甲壳素／壳聚糖的特性及其应用
甲壳素_壳聚糖的综合应用及其发展前景
甲壳素、壳聚糖的综合应用及其发展前景赵云强 方 伊(贵州师范大学化学系,贵阳,550001) 摘 要 综述了甲壳素,壳聚糖作为丰富的无毒、无污染的自然资源,在工、农业等各方面的广泛应用。
关键词 甲壳素 壳聚糖 应用 中图分类号 636.11 甲壳素(Chitin )又名甲壳质、几丁质,化学名为(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D 葡聚糖,其结构与纤维素相似,大量存在于低等动物,特别是节肢动物(如虾、蟹、昆虫)的甲壳内,是尚未开发的十分丰富的自然资源。
由于甲壳素具有特殊的机能,与生物体有良好亲合相溶性,无毒,高粘度等,而被广泛应用于蔬果保鲜、可降解地膜、食品添加剂、医用高分子和药品缓释材料及超滤、渗析、渗透气化等所需分离材料。
最近几年来,甲壳素又在化妆品、抗冻剂、免疫增强剂及降低人体胆固醇和甘油脂方面展示出广阔的前途。
壳聚糖(Chitosan )是甲壳质脱乙酰基的衍生物,可溶于稀酸,其分子保留了甲壳质的结构骨架,具备一定的活性基团,可加以化学修饰,制成有特殊功能的新材料,其用途更加广泛。
因此甲壳素及其衍生物的开发与应用逐渐得到重视。
近年来,国内外化学工作者对这一课题进行了大量的研究,得到了甲壳素、壳聚糖在多方面的应用研究成果。
1 在农业上的应用111 作降解性地膜地膜作为一种重要的农业生产资料,已在农业生产中广泛使用,但目前常用的地膜为聚乙烯薄膜,这种高分子物质在土壤中不能分解,使土壤板结、土质变坏,对自然环境产生白色污染。
如以含10%甲壳质或壳聚糖[1]制成的聚乙烯-甲壳质或聚乙烯-壳聚糖膜六个月后能被土中的微生物完全降解,而且这种地膜伸缩性好、湿润状态下也有足够的强度。
使用这种地膜将给农业生产及环境保护产生巨大效益,有广阔的发展前景。
112 植物生长调节剂用甲壳质、壳聚糖处理植物种子,可以提高产量。
G otthardt [2]认为、甲壳质、壳聚糖能显著提高小麦悬浮培养液中过氧化酶的活性。
国内外壳聚糖开发应用及市场概况
国内外壳聚糖开发应用及市场概况甲壳素是自然界第二丰富的生物聚合体，第二大再生资源，分布十分广泛，每年的生物合成量约为100亿吨以上。
同时甲壳素也是自然界中除蛋白质外数量最大的含氮天然有机高分子。
壳聚糖(chitosan)是一种由甲壳素脱乙酰基后的产物。
鉴于壳聚糖及其衍生物具有优良的生理活性和功能保健作用。
在食品，医药方面显示出非常诱人的应用价值，近年来在国内外对甲壳素以及壳聚糖的开发研究十分活跃。
一、壳聚糖的特性壳聚糖是由大部分D-氨基葡萄糖和少量的N-乙酰-D-氨基葡萄糖组成，以β-(1，4)糖苷键连接起来的直链多糖，化学名为(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，其结构类似于纤维素。
壳聚糖因其独特的分子结构，是天然多糖中惟一大量存在的碱性氨基多糖，因而具有一系列特殊功能性质。
壳聚糖有αβγ三种构象，其分子链是以螺旋形式存在，α-型研究的较多，因为这种构象的壳聚糖存在最多也最易制得。
β-型则关注的相对较少，然而这种构象的特征是具有很弱的分子间作用力，并且被确定在不同的调节反应中会显示出比α-型更高的反应能够活性和对溶剂的更高的亲和力。
在壳聚糖结构中存在四种类型的糖苷键，但由于C2-氨基或乙酰氨基的存在而使得糖苷键都较难水解。
壳聚糖分子中含有羟基，乙酰氨基和氨基，决定了壳聚糖可进行多功能基化学反应。
低分子量的壳聚糖及其衍生物在水溶液中的构象变化理象对其生理活性及功能性质有极其重要的影响。
壳聚糖分子量与水溶液性质的研究，壳聚糖衍生物的液晶行为的研究，均受到了国内外的关注。
二、壳聚糖的制备方法甲壳素经脱乙酰化反应后便得到壳聚糖。
常见的制备法有化学法和酶法。
一般情况下，影响脱乙酰化程度的主要因素有原料的种类(晶型)。
甲壳素的制备方法，甲壳素颗粒的大小和密度，碱液的浓度，反应的气氛，温度和时间等。
衡量壳聚糖产品性能的主要指标是脱乙酰化度和分子量(或黏度)等。
