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 Problems

HE Hua-ling,Yu Zhi-cai

Abstract: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。纺织工业产生的废水，通常含有重金属盐类和大量染

料，对人体健康及环境危害极大。壳聚糖对许多类型的染料具有极高的亲和力。同时，由于壳聚糖分子结构上含有大量的伯氨基， 可与重金属离子以配位键结合。

(2)制成医学功能性纤维。用甲壳质和壳聚糖纤维可做成手术缝合线、无纺布状的人造皮肤，还可制成各种医用敷料,如止血棉、纱布、药布、绷带、创可贴、薄膜等。

(3)抗菌纤维和织物。壳聚糖具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌等多种细菌的生长都有明显的抑制作用，已经成为抗菌纤维开发和研究的热点，用壳聚糖改性纤维制造抗菌织物的报道已很多见

(4)作为抗菌消臭整理剂。壳聚糖还可以用来对织物进行抗菌防霉整理。 对纺织品进行抗菌防霉处理，并赋予织物杀菌功能，可减消细菌对人体的危害。

(5)织物抗折皱性能的提高。研究表明[6]：无论对纯棉厚型织物还是薄型织物,当壳聚糖溶液浓度为0. 5 % ,添加剂选用CGF或6520柔软剂,MgCl2作为催化剂时,可大大改善织物的抗皱性能。壳聚糖作为绿色防皱剂已受到印染界的关注。

(6)织物染色性能的改善。用壳聚糖处理棉织物可以提高活性染料和直接染料的上染率。另外，壳聚糖处理还可以掩盖染色过程中由于不成熟棉引起的疵布。真丝织物经壳聚糖处理后，染料的上染率也可大大提高

(7)毛织物的防毡缩整理及其染色性的改善。由于羊毛是蛋白质纤维，而壳聚糖作为一种离子型化合物，具有亲水的活性氨基和羟基。在酸性溶液中，具有很高的电荷密度，对蛋白质有很好的亲和力，可以用来处理毛织物，赋予织物特殊的风格。

(8)合成纤维的抗静电整理剂。聚酯纤维经碱减量—壳聚糖涂层整理后,能产生明显的抗静电效果。

(9)印花糊料和粘合剂。壳聚糖同淀粉、纤维素一样，可作为天然印花糊料。壳聚糖溶解在其溶剂中形成溶液后, 得到的稠厚、高粘度粘液还可作为无纺布粘合剂，具有优良的粘合能力

1.2 在医学（生物技术）领域的应用[7-8]

(1)药品的助剂、胶囊剂和缓释剂。 壳聚糖可用于药剂的压片助剂和胶曩剂。用壳聚糖作缓释载体，不但使药物定向定量释放，而且壳聚糖本身还有抗溃疡、抗菌和止血等功能。

(2)制造人造海绵和人造皮肤。 用甲壳素制成的仿生膜，对创面无刺激性，为大面积烧伤提供了充足的皮源。

(3)制备分离膜和高性能纤维。壳聚糖是制作人工肾的渗析膜和人工肝脏的良好

材料。

(4)对消化系统的保护。高分子量的壳聚糖及其衍生物与胃酸作用可形成凝胶．在胃壁上形成一层保护膜，可使胃部溃疡得以控制和治疗。

(5)减肥去脂、排毒作用。壳聚糖被摄人人体后，可与脂类化合物及毒素等不良物质捆绑、吸附使之排出体外。

(6)高血压的预防与治疗。 实验证实，血压上升与氯离子有关。壳聚糖及其部分衍生物能和体内的氯离子结合使之排出体外， 从而对高血压能有效治疗和预防。

(7)增强免疫功能。壳聚糖是碱性物质，能提高体液的pH值，在体内创建一个激活淋巴细胞，强化机体免疫监视作用的环境，从而抑制了肿瘤的生长。

(8)壳聚糖纳米粒[9、10]。壳聚糖制成的纳米粒具有靶向、缓释、增加药物吸收等作用，这已成为当今研发的新热点。

(9)骨科疾病的防治[11]。壳聚糖及壳聚糖的衍生物不仅可促进骨芽细胞的分化，同时，还能使磷酸酶活性上升，促进骨矿物质的合成、促进骨基质的形成和骨的石灰化以增强骨的强度。

(10)抗菌作用[12] 。壳聚糖及其衍生物作为天然高分子絮凝剂,其杀菌作用已被认识和研究,特别是在医药领域中越来越受到广泛关注。

1.3 在食品工业中的应用[13－15]

(1)果蔬保鲜中的应用。壳聚糖膜可阻碍大气中氧的渗入以及瓜果呼吸产生二氧化碳的逸出．但可使乙烯气体逸出，从而保持果蔬原色原味, 抑制果蔬呼吸强度,降低果蔬在储藏过程中营养成分的损失。此外, 还能阻止微生物的浸染, 减少果蔬腐烂率 。

(2)抗菌剂。很多的研究已经证明，甲壳素和壳聚糖对食品具有防腐作用。壳聚糖是理想的延长食品保存期的天然保鲜剂和防腐剂。

(3)肉制品抗氧化剂。人们研究发现，甲壳素/壳聚糖可作为肉制品的抗氧化剂，防止肉制品因氧化而变味。

(4)在果汁饮料中的应用。果汁中含有大量的果胶、纤维素和多聚糖等物质，存放期间会使果汁浑浊。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。

(5)作为食品添加剂。研究已经证明：甲壳素、壳聚糖具有一定的乳化、增稠和稳定的性能，尤其是把甲壳素制成微晶甲壳素或其分散体后，它的这些性能会进一步提高。