关于壳聚糖的溶解性以及应用PPT讲稿
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 壳聚糖是高性能的重金属ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子捕集剂，因此可用于含重金属离子的污
水处理和贵金属的回收。将壳聚糖用于溶液中Cu2十、Cr3十 、Ni'+ 金属离子的脱除和回收，最高回收率达95%一100%。例如，壳聚糖 可速有效地吸附含Cr废水中的Cr， 除Cr率达90%以上。用D-半乳糖改 性的壳聚糖能吸附Ga,In,Nd,Eu,Cu,Ni,Co等金属离子，壳聚糖分子的 氨基和经基起了鳌合配位体的作用。壳聚糖类也能用于放射性元素铀 的捕集和核工业污水的处理。
关于壳聚糖的溶解性以及应用 课件
１．壳聚糖的物理化学性质
• 壳聚糖（脱乙酰甲壳素）是由甲壳素（广泛存在于昆虫、甲壳纲动物
外壳虾、蟹等及真菌细胞壁中是自然界中仅次于纤维素的多糖，地球 上第二大可再生资源）脱乙酰反应后的产品，化学名称为聚葡萄糖胺 (1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，其脱乙酰程度大小由D.D表示。
１．酸降解法已发展有过醋酸法、酸— 亚 硝酸法、浓硫酸法、氢氟酸法等许多种, 不 过, 用于工业化生产的主要还是盐酸降解法。 酸法降解壳聚糖是一种非特异性的降解过
• 2.2从脱乙酰度（D.D)改变改变溶解性
• 原理：壳聚糖是由甲壳素脱乙酰而来，-
NH-CO-CH3该基团脱乙酰以后变成－NH2， -NH2为亲水基团故能增加壳聚糖的溶解性
• 壳聚糖是一种阳离子型天然多糖，能与DNA形成聚电介质，因此壳聚
糖可用作基因转移工具。
• 3.1 在医药领域的应用
• 壳聚糖可以用来制备伤口覆盖膜，具有很
好的生物相容性和抗病毒性，并能促进创 面的愈合。例如，用壳聚糖制成的口腔溃 疡膜，疗效可靠，无不良反应。
• 壳聚糖及衍生物在人体内可生物降解，并
分子间混台加快， 壳聚糖的溶解性能同样 能受到温度的影响。
• 原理：由于升高温度之后，氢离子的运动
速率加快，使得氢离子对氨基和羟基作用 加强同时大分子链运动加快，从而加快了 壳聚糖有序结构的破坏，促进了壳聚糖的 溶解。
３．壳聚糖的应用
• 由于壳聚糖的水溶性抑制了其应用方面的
能力，但是因为它与生物的相容性，安全 性，绿色，含量之大仅次于纤维素，取之 不尽的资源，前面我们讨论了如何提高它 的溶解性能，现在我们介绍它在各领域的 应用价值。
且具有良好的生物相容性，因此是理想的 药物缓释材料。壳聚糖与聚乙烯一醋酸乙 烯共聚物EVA)、壳聚糖与聚醚(PEO)复合具
• .3.2 在环保领域的应用
• 由于游离氨基的存在，壳聚糖类在酸性溶液中具有阳离子型聚电介质
的性质，因此可作为凝聚剂用于水的澄清。还可用于工业废水的脱氯 酚和造纸污水脱木质素处理等。
• 壳聚糖的外观是白色或淡黄色半透明状固体，但壳聚糖不溶于水和碱
溶液，也不溶于硫酸和磷酸。溶于质量分数为1%的乙酸溶液后形成 透明豁稠的壳聚糖胶体溶液是最重要的性质之一。
• 壳聚糖无毒、无害，具有良好的保湿性、润湿性，但吸湿性较强，遇
水易分解。其吸湿性仅次于甘油，优于山梨醇和聚乙二醇。
• 壳聚糖的相对分子质量为10万到30万之间。壳聚糖分子结构与纤维素
• 自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖
后，这种天然高分子的生物官能性和相容 性、血液相容性、安全性、微生物降解性 等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、
• 3.3 在生化领域的应用
• 壳 聚糖具有生物降解的特性，可制成可降解的薄膜。壳聚糖的游离氨
基，对各种蛋白质的亲和力非常高，可用来作为固定化酶、抗原、抗 体等的载体。改性甲壳素固定化酶不影响酶的活性，且有很高的催化 能力，可重复使用。
• 3.3 在纺织工业上的应用
• 在纺织工业中，壳聚糖与化纤混合纺丝制成抗菌纤维。经壳聚糖整理
的棉织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念株菌等有抗菌作用。 处理后的织物具有良好的透气、透湿、吸湿性。
• 壳聚糖溶解在其溶剂中形成溶液后，得到稠厚、高勃度勃液，作为无
纺布粘合剂则具有优良的粘合能力。
• 壳聚糖用作上浆料，对染料具有强的亲和力，可使染料牢固地吸附在
２．壳聚糖的溶解性
• 2.1从分子量来改变溶解性 • 通常的壳聚糖的分子量10万～30万，不溶