一般提高反应温度，碱液浓度和延长反应时间均可提高脱乙酰化度，但这样会伴随有甲壳素主链的降解。
生物源农药壳聚糖的资源、特点及应用
农药按照来源可将其分为化学农药和生物源农药2大类，其中生物化学农药、植物源农药、微生物农药一般归属于生物源农药，也即平时称之为生物农药。
生物源农药在我国已有悠久的历史，也是最早应用植物源农药防治病虫害的国家之一；虽然生物源农药特性是药效偏低（与化学农药相比），其发展速度显得比较缓慢，但却是发展绿色农业重要的主力军。
生物源农药壳聚糖是甲壳素脱乙酰化处理的产物，壳聚糖的分子量为十几万至几十几，是迄今发现的唯一天然碱性多糖。
由于形成有序的大分子结构中大量2-氨基葡萄糖和部分2-乙酰氨基葡萄糖的存在，前者含量一般超过80%，其特殊的分子组成和结构赋予壳聚糖多种生物活性和功能，与甲壳素相比各种性能得以大大改观。
据文献报道，生物源壳聚糖具有杀虫、杀菌、调节作物生长、生物官能性和易于成膜等特殊性能，在农业中主要可以用作杀虫剂、杀菌剂、植物生长调节剂、农药缓释剂、果蔬保鲜剂以及可降解地膜和种子处理等应用；而使用的壳聚糖对作物无药害，对人畜无毒害、对环境无公害, 是一种对环境友好的、性能优良的生物源农药，具有广阔的应用前景。
壳聚糖已经在食品、医药、化妆品、其他工业方面使用都取得了一定的成果，在农业上则在近年来才得到应用。
壳聚糖是植物-病原体相互作用过程中的重要信号分子，不仅能抑制病原菌的生长，还能激活植物的多种抗病基因，诱导植物产生抗病性。
它作为植物体内的诱导物，能诱导各类植物产生抗性因子，有效地防治真菌、细菌和病毒性病害；同时又能有效地活化植物细胞，调节和促进植物生长，特别是对目前化学农药无法控制的某些农作物的特殊病害，如枯萎病、黄萎病和病毒病等，有明显而独特的效果，受到人们的关注。
1 壳聚糖的资源和制备壳聚糖（chitosan）是甲壳素的脱乙酰化处理的产物，是迄今发现的唯一天然碱性多糖。
甲壳素（Chitin）又名甲壳质或几丁质等，属于直链氨基多糖，分子式为（C8H13NO5）n，单体之间以β（1→4）甙链连接，分子量一般在106左右，理论含氨量6.9%。
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］。
甲壳素与壳聚糖综述
二、壳聚糖的制备方法
二步碱液法 ( 传统法)
改进碱液法
该工艺具有制备周期短、节约能源; 节约烧碱用量, 降低成本, 省去漂白, 确保产品质量的优点。
微波法
该工艺的特点不仅作用时间短, 能耗低, 而且比常 规加热碱液处理效率提高 11 倍多, 同时反应重复性好。
三、甲壳素、壳聚糖的应用
功能 材料
存在状态：
甲壳素的结构因氢键类型不同而有 三种结晶体： ➢α-甲壳素，由两条反向平行的糖链组成 ➢β-甲壳素，由两条同向平行的糖链组成 ➢γ-甲壳素，由三条糖链组成，其中两条 同向，一条反向。
壳聚糖： 也称几丁聚糖(chitosan)，它是由甲壳素在 碱性条件下加热，脱去N—乙酰基后生成的。其学名为(1， 4)—2—氨基—2—脱氧—β—D—葡聚糖。壳聚糖外观是 白色或淡黄色半透明状固体，略有珍珠光泽。
8.在功能材料中的应用
膜材料：
（1）反渗透膜：具有较高的脱盐率和透水率，还 具有强耐碱性，交链后的膜有耐酸性。 （2）渗透蒸发膜：用甲壳素制成的分离水和乙醇 的高性能功能分离膜，与蒸馏法分离水和乙醇相 比，能耗降低。 （3）超过滤膜：甲壳素制成的壳质膜，改变成膜 温度及用丙酮等有机溶剂浸处理，可调整分离膜 的强度及透过性能，可用作超过滤膜。
1.在农业上的应用
植物病害的防治：
壳聚糖可诱导植物产生广谱抗性， 增强植物自身的防卫能力，抑制多种 病源微生物的生长。
低聚壳聚糖可以诱导植物产生抗 性蛋白，具有明显的抗微生物活性， 在体外抑制真菌的生长。
2.在化妆品原料上的应用
1）洗发香波、头发调理剂：甲壳素粉沫比表面积 大，孔隙率高，吸收皮脂类油脂远大于淀粉或其 他活性物质，是洗发剂理想的活性物质。
一是通过电荷中和而使胶体颗粒脱稳并形成细小 的絮凝体；
甲壳素及壳聚糖的制备与利用
甲壳素及壳聚糖的制备与利用
