甲壳素 几丁质 壳聚糖的区别
甲壳素与壳聚糖综述
甲壳素与壳聚糖综述甲壳素是自然界中最丰富的氨基多糖类有机资源，广泛存在于甲壳纲动物虾蟹的甲壳、昆虫的甲壳、真菌(酵母、霉菌)的细胞壁和植物(菇类)的细胞壁中，它通常与蛋白质、钙质等结合在一起,形成生物体的支撑组织。
在海洋中甲壳类动物就有两万多种，其中最主要的品种有100多种，各种虾类和蟹类是最主要的甲壳类水产。
甲壳素的自然年产量大约与纤维素差不多，估计每年生物合成的甲壳素达100亿吨。
全世界每年水产加工后的甲壳素废弃物约为140多万吨,甲壳素在我国有丰富的自然资源,如何充分利用这一宝贵的自然资源,长期以来一直是人们探索的课题。
早在1811年,H.Bracohnot首次从蘑菇中分离出甲壳素,并命名为“fangin”。
1823年,A.Odier发现昆虫的外皮上分布有大量的甲壳素,并用希腊语命名为“chitin”。
1859年,C.Rouget用浓氢氧化钾处理甲壳素,使其脱乙酰化,制备出能溶于稀有机酸的物质。
1894年Hoppe-seiler[1]将该物质命名为壳聚糖。
1937年,Iobell等人发现能把甲壳素水解成甲壳素低聚糖的甲壳素酶; 1973年,Eveleighdeng等人发现能把壳聚糖水解成低聚糖的壳聚糖酶。
壳聚糖酶对生物体自溶、形态发生和营养代谢中具有一系列重要作用,同时一些疾病和生物共生现象也与壳聚糖酶有关。
1977年,日本人首次将壳聚糖作为天然絮凝剂处理废水。
同年,在美国波士顿召开第一次有关甲壳素/壳聚糖的国际会议。
从此,甲壳素的开发应用在世界范围内形成一股热潮[1]。
甲壳素及其衍生物由于其优异的生物性能而具有广泛的应用前景，对其物理与化学结构的研究也一直是高分子材料领域所关注的热点。
随着现代化表征手段的建立和应用，对甲壳素及其衍生物的化学结构，超分子结构以及它们的应用研究得到了极大的发展。
甲壳素及其衍生物己被广泛应用于农业、食品添加剂、化妆品、抗菌剂、医疗保健以及药物开发等众多领域，其中尤为重要的是生物医用领域。
第四节甲壳素、壳聚糖、壳寡糖和氨糖四者的关系
第四节甲壳素、壳聚糖、壳寡糖和氨糖四者的关系地球上存在的天然有机化合物中，数量最大的是纤维素，其次就是甲壳素。
甲壳素是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物。
蟹壳虾壳脱钙脱蛋白制备甲壳素，甲壳素脱乙酰基就是壳聚糖，壳聚糖降解制备壳寡糖，氨糖是甲壳素的单分子糖。
1.甲壳素（Chintin）甲壳素（Chintin）中文叫几丁质，也叫甲壳质，甲壳素是人类走向健康的宝贵物质。
人类最早利用甲壳类物质治病的始于中国，著名的《本草纲目》中所记载：蟹壳有破淤消积的功能。
“蟹”字本身即指解毒的虫类。
国外最早发现甲壳素的是法国科学家布拉克诺（Braconnot），他在1811年首先从蘑菇中发现的。
之后，欧、美、日等国家医学科技界相继投入巨资予以研究、开发和应用。
日本率先将甲壳素类物质经临床实验后，以保健食品投放市场，并成为唯一可宣传疗效的功能性食品，在短短的30年后，使日本跃居世界第一长寿国。
1991年在甲壳素国际学术会议上，日本、美国的医学界、大学及营养食品机构一致将甲壳素与蛋白质、脂肪、糖、维生素和矿物质并列，被誉为人体“第六生命要素”。
后来被称为“人体的软黄金”、“血管的清道夫”、“人体免疫卫士”、“人体长寿因子”、“人体杀毒软件”等等。
为何甲壳素会有这么多的美称?让我们来慢慢地揭开它的面纱。
纤维素是我们的老朋友，我们与之朝夕相处。
甲壳素也是纤维素，只是通常我们说的纤维素，一般是指植物性纤维素，而甲壳素是动物性纤维素却被忽略。
其实它们二者是我们生活中的“黄金搭档”。
（1）甲壳素与纤维素的结构纤维素的结构式甲壳素的结构式从结构式上我们可以看出，纤维素的一个羟基换成乙酰氨基，使两种物质就产生了不同的作用。
我们日常生活中从来就离不开纤维素，而甲壳素却极少，人体又不能合成，所以只有靠外源性补充。
近年来，随着大棚的建立，农药、杀虫剂和抗生素的大量使用，严重的改变了生态系统，食物链被中断了，农业发展的环境遭到了破坏，打破了人类健康饮食的平衡，又增加了农药在日常饮食中残留的毒害，所以人们慢性病和重大疾病的患病率越来越高，并趋向于年轻化。
不可小觑的甲壳素！
