壳聚糖还可以合成植物防治剂,它具有良好的杀虫机制,可抑制害虫的繁殖.甲壳素及其衍生物能调节植物的生长发育,提高植物的免疫能力,增强植物的抗病、抗倒、抗低温等抗逆能力[2,12].任明兴等采用叶面喷施的方法,对壳聚糖在茶树上的应用效应进行了研究,发现壳聚糖能促进茶树芽叶的萌发和生长,提高茶叶产量[16].另外,壳聚糖可以与Cu、Fe、Mn、Zn、C o等微量元素螯合,生成稳定的可溶于水的螯合物,以利于动植物的吸收和利用,从而对农作物或畜禽的生长起到促进作用[2].甲壳素还可用作化肥缓释剂,提高化肥利用率;作为饲料添加剂,增强畜禽免疫力,提高畜禽的生产性能[17].2.3在日用环保领域的应用2.3.1日用加工由于其良好的生物安全性和生物功能性,壳聚糖在食品加工业上可用作食品填充剂、食物保鲜剂、增稠剂、食品抗氧化剂、果汁脱酸剂、果汁澄清剂、保水剂、稳定剂、脱色剂、乳化剂、抗菌剂、食品防腐剂、香味增补剂和功能性甜味剂等,且应用潜力非常大[12,18-19].由于壳聚糖的安全性、无毒性和可被生物降解性,在食品的涂膜保鲜方面也倍受研究人员的重视.徐清海等[19]以壳聚糖作为涂膜剂对南果梨进行常温保鲜实验.结果表明,以1.5%浓度壳聚糖涂膜的南果梨,其硬度、VC含量与新鲜南果梨接近,失重率、保鲜效果明显优于对照组,常温下可贮存50d以上.张敏等[20]用1.0%的羧甲基壳聚糖(NOCC)、2%的丙二醇、1.5%的聚乙烯醇和0.05%的尼伯金丙酯制成的HCF保鲜剂,涂膜桃后进行冷藏(3～5℃),可以明显延长桃的存储时间.由于壳聚糖具有三调节(免疫调节、p H值调节、荷尔蒙调节),三排除(排除有害胆固醇、排除体内金属离子、排除农药及体内自由基等毒素),三降(降血脂、降血糖、降血压)作用,因此被认为是继维他命丸、麦乳精以及卵磷脂、螺旋藻之后的第二代保健食品[21].目前,壳聚糖已被USFDA确认属“通常公认为是安全的(G RAS)”物质,这将进一步为壳聚糖用于食品工业扫清障碍[22].利用壳聚糖及其衍生物良好的吸湿性、成膜性、透过性、抑菌性、抗静电性、保湿性、防尘性和活化细胞的功能,还可以加工制成各种高级护肤品、洗发液、沐浴液、染发香波、护发素、润发素、定型发胶摩丝、各种头发调理剂以及不同的护肤粉剂、唇膏、指甲油和眉笔等.美国Am erchol公司在开发这方面产品上比较成功[2,10,12,23].2.3.2环保由于甲壳素/壳聚糖纤维制品对人体的耐刺激性、急性毒性、亚急性毒性、慢性毒性和过敏性毒性均属合格,因此是一种真正的安全环保纤维[24].壳聚糖作为一种天然高分子絮凝剂,对H g2+、N i2+、Cu2+、Pb2+、Cd2+、A g+等金属离子具有螯合吸附作用和离子交换作用,可用于治理重金属废水,吸附染料、蛋白质、氨基酸、核酸、酶、卤素等,净化自来水及在湿法冶金中分离金属离子等.叶筠等[25]用壳聚糖季铵盐对炼油废水进行絮凝处理,其除油除浊效率高,且有较好的杀菌作用.壳聚糖的其他衍生物,还可将CH3H g C l、CH3H g OAC除去,亦可从海水中提铀[26-27].另外,用甲壳素和壳聚糖制成的薄膜,柔韧性好、无毒、无副作用,优于当前广泛使用的聚砜膜,且其制膜设备和工艺简便,在污水处理方面也起到一定的作用[28].壳聚糖作为一种可生物降解高分子材料,还可用于治理当前流行的“白色污染”[25]问题,且已成为研究的热点.由此可见,甲壳素和壳聚糖在环保方面的开发潜力不容低估.3存在问题及发展前景甲壳素和壳聚糖是一种新材料,对人类社会的发展与进步有着巨大的作用,应用已涉及化学、医药、食品、农业、环保等许多领域.但迄今为止,有关甲壳素、壳聚糖的应用与研究还存在着一些问题:首・33・张伟,等:甲壳素和壳聚糖的应用及发展前景汁光先,由于壳聚糖分子结构中的氨基能与羟基形成强的分子间氢键,壳聚糖只能溶于酸性水溶液中,不能溶于水和有机溶剂,在酸性溶液中会发生降解,使分子量下降,在弱酸性介质中易发生沉淀,这些都妨碍了它的应用领域和范围.因此,对壳聚糖进行化学改性,也是壳聚糖应用研究的一个重要内容[1].其次是甲壳素产品的高成本和环境污染问题.以壳聚糖用作废水处理吸附剂为例,这种产品比人工合成的石油基聚合物产品效果好,但成本几乎是人工合成产品的两倍,而且在生产甲壳素和壳聚糖的过程中会造成环境污染,生产中使用大量具有腐蚀性的酸,易对环境造成潜在危害,同时加工设备必须耐腐蚀,这势必又会抬高生产成本,因而阻碍了甲壳素和壳聚糖产品的研发和商业推广.再次,甲壳类动物栖居的水域很有可能受重金属污染,如汞、银、铬、铅等,这些有害元素也会对环境造成一定的危害.最后,在甲壳上微生物较易繁殖,因而容易由于微生物污染而造成品质劣化问题[2].因此,甲壳素、壳聚糖及其衍生物的改性研究将是未来一段时间内研究人员的热门课题.曾有科学家预言“21世纪将是甲壳素的世纪”[29],说明甲壳素和壳聚糖的多种优良特性及其丰富的资源必将使其有着更加广泛的应用前景,在我们的生活中也将扮演着更加重要的角色.参考文献:[1]蒋挺大.壳聚糖[M].北京:化学工业出版社,2001.[2]季益萍.甲壳素和壳聚糖的应用[J ].品质性能分析,2004(12):35-37.[3]李连举,黄仲丽.壳聚糖在纺织品染整中的应用功能分析[J ].河南纺织高等专科学校学报,2004,16(4):4-6.[4]方景芳.甲壳质及壳聚糖在纺织工业中的应用[J ].科技前沿,2004(7):154-156.[5]鲍萍,曹书梅.壳聚糖在蛋白质纤维织物中的应用[J ].毛纺科技,2000(5):42-44.[6]许莹,陈建勇.壳聚糖与纤维素的结合及其抗菌性能的研究[J ].印染,2002(2):1-3.[7]王华锋,陈宇岳,林红.棉纤维的研究进展及发展趋势[J ].苏州大学学报,2003,23(4):12-19.[8]韩少平.壳聚糖在眼科的应用[J ].国外医学,2004,28(2):77-79.[9]陈煜,窦桂芳,罗运军,等.甲壳素和壳聚糖在伤口敷料中的应用[J ].高分子通报,2005,2(1):94-99.[10]朱启忠,赵宏,韩晓弟.壳聚糖及其应用[J ].资源开发,2005,21(1):63-64.[11]Shobhan Sabnis ,Lawrence H Block.Chitosan as an enablin gex ci p ient for dru g deliver y s y stems :I.M olecular m odifications[J ].International Journal of Biolo g ical M acrom olecules ,2000(27):181-186.[12]黄华芹,高,李文国.壳聚糖在纺织工业中的应用研究[J ].针织工业,2003(2):125-127.[13]王艳.产壳聚糖酶菌株的生物学特性及抑菌性能研究[J ].生物技术,2004,14(5):25-28.[14]高怀生.壳聚糖及其在药物制剂和生物技术中的应用[J ].国外医学和药学,1996,23(10):279-283.[15]徐健.天然高分子甲壳素/壳聚糖在生物和医药方面的应用[J ].大学化学,1994,6(9):22-25.[16]任明兴,骆耀平,汤玉平.壳聚糖在茶树上的应用效应[J ].茶叶,2004,30(4):221-223.[17]吕福堂.甲壳素及其应用[J ].生物学通报,2003,38(12):21-22.[18]顾芯,刘景顺.新型天然食品防腐剂壳聚糖-中药复合制剂的研究与应用[J ].郑州粮食学院学报,1995(12):1-15.[19]张声辉.壳聚糖制作果蔬涂膜保鲜剂的研究[J ].广西轻工业,1998(1):27-28.[20]单春会,童军茂,冯世江.壳聚糖及其衍生物涂膜保鲜果蔬的研究现状与展望[J ].食品工业,2004(12):29-31.[21]赖凤英.壳聚糖在食品工业中的应用[J ].中国甜菜糖业,2004(6):28-30.[22]吴小勇,曾庆孝,阮征.壳聚糖的抑菌机理及抑菌特性研究进展[J ].中国食品添加剂,2004(6):46-49.[23]南伟,孙爱兰.壳聚糖及低聚壳聚糖在日用化妆品中的应用[J ].化工进展,2003,22(12):1304-1307.[24]徐超武.新型绿色保健纤维-甲壳素/壳聚糖纤维[J ].四川丝绸,2004(4):16-18.[25]胡宗智.天然高分子壳聚糖在环保领域中的研究及应用[J ].云南化工,2004,31(4):20-22.[26]陈世清.甲壳素和壳聚糖在工业废水处理中的应用[J ].工业废水处理,1996,16(2):1-2.[27]张廷安.壳聚糖絮凝处理含镉废水的研究[J ].稀有金属与硬质合金,1993(6):84.[28]赵丽,王萍.甲壳素和壳聚糖在水处理中的应用[J ].化工环保,2003,23(4):213-216.[29]赵云强,方伊.甲壳素、壳聚糖的综合应用及其发展前景[J ].贵州化工,2001,26(1):10-13.。