甲壳素和壳聚糖是生物多糖，具有广泛的应用。
它们主要来源于海洋生物，如海藻、海参、单细胞藻类等，也可以从非海洋生物中分离纯化而来，如硅藻中的甲壳素，以及禾谷科植物的壳聚糖。
甲壳素和壳聚糖的制备方法包括离子交换法、溶剂萃取法、乳化-凝胶法、气相法、水解法等，但以水解法为主，因其简便性、成本低廉、效率高、成品纯度高等优势。
在水解中，一般采用酶进行水解，如α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶等，也可以采用酸性碱性溶液进行水解。
利用甲壳素和壳聚糖可以制备各种复合材料，如复合膜、复合无纺布、复合涂料等，具有良好的抗水蚀性能、抗紫外线性能、耐腐蚀性能等，可用于食品包装、水处理、生物医学等领域。
此外，它们还可以用于制备含有药物的纳米粒子、纳米复合材料、纳米纤维素以及药物输送体系等，以及制备生物活性物质、抗菌剂、抗炎剂、抗癌剂等。
甲壳素∕壳聚糖及衍生物在水处理中的应用
甲壳素∕壳聚糖及衍生物在水处理中的应用摘要：甲壳素具吸附及螯合性，可以和重金属离子形成错合物，再加上其生物可分解特性，不致于造成二次公害，因此为一良好的环境友好型水处理材料。
本文主要介绍了甲壳素∕壳聚糖及衍生物在水处理中的应用研究进展。
关键词: 壳聚糖;螯合; 水处理一．壳聚糖简介甲壳质是1811年由法国学者布拉克诺(Braconno)发现，1823年由欧吉尔(odier)从甲壳动物外壳中提取，并命名为CHITIN，译名为几丁质。
外观及性质：淡米黄色至白色，溶于浓盐酸/磷酸/硫酸/乙酸,不溶于碱及其它有机溶剂,也不溶于水。
甲壳质的脱乙酰基衍生物(Chitosan derivatives)可溶于水。
甲壳素具有抗癌抑制癌、瘤细胞转移，提高人体免疫力及护肝解毒作用。
尤其适用于糖尿病、肝肾病、高血压、肥胖等症，有利于预防癌细胞病变和辅助放化疗治疗肿瘤疾病。
因此,甲壳素/壳聚糖越来越多地被国内外研究者所重视,对它的研究也日益深入,现在,甲壳素/壳聚糖的应用领域已覆盖环保、食品、生物医用材料、生物农药等诸多方面。
甲壳素的化学名称为（1，4）-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，是线型多糖类聚合物，简称为N-乙酰-D-葡糖胺。
二．1、壳聚糖的制备壳聚糖是许多低等动物,特别是节肢类动物(如昆虫、甲壳类动物等)外壳的主要成分,主要以无机盐及蛋白质结合形式存在.但其中尤以虾蟹壳中含量最高，因此通常以是虾蟹壳为原料。
（1）传统工艺[1]以虾蟹壳为原料，常温下用稀释盐酸分解无机盐，用稀碱脱除蛋白质得甲壳素，甲壳素再经浓碱脱乙酰基得壳聚糖。
其简易流程如下：虾蟹壳——清洗、去杂质、烘干（加稀HCL）——脱无机盐（加稀NaOH）——脱蛋白质（加浓NaOH）——脱乙酰基——烘干得壳聚糖壳聚糖的主要质量指标是粘度及胺基含量，在制备壳聚糖过程中，用稀盐酸分解虾蟹壳无机盐的同时，壳聚堂的链也会发生不同程度的水解作用，因此在分解无机盐的过程中盐酸的浓度、处理时间及温度对壳聚糖制品的粘度、胺基含量均有影响。
甲壳素及其衍生物壳聚糖的应用研究进展
甲壳素及其衍生物壳聚糖的应用研究进展(chitin)又名几丁质，是自然界中含量仅次于纤维素的一种多糖，同时，也是地球上数量最大的含氮有机化合物。
其在自然界中主要存在于节肢动物(主要是甲壳纲如虾、蟹等，含甲壳素高达58%～85%)、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等中，另外在动物的关节、蹄、足的坚硬部分，自从1811年法国科学H·Braconnnot发现甲壳素以来，甲壳素逐渐被认识和利用。
近年来，国内外相关的研究日趋活跃，甲壳素和壳聚糖已被现代科学称之为继糖类、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等五大生命要素之后的第六生命要素[1]。
甲壳素和壳聚糖经过改性之后生成的改性高分子具有无毒，可完全被生物降解、在自然界形成良性循环等诸多优点，显示了良好的应用前景。