不可小觑的甲壳素！甲壳素，又叫甲壳质、几丁质，不溶于碱以及其他有机溶剂，也不溶于水。
在自然界中，它广泛存在于低等植物、菌类、虾、蟹、昆虫等甲壳动物的外壳、真细菌的细胞壁等。
话说甲壳素不溶于水，又怎么能够被植物所吸收利用呢？事实上，不管是医药上应用的甲壳素还是农业上应用的甲壳素，都已经不是原来的天然甲壳素，它在生产中经过酸碱法或者生物法，将天然甲壳素进行脱乙酰基处理，就变成可溶于稀酸的可溶性甲壳素。
这种经过脱乙酰基处理的可溶性甲壳素又称为几丁聚糖或者壳聚糖，而乙酰基脱去55%即可称为壳聚糖，目前转化率最高也就在85%左右，不到90%。
现在貌似还出现了水溶性甲壳素的制备，不过已经不是原来的壳聚糖，应当称之为低聚壳聚糖，还保留着壳聚糖的基本结构特征，这里就不做过多赘述了。
所以，农业上应用的甲壳素应当是几丁质与壳聚糖的合称，在农业生产中往往利用它的物理性质与化学性质，来起到防病抗病，乃至防虫杀虫的目的。
先说物理特性：由于其中的几丁质存在，所以它拥有很好的吸湿性与成膜性，在施用于作物表面时，可形成透气性好、耐雨水冲刷的保护膜，不仅能够抵御病虫害，还能够抵抗干旱、霜冻等不良环境的影响。
另外就得说说它的化学特性，以及生物活性了。
其实这部分还主要是几丁聚糖，即壳聚糖的特性，它拥有非常好的生物相溶性，比较利于作物吸收，在进入植物体内以后，能够诱导植物产生几丁质酶、壳聚糖酶等，进一步分解甲壳素。
并且由于甲壳素广泛存在于真细菌，以及昆虫体内，所以经壳聚糖诱导产生的酶，同样对病菌以及含有几丁质的昆虫有效，能够分解它们体内的甲壳素，达到抑制或者杀伤目的。
所以，在一些菌丝、孢子或虫卵等在接触到施用过甲壳素的作物以后，会被酶分解掉其中的几丁质以及壳聚糖，能够使单细胞细菌死亡，也可以对虫卵及线虫造成不错的杀伤作用。
说到甲壳素的抗菌特性，还得再细细分析一下，壳聚糖除了能够诱导作物产生几丁质酶以及壳寡糖酶以外，还能够产生植物抗毒素，以及葡聚烯糖酶，其中植物抗毒素自身就拥有抗菌活性，而葡聚烯糖酶与几丁质酶则可以在体外抑制病菌，而且壳聚糖还可以诱导植物产生愈创葡聚糖，增强植物细胞壁，进一步增强抗病能力，且壳聚糖能够改变病原菌细胞膜的通透性与流动性，阻断病原菌的代谢，起到抑菌效果。
甲壳素与壳聚糖
2 制成医学功能性纤维 壳聚糖具有一定的流延性及成丝性．可制成纤维形 式。在大分子结构上，甲壳质和壳聚糖与人体内存 在的氨基葡萄糖构成相同及具有类似于人体骨胶原 组织的结构，这赋予了它们极好的生物医药特性， 它具有理想的生物相溶性和生物活性，具有抑菌、 止血、抑制胃酸、抗溃疡、降血脂、降胆固醇、凝 集L。白血病细胞、消炎、镇痛、促进伤口愈合等 作用。甲壳质和壳聚糖纤维可做成手术缝合线、止 血棉、纱布、药布、绷带、创可贴、薄膜等各种医 用敷料，用混式纺丝法还可将壳聚糖制成无纺布的 人造皮肤。
3 用作无纺布粘合剂
壳聚糖溶解在其溶剂中形成溶液后．得到稠 厚、高粘度粘液，可作为粘合剂．但阳荷性 的壳聚糖溶液易与阴荷性物质如海藻酸钠浆 或电荷相反的染料凝结形成沉淀或沾色．因 此在涂料印花粘合剂中较少应用，但它作为 无纺布粘合剂则具有优良的粘合能力。
在化妆品中的应用
壳聚糖在酸性条件下可成为带正电荷的高分 子聚电解质而直接用于香波、洗发精等的配 方中，使乳胶稳定化以保护胶体；壳聚糖本 身的带电性使其具有抑制静电荷的蓄积与中 和负电荷的作用，这种带电防止的效能可以 防止脱发；壳聚糖能在毛发表面形成一层有 润滑作用的覆盖膜，因此可减少摩擦，避免 洗发所引起的对毛发的伤害。
❖ 由于它主要存在于低等动物中，特别是节肢动物的 甲壳中．始称甲壳素。又名甲壳质、几丁质、壳多 糖、壳蛋白、明角质。化学上命名为[(1，4)一2一
乙酰氨基一2一脱氧一β-D一葡萄糖]或【β-(1—4)
一2一乙酰氨基一2一脱氧一D一葡萄糖】，是N一 乙酰基一葡萄糖通过3一(1，4)甙糖键联接而成的直 链状多糖。
制备流程图
甲壳素／壳聚糖制备工艺的细化
❖ 甲壳素的提取过程主要是用酸脱碳酸钙，用 碱脱蛋白质，这个过程中产生一定量的酸碱 废液，对环境有一定的污染，研究人员在甲 壳素的提取工艺方面作了改进。
1 甲壳素与壳聚糖
1 甲壳素与壳聚糖甲壳素(chitin)又名甲壳质、壳蛋白、几丁、几丁质,广泛存在于昆虫和甲壳动物(虾、蟹等)的甲壳中,少数真菌和绿藻等低等植物的细胞壁中也含有甲壳素。