甲壳素—壳聚糖的生理功能及应用研究进展
甲壳素—壳聚糖的生理功能及应用研究进展作者：杨怀宇等来源：《安徽农业科学》2015年第18期摘要甲壳素-壳聚糖作为一种重要的新型生物材料，因具有来源广泛、绿色环保、无毒无害等优点被誉为环境友好型功能材料，在人们的生活中占重要地位。
从甲壳素-壳聚糖的基本特点及生物功能出发，阐述其在工业、农业、环保、食品等诸多领域的应用情况，分析国内外研究现状，并且对其应用前景进行展望。
关键词甲壳素；壳聚糖；生理功能；应用领域中图分类号 S188 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）18-024-02甲壳素，又称甲壳质、几丁质，是生物体内的天然高分子聚合物。
其脱乙酰基后的产物为壳聚糖，是葡萄糖分子的多聚物，结构与纤维素类似。
甲壳素广泛存在于低等植物菌类以及海洋无脊椎动物的外壳中，还是某些真菌细胞壁的重要组成成分。
甲壳素-壳聚糖作为自然界中大量存在的、碱性阳离子聚合物具有多种生物学活性功能，已被欧美中日政府认定为机能性免疫物质；此外，两者还具有良好的生物相容性和可降解性，无毒，价格低廉。
甲壳素类产品还有易改质、机械强度较好等优点，已在环境保护、医疗卫生、美容保健、食品安全、工农业发展、纺织工业等领域得到广泛应用，并有待进一步的深度开发。
在国际上，日本、美国甲壳素类产品的研发较领先。
我国虽起步较晚，但发展迅速。
近年，虽然对制取甲壳素-壳聚糖的制备工艺进行了不断地改进与创新，但是仍存在诸多问题，如成本较高、污染严重、易降解、产品质量不易控制等。
所以，亟待开发出高效、环保的制备工艺，推动我国壳聚糖生产提高到一个新的水平。
1 甲壳素-壳聚糖的生理功能甲壳素是天然的中性黏多糖，属于一种线型高分子多糖。
它化学性质不活泼，不与体液发生变化，对组织不起异物反应，具有调节免疫力、降低血压、调节血脂、降低血糖、提高胰岛素利用率、抗肿瘤、抑菌等多种生理功能。
1.1 调节免疫力生物体内巨噬细胞的含量以及T淋巴细胞的活性是改善人体免疫力的关键因素，而甲壳素-壳聚糖则可以促进生成巨噬细胞、活化T淋巴细胞，从而提高机体免疫能力。
壳聚糖和甲壳素在食品中的应用进展
壳聚糖和甲壳素在食品中的应用进展(2014-02-21 21:21:54)标签：壳聚糖甲壳素食品应用胶体食品添加剂华东理工大学生物工程学院食品科学与工程系胡国华甲壳素是自然界第二种最丰富的天然聚合物（第一是纤维素），其原料来源十分丰富，且制备简单，估计自然界每年生物合成的甲壳将近100亿吨，甲壳素也是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物，这都可以说明甲壳素在天然工业原料中的重要地位。
根据结构相似性，不但可找到类似纤维素的用途，而且从氨基多糖的特点出发，具有比纤维素更为广泛的用途。
因此自20世纪60年代以来，对甲壳素的研究十分活跃，近20年来的研究更为广泛和深入，在食品、医药等诸多方面展示了其广阔的应用前景，正在引起许多国家的重视。
壳聚糖学名聚氨基葡萄糖，又名可溶性甲壳质，在许多方面同样有着广泛的用途。
很早以前国外就开始壳聚糖的开发及应用研究，日本对其研究较早。
我国此研究始于80年代，90年代开始活跃起来，现又成为热门课题之一。
壳聚糖的目前世界年产量在1000～2000t，主要用于：在农业上用作种子覆膜剂以提高产量，水质处理及酒类澄清，许多治疗伤口药品的载体，固定化细胞及酶技术，化妆品等。
在日本，壳聚糖用于面制品中作用为粘着剂及膳食纤维。
目前，在食品工业中使用甲壳素或壳聚糖的数量，仅次于环境保护方面用作混凝剂和污泥脱水剂的数量。
由于甲壳素或壳聚糖是无毒和安全的天然高分子化合物，而且是一种功能高分子，分子链上具有特殊的功能团，因此比起许多合成高分子化合物来，更适合于食品工业使用。
近30年来，已开发了许多应用方法和产品。
归纳起来，甲壳素和壳聚糖在食品工业中的应用有三个方面：第一：液体的处理剂，如降低液体中总固形物含量，从废水中回收蛋白质，饮用水的净化，饮料及酒类的澄清等。
第二：食品添加剂，如食品结构形状的控制，改善食品的风味，改善食品的流动性，控制粘度，增加纤维含量等。
第三：功能材料，如作为抑菌剂、减肥食品、包装材料或截留材料，作为缓释材料等。
壳聚糖的改性研究进展及其应用
壳聚糖的改性研究进展及其应用壳聚糖是一种天然高分子材料，由于其具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性，因此在工业、生物医学等领域得到了广泛的应用。
然而，壳聚糖也存在一些不足之处，如水溶性差、稳定性低等，因此需要对壳聚糖进行改性研究，以提高其性能和应用范围。
壳聚糖的改性方法主要包括化学改性和物理改性。
化学改性是通过化学反应改变壳聚糖的分子结构，从而提高其性能。
例如，通过引入疏水基团可以改善壳聚糖的水溶性和生物相容性。
物理改性则是通过物理手段改变壳聚糖的形态、结构等因素，以达到提高性能的目的。
例如，通过球磨法可以制备壳聚糖纳米粒子，从而提高其在生物医学领域的应用效果。
目前，壳聚糖的改性研究已经取得了显著的进展。
然而，仍存在一些问题和挑战。
其中，如何保持壳聚糖的生物活性是改性过程中面临的重要问题。
改性后的壳聚糖可能会出现新的毒性问题，因此需要进行深入的毒性研究。
未来，随着壳聚糖改性技术的不断发展，相信这些问题将逐渐得到解决。
壳聚糖在工业、生物医学等领域有着广泛的应用。
在工业领域，壳聚糖可用于制备环保材料、化妆品添加剂、印染助剂等。
例如，通过接枝共聚将壳聚糖与聚丙烯酸制成高分子复合材料，可用于制备可生物降解的塑料袋等环保材料。
在生物医学领域，壳聚糖可用于药物传递、组织工程、生物传感器等方面。
例如，利用壳聚糖制备的药物载体能够实现药物的定向传递，提高药物的疗效并降低毒副作用。
在生物医学领域，壳聚糖还可用于组织工程。
通过将壳聚糖与胶原等生物活性物质结合，可以制备出具有良好生物相容性和生物活性的组织工程支架。
这些支架可为细胞生长提供适宜的微环境，促进组织的再生和修复。
壳聚糖还可用于制备生物传感器，用于检测生物分子和有害物质。
例如，将壳聚糖与酶或抗体结合制成生物传感器，可实现对血糖、胆固醇等生物分子和有害物质的快速、灵敏检测。
壳聚糖作为一种天然高分子材料，具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性，在工业、生物医学等领域得到了广泛的应用。
甲壳素_壳聚糖及其衍生物的最新应用进展