于水。但是通过降解之后的壳聚糖分子量 在1000~1500的可以基本完全溶于水，可 溶于大多数稀酸如盐酸、醋酸、苯甲酸等 溶液，且溶于酸后，分子中氨基可与质子 相结合，而使自身带正电荷。
• 目前应用较多的降解的方法有以下三种：
• 原理：为解决溶解性, 除了破坏分子链的结
构规整性外, 还可用引入亲水性基团的方法, 实现水溶性化。下面介绍几种改性方法。
• (1)酰化反应：酰化反应酰化反应是甲壳素、
壳聚糖化学改性中研究较多的一种化学反 应，在其大分子链上导入不同相对分子质 量的脂肪族或芳香族的酰基，使其产物在
• (3)烷基化改性：烷基化反应可以在壳聚糖
中羟基的氧原子上发生，也可在其氨基的 氮原子上发生。壳聚糖的氨基上有一孤对 电子，具有较强的亲核性，与卤代烷反应 时，首先发生的是№烷基化。壳聚糖在含 有5mol／L氢氧化钠的异丙醇中低温下反应 制得壳聚糖碱，再与卤代烃反应，可以得 到完全水溶性衍生物。
• 2.4外界环境Ｔ改变溶解性
• 温度升高，分子(离子)的热运动加剧，使得
织物表面。壳聚糖具有正电荷，易与玻璃丝粘合，适用于玻璃布的上 浆和染色。棉、毛织物经壳聚糖稀乙酸液处理后均可改善其洗涤性、 减少给缩率、增强可染性，对于合成纤维，还可增强抗静电性。壳聚 糖稀醋酸溶液用作印花糊的增稠剂和固色剂，可以增加织物的耐光、 耐洗度，花色经久不褪。壳聚糖处理织物时加量少，工艺简单易行， 是处理织物一种很有前途的好方法。
相类似，分子呈直链状，极性强，易结晶，但由于熔点高于其自身分 解温度，故不易得到非晶态的壳聚糖。
• 在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷
基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、 卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反 应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍 生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。
• 其结构为下图所示：
• 方法：将壳聚糖用高温浓碱浸泡，然后洗
涤掉多余的碱和脱下来的乙酰基。要求不 同用的工艺就不同，如果壳聚糖要求的级 别比较低，用过的碱还可以重复使用。
• N-脱乙酰度为55%以上的甲壳素，就能在
• 2.3从分子改性来改变溶解性
• 分子改性即引入侧链基团从而改变分子结
构，改变分子的功能，即结构决定功能。
水处理和贵金属的回收。将壳聚糖用于溶液中Cu2十、Cr3十 、Ni'+ 金属离子的脱除和回收，最高回收率达95%一100%。例如，壳聚糖 可速有效地吸附含Cr废水中的Cr， 除Cr率达90%以上。用D-半乳糖改 性的壳聚糖能吸附Ga,In,Nd,Eu,Cu,Ni,Co等金属离子，壳聚糖分子的 氨基和经基起了鳌合配位体的作用。壳聚糖类也能用于放射性元素铀 的捕集和核工业污水的处理。
关于壳聚糖的溶解性以及应用 课件
１．壳聚糖的物理化学性质
• 壳聚糖（脱乙酰甲壳素）是由甲壳素（广泛存在于昆虫、甲壳纲动物
外壳虾、蟹等及真菌细胞壁中是自然界中仅次于纤维素的多糖，地球 上第二大可再生资源）脱乙酰反应后的产品，化学名称为聚葡萄糖胺 (1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，其脱乙酰程度大小由D.D表示。
１．酸降解法已发展有过醋酸法、酸— 亚 硝酸法、浓硫酸法、氢氟酸法等许多种, 不 过, 用于工业化生产的主要还是盐酸降解法。 酸法降解壳聚糖是一种非特异性的降解过
• 2.2从脱乙酰度（D.D)改变改变溶解性
• 原理：壳聚糖是由甲壳素脱乙酰而来，-
NH-CO-CH3该基团脱乙酰以后变成－NH2， -NH2为亲水基团故能增加壳聚糖的溶解性
• 壳聚糖是一种阳离子型天然多糖，能与DNA形成聚电介质，因此壳聚
糖可用作基因转移工具。
• 3.1 在医药领域的应用
• 壳聚糖可以用来制备伤口覆盖膜，具有很
好的生物相容性和抗病毒性，并能促进创 面的愈合。例如，用壳聚糖制成的口腔溃 疡膜，疗效可靠，无不良反应。
• 壳聚糖及衍生物在人体内可生物降解，并
分子间混台加快， 壳聚糖的溶解性能同样 能受到温度的影响。
• 原理：由于升高温度之后，氢离子的运动
速率加快，使得氢离子对氨基和羟基作用 加强同时大分子链运动加快，从而加快了 壳聚糖有序结构的破坏，促进了壳聚糖的 溶解。
３．壳聚糖的应用
• 由于壳聚糖的水溶性抑制了其应用方面的
能力，但是因为它与生物的相容性，安全 性，绿色，含量之大仅次于纤维素，取之 不尽的资源，前面我们讨论了如何提高它 的溶解性能，现在我们介绍它在各领域的 应用价值。