在天然高分子中,其数量仅次于纤维素。
甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖经由β-1,4糖苷键聚合而成的线型高分子,分子量100万以上。
甲壳素和壳聚糖有不同的化学结构,甲壳素分子链上存在羟基和乙酰基,壳聚糖分子链上还含有游离的氨基可以通过各种化学改性,获得多种功能和用途。
甲壳素和壳聚糖可以与一氯乙酸、环氧乙烷、丙烯腈等醚化剂进行羧甲基化、羟乙基化、氰乙基化反应,生成相应的离子型醚和非离子型醚。
例如,在碱性(NaOH)条件下,以异丙醇为溶剂,加入一氯乙酸与甲壳素或壳聚糖反应,经中和、洗涤、干燥得到羧甲基甲壳素或羧甲基壳聚糖,是一类水溶性离子型醚。
2 甲壳素和壳聚糖的应用甲壳素、壳聚糖及其多种多样的化学改性产品具有种种功能,在纺织、印染、造纸、生化、食品、医疗、日用化工、农业和环境保护等方面都得到了广泛应用。
壳聚糖是一种阳离子聚电解质,对固体悬浮物有很好的凝聚作用,壳聚糖本身无毒性,所以可作为絮凝剂应用。
例如:用于水质净化和饮料(果汁、果酒)的除浊澄清;仪器工业下脚废水处理及对淀粉、蛋白质的回收;活性污泥的凝集及脱水;印染废水染料的凝集等。
根据美国商业部估计,目前全世界甲壳素的工业用量每年约15万t,主要用作环保处理剂及净水剂、约占50%。
它涉及的行业有食品业、屠宰业、染整业、电镀业。
甲壳素本身是天然材料,在发达国家环保管理机构均鼓励业界优先考虑使用,因对于其凝集之沉淀物不需考虑“二次污染”问题。
以甲壳素为主的滤材目前已使用于游泳池及其他大型水池除污及饮水净化。
甲壳素和壳聚糖及其衍生物在农业、纺织、造纸、生化、化学分析、重金属富集回收等方面还有多种用途。
甲壳素及其衍生物由于分子中羟基、氨基及其他基团的存在,对许多金属离子具有螯合作用,所以能有效地吸附或捕集溶液中的重金属离子,但不吸附水中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-等离子,因而不影响天然水的本底浓度。
甲壳素——（经脱乙酰化后称为）壳聚糖
甲壳素——（经脱乙酰化后称为）壳聚糖中文名称：甲壳质英文名称：chitin其他名称：壳多糖,几丁质;几丁质、甲壳素定义1：由N-乙酰基-D-吡喃葡糖胺聚合而成的直链多糖，是虾、蟹外壳的主要有机成分。
应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海洋生物技术（三级学科）定义2：由虾、蟹甲壳提取的含有氨基的多糖类物质。
Chitin.甲壳质是1811年由法国学者布拉克诺(Braconno)发现，1823年由欧吉尔(()dier)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。
甲壳质（Chitin）的概念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。
甲壳素是宇宙中唯一带正电的阳性食物纤维，地球上存在的天然有机化合物中，数量最大的是纤维素，其次是甲壳素，估计自然界每年生物合成的甲壳素将近100亿吨。
甲壳素是地球上数量最大的含氮有机化合物，其次才是蛋白质仅此两点，就足以说明甲壳素的重要性。
蟹壳中含有40%的蛋白质、30%的钙、30%的几丁质。
提取甲壳质（几丁质）的工艺是：首先用稀的氢氧化钠液除去蛋白质，然后，用盐酸除去钙盐，剩下的就是几丁质。
为了从这些几丁质中除去乙酰基，用长时间的高温，使之在浓的氢氧化钠中发生反应，就可制成含有氨基的甲壳质。
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、几丁质、壳聚糖的区别
甲壳素、几丁质、壳聚糖的区别甲壳素：又称甲壳多糖、几丁质。
甲壳动物（虾、蟹）等的骨骼和菌类（地衣）等的细胞膜的重要成分。
白色半透明固体。
不溶于水、乙醇和乙醚。
是由N-乙酰α-氨基-D-葡萄糖胺以β(1→4)糖苷键连结而成的含氮多糖。
溶于浓无机酸和无水甲酸。
在浓酸或浓碱中发生水解而成α-氨基葡萄糖。
可用于纺织品的防皱和防缩处理；直接染料或硫化染料的固色；涂料印花的固着；木材的胶合以及防雨篷布的上浆等。
也可用作制人造纤维和塑料等的原料。
由含有甲壳质的物质如虾壳、蟹壳等提取制得。