甲壳素/壳聚糖及其衍生物的最新应用进展董静※(综述)，刘群(审校)(天津市第四医院烧伤科，天津300222)中图分类号:R644文献标识码:A文章编号:1006-2084(2011)06-0921-02摘要:甲壳素是存在于自然界中的唯一带阳离子的糖类聚合物，来源于节肢动物和低等植物的真菌和藻类。
前者大量存在于海洋之中，以虾蟹为主，能够被生物降解，产量仅次于纤维素。
甲壳素脱乙酰化的产物称为壳聚糖，壳聚糖经结构修饰后可得到一系列适合不同需要的性能优良的衍生物。
甲壳素、壳聚糖及其衍生物特殊的结构特征不仅决定其具有良好的物理、化学、机械性能，还具有很好的生物相容性、降解性、免疫抗原性小、无毒性等特殊的生物医学特性。
同时具有良好的生物安全性，使其在医药保健、农业、食品工业、水处理、纺织、化工、化妆品等领域均有广泛的应用。
关键词:甲壳素;壳聚糖;衍生物The Latest Research Progress in Use of Chitin /Chitosan and their Derivates DONG Jing ，LIU Qun．(Department of Burns ，the Fourth Hospital of Tianjin ，Tianjin 300222，China )Abstract :Chitin is the only cationic carbohydrate polymer existing in the nature ，deriving from arthro-pods ，fungi ，and algae．The former source is mainly abundant in ocean ，especially in shrimps and crabs ，which can be biologically degraded ，only second to cellulose in production．Chitosan ，a deacetylated product of chi-tin ，can synthesize a series of derivatives with excellent properties for different needs through the structuralmodification．The structures of chitin ，chitosan ，and its derivatives not only render themselves good physical ，chemical ，and mechanical properties ，but also favorable biocompatibility ，biodegradability ，minimal immuno-genicity ，and non-toxicity．Additionally ，they also have good biosafety profiles．Therefore ，they have a wide-range application in healthcare ，agriculture ，food industry ，water treatment ，textiles ，chemicals ，cosmetics and other fields．Key words :Chitin ;Chitosan ;Derivates 甲壳素是自然界除蛋白质外数量最大的含氮天然有机高分子化合物，早在400年前《本草纲目》中就有甲壳素应用的记载［1］。
甲壳素的应用及最新研究进展
甲壳素的应用研究与展望刘淑君090524115摘要：从虾和蟹的壳中提取的甲壳素是一种非常重要的生物材料，应用范围十分广阔，在食品，医药，环保等领域有极其广泛的用途，它在制成人造皮肤, 隐形眼镜, 化妆品, 纸张、食品等方面起着其他材料所无法替代的重要作用, 尤其在整个国际社会日益重视环境的今天, 它在污水处理和用来生产可自然分解的薄膜包装材料上大有用武之地,甲壳素的研究开发已成为世人瞩目的高新科技领域和获利颇丰的新兴产业。
本文主要介绍了甲壳素的应用以及国内外研究进展。
关键词：甲壳素，壳聚糖，应用，发展前景前言甲壳素广泛存在于海洋甲壳动物外壳、软体动物内骨骼、昆虫翅膀、菌类及藻类细胞壁内。
这些虾壳原本是废弃物，几乎成为环境污染源，经过近40多年国内外学者研究，竟变废为宝，一跃成为跨世纪的引人瞩目的全球性热门科研课题，并竞相开发出一系列的甲壳素类高科技产品，应用于工业、农业、国防、化工、环保、医药、保健、美容、纺织等诸多领域。
至今，国内发表的甲壳素研究成果已超过400多项，我国甲壳素事业呈现出欣欣向荣的发达景象，一些发达国家争相投入大量资金对甲壳素进行深入研究开发。
目前甲壳素是日本政府惟一准许宣传疗效的机能性食品。
1993 年日本厚生省受理了甲壳素作为癌细胞转移抑制剂静门注射药品的申请。
1996年，甲壳素又通过了美国药品、食品管理局(FDA)及欧共体(EC)检测，核准在美国、欧洲市场销售。
甲壳素的研究开发及其商业产品已出现了全球竞争趋势，并将保持持续稳定的高速发展趋势。
1.甲壳素分子组成和分布1. 1甲壳素分子组成甲壳素又名甲壳质和壳多糖,是法国科学家布拉克诺1811 年首次从蘑菇中提取的一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体, 被命名为Fungine( 茸素) 。
1823年法国科学家欧吉尔( Odier)在甲壳动物体外壳中也提取了这种物质, 并命名为几丁质和几丁聚糖, 是几丁胺粉的合称。
经结构分析甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物, 它由几丁质与几丁糖组成, 是天然无毒性高分子, 并且具有生物可分解性, 它的构造类似于纤维素, 由1 000~ 3 000个n- 2葡萄糖胺聚合物组成, 属于直链氨基多糖。
甲壳素和壳聚糖的应用进展与存在问题
甲壳素和壳聚糖的应用进展与存在问题何华玲 于志财（石家庄 河北科技大学 050018）[摘要]:概述了甲壳素和壳聚糖在不同领域的最新应用进展， 并对其在生产、研发过程中存在的一些问题进行了探讨。
[关键词]:甲壳素;壳聚糖;应用;存在问题Chitin and Chitosan: Progress of Application and ProblemsHE Hua-ling,Yu Zhi-caiAbstract:The latest applications of chitin and chitosan in diferent fields are summarized.Some problems on its production, research and development process were discussed.Key words:chitin;chitosan;application;problems甲壳素是存在于自然界中的唯一一种带阳离子能被生物降解又分布极其广泛的高分子材料, 有人估计全世界每年生物合成的甲壳素近100亿吨[1]，是地球上仅次于纤维素的第二大可再生资源，被现代科学誉为继糖、蛋白、脂肪、维生素、矿物质之后第六生命要素。
甲壳质经浓碱处理后脱去乙酰基即可得到壳聚糖 。
近年来，世界各国对甲壳素、壳聚糖的开发研究极为活跃，现已成为最热门的研究领域之一。
在日本，平均每3天就申请1项有关甲壳素和壳聚糖的专利[2]。
甲壳素及其衍生物, 作为天然高分子材料, 对人、畜、农作物无任何副作用, 并因其特有的理化性质倍受各行各业的青睐。
目前，甲壳素及壳聚糖的应用已经从纺织印染、造纸扩展到了食品、环保、医药、农林业、轻工业和生物工程等众多领域。
1 甲壳素和壳聚糖的主要应用1.1 在纺织印染业的应用[3－5]我国纺织工业早在20世纪50年代就对甲壳质的制备和应用进行了研究，迄今在此领域的用途主要有：(1)用作印染污水处理剂。