且具有良好的生物相容性，因此是理想的 药物缓释材料。壳聚糖与聚乙烯一醋酸乙 烯共聚物EVA)、壳聚糖与聚醚(PEO)复合具
• .3.2 在环保领域的应用
• 由于游离氨基的存在，壳聚糖类在酸性溶液中具有阳离子型聚电介质
的性质，因此可作为凝聚剂用于水的澄清。还可用于工业废水的脱氯 酚和造纸污水脱木质素处理等。
• 壳聚糖的外观是白色或淡黄色半透明状固体，但壳聚糖不溶于水和碱
溶液，也不溶于硫酸和磷酸。溶于质量分数为1%的乙酸溶液后形成 透明豁稠的壳聚糖胶体溶液是最重要的性质之一。
• 壳聚糖无毒、无害，具有良好的保湿性、润湿性，但吸湿性较强，遇
水易分解。其吸湿性仅次于甘油，优于山梨醇和聚乙二醇。
• 壳聚糖的相对分子质量为10万到30万之间。壳聚糖分子结构与纤维素
• 自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖
后，这种天然高分子的生物官能性和相容 性、血液相容性、安全性、微生物降解性 等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、
• 3.3 在生化领域的应用
• 壳 聚糖具有生物降解的特性，可制成可降解的薄膜。壳聚糖的游离氨
基，对各种蛋白质的亲和力非常高，可用来作为固定化酶、抗原、抗 体等的载体。改性甲壳素固定化酶不影响酶的活性，且有很高的催化 能力，可重复使用。
• 3.3 在纺织工业上的应用
• 在纺织工业中，壳聚糖与化纤混合纺丝制成抗菌纤维。经壳聚糖整理
的棉织物对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念株菌等有抗菌作用。 处理后的织物具有良好的透气、透湿、吸湿性。
• 壳聚糖溶解在其溶剂中形成溶液后，得到稠厚、高勃度勃液，作为无
纺布粘合剂则具有优良的粘合能力。
• 壳聚糖用作上浆料，对染料具有强的亲和力，可使染料牢固地吸附在
２．壳聚糖的溶解性
• 2.1从分子量来改变溶解性 • 通常的壳聚糖的分子量10万～30万，不溶
于水。但是通过降解之后的壳聚糖分子量 在1000~1500的可以基本完全溶于水，可 溶于大多数稀酸如盐酸、醋酸、苯甲酸等 溶液，且溶于酸后，分子中氨基可与质子 相结合，而使自身带正电荷。
• 目前应用较多的降解的方法有以下三种：
• 原理：为解决溶解性, 除了破坏分子链的结
构规整性外, 还可用引入亲水性基团的方法, 实现水溶性化。下面介绍几种改性方法。
• (1)酰化反应：酰化反应酰化反应是甲壳素、
壳聚糖化学改性中研究较多的一种化学反 应，在其大分子链上导入不同相对分子质 量的脂肪族或芳香族的酰基，使其产物在
• (3)烷基化改性：烷基化反应可以在壳聚糖
中羟基的氧原子上发生，也可在其氨基的 氮原子上发生。壳聚糖的氨基上有一孤对 电子，具有较强的亲核性，与卤代烷反应 时，首先发生的是№烷基化。壳聚糖在含 有5mol／L氢氧化钠的异丙醇中低温下反应 制得壳聚糖碱，再与卤代烃反应，可以得 到完全水溶性衍生物。
• 2.4外界环境Ｔ改变溶解性
• 温度升高，分子(离子)的热运动加剧，使得
织物表面。壳聚糖具有正电荷，易与玻璃丝粘合，适用于玻璃布的上 浆和染色。棉、毛织物经壳聚糖稀乙酸液处理后均可改善其洗涤性、 减少给缩率、增强可染性，对于合成纤维，还可增强抗静电性。壳聚 糖稀醋酸溶液用作印花糊的增稠剂和固色剂，可以增加织物的耐光、 耐洗度，花色经久不褪。壳聚糖处理织物时加量少，工艺简单易行， 是处理织物一种很有前途的好方法。
相类似，分子呈直链状，极性强，易结晶，但由于熔点高于其自身分 解温度，故不易得到非晶态的壳聚糖。
• 在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷
基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、 卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反 应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍 生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。
• 其结构为下图所示：
• 方法：将壳聚糖用高温浓碱浸泡，然后洗
涤掉多余的碱和脱下来的乙酰基。要求不 同用的工艺就不同，如果壳聚糖要求的级 别比较低，用过的碱还可以重复使用。
• N-脱乙酰度为55%以上的甲壳素，就能在
• 2.3从分子改性来改变溶解性
• 分子改性即引入侧链基团从而改变分子结
构，改变分子的功能，即结构决定功能。