本文主要介绍近年来甲壳素/1Papineau等认为，由于壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上负电荷的相互作用，使细胞内的蛋白酶和其他成分泄漏，从而达到抗菌、杀菌作用。
他们研究发现，用量为0.2mg/ml的壳聚糖乳酸盐对大肠杆菌具有较好的抑制作用，而且壳聚糖谷氨酸盐对酵母菌如酿酒酵母的繁衍也具有较好的抑制效果，1mg/ml的壳聚糖乳酸盐会使酵母菌在17min内完全失去活性。
Sudharshan等指出，由于壳聚糖可渗入细菌的核中并和DNA结合，抑制mRNA的合成，从而阻碍了mRNA与蛋白质的合成，达到抗菌作用。
他们研究了水溶性壳聚糖如壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸和壳聚糖氢化谷氨酸对不同细菌增殖的影响。
结果发现，壳聚糖乳酸盐和壳聚糖谷氨酸盐对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有较好的抗菌作用。
Chen等[2]研究了脱乙酰度为69%的壳聚糖、磺化度为0.63%的壳聚糖、磺化度为13.03%的壳聚糖和硫代苯甲酰壳聚糖对牡蛎的防2败变质，从而缩短肉制品的贮存寿命和破坏肉制品的风味。
Darmadji和Izumimoto研究了用壳聚糖处理的牛肉的氧化稳定性效果。
4、甲壳素与壳聚糖的改性及应用
谢长志:男,1979年生,硕士研究生,主要研究方向为功能高分子 刘俊龙:通讯联系人 Tel :0411281227868 E 2mail :junlongliu @甲壳素与壳聚糖的改性及应用谢长志,王 井,刘俊龙(大连轻工业学院化工与材料学院,大连116034) 摘要 甲壳素、壳聚糖及其衍生物是一种天然高分子,随着对其研究的深入发展,涉及的内容和应用范围越来越广泛。
概述了甲壳素、壳聚糖的结构、性质及其化学改性和共混改性的方法,简单介绍了它们的应用领域。
关键词 甲壳素 壳聚糖 化学改性 共混改性 应用Modif ication and Application of Chitin and ChitosanXIE Changzhi ,WAN G Jing ,L IU J unlong(School of Chemistry Engineering &Material ,Dalian Institute of Light Industry ,Dalian 116034)Abstract Chitin ,chitosan and their ramifications are nature macromolecules.With the investigation ,theircontents and applications are broad.The article summarizes the structures ,properties ,chemical modifications ,blend 2ing modifications ,applications of the chitin and chitosan 1K ey w ords chitin ,chitosan ,chemical modification ,blending modification ,application0 前言甲壳素(chitin )学名为:β2(1,4)222乙酰氨基222脱氧2D 2葡萄糖,为白色或灰白色无定型、半透明固体[1],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[2]。
甲壳素_壳聚糖的性质_制备及其在食品中的应用
作者简介:李维静(1979-),女,安徽蚌埠人,助教,主要从事食品生物技术的教学和研究工作。
收稿日期:2007-04-28甲壳素、壳聚糖的性质、制备及其在食品中的应用李维静(蚌埠学院食品与生物工程系,安徽蚌埠 233030)摘 要:本文概述了甲壳素、壳聚糖的研究现状和最新进展,并介绍了它们的性质、制备,着重探讨了其在食品工业中的应用。