甲壳素和壳聚糖的改性及其应用
甲壳素和壳聚糖的改性及其应用1. 前言1811年，法国人于大自然中最早发现了甲壳素，之后于1859年又发现了甲壳素的脱乙酰基产物壳聚糖—一种唯一的碱性天然多糖。
它是许多低等动物，特别是节肢动物（如虾、蟹等）外壳的重要成分，同时也存在于低等植物如真菌的细胞壁中，分布十分广泛。
自然界每年生物合成的甲壳素多达数十亿吨[1]，是一种十分丰富的自然资源。
甲壳素（chitin）化学命名为β- (1→4) -2- 乙酰氨基 -2- 脱氧-D- 葡萄糖。
壳聚糖（chitosan）是甲壳素的脱乙酰基产物，也叫脱乙酰甲壳素，简称（CTS）。
它们的结构式分别为：甲壳素结构与纤维素类似，分子中含有H - OH和H - NH键，还含有分子间氢键。
甲壳素的这种有序的大分子结构，在一般的溶剂中不容易溶解。
壳聚糖的分子结构中含有游离氨基，溶解性能有了一些改观，但也只能溶于某些稀酸，如盐酸、醋酸、乳酸、苯甲酸、甲酸等，不溶于水及碱溶液。
甲壳素与壳聚糖无毒，无害，易于生物降解，不污染环境，而且在自然界中含量仅次于纤维素，并以相同的循环速率产生和消失。
近年来，国内外学者应用各种方法对甲壳素或壳聚糖进行改性以开发其潜在的应用价值，拓宽了壳聚糖及其衍生物的应用领域。
甲壳素和壳聚糖的改性按方法分为物理改性和化学改性。
2. 化学改性2.1 酰化反应及应用在甲壳素和壳聚糖的化学改性中，酰化改性是研究得较多的。
甲壳素和壳聚糖通过与酰氯或酸酐反应，在大分子链上导入不同分子量的脂肪族或芳香族酰基，所得的产物在有机溶剂中的溶解度可大大提高。
酰化反应可在羟基(O-酰化)或氨基(N-酰化)上进行[2]。
酰化产物的生成与反应溶剂、酰基结构、催化剂种类和反应温度有关。
最早是用干燥氯化氢饱和的乙酐对甲壳素及壳聚糖进行乙酰化的。
这种反应较慢，而且甲壳素的降解产物很多。
现在有在甲磺酸中进行的酰化反应的报道[1]，如用4份甲磺酸和6份乙酸酐与1份甲壳素在均相中的反应；4份甲磺酸、6分冰醋酸和计算量的乙酸酐与1份甲壳素在非均相中的反应。
甲壳素及壳聚糖及其衍生物在药物制剂中的应用和前景
药081-1班XX20082350XXXX甲壳质及壳聚糖及其衍生物在药物制剂中的应用和前景1.概述甲壳素是存在于自然界中的唯一一种带阳离子的糖类聚合物，能够被生物降解，产量仅次于纤维素。
其脱乙酰化的产物称为壳聚糖，壳聚糖经结构修饰又可得到一系列适合不同需要的性能优良的衍生物，研究证明，甲壳素、壳聚糖及其衍生物都被公认为很有前途的天然高分子化合物，是很重要的药用辅料。
其中壳聚糖已被载入英国药典，具有很高的研究价值。
2.来源和分类（1）甲壳质甲壳质存在于自然界中的低等植物菌类、藻类的细胞，甲壳动物虾、蟹、昆虫的外壳，高等植物的细胞壁等，是从蟹、虾壳中应用遗传基因工程提取的动物性高分子纤维素，被科学界誉之为"第六生命要素"！因此被欧美中日政府认定为机能性免疫物质。
在灵芝、冬虫夏草等植物中也含有微量"几丁聚糖"，但含量只在2%-7%之间。
(2) 壳聚糖壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。
分为高密度壳聚糖，水溶性壳聚糖，羧甲基壳聚糖和专用壳聚糖。
3.性质甲壳质的性质：甲壳质是一种白色，无臭，无定性粉末或半透明片状物，它不溶于水，稀酸碱溶液和乙醇，乙醚等有机溶剂，溶于无水甲酸，浓无机酸。
它还具有以下性质：(1)可被酶分解而吸收。
甲壳质是食物纤维素不易被消化吸收。
若甲壳质和蔬菜、植物性食品、牛奶和鸡蛋一起食用可以被吸收。
在植物和肠内细菌中含有壳糖胺酶、去乙酰酶、体内存在的溶菌酶以及牛奶、鸡蛋中含有卵磷脂等共同作用下可将甲壳质分解成低分子量的寡聚糖而被吸收。
当分解到六分子葡萄糖胺时其生理活性最强。
吸收部位主要在大肠。
(2)溶于酸性溶液形成带正电的阳离子基团。
甲壳质分子中含有氨基(一NH2。
)，具有碱性，在胃酸的反应下可生成铵盐，可使肠内PH值移向碱性侧，改善酸性体质。
反应中生成带正电荷的阳离子基团，这是自然界中唯一存在的带正电荷可食性食物纤维。
甲壳素壳聚糖生物学活性及应用
甲壳素/壳聚糖生物学活性及应用4.1 甲壳素/壳聚糖的生物学活性4.1.1 调节脂类代谢甲壳素、壳聚糖有脂粘连性的特殊功能，可降低动物血脂、胆固醇、甘油三脂含量，也可降低动物产品如鸡蛋中的胆固醇含量。
X加罗等（1996）试验表明，大鼠摄入一定剂量的壳聚糖能有效抑制血清总胆固醇升高（P＜0.01），但能使高度密度脂蛋白胆固醇（HCL-C）升高（P＜0.01）；同时表明壳聚糖降低血清总胆固醇（TC）效应可能主要表现在降低密度脂蛋白（LDL-C）和极低密度脂蛋白胆固醇（VLDL-C）上，而对HDL-C有升高用。
另外，壳聚糖对食欲及体重影响不大，对脏器无明显的损害作用。
甲壳素、壳聚糖之所以具有此项功能大多数人认为是由于此类物质成分中的葡萄糖胺连带由4个铵离子，它具有较高的阴离子交换能力，与胆汁酸有很好的结合能力，可阻止胆肝汁酸的循环，降低脂肪的吸收，增加粪中脂肪的排出量。
另外甲壳素、壳聚糖也能与脂类化合物络合，形成不易被胃酸水解和消化系统吸收的络合物，降低机体对脂肪类物质的吸收。
4.1.2 抗微生物活性壳聚糖有较强的抑菌、杀菌能力。
脱乙酰化度为30％和70％的甲壳素（DAC-30及DAC-70）能提高宿主抗Sendai病毒及大肠杆菌感染的能力，提高静脉注射甲壳素的水有产物N-乙酰氨基葡萄糖六聚体（NACOS-6），对绿脓杆菌感染的大鼠有较强的保护作用。
Mnzzarelir（1987）对N-羧丁基壳聚糖的抗微生物活性作了研究，试验表明，浓度为4mg.ml-1、PH5.4-6.8的N-羧丁基壳聚糖-3，6-二硫酸酯对体外培养的金黄色葡萄球菌，链球菌、奇异变形菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、肺炎杆菌和柠檬酸细菌有抑制作用（韩新燕等，2000）。
壳聚糖抗微生物的可能机理是此类物质的分子中所带的正电荷及其聚合分子结构可与病原菌表面的鞭毛及套膜吸附凝集，抑制病原菌繁殖，改进小肠代谢功能。
4.1.3 增强免疫、抗肿瘤活性雷朝亮等（1997）往小鼠腹腔注射2％甲壳素水溶液5、10、20ml，结果发现甲壳素可增加小鼠腹腔巨噬细胞及NK细胞的活性，对细胞免疫及体液免疫均有增强的作用。
甲壳素和壳聚糖作为天然生物高分子材料的研究进展
知识介绍甲壳素和壳聚糖作为天然生物高分子材料的研究进展车小琼,孙庆申,赵凯(黑龙江大学生命科学学院微生物黑龙江省高校重点实验室,黑龙江大学,哈尔滨150080)摘要:甲壳素是自然界中含量仅次于纤维素的天然高分子,壳聚糖是甲壳素脱乙酰化后带有阳离子的多糖。
壳聚糖中的自由氨基以及它的高结晶性,使得它能溶于酸,而不溶于碱和绝大数的有机溶剂。
同时壳聚糖具有无毒性、无刺激性、良好的生物相容性、生物可溶解性,以及高的电荷密度,因而被作为一种新型的天然生物材料得到广泛应用。
文章介绍了甲壳素和壳聚糖的结构和性质,综述分析了甲壳素和壳聚糖在制备微球和作为支架材料中的应用,并总结了甲壳素和壳聚糖在这两个方面存在的问题和发展前景。
关键词:甲壳素;壳聚糖;微球;组织工程;支架甲壳素(chitin)又名甲壳质、几丁质,是一种广泛存在于昆虫、海洋无脊椎动物的外壳以及真菌细胞中的天然高分子化合物[1]。
壳聚糖(chitosan)是甲壳素脱乙酰基后的产物,具有良好的生物相容性和生物可降解性,因此可用作生物材料,甲壳素和壳聚糖具有来源广泛、取材方便等优点[2,3]。
1甲壳素、壳聚糖的理化性质甲壳素是一种天然高分子化合物,其学名是B-(1y4)-2-乙酰胺基-2-脱氧-D-葡萄糖,是由N-乙酰胺基葡萄糖以及B-1,4糖苷键缩合而成[4]。