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物，又称可溶甲壳素、壳多糖、甲壳胺，是一种天然生物高分子聚合物，白色结品性扮末。
有很强的吸湿性，仅次于甘油，高于聚乙二醇、山梨醇。
在吸湿过程中，分子中的羟基、胺基等极性基团与水分子作用而水合，分子链逐渐膨胀，随着pH值的变化，分子够从球状胶束变成线状。
具有很好成膜性、透气性和生物相容性。
无毒，且可生物降解。
甲壳素（几丁聚糖）俗称壳聚糖、几丁质，也称壳胺糖或救多善，学名为几丁聚糖（chitos an）。
广泛存在于蟹、虾等甲壳动物的外壳及各种昆虫的表皮和贝类等软体动物的骨骼、外壳中，以及蘑菇和灵芝等的细胞壁中，是自然界中唯一带正电荷的动物性膳食纤维素。
甲壳素的用途广泛，除工业、农业、轻纺、环境保护、化妆品等领域外，它的医疗保健作用更令人刮目相看，因为它完全不同于一般的营养保健品。
它对于人体具有调节免疫功能，有活化细胞、抑制老化、预防疾病、调节人体生理功能等作用，被欧美学术界誉为与蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质并列的第六大生命要素。
是功能最全面、效果最显著的第三代机能性健康食品。
（一）甲壳素的特点：“五个一”１．甲壳素是目前唯一天然的含有正电荷阳离子基团的可食性动物纤维；２．甲壳素是糖类中唯一的碱性多糖；３．甲壳素保健食品是日本政府批准的唯一允许宣传疗效的机能性保健食品；４．甲壳素资源是自然界里含氮量最高的天然资源；５．日本国际健康研究所所长金子今朝夫在其著作《七种最佳抗癌食品》一书中把甲壳素摆在灵芝、刺五加、螺旋藻、蜂胶、啤酒糟、半藻类之冠；上海胸科医院廖美琳教授在第六届全国肺癌会议报告中，把甲壳素摆在三种抗癌细胞特种的物质（甲壳素、多肽、肝素）之首。
甲壳素
浅析甲壳素及衍生物壳聚糖0前言：甲壳素(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,动物肌肉与骨结合处,以及低等植物中均发现有甲壳素的存在。
壳聚糖是甲壳素脱去大部分乙酰基后的产物是甲壳素最为重要的衍生物。
自从1811 年,法国科学家H.Braconnnot 发现甲壳素以来,甲壳素逐渐被认识与利用。
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、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。
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、可以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。
关键词: 甲壳素,壳聚糖,利用,开发1. 结构及理化性质1.1 结构甲壳素是一种天然高分子化合物,其学名是β- (1 →4) - 2 - 乙酰氨基- 2 - 脱氧- D - 葡萄糖,是由N - 乙酰氨基葡萄糖以β- 1 ,4 糖苷键缩合而成的。
如果把此结构式中糖基上的N - 乙酰基大部分去掉的话,就成为甲壳素最为重要的衍生物壳聚糖。
1.2 理化性质1.2.1 物理性质甲壳素是白色或灰白色无定型、半透明固体,相对分子质量因原料不同而有数十万至数百万,不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱、一般有机溶剂,可溶于浓的盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸,但同时主链发生降解[7] 。
壳聚糖是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体,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,不溶于水和碱溶液,可溶于稀的盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸,不溶于稀的硫酸、磷酸。
在稀酸中,壳聚糖的主链也会缓慢水解,溶液的粘度逐渐降低1.2.2 化学性质甲壳素和壳聚糖化学性质的研究,内容十分广泛, 其分子结构当中含有羟基、氨基和自由基,可以发生酰化、酯化、醚化、氧化、烷基化、螯合、接枝共聚及交联等一系列化学反应,这对于研究认识它们的本质,进行创新性工作,开发新产品有重要意义。