关键词:甲壳素;壳聚糖;食品;应用中图分类号 O622.1 文献标识码 B 文章编号 1007-7731(2007)10-58-03 甲壳素是2-乙酰基葡萄糖直链多聚体,是自然界中大量存在的唯一的氨基多糖,结构见图1,每年地球上的自然生成量就达数十亿t,仅次于纤维素是地球上第2大可再生资源。
壳聚糖,又称为脱乙酰甲壳素、甲壳胺,是通过甲壳素一定程度的脱乙酰而得到,化学名称是(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D -葡聚糖,结构见图1。
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,所以实际上壳聚糖工业品可视为甲壳素和壳聚糖两种单体单元的无规共聚体。
图1 甲壳素,壳聚糖的结构式最早发现甲壳素的是法国科学家H.B raconnet 。
1811年他从蘑菇中提取到一种类似纤维素的物质并命名为Fungine 。
1823年法国人Odier 在昆虫表面坚硬角皮部分也发现类似物质,用希腊语改为Chitin,是“外壳、信封”的意思。
1859年法国人Rouget 将甲壳素置于氢氧化钠溶液中加热后得到可溶于有机酸的一种新物质,1894年德国人Aoppe -Seuler 将这种脱乙酰物质命名为壳聚糖(Chi 2t osan )。
此后各国科学家对壳聚糖的开发及应用越来越感兴趣,并先后于1978年和1982年两次召开国际会议探讨壳聚糖的提取技术和应用研究。
1 性质甲壳素是一种天然粘多糖,属聚多糖类,分子式(C 16H 26O 10N 2)n,其化学结构与纤维素极其相似,可看成2-羟基被乙酰胺所取代的纤维素。
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。
壳聚糖特性及其应用
壳聚糖特性与其应用作者简介：孔佳琦，女，本科，西北民族大学化工学院，专业：制药工程。
力芬，女，本科，西北民族大学化工学院，专业：环境工程。
摘要：壳聚糖是自然界中储量丰富天然高分子化合物，壳聚糖与其衍生物具有各种优良的性质，本文主要介绍了壳聚糖的特性以与其在不同方面的应用情况，为壳聚糖的研究开展提供依据和思路。
关键词：壳聚糖；特性；应用壳聚糖〔chitosan〕又称脱乙酰甲壳素，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。
纯甲壳素和纯壳聚糖都是一种白色或灰白色透明的片状或粉状固体，无味、无臭、无毒性，纯壳聚糖略带珍珠光泽。
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、复原、缩合和络合等化学反响，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围。
本文就壳聚糖的特性和应用进展阐述，为其研究和开展提供依据和思路。
1.特性1.1抗菌性。
壳聚糖是唯一一种天然的弱碱性多糖在弱酸溶剂中易于溶解，溶解后的溶液中含有氨基〔NH2+〕，这些氨基通过结合负电子来抑制细菌。
壳聚糖的抗菌性会随着其浓度的增加而增强。
壳聚糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有较强的抑制作用。
1.2吸附性。
壳聚糖具有很强的吸附功能，特别是对重金属离子的吸附如对铜、汞、铅等离子的吸收。
壳聚糖的吸附活性可以有选择地发挥作用。
当然还可以吸附胆固醇、甘油三酯、胆酸、油脂[1]等。
1.3保湿性。
壳聚糖衍生物分子中有许多活泼的亲水极性基团如-OH、-COOH与-NH2，这些基团可以使其显示出保湿性。
对于羧基化壳聚糖，其羟基的含量远大于其他衍生物，且羧基的亲水性所以能够结合更多的水分。
因此羧基化壳聚糖的吸湿、保湿性也就明显高于其他类型的壳聚糖衍生物。
1.4成膜性。
壳聚糖是线性高分子聚合物，理化性能稳定，可生物降解，粘合性好，成纤成膜性能优良。
甲壳素与壳聚糖
甲壳素和壳聚糖具有调节植物生长、增强植物抗逆性等作用，在农业领域具有潜在的应 用价值。
甲壳素与壳聚糖的未来展望
提高产量与质量
通过优化提取和制备工艺，提高甲壳素和 壳聚糖的产量与质量，以满足市场需求。
A 拓展应用领域
随着研究的深入，甲壳素和壳聚糖 的应用领域将进一步拓展，如在新 材料、新能源等领域的应用探索。
多元化提取
未来将开发出更多元化的提取方法，满足不同来源和性质的甲壳素 与壳聚糖的提取需求。
甲壳素与壳聚糖的应用领域拓展
生物医学领域
随着研究的深入，甲壳素与壳聚 糖在生物医学领域的应用将更加 广泛，如药物载体、组织工程、 生物材料等。
环保领域
由于甲壳素与壳聚糖具有优异的 生物降解性，未来在环保领域的 应用将更加广泛，如污水处理、 土壤修复等。
甲壳素和壳聚糖都具有抗菌、抗 炎、抗肿瘤等生物活性，可应用 于伤口愈合、抗炎治疗、抗肿瘤 药物载体等方面。
04 甲壳素与壳聚糖的未来发 展
甲壳素与壳聚糖的提取技术发展
高效提取
随着科技的不断进步，甲壳素与壳聚糖的提取技术将更加高效， 提高产量和纯度，降低生产成本。
环保提取
在提取过程中，将更加注重环保，减少对环境的污染，开发出更加 环保的提取方法。
循环利用
03
研究甲壳素与壳聚糖的循环利用技术，实现资源的有效利用，
降低生产成本和环境负担。
05 结论
甲壳素与壳聚糖的重要地位
生物医用材料
甲壳素和壳聚糖具有良好的生物相容性和生物降解性，在生物医用材料领域具有广泛的 应用前景，如药物载体、组织工程和创伤敷料等。
环保领域
甲壳素和壳聚糖可降解，对环境友好，可用于环保领域，如污水处理、重金属离子吸附 等。
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。
壳聚糖甲壳素及其在养鸡生产中的应用
一
白质、 脂肪、 、 糖 维生素 、 矿物质之后人体的第六 生命要素。１９ 年 甲壳素又通过 了条件苛刻 的 ９６
美国药品食品管理局和欧洲共同体的鉴定 ， 获准
种 线 型 的高 分 子 多 糖 ， 子 式 为 （ 。 ， 分 Ｃ Ｈ。
Ｎ ， Ｏ ） 分子量在几 十到几百万之间 ， 其结构 与
一
１ 一 ４
中国饲料添加剂
２０ ０ ６年第 ５期（ 总第 ４ ７期）
纤维素非常相似 ， 故也被称为动物纤维素 ， 为天 然 的中性粘多糖 。甲壳素若经化学反应或酶化 处理后 ， 位碳上的乙酰氨基被脱 乙酰基而得到 ２
壳 聚糖 ， 理条件 下 为带正 电荷 的线 型分子 。生 生
Ｚ ａ ｇ ａ ｍ ｎ Ｚ ｅ ｒｉｇ Ｓｎ ｈ ｕｎ ｈｎ ｎ ｉｇ ｈｎＥｙｎｌ ｙ Ａ ｒ ｕ ｕｅＵ ｉｅ ｉ ｆ ｅｅ， ａｄｎ ０ １０ ） Ｃ ｌ ｇ ｎｍ ｌ ｃ ｃ ｎ ｅｈｏ ｇ ， ｇｉ ｌ ｒ ｎ ｒ ｔ ｏ Ｈ ｂｉＢ ｏｉｇ ７ ０ １ ｌ ｆ ｅ ｏ ｃｔ ｖ ｓｙ
体是相对安全的， 这是甲壳素具有生物相容性和 产生各种生物活性的基础。它们具有无毒、 无刺 激性、 无免疫抗原性 ， 是一种组织相容性 良好的 新的生物材料… 。动物试验表 明， 壳聚糖对小
鼠神 经 系统 及 大 鼠心 血 管 和 呼 吸 系 统 均 无 影 响 】 。其毒理学 研究 表 明 它对 小 鼠的胚 胎无 明
甲壳素的理化性质、 制备方法、 生理功能及其在养鸡生产 中的应用。
关键词： 壳聚糖； 甲壳素 ； 养鸡生产 ； 应用
Ｔ ｅＣ ｉ ｓｎ ａ ｄ Ｃ ｉｎ ａ ｄ Ｔ ｅ ｐ ｌ ａｉｎｉ ｈｃ ｅ ｒ ｄ ｃｉｎ ｈ ｈｔ ａ ｎ ｈｔ ｎ ｉ Ａ ｐｉ ｔ Ｃ ｉｋ ｎＰ ｏ ｕ ｔ ｏ ｉ ｈ ｒ ｃ ｏ ｎ ｏ
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
甲壳素和壳聚糖的化学改性及其应用
1 前言
甲壳素 ( chit in) 又名甲壳质, 几丁质, 其 化学名为 ( 1, 4) - 2- 乙酰氨基- 2- 脱氧它是许多低等动物, 特别是节 B- D - 葡聚糖。 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
CH 2 OH O OH O CH 2OH O