如果把此结构中糖基上的N-乙酰基大部分去掉的话,就成为甲壳素最为重要的脱乙酰化衍生物壳聚糖。
壳聚糖是由D-氨基葡萄糖和适量的N-乙酰-D-氨基葡萄糖以-B(1,4)糖苷键连接而组成的。
其化学名是(1,4)-2-氨基-2-脱氧-B-D-葡萄糖,结构类似于纤维素[1,2]。
111甲壳素、壳聚糖的物理性质甲壳素呈灰白色或白色片状、半透明、略有珍珠光泽的无定性固体,相对分子量因原料和制备方法的差异而从数十万到数百万不等。
不溶于水、稀碱、稀酸及一般的有机溶剂,可溶于浓的盐酸、硫酸、硝酸等无机酸和大量的有机酸[1]。
多糖类生物医用材料_甲壳素和壳聚糖的研究及应用
多糖类生物医用材料)甲壳素和壳聚糖的研究及应用黄光佛,卿胜波,李盛彪,黄世强*(湖北大学化学与材料科学学院,武汉430062)摘要:对甲壳素和壳聚糖的制备工艺,结构与性质以及其在固定化酶、药物控释载体、絮凝剂、吸附剂、医用敷料等方面的应用进行了综述。
关键词:多糖;生物医用材料;甲壳素;壳聚糖生物材料(Biomaterials)是一种植入生体活系统内或与活系统相结合,但又不与生体起药理反应的材料。
由于生物材料主要以医疗为目的,它又被称为生物医用材料(Biomedical Materials)。
作为生物医用材料之一的生物医用高分子材料是在活体这个特殊环境中使用的材料,因此要求它有优良的生物相容性(即血液相容性、组织相容性和免疫性)、医疗功能等特性。
多糖是所有生命有机体的重要组分,在控制细胞分裂和分化、调节细胞生长和衰老以及维持生命有机体的正常代谢等方面有重要作用。
同时,多糖也具备上述作为生物医用材料的基本要求,能够在生物体中酶解成易被活体吸收、无毒副作用的小分子物质,不会残留在活体内,是一类生物降解吸收型高分子材料(Bio2 absorbable Polymers)。
作为一类重要的生物高分子化合物,多糖却长期未受到重视,发展较蛋白质、核酸晚得多。
自80年代以来,国外形成了甲壳素(Chitin)、壳聚糖(Chitosan,CS)等多糖类生物医用材料的开发研究热潮。
进入90年代,我国对甲壳素和壳聚糖资源的开发研究也越来越重视。
甲壳素、壳聚糖等天然高分子在固定化酶、药物控释载体、絮凝剂、人工透析膜、吸收缝合线、伤口涂敷料、人造皮肤等生物医药方面已有广泛应用,本文拟对此方面的工作进行扼要介绍。
1制备工艺111甲壳素的制备甲壳素广泛存在于虾、蟹和昆虫等节肢动物的外壳和菌、藻类等低等植物的细胞壁中,是自然界中最为丰富的生物高分子之一。
蟹、虾、昆虫等甲壳中的无机组分主要为碳酸钙,有机组分主要为蛋白质和甲壳素。
因此,由它们制取甲壳素实质上为这三者的分离。
甲壳素及壳聚糖在纺织工业中的应用
甲壳素及壳聚糖在纺织工业中的应用1 概述甲壳素（Chitin）又名甲壳质、几丁质等，是一种丰富的自然资源，每年生物合成近10亿吨之多，是继纤维素之后地球上最丰富的天然有机物。
甲壳素的结构与纤维素极其相似，是一种天然多糖，可命名为（l，4）-2-乙酸氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖。
甲壳素兼有高等动物组织中胶原质和高等植物组织中纤维素两者的生物功能，对动、植物都具有良好的适应性，同时还具有生物可降解性和口服无毒性，因此近年来它已成为一种用途广泛的新型材料。
壳聚糖（Chitosan）是甲壳素脱乙酸化的产物，能溶于低酸度的水溶液中，因其含有游离氨基，能结合酸分子，故具有许多特殊的物理化学性质和生物功能。
壳聚精是甲壳素最重要的衍生物，是甲壳素脱乙酸度达到70％以上的产物，也是迄今为止发现的唯一天然碱性多糖，具有无毒性、可生物降解性、良好的生物兼容性等特性。
另外，壳聚糖分子中存有大量的氨基和羟基，可以通过化学反应在其上引入各种功能性基团进行化学修饰作为低等动物组织中的纤维成分，所以表现出了极高的应用价值和广泛的发展前景，是一种新型的多功能织物整理剂，在印染、抗折皱、防毡缩、抗菌和纤维滤嘴等方面应用广泛。
此外，将甲壳素或壳聚糖纺成纤维，进而加工成外科用的可吸收手术缝合线、伤口敷料、人造皮肤等医用材料则是近年来科学家们研究的重要课题。
2 在纺织领域中的应用壳聚糖具有许多天然的优良性质，如吸湿透气性、反应活性、生物活性、吸附性、粘合性、抗菌性等，人们利用这些性能来提高棉、毛、丝绸等天然纤维织物的染色、抗菌、防皱、防缩等性能，并可应用于纺织领域的污水处理。
2．1 手术缝合线用壳聚糖纤维制成的缝合线，在预定时间内有很强的抗张强度，在血清、尿、胆汁、胰液中能保持良好的强度，在体内有良好的适应性，尤其是经过一定时间，壳聚糖缝合线能被溶菌西每解，被人体自行吸收。
因此，当伤口愈合后，不必再拆线。
理想的外科缝合线应满足：愈合前与组织兼容；愈合时所有缝合线不拆除，逐渐被人体吸收而消失；缝合线不破坏愈合。
甲壳素和壳聚糖在食品工业中应用的新进展
甲壳素是一种线性多糖类生物高分子，在自然界中广泛存在于低等生物菌类和藻类的细胞，节肢动物虾、蟹、昆虫的外壳，软体动物（如鱿鱼、乌贼）的内壳和软骨，高等植物的细胞壁等。
壳聚糖则为甲壳素脱去乙酰基后的产物。
在欧美学术界，壳聚糖和蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素与矿物质一起被称为六大生命元素。
目前甲壳素和壳聚糖已在医药、食品、化工、生物、农业、纺织、印染、造纸、环保等众多领域中得到广泛应用［１］。
本文总结了甲壳素／壳聚糖及其衍生物在食品工业中应用的最新进展。
１甲壳素和壳聚糖的生化特性甲壳素是２－乙酰氨基－２－脱氧－Ｄ－葡萄糖经（１→４）糖苷键连接的聚合物，不溶于一般的酸和碱，可溶于浓盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸，但同时主链发生降解。
甲壳素存在α、β和γ三种晶型，其中以α－甲壳素最为稳定［１］。
壳聚糖为甲壳素脱去乙酰基后的产物。
由于现有技术尚不能将甲壳素完全脱去乙酰基变成１００％的壳聚糖，也难以将两者完全分离开，因而一般指的壳聚糖实际上是甲壳素和壳聚糖的混合物，只是要求壳聚糖的含量在６０％以上。
壳聚糖为白色至淡黄色的粉末，溶解性也较差，但能溶于稀酸溶液，如稀盐酸、稀硝酸等无机酸以及醋酸、乳酸、苹果酸、抗坏血酸等有机酸。
因而一般使用时，多用这类稀酸的壳聚糖溶液［１］。
２甲壳素和壳聚糖在食品工业中的应用２．１抗菌剂大量研究证明，甲壳素和壳聚糖可以抗细菌。
壳聚糖比甲壳素的抗菌效果明显。
壳聚糖抗菌的最低浓度王晓玲（中南林业科技大学生命科学与技术学院，湖南长沙４１０００４）甲壳素和壳聚糖在食品工业中应用的新进展ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＯＦＣＨＩＴＩＮＡＮＤＣＨＩＴＯＳＡＮＩＮＦＯＯＤＩＮＤＵＳＴＲＹＷＡＮＧＸｉａｏ－ｌｉｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｉｔｉｎａｎｄｃｈｉｔｏｓａｎｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｆｏｏｄｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｒｅｃｅｎｔｄａｔａｓｈｏｗｔｈａｔｃｈｉｔｉｎａｎｄｃｈｉｔｏｓａｎｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｉｍｍｕｎｉｔｙｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔａｎｄａｎｔｉ－ｔｕｍｏｒ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｆａｔｏｒｂｌｏｏｄｐｒｅｓｓｕｒｅｏｒｉｎｔｅｓｔｉｎｅｓｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｃｌａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｆｏｒｌｉｑｕｉｄｆｏｏｄ，ｒｅｆｒｅｓｈｉｎｇｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｆｏｒｆｒｕｉｔｓａｎｄｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ，ｅｄｉｂｌｅｆｉｌｍ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｎｋａｂｌｅｗａｔｅｒ；ｆｏｏｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｒａｎｔｉｏｘｉｄａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｓｃｌｅｆｏｏｄｓ，ｃａｒｒｉｅｒｓｆｏｒｅｎｚｙｍｅｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｍｏｌｄｃｏｎｔａｍｉ－ｎａｔｉｏｎｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｃｏｍｍｏｄｉｔｉｅｓａｎｄｆｏｏｄｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｅｔｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｈｉｔｉｎ；ｃｈｉｔｏｓａｎ；ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅ；ｆｏｏｄｉｎｄｕｓｔｒｙ摘要：甲壳素和壳聚糖在食品工业中的应用非常广泛。
甲壳素与壳聚糖的应用
二、甲壳素及壳聚糖在农业领域 的应用
1、土壤改良
甲壳素和壳聚糖具有改善土壤物理性质、增加土壤保水能力的作用。将甲壳 素或壳聚糖添加到土壤中，可以增强土壤的团聚性，提高土壤的通气性和渗透性， 有利于土壤的改良和作物根系的生长。
2、植物生长促进剂
甲壳素和壳聚糖具有植物生长调节剂的作用。在农业生产中，通过合理使用 甲壳素或壳聚糖，可以促进植物种子的萌发、根系的发展以及叶片的生长。此外， 甲壳素和壳聚糖还能提高植物的抗病性和抗逆性，有助于作物健康生长。
3、生物防治剂
甲壳素和壳聚糖可以作为生物防治剂应用于农业。由于其具有生物活性，可 以用于诱导植物产生抗虫性和抗病性。同时，甲壳素和壳聚糖还具有抑制病原菌 生长的作用，可以作为生物防腐剂应用于农产品的储存和运输。
4、环保农业应用
甲壳素和壳聚糖可以用于农业废弃物的处理和资源化利用。例如，将甲壳素 或壳聚糖应用于农业残渣的降解，可以提高废弃物的生物可降解性，减轻环境压 力。此外，甲壳素和壳聚糖还可用于土地治理，例如重金属污染土壤的修复。
由于这些食品具有较高的营养价值且具有保健功能而备受消费者青睐。将甲 壳素衍生物与其他天然高分子物质复合制备成膜材料用于食品包装可以改善包装 材料的性能并延长食品的保质期。将甲壳素与甲基丙烯酸甘油酯―甲基丙烯酸 ―N―羟甲基丙烯酰胺三元共聚物结合制成可食性膜材料并应用于草莓汁澄清中 可以降低澄清成本并延长果汁的保质期。此外，甲壳素―胶原蛋白复合物可广泛 应用于保健品和化妆品中以提高产品的营养价值和功效。
5、节水农业应用
甲壳素和壳聚糖具有较好的保水性能，可以用于节水农业中。将甲壳素或壳 聚糖添加到土壤中，可以提高土壤的保水能力，减少水分蒸发，从而有效提高水 资源的利用效率。
三、前景与挑战
甲壳素壳聚糖市场分析报告
甲壳素壳聚糖市场分析报告1.引言1.1 概述甲壳素壳聚糖作为一种天然的多糖类物质，在近年来得到了广泛的关注和应用。
本文旨在对甲壳素壳聚糖市场进行全面的分析和研究，通过对其定义、特性、应用领域以及市场现状的分析，来探讨甲壳素壳聚糖在当前和未来的发展趋势及市场前景。
通过本文的研究，希望能够为相关行业的专业人士和企业提供有益的市场参考和决策依据。
1.2 文章结构文章结构部分主要包括以下几个方面的内容：1. 甲壳素壳聚糖的定义与特性：对甲壳素壳聚糖进行详细介绍，包括其定义、特性、化学结构等方面的内容。
2. 甲壳素壳聚糖的应用领域：分析甲壳素壳聚糖在各个领域的应用情况，如医药、食品、农业、化工等，探讨其在不同领域的优势和发展前景。
3. 甲壳素壳聚糖市场现状分析：对甲壳素壳聚糖市场的现状进行深入剖析，包括市场规模、市场需求、市场供应、市场销售情况等方面的分析。
以上内容将在正文部分逐一展开，为读者提供全面的甲壳素壳聚糖市场分析信息。
1.3 目的：本报告旨在对甲壳素壳聚糖市场进行深入分析，全面了解甲壳素壳聚糖的定义、特性以及应用领域。
同时，对甲壳素壳聚糖市场的现状进行综合分析，包括市场规模、市场需求、市场供应等方面的状况。
通过对市场现状的分析，旨在揭示甲壳素壳聚糖市场的发展趋势，竞争格局以及市场前景展望，为相关行业和企业提供实用的市场参考和决策依据。
1.4 总结在本文中，我们对甲壳素壳聚糖进行了全面的市场分析。
通过对甲壳素壳聚糖的定义、特性和应用领域进行讨论，我们深入了解了这一产品的市场现状。
在市场现状分析中，我们对甲壳素壳聚糖的供应和需求情况进行了详细的调查和研究。
通过对市场发展趋势、竞争格局和市场前景展望的分析，我们可以看到甲壳素壳聚糖市场在未来具有良好的发展前景。
在竞争激烈的市场环境中，我们需要不断提升自身的竞争力，抓住市场机遇，为甲壳素壳聚糖的发展做出更大的贡献。
希望本报告能对相关行业的市场参与者提供有益的参考和指导。
甲壳素_壳聚糖及其衍生物的开发与应用进展
第26卷第2期2002年 3月 河北师范大学学报(自然科学版)Jour nal o f Hebei N o rmal U niv ersit y(Nat ur al Science Edition) V ol.26N o.2M ar.2002甲壳素/壳聚糖及其衍生物的开发与应用进展周友亚(河北师范大学化学学院,河北石家庄 050091)摘 要:对甲壳素/壳聚糖及其衍生物在食品工业、化妆品、医药等方面的应用情况进行了综述.在食品工业中,甲壳素/壳聚糖及其衍生物可作为食品及蔬菜水果的保鲜剂、饮料的澄清剂,并对人体有保健作用;添加于化妆品中,它具有保湿、透气、消除毒素、防紫外线等作用;用于医药中,它有降血脂、血糖、血压,治疗缺血性贫血等功能。