水溶性甲壳素,甲壳素天然抗菌剂,壳聚糖整理剂,甲壳素,壳聚糖
甲壳素又称甲克质、几丁质，是重要的天然抗菌整理剂之一。
它来自天然贝壳、蟹壳、虾壳、鱼骨及昆虫等动物的客体。
当甲壳素脱乙酰度达到55%时，则成为甲壳素最重要的抗菌衍生物壳聚糖。
甲壳素整理剂SAL6680是以壳聚糖、活性添加剂为主要成分，是安全性很高的集保湿、美肤、抗菌为一体的整理剂。
它具有良好的粘合性、生物相容性、生物降解性、无毒性及特殊的吸附性。
适用于各种纤维织物，包括棉、毛等天然纤维和聚酯、尼龙、粘胶等化学纤维纺织品，经其处理后的织物具有优良的耐洗性。
SGS、Intertek 等全球多家权威检测机构一致证明: SAL6680的抗菌性能符合美国AATCC100标准及日本JIS L 1902-2002标准等。
韩笑壳聚糖衍生物抗菌剂的应用王阳（西安工程大学，陕西西安710048）摘要:概述了纺织品抗菌防臭整理的重要性，介绍了抗菌整理剂的种类，重点阐述了改性壳聚糖的抗菌防臭整理剂的应用工艺，采用日本JIS标准测试证明Herst ATB抗菌整理纺织品具有高效、耐久的抗菌防臭效果，并且Herst ATB成本低廉，安全环保，适合于工业化生产。
关键词:甲壳素;抗菌防臭整理剂;抗菌纺织品;抗菌整理工艺The application of chitosan antibacterial agentAbstract: This paper covers the development and the important of antibacterial finishing, as well as the kinds of antibacterial agent, mainly the finishing method by chitosan. Based on American standard JIS, result show that cotton fabric treated with Herst ATB has not only the excellent antibacterial effect, durable to washing, but also safe to body and environmental friendly. It is suitable for manufactory.Key words: chitosan; antibacterial agent; antibacterial textile; antibacterial finishing1前言随着人们卫生保健意识的增强，特别是安全、舒适、健康、清洁、环保等“绿色”观念的形成，对于纺织品要求越来越高，使纺织品的抗菌、防霉、防臭后整理加工更加受到人们的重视。
甲壳素、几丁质、壳聚糖的区别
甲壳素、几丁质、壳聚糖的区别甲壳素：又称甲壳多糖、几丁质。
甲壳动物（虾、蟹）等的骨骼和菌类（地衣）等的细胞膜的重要成分。
白色半透明固体。
不溶于水、乙醇和乙醚。
是由N-乙酰α-氨基-D-葡萄糖胺以β(1→4)糖苷键连结而成的含氮多糖。
溶于浓无机酸和无水甲酸。
在浓酸或浓碱中发生水解而成α-氨基葡萄糖。
可用于纺织品的防皱和防缩处理；直接染料或硫化染料的固色；涂料印花的固着；木材的胶合以及防雨篷布的上浆等。
也可用作制人造纤维和塑料等的原料。
由含有甲壳质的物质如虾壳、蟹壳等提取制得。
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物，又称可溶甲壳素、壳多糖、甲壳胺，是一种天然生物高分子聚合物，白色结品性扮末。
有很强的吸湿性，仅次于甘油，高于聚乙二醇、山梨醇。
在吸湿过程中，分子中的羟基、胺基等极性基团与水分子作用而水合，分子链逐渐膨胀，随着pH值的变化，分子够从球状胶束变成线状。
具有很好成膜性、透气性和生物相容性。
无毒，且可生物降解。
甲壳素（几丁聚糖）俗称壳聚糖、几丁质，也称壳胺糖或救多善，学名为几丁聚糖（chitosan）。
广泛存在于蟹、虾等甲壳动物的外壳及各种昆虫的表皮和贝类等软体动物的骨骼、外壳中，以及蘑菇和灵芝等的细胞壁中，是自然界中唯一带正电荷的动物性膳食纤维素。