十分广泛。自然界每年生物合成的甲壳素多 达数十亿 t [ 1] , 是一种十分丰富的自然资源。 壳聚糖 ( chit osan) 由甲壳素脱乙酰基而 得, 所以又叫脱乙酰甲壳质; 同时由于壳聚糖 的溶解性能较甲壳素大大改善 , 因此习惯上 称为可溶性甲壳质。甲壳质和壳聚糖的结构 与纤维素结构相似, 其结构式分别表示如下:
[ 17] 2+
2 酰化反应
甲壳素和壳聚糖的酰化反应是指甲壳素 和壳聚糖与酰氯或酸酐反应, 从而导入不同 分子量的脂肪族或芳香族酰基。酰化反应可 在羟基 ( O —酰化) 或氨基 ( N —酰化 ) 上进 行[ 5] , 酰化产物的生成与反应溶剂, 酰基结 构、 催化剂种类有关。 在甲磺酸溶剂中进行酰 化 , 低温下可得到长链双 O —酰化甲壳素。 若 酰基结构庞大, 其位阻会使 O —酰化难以进 行。 在 N —酰化中介质影响很大, 使用甲醇和 乙醇或甲醇的甲酰胺的双相混合介质时 , 反 应速度最大 。 用有机非质子传递溶剂, 采用 高度膨胀的壳聚糖 , 在室温下 3 min 即可完全 酰化 。 若与过量的乙酰氯、 癸酰氯在无水吡 啶—氯仿中 沸腾 反应 , 可得 到完 全酰 化产 物 。 相反 , 在醋酸—甲醇介质中用酸酐在低
CH 2 OH O O O
n
OH NH 2
n
OH OH
N HCOC H 3
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甲壳素是从甲壳类动物,虫和其它无脊椎动物外壳提的多糖类高分子物质,学名口(1,4)一2一乙酰氨基一D一萄糖,其化学结构与纤维素常相似,因而被称为动物纤素甲壳类的虾壳中台有～25的甲壳素,蟹壳中有15～18的甲壳素.海中的甲壳素主要被微生物作而分解,参与生态体系重要碳和氟源循环.甲壳素不容水,酸,碱厦有机溶剂,在应上受到很大限制.壳聚糖是壳素的脱乙酰化衍生物.学为口一(1.4)一2一氨基一D葡萄糖.壳聚糖是少有的天聚阳离子,其氨基可以被酸子化而溶解于无机或有机的酸中,因而其应用范固大为加.研究发现甲壳素\壳聚糖资源广泛且安全无毒,具有多理亿及生物学特性在食,医药,化妆品,环保,轻纺,业等多个领域有广泛的应用一塑前景,现已避渐成为水产品精深加I的一太热点.笔者就甲壳素\壳聚糖的理化,生物学特性厦其应用?睛况作一介绍.1亲水性固分子中舍有一NH和一OH等极性基田,壳聚糖为亲水性阳离子泉台物,有很强的吸湿性.壳ji乏糖的吸涅性,仅次于甘油,比聚乙=醇,山梨醇等还高甲壳素的吸水性比纤维素好,吸水?洼和甲壳幸表面活性降低比纤维素小.利用甲壳素/壳聚糖的亲水性,添加在食品中可有教地控制水分,达到变稠,胶凝,稳定乳液等作用,起到保水荆,增稠荆,稳定荆的效果.这一特性已应用于化妆品的生产上.青岛海洋大学已利用壳聚ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为原料开发出系列化妆,护发阁品”海洋丽资”,并成功地投放市场取得7较好的放益2成膜性与抗菌性壳聚搪及其降解产解(低甲壳素/I/’...:特性及聚壳聚糖)可溶于稀酸中成拈稠的胶液,具有很好的成膜性能目前已开发成功7渗析膜,超滤膜,反渗透膜渗透气膜,运载膜等多种分离膜.有报道0认为壳聚糖厦轻度水解的壳聚糖,o.2左右就能抑制多种细菌的生长,邵健等”证实低泉壳聚糖亦有抗茵活性.利用这些特性可以开发多种食品的保鲜荆.日本已利用壳聚糖开发出7米饭保鲜粉末.我国学者在水果保鲜剂,晦类保鲜剂,鱼类保鲜荆等的研究方面也取得r突破性成果3吸附性在甲壳素/壳聚糖的各种特性中,吸附性能是最令人感兴趣的特性之一.它可以吸附金属离子,染料,蛋白质等,用于金属富集,回收,分离度污水处理等.壳泉糖对于Cu,Pb计,Zn抖,Cd}+,Hg抖,Ag,Au等金属离子有很强的吸附作用,能有效地从工业废水中将它们吸附出来,达到在处理废水的同时目牧贵重金属的目的.应用壳聚檐从工业废水中日收铜己达到工业化水平,目前正在进行壳聚糖从海水中提取铀的研完.壳聚糖能有效地处理食品工业废水,沉淀废水中的悬浮物,回收蛋白质等.