关键词:甲壳素;壳聚糖;衍生物;应用中图分类号:T S201.2 文献标识码:A 文章编号:1000-5854(2002)02-0175-04甲壳素是生物界广泛存在的一种天然高分子化合物,属多糖衍生物,主要从节肢动物如虾、蟹壳中提取,是仅次于纤维素的第二大可再生资源.甲壳素有许多别名,如甲壳质、几丁质、明角质、壳蛋白、蟹壳素等,其化学名称为2-乙酰氨基-(1,4)- -葡聚糖.甲壳素经脱钙、脱蛋白质和脱乙酰基可制取用途广泛的壳聚糖产品.因为甲壳素的脱乙酰反应一般不完全,壳聚糖工业品的脱乙酰度通常在70%～90%之间,所以实际上壳聚糖可视为甲壳素和壳聚糖2种单体单元的无规共聚体.国内外关于甲壳素和壳聚糖及其衍生物的应用研究非常活跃,与之有关的高新技术和产品不断涌现,它在食品工业、化妆品、生物医学、环保、农业、金属提取和回收、纺织印染、造纸等方面表现出来的特殊功用引起了世人的极大关注. 1 提 取甲壳素主要从虾、蟹壳中得到,也有从蚕蛹壳、宽跗陇马陆、蝉和蝇蛹壳中提取的报道[1].甲壳素的提取工艺如下:虾蟹等壳去杂、洗净,酸浸除去无机盐壳,碱浸去蛋白,经漂白、烘干、称重,即得白色甲壳素.甲壳素再经脱乙酰处理,放入60%的氢氧化钠溶液中,加热到145℃,持续1h,再分离提纯即得壳聚糖.2 应 用2.1 在食品工业中的应用2.1.1 保鲜剂 壳聚糖及其衍生物用作保鲜剂主要是利用其成膜性和抑菌作用.壳聚糖或轻度水解的壳聚糖是很好的保鲜剂,0.2%左右就能抑制多种细菌的生长.以甲壳素/壳聚糖为主要成分配制成果蔬被膜剂,涂于苹果、柑桔、青椒、草莓、猕猴桃等[2,3]果蔬的表面,可以形成致密均匀的膜保护层,此膜具有防止果蔬失水、保持果蔬原色、抑制果蔬呼吸强度、阻止微生物侵袭和降低果蔬腐烂率的作用.乐培思等用2%改性甲壳素涂膜涂于柑桔、苹果表面,结果柑桔在30℃下储存15d未出现腐烂,而对照组则出现霉斑并腐烂;苹果一切两半,涂了保鲜剂的一半在30℃下储存1周后,未出现明显的斑痕,另一半情况正好相反.陈天等进行了壳聚糖保鲜猕猴桃的研究,表明常温下壳聚糖能有效地延长猕猴桃的贮藏期至80d,同时保持了果实较好的品质与风味.最佳食用期内,果实的V c含量为1.8～2.3m g/g,总糖含量为8.0%～10.0%,可溶性固形物含量为16%～17%,果实甜度和香味增加,酸度下降.陈安和等研究了甲壳素衍生物对草莓的保鲜作用,表明经处理的草莓储存15～20d,其SOD(超氧化歧化酶)活力比未处理的高20.1%～53.4%,V c含量高78%～165%[4].1种商品名为Nutri-Save的NOCC(N,O-收稿日期:20001221作者简介:周友亚(1969-),女,河北师范大学讲师,从事食品添加剂的开发与研制.176 河北师范大学学报(自然科学版) 第26卷羧甲基壳聚糖)水果保鲜剂即将在美国和加拿大上市.壳聚糖还可用作肉、蛋类的保鲜剂.吉伟之等用2%壳聚糖对猪肉进行涂膜处理,表明在20℃和40℃贮藏条件下,猪肉的一级鲜度货架期分别延长2d和5d[5].Hiro shi E用壳低聚糖保鲜牛肉,3d后微生物比参照组少.壳聚糖保鲜剂对鲜鲅鱼、小黄鱼[6]、鸡蛋均有较好的保鲜作用.另外,壳聚糖可用于腌菜、果冻、面条、米饭等的保鲜剂.2.1.2 保健食品添加剂 甲壳素/壳聚糖按比例添加于保健品中,可以起到保健、减肥、抗癌、调节微量元素等作用.甲壳素/壳聚糖被认为是继卵磷脂、螺旋藻等第2代保健食品之后的第3代保健食品,它是1种可食性的动物纤维,部分可被人体吸收,当与蔬菜共食时,蔬菜和肠内细菌中的溶菌酶、脱乙酰酶、甲壳酶、壳聚糖酶及卵磷脂共同作用将甲壳素分解成低聚糖,当分解为6个葡萄糖胺时生理活性最优.它可增强人体免疫力,排除多余有害的胆固醇,降血脂、降血糖、降血压等.研究还发现,壳聚糖及其脂肪酸络盐在体内可与相当于它们重量许多倍的脂类物质,如甘油三酯、脂肪酸、胆汁酸、胆固醇等化合物生成不被消化系统吸收,不被胃酸水解的络合物排出体外,从而达到减肥瘦身的目的.因此,有人用它与猪、牛肉混合制成肉丸,风味不改,而热量却减少一半.同时,甲壳素/壳聚糖的低聚糖还能促进肠道有益菌增殖,改善肠道微生态环境,并具非常爽口的甜味,而热量比蔗糖低许多,而且不增加胰岛素水平,是一种“无糖”之糖.用它制成的牙膏、牙粉、口香糖、牛奶巧克力等,不仅具有很好的口感,且具预防龋齿和牙周病、愈合伤口、止血及消除口臭的作用.另外,可溶性壳聚糖添加于食品,是人体引进所需微量元素如钙、铁、锌的载体[7].2.1.3 饮料澄清剂 壳聚糖能用作果汁、糖蜜、食醋、酒类等的澄清剂,特别是澄清果汁,近年来研究较多.它的澄清原理是,原果汁中含大量带负电荷的果胶、纤维素、单宁及多聚戊糖等物质,而壳聚糖溶解于稀酸溶液后带正电荷,这2种物质混合后,在充分搅拌下,由于正负电荷间的静电作用力,果汁中的悬浮物吸附于壳聚糖表面,小颗粒变成大颗粒,当超过溶液对它的浮力时,即发生沉降,过滤后即得澄清原果汁.王鸿飞等开展了一系列猕猴桃汁的研究工作,表明壳聚糖使用的最小剂量为0.5g/L,最佳pH为3～3.5、最适温度为40～60℃,澄清后的猕猴桃汁透光率达95%以上,且营养成分损失不大[7].范恒斌研究了壳聚糖对原苹果汁、原梨子汁、原菠萝汁、原甜橙汁、原甜柑果汁的澄清作用,表明不加壳聚糖的原果汁长时间浑浊,而加了0.040%壳聚糖的原苹果汁3h后悬浮物全部沉淀;加了0.030%壳聚糖的原梨子汁2h后得到清澈透明的果汁;加入0.045%壳聚糖4h后得到清澈透明的原菠萝汁[8].2.1.4 调味品防腐剂 目前,大多数调味品中使用的防腐剂是苯甲酸及其钠盐,它们在人体与甘氨酸化合成尿酸从尿中排除,剩余部分与葡萄糖醛酸化合而解毒,以上2种解毒作用都在肝脏中进行,对肝功能衰弱的人是不适合的.与苯甲酸及其钠盐相比,在相同的贮藏条件下,壳聚糖抑菌效果更佳,用量少,口感好,且无任何毒副作用,因此,壳聚糖是一种理想的调味品防腐剂.杨继生等人进行了壳低聚糖对酱油防腐效果的研究,结果表明,将0.1%壳低聚糖添加到酱油中,对引起酱油变质的酵母菌群有明显的抑制作用,在夏季敞开条件下可存放30d,而无白花变质,且不影响口感、颜色、香味与成分[9].另外在原醋中加入6g/L的壳聚糖,可有效地去除食醋中单宁类多酚物质,既防止储存期间发生浑浊,又消除了苦涩味,改善了口感[7].2.2 在化妆品中的应用对壳聚糖和甲壳素化学改性的研究非常活跃,它们的衍生物在化妆品领域的应用也日渐拓宽.比如,壳聚糖与过量的二甘醇酸酐、丁二酸酐、顺丁烯二酸酐反应,得到的N-酰化壳聚糖衍生物,具有良好的吸湿保水性能;3,4,5-三甲氧基苯甲酰甲壳素具有吸收紫外线的作用,在化妆品中可作为防晒护肤的添加剂;羧甲基甲壳素用于化妆品中,具有润滑作用及持续保湿作用,还能提高化妆品的贮藏性能和稳定性,其护发作用比较明显,可以防止头发在烫发、染发时碎裂破损;O-羧甲基壳聚糖保水性能很好,几乎可与透明质酸相当,可取代之用于化妆品的保水剂;O-羧甲基壳聚糖与丁二酸酐、二甘醇酸酐的酰化产物吸水性和保湿性都很好;N-羧甲基壳聚糖用于化妆品可辅助抗皮肤过敏,具很好的保湿性和稳定性,可作为膏霜的添加剂;甲壳素与聚氧乙烯的反应生成的醚化物及6-O -羟乙基壳聚糖的保水性能几乎可与透明质酸相当,可使化妆品不发粘,保湿性好,用于护发品,使头发具有自然光泽;壳聚糖与2,3-环氧-1-丙醇和缩水甘油基三甲胺氯化物的混合物反应通过控制两者比例来决定阳离子取代度,当阳离子取代度达到0.25时,产物既溶于阴离子洗涤剂月桂基乙醚硫酸钠,又具有很好的湿梳理性能,适用于洗发香波[10].另外,壳聚糖因其安全性和优异的成膜性,适用于固发胶等化妆品的生产[11].目前,国内外许多厂商不失时机地开发了许多甲壳素和壳聚糖系列化妆品添加剂.深圳昂立达公司开发上市的NM F 系列产品和CD 系列产品均是甲壳素衍生物经改性而成.NM F 系列产品具有很强的保湿功能,是甘油的4倍左右,与透明质酸相当.可适用于所有需使用保湿剂的产品中,添加于牙膏、香皂、浴液中,不仅持久保湿,且抗菌消炎.CD 系列则是洗面奶、护肤膏霜、浴液等的理想添加剂,它能络合重金属,有效地消除侵入皮肤的毒素,保湿、透气、抗静电.2.3 在医药上的应用随着高分子科学和生物医学工程的发展,壳聚糖在医学方面的研究日益增多.据报道,甲壳素/壳聚糖有许多生理和治疗功能,概括如下:(1)三调节.免疫调节:增强免疫力,抑制癌细胞,减轻癌痛;pH 值调节:改善酸性体质,在胃肠道表面与胃酸作用形成胶状液保护膜,减少外来物质对胃肠粘膜的刺激,对溃疡有修复功能;调节荷尔蒙及神经内分泌系统,延缓衰老.(2)三排除.排除多余的胆固醇,排除体内重金属离子,排除农药、化学色素、体内自由基等毒素.(3)三降.降血脂、血糖、血压[7].魏涛等采用SD 大鼠和昆明种小鼠对壳聚糖降血糖、降血脂及增强免疫作用进行了研究,表明壳聚糖具有明显的降血糖、降血脂及增强免疫的作用.壳聚糖降血脂的原因可能与其正电性有关.