甲壳素的用途广泛，除工业、农业、轻纺、环境保护、化妆品等领域外，它的医疗保健作用更令人刮目相看，因为它完全不同于一般的营养保健品。
它对于人体具有调节免疫功能，有活化细胞、抑制老化、预防疾病、调节人体生理功能等作用，被欧美学术界誉为与蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质并列的第六大生命要素。
是功能最全面、效果最显著的第三代机能性健康食品。
（一）甲壳素的特点：“五个一”１．甲壳素是目前唯一天然的含有正电荷阳离子基团的可食性动物纤维；２．甲壳素是糖类中唯一的碱性多糖；３．甲壳素保健食品是日本政府批准的唯一允许宣传疗效的机能性保健食品；４．甲壳素资源是自然界里含氮量最高的天然资源；５．日本国际健康研究所所长金子今朝夫在其著作《七种最佳抗癌食品》一书中把甲壳素摆在灵芝、刺五加、螺旋藻、蜂胶、啤酒糟、半藻类之冠；上海胸科医院廖美琳教授在第六届全国肺癌会议报告中，把甲壳素摆在三种抗癌细胞特种的物质（甲壳素、多肽、肝素）之首。
甲壳质与壳聚糖
• 在农业上的应用：促进种子发育、提高抗菌力、药物胶囊 、地膜材料、土壤改良剂。 • 在化妆品原料中的应用：洗发香波、头发调理剂、固发剂 、牙膏添加剂。 • 在造纸化学品中的应用：抗溶剂、施胶剂、纸张表面改性 、纸张增强剂。 • 在保健邻域中的应用：对消化系统的保护、减肥去脂作用 、高血压的预防与治疗、增强免疫功能，延缓衰老。 • 在纺织印染业中的应用：用做纤维、防皱整理剂、纺织整 理剂 • 在食品工业中的应用：减肥食品、降血压食品、心血管疾 病防治食品、糖尿病并防止食品、胃溃疡防治食品、肝脏机 能强化食品、抗癌食品、肠内菌群调节食品、微量元素人体 内重金属离子排除食品、口腔保健食。 • 在医学领域中的应用：缝合线、人造皮肤、止血剂、制备 分离膜和高性能纤维、药品的助剂、胶囊剂和缓释剂
• 壳聚糖:白色或淡黄色半透明状固体，略有珍珠光
泽。不溶于水或碱液，可溶于大多数稀酸。
甲壳质的化学性质：
• 可被酶分解而吸收。
• 对人体细胞有很强的亲和性 。
• 溶解后呈凝胶状态，具有较强的吸附能力。
• 可螯合重金属离子，作为体内重金属离子的排泄
剂。
• 甲壳质是天然纤维素(动物性食物纤维)，没有毒 性和副作用，其安全性和砂糖近似。
?甲壳质chitin又称甲克素壳多糖几丁质是n乙酰氨基葡萄糖以14苷键结合而成的一种氨基多糖其基本结构是壳二糖chitobiose单元它的结构与纤维素类似在纤维素的2位羟基上带入乙酰氨基构成14结合n乙酰氨基葡萄糖聚合物
壳聚糖与甲壳质
第二组
甲壳素
水溶性壳聚糖
壳聚糖
甲壳素
壳聚糖与甲克质
来源与制法 性 质
结束语
• 甲壳素和壳聚糖具有资源丰富、价格便宜、安全无 毒、生物相容性等优点, 应用领域十分广阔。 • 研究将会在高经济附加值的生物医用材料，智能材 料等方面进行展开。 • 甲壳素纤维有好的吸湿性、强度高等特点,将其与特 定功能的材料联合制备复合材料将是研究的热点。 • 我国的甲克素生产技术还不高，产品档次还较低,因 此我们应该大力开展基础和应用开发的研究。
甲壳素与壳聚糖
（3）纺织整理剂：壳聚糖作用上浆料，使难上浆 材质易染色，对染料具有强亲和力，达到良好的 染色效果。
6.在食品工业中的应用
（1）抗菌剂 （2）保鲜剂：壳聚糖膜可阻碍大气中氧的渗入和 瓜果呼吸产生的二氧化碳的逸出，但可使乙烯气 体逸出，从而抑制好氧微生物的繁殖和延迟瓜果 成熟。 （3）抗氧化剂：壳聚糖与肉类的血红蛋白释放出 来的金属离子鳌合形成鳌合物，抑制金属离子的 催化活性，从而抑制氧化作用的形成。 （4）果汁的澄清剂 （5）食物防腐剂
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。
8.在功能材料中的应用
吸附剂：
壳聚糖和甲壳素具有很好的吸附 作用，不仅无毒，且有抑菌、杀菌作 用，是食品饮料工业和饮用水净化的 理想吸附剂。
9.在水处理中的应用
壳聚糖絮凝剂属弱阳离子型高分子絮凝剂，由于 阳离子絮凝剂的絮凝性能可同时表现在两个方面： 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； 二是通过高分子架桥作用使这些絮凝体形成大体 积的絮团。 因此，针对大部分废水中的颗粒都带负电荷的特 点，可知阳离子絮凝剂在废水处理中要比阴离子或非 离子型絮凝剂具有更多的优势，处理后的效果更好。