壳聚糖用作液体处理荆,主要壳聚糖的i其应用李志军李八方(青岛海洋大学266003)是利用其氰基的碱性及其天然聚阳离子的絮凝作用,起絮凝剂效果.壳聚耱对于活性污泥有艰强的絮凝性,而且毒性低,能被生物降解.此外.在果汁生产中能起到脱酸及澄清作用4生物相容性甲壳帝/壳聚糖与生物组织有很好的亲和性,而且无毒,易生物降解,是性能优良的医用禹分子材料,已被制成烧伤,创伤生物敷料(人遣皮肤)和托被机休分解的外科手术缝合缆等高科技医用生物材料.5生物降解性甲壳素/壳聚糖可被体内的酶如甲壳素酶和溶茵酶等水解成相应的寡耱和单糖,故甲壳素/壳聚耱为体内可降解的物质.它们具有多种良好的生物功能.近年以甲壳素/壳聚耱为材料开发的药物缓释胶囊即是利用的这一特-l生.甲壳素/壳聚耱还能被土壤及水中的微生物所分解,能改良土壤状况,增加农作物产量.日本利用天然存在的壳聚耱和纤雉常为基本组分,添加淀粉已制得宽1.2米的生物降解塑料片材.谊材料可被土壤和海水中的微生物降解,以此为材料可以开发出具有绿色环保功能的各种容器和包装材料.6生物学活性甲壳聚/壳聚耱是一种可在体内降解且安全无毒性的可食性动物纤雉,它们在与植物性食品,牛奶,鸡蛋等一起食用时可被吸收,植物和腑内细菌中舍有卵磷腊等也可作用于甲壳素/壳聚糖.将其分解为低分子物质(寡聚耱)而被吸收.壳聚糖分子中台有的氨基,具有碱性,在胃液中,壳聚耱与胃酸反应生成盐类.进入腑道后可使肠内pH值向碱性偏秽.甲壳素的生物学活性由壳聚耱来实现.当壳聚糖被分解成舍有六个葡萄糖胺残基的低聚耱时其生理活性最佳.甲壳素/壳聚耱具有多种生物学活性,主要表现在以下几个方面]6.1三调作用6.1.1免疫调节增强免疫力,抑制肿瘤细胞的生长和转移,减少抗癌药物的毒性,减轻痛苦.6.1.2调节pH值食用甲壳案/壳聚耱后,腑道内pH值能向碱性偏移0.5个单桩,可以改善酸性体质6.1.3调节荷尔蒙及内分泌系统,有延缓表老作用.6.2三排作用6.2.1排除体内重金属离子,减少重金属中毒机率.6.2.2排除体内如农药,化学毒物,体内自由基等有毒物质.6.2.3排除体内多余胆固醇.对防止动脉硬化,脑血管疾病有积极作用.6,3三降作用6.3.1降血压已经证明氟离子是引发原发性高血压的元凶,甲壳素/壳聚耱可与氟离子结合而其排出体外,减少体内氟离子.适量摄入甲壳素/壳聚糖,刑生物体内的转换酶无活性,血管紧张素I减少,血压l不再升高.6.3.2降血糖人体内pH值每下降0.1,胰岛素的敏感度使降-l&30,使人体呈高血耱状态.甲壳素/壳聚糖可升高pH值至弱碱性.提高胰岛素的利用率,起到降血耱作用.6.3.3降血脂甲壳素/壳泉耱在体内可与相当于它们重量许;倍的脂类物质,如甘油三酯,脂肪酸,胆汁酸,胆固醇等化舍物生成络合物,这些络合物不能被消化吸收,因而被直接排出休外.同时,还能升高休内的HDL,降低LDL.根据这一特性,可开发具有降血脂及减肥功能的保健食品.此外低分子量的甲壳素/壳聚耱有爽口的甜味,但又不产生热量,不增加煦岛素水平,能促进腑道有益茵的增殖.改善腑道微生态环境,井有预防龋齿等功效.甲壳素/壳聚糖已成为一种新型功能性低聚糖随着近年来对甲壳素/壳聚耱研究的不断深入.对其理化及生物学特性的认识也越来越全面.已开发和正在开发的新产品和新应用,也将层出不穷.甲壳素/壳聚糖将在人类的生活中起到更大的作用.参考文献1+姜招峰,美美君.甲壳质应用基础.中国甲壳质资源研究开发应用学术研讨会论文集.1997,(上)212.刘万顺,陈西广.贺军等.甲壳质的药用价值及研究进展.同上,1997,(上)53.MasatoI,YasushiU.JP8783877(1987)4.耶健.扬宗民,姚成.低聚氨基葡萄糖的吸湿,保温和抑茵作用.中国海洋药物,20o0,45.李鹏程,宋全明.甲壳青/壳聚耱及英衍生轴的应用,中国甲壳质资源研究开发应用学术研讨会论文集,1997,(上)646.姚康德,尹玉姬.成国祥等.壳聚糖基聚合物的生物医学研完进展.同上1997,(上)17.董炎明,阮永缸,丘蔚碧等.甲壳素/壳聚糖及其衍生物在食品工业中的应用,食品科技,2000,58.田德祥.甲壳素与健康.中国甲壳质资源研究开发应用学术研讨会论文集,1997,(上)21旦■