正电性的壳聚糖和负电性的胆汁酸结合排出体外,脂肪不被乳化,影响脂肪的消化吸收,降低血清甘油三酯含量.同时由于壳聚糖与胆汁酸结合排出体外,重吸收入肝脏中的胆汁减少胆囊排空,而胆囊中必须有一定量的胆汁酸储备,这就促进肝脏将胆固醇转化成胆汁酸,使血胆固醇降低[12].傅民等进行了壳聚糖对Fe 2+吸附研究.结果表明,在酸性条件下,选用均分子量为2×105的壳聚糖,选择合适的用量和Fe 2+初始浓度,壳聚糖对Fe 2+吸附可达30%左右.人体对壳聚糖亚铁络合物的吸收远远高于传统的FeSO 4药物,有望成为治疗缺铁性贫血的良药[13].韩怀芬等将壳聚糖与明胶混合制成药用胶囊,克服了明胶粘度对温度敏感和抗潮性差等缺点,并且节省了明胶用量,简化了胶囊生产条件,提高了经济效益[14].壳聚糖作为一种天然多糖衍生物,具优良的生物亲和性,其分子链上丰富的羟基和氨基,使其易于进行化学修饰而赋予多种功能,它的改性产品在医学上还有许多应用,比如,N -甲酰化壳聚糖可用于制造人造皮,保护大面积伤口,使其生成新皮;甲壳素与壳聚糖甲酰化和乙酰化物(取代度分别为0.5和2.5)的混合物制成纤维后可作为外科缝合线,非常结实,能在体内慢慢溶解,无需拆线,也不会过敏;N -顺丁烯二酰基壳聚糖与丙烯酰胺的共聚物在任何pH 值下都稳定,能在水中膨胀形成具有良好机械性能的凝胶,用这种材料固定的抗体能有效地减少血浆中肝炎病毒抗原值;羧甲基甲壳素在医药上用作免疫辅助剂,能有效地诱导细胞毒性巨噬细胞和嗜中性白血球的积聚.还能作为药物载体,以控制药物和细胞激动素(包括疫苗)的持续释放.将它溶于磷酸盐缓冲液形成的物质,可以代替眼中的晶状体.羧甲基甲壳素的另一个应用是:将它和卵磷脂等通过2步乳化技术可制成脂体型人造血红细胞;N-羧甲基壳聚糖的磺化产物具有抗凝血作用,它专一性地作用内凝血因子,而不与体外及普通凝血因子反应,其作用机制与肝素不同;N -羧丁基壳聚糖对各种病原体具有抑菌、杀菌作用,可防止伤口二次感染,促进伤口愈合;高度脱乙酰化的壳聚糖与缩水甘油基三甲胺氯化物反应,可使壳聚糖季铵化,产物可作为食用纤维及降胆固醇药剂使用;N-甲基化壳聚糖碘化物对革蓝氏阳性菌具很强抗菌作用;甲壳素和壳聚糖低聚糖具有抗癌作用,可抑制癌细胞转移,同时,对中枢神经有镇静作用[10].有人还发现,将壳聚糖制备成单分散的窄分布高分子微球,使壳聚糖与高分子微球的功能性相复合,可使其在生物医学领域得到更大应用[15].177第2期 周友亚:甲壳素/壳聚糖及其衍生物的开发与应用进展 178 河北师范大学学报(自然科学版) 第26卷2.4 其他应用甲壳素/壳聚糖及其衍生物除了上述应用以外,还广泛地应用于环保、农业、纺织、造纸、印染等行业.比如,壳聚糖能通过分子中的氨基、羟基与金属离子Hg2+,Ni2+,Pb2+,Cd2+,Cr2+,M g2+,Zn2+, Cu2+,Fe3+等形成稳定的螯合物,因而,可广泛应用于重金属的回收、工业废水的处理等方面[16].在日用化工行业,可用作洗涤剂,去污力强,不受水硬度影响,不损伤织物;用作茶皂素提取工艺中的复合絮凝剂除杂,效果极佳[17].在农业上,用于抑制甲壳素酶和壳聚糖酶的活性,促进植物生长[12].还可用作农药乳化剂和杀虫剂[17].在纺织工业上,日本濑尾宽等利用壳聚糖的抗菌性,将其混炼入粘胶纤维制成特性纤维CH IT OPOLY并与棉纤维混防织成布料做成婴儿贴身内衣,可有效抑制皮肤细菌繁殖[18].在饲料工业上,可用作饲料粘合剂等等[19].甲壳素和壳聚糖由于分子中存在羟基、氨基、乙酰氨基,可供修饰的基团多,关于它们的改性研究必将更加活跃,因此,它们的应用前景会更加广阔.参考文献:[1] 王爱勤,谭干祖.从蝇蛹壳中提取甲壳素[J].化学世界,1998,(1):29.[2] 乐培思,徐茂军.甲壳素膜对果蔬保鲜效果研究[J].食品科学,1991,12:57.[3] 陈天,张皓冰,叶秀莲.壳聚糖常温保鲜猕猴桃的研究[J].食品科学,1991,10:37.[4] 陈安和,孙敏,李坤培.几丁质对贮存期草莓中SO D活力和Vc含量的影响[J].食品科技,1994,(7):65.[5] 吉伟之,熊何建,马志春,等.壳聚糖对猪肉保鲜效果的研究[J].食品工业科技,2000,21(3):13.[6] 于广利,娄小红,王师,等.不同聚合度甲壳胺对鲜鱼鲜猪肉保鲜作用[J].中国海洋药物,1994,(3):45.[7] 董炎明,阮永红,丘蔚碧,等.甲壳素/壳聚糖及其衍生物在食品工业中的应用[J].食品科技,2000,(5):28.[8] 范恒斌.应用几丁质在几种饮料中澄清作用的研究[J].食品科学,1991,(7):31.[9] 杨继生,王赤贞胤,曹芳,等.壳低聚糖对酱油防腐效果的研究[J].化学世界,1998,(8):416.[10] 夏文水,陈洁.甲壳素和壳聚糖的化学改性及其应用[J].无锡轻工业学院学报,1994,13(2):162.[11] 陈育如,王习霞,陈卫,等.壳聚糖的制备与固发胶的生产[J].化学世界,1996,(4):187.[12] 魏涛,唐粉芳,高兆兰,等.壳聚糖降血脂、降血糖及增强免疫作用的研究[J].食品科学,2000,21(4):48.[13] 傅民,陈妹,金鑫荣.壳聚糖对Fe2+吸附作用的研究[J].化学世界,1998,(2):79.[14] 韩怀芬,钱俊青.甲壳素的改性及应用于药用胶囊的工艺研究[J].化学世界,1997,(10):523.[15] 丁明,施建军,皇甫立霞,等.壳聚糖微球的制备研究[J].化学世界,1998,(12):636.[16] 何松裕,雷剑泉,黄舜华.甲壳素对有毒及放射性金属离子吸附作用的研究[J].化学世界,1996,(5):252.[17] 刘铁平,薛仲华,杨晓东,等.壳聚糖复合絮凝剂在茶皂素提取工艺中的应用[J].化学世界,1998,(7):386.[18] 李治,刘晓非,管云林.O-羧甲基壳聚糖抗菌性研究[J].日用化学工业,2000,(6):10.[19] 陈子涛,梁双林,李研红.稀土甲壳素饵料粘合剂[J].化学世界,1989,(4):149.Development and Application of Chitin/chitosan and Its DerivativesZHOU You-ya(College of Chemistry,Hebei Normal University,Heb ei Shijiazh uan g 050091,China) Abstract:It w as rev iew ed that the usag e of chitin/chitosan and its deriv atives in food industry, co smetics and medicines.In foo d industry,chitin/chitosan and its der iv atives ar e the fr esh keeper of fo ods,vegetables and fruities,clar ifier of beverag es,and have health care function for people;appended in cosmetics,it can keep w et,br eathe freely,clear up to xin and defend ultraviolet radiatio n et al;in medicine,it can drop bloo d fat,blood sug er,blo od pr essure and can cure lack courage and uprightness anemia,et al.Key words:chitin;chito san;deriv atives;application(责任编辑 刘新喜)。