质层的一类天然高分子聚合物，它属于氨基多糖。
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 结构
壳聚糖结构壳聚糖结构壳聚糖（chitosan）甲壳素N-脱乙酰基的产物，甲壳素（几丁质）、壳聚糖、纤维素三者具有相近的化学结构，纤维素在C2位上是羟基，甲壳素、壳聚糖在C2位上分别被一个乙酰氨基和氨基所代替，甲壳素和壳聚糖具有生物降解性、细胞亲和性和生物效应等许多独特的性质，尤其是含有游离氨基的壳聚糖，是天然多糖中唯一的碱性多糖。
[1]壳聚糖分子结构中的氨基基团比甲壳素分子中的乙酰氨基基团反应活性更强，使得该多糖具有优异的生物学功能并能进行化学修饰反应。
因此，壳聚糖被认为是比纤维素具有更大应用潜力的功能性生物材料。
[1]壳聚糖为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌、抗癌、降脂、增强免疫等多种生理功能，广泛应用于食品添加剂、纺织、农业、环保、美容保健、化妆品、抗菌剂、医用纤维、医用敷料、人造组织材料、药物缓释材料、基因转导载体、生物医用领域、医用可吸收材料、组织工程载体材料、医疗以及药物开发等众多领域和其他日用化学工业。
[1] 结构特征化学名：β-（1→4）-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖分子式：（C6H11NO4）n单元体的分子量为：161.2氨基葡萄糖是壳聚糖的基本组成单位，壳二糖是壳聚糖的基本结构的糖单元，采用壳聚糖酶自然降解壳聚糖得到的最终产物是壳二糖。
[1]壳聚糖呈现双螺旋结构特征，螺距为0.515 nm，6个糖残基组成一个螺旋平面。
甲壳素和壳聚糖的氨基、羟基、N-乙酰氨基形成的氢键，形成了甲壳素和壳聚糖大分子的二级结构。
壳聚糖的氨基葡萄糖残基的椅式结构中有2种分子内氢键，一种壳聚糖分子间氢键是C3-OH与相邻的另一条壳聚糖分子链上的糖苷基形成的，另一种分子间氢键是氨基葡萄糖残基的C3-OH与相邻壳聚糖呋喃环上的氧原子形成的。
甲壳素和壳聚糖的C3-OH、C2-NH2、C6-OH等官能团均可形成分子内和分子间氢键。
[1]壳聚糖分子的基本单元是带有氨基的葡萄糖，分子内同时含有氨基、乙酰氨基和羟基，故性质比较活泼，可进行修饰、活化和偶联。
甲壳素和壳聚糖
甲壳素广泛存在于甲壳动物虾、 蟹、昆虫的外壳中，而且蘑菇、木 耳、藻类、贝类、软体动物（如鱿 鱼、乌贼）的软骨和表皮、节肢动 物（昆虫）以及真菌类的细胞壁中， 也存在着甲壳素。其是自然界中含 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。
壳聚糖
蒸发溶剂 甲醇+NaOH
5%溶液
液晶态
纤维
Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering
13
Modification
甲壳素由于乙酰氨基的存在，分子间的氢键作用很强， 因而溶解困难。而壳聚糖因为有游离氨基的存在，其反应 活性比甲壳素高，但溶解性也差。为此，人们进行多种改 性以增加甲壳素和壳聚糖的溶解性。
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17
酰化
烷基化
羟基化
羧基化
酯化
Shiff 碱
接枝
Carboxylation
在甲壳素和壳聚糖化学改性研究中,近几年关于羧基 化衍生物的报道越来越多。这是因为引入羧基后一方面 能得到完全水溶性的高分子,更重要的是能得到含阴离子 的两性衍生物。 羧甲基化甲壳素由碱性甲壳素和氯乙酸反应制得。
3 氧化铵-水 体系
detail
novel
Lidan, School of Chemistry & Chemical Engineering
11
Fuji Spinning Company: 水+二氯乙酸（DCA）
Austin：氯乙醇+硫酸
甲壳素、壳聚糖、壳寡糖的区别.doc
甲壳素、壳聚糖、壳寡糖的区别甲壳素、壳聚糖、壳寡糖有相同的原料来源，都是从甲壳类生物体（蟹壳等）中提取的物质，但是产品形式和萃取技术、阶段不同，其作用效果也不是很相同，那么，甲壳素、壳聚糖、壳寡糖有什么区别呢？下面小编就为大家介绍一下甲壳素、壳聚糖、壳寡糖的区别。
甲壳素、壳聚糖、壳寡糖有什么区别甲壳素Chitin.甲壳质是1811年由法国学者布拉克诺发现，1823年由欧吉尔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。
甲壳素是第一个实际应用的产品，也是在日本第一个被批准的“功能性食品”。
但是甲壳素不溶于水、碱、一般的酸和有机溶剂，只溶于部分浓酸，是依靠人体胃肠道中的甲壳素酶、溶菌酶等的作用少部分分解，因此其吸收率极低，服用量较大，产生的服用反应也高达70%以上。
对甲壳素进行化学处理，脱掉其中的乙酰基，就变成了壳聚糖。
壳聚糖壳聚糖(chitosan)，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，是由甲壳素(chitin)经过脱乙酰作用得到的，一般而言，N-乙酰基脱去55%以上的就可称之为壳聚糖。
壳聚糖已经可以溶于稀酸，比甲壳素进了一步。
但是甲壳素和壳聚糖都是大分子，分子量在几十万到几百万，都不溶于水。
甲壳素经脱乙酰基处理得到壳聚糖，再经过进一步降解，就成为壳寡糖。
壳寡糖利用壳聚糖为原料，把壳聚糖降解为小分子，就是壳寡糖。
其分子量在3000Da左右，聚合度为2-20。
因此壳寡糖本身是一种混合物，里面有单糖一直到壳十糖，每一种糖类都有其一定的功能性。
壳寡糖可以直接溶于水，水溶性大于99%，人体吸收率99.88%，服用量和服用后反应大为减少，直接参与人体的生理调节效果比壳聚糖更为显著，具有许多优于高分子量壳聚糖的功能。
而壳聚糖则要通过人体的生物酶降解先得到部分小分子量的壳寡糖，一般情况下，降解比例为1－5%，其余95%的聚糖则通过人的肠道系统而排除，所以壳寡糖增加机体免疫功能比壳聚糖更强。
壳聚糖
壳聚糖有两个机制降低胆固醇。 1. 阻止脂肪的吸收 2. 将人体血液内的胆固醇排泄掉。 首先，壳聚糖抑制那些有助于脂肪吸收的脂肪酶 的活性。脂肪酶分解脂肪使人体进行吸收。另外 一个是排泄胆酸。一旦胆酸排泄，则血液中的胆 固醇被用于制造胆酸。这两种机制使得壳聚糖成 为强胆固醇清除剂。
4. 多功能反应性：含-OH、-CH3CO、-NH2，极 具反应活性，可进行交联、接技、酰化、磺化、 羧甲基化、烷基化、硝化、卤化、氧化、还原、 络合等反应。 5.保水性：保水率130%。由于大分子含有大量 的亲水性基因，脱乙酰后保水性更好。很多的高 级化妆品都使用这种物质。
6.生物降解性：可很好的生物降解，参与生态体 系的碳和氮源循环。
壳聚糖在食品上应用
• 果蔬保鲜剂 果蔬保鲜的目的主要是保持果蔬在采摘后直到 货架期，能维持正常的品质、品味、营养成分 和外观，提高其商品价值。用壳聚糖进行涂膜 保鲜，其膜层具有通透性、阻水性，可以对各 种气体分子增加穿透阻力，形成了一种微气调 环境，使果蔬组织内的CO2含量增加、O2含量 降低，抑制了果蔬的呼吸代谢和水分散失，减 缓果蔬组织和结构衰老，从而有效地延长果蔬 的采后寿命。
• 其他的胆固醇清除剂，比如消胆胺 （cholestyramine）和盐酸降胆宁 （cholestipol HCL）。但是这些胆固醇清 除剂要产生便秘和肠胃功能紊乱的副作用。 壳聚糖是一种天然材料，具有强大的阴离 子吸附力，适用于降低胆固醇而没有任何 副作用。 • 壳聚糖可以降低低密度酯蛋白(LDL)的浓度、 提高高密度酯蛋白 (HDL)的含量， 因此对 于预防动脉硬化及心血管疾病有很好的效 果。
壳聚糖在食品上应用
• 抗菌剂
壳聚糖及其衍生物有较好的抗菌活性，能抑制 一些真菌、细菌、和病毒的生长繁殖。目前认 为其可能的机制有三： 1.由于壳聚糖的多聚阳离子，易与真菌细胞表面 带负电荷的基团发生作用，从而改变病原菌细 胞膜的流动性和通透性。 2.是干扰DNA的复制与转录。 3.是阻断病原菌代谢。
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甲壳素、几丁质、壳聚糖的区别甲壳素：又称甲壳多糖、几丁质。
甲壳动物（虾、蟹）等的骨骼和菌类（地衣）等的细胞膜的重要成分。
白色半透明固体。
不溶于水、乙醇和乙醚。
是由N-乙酰α-氨基-D-葡萄糖胺以β(1→4)糖苷键连结而成的含氮多糖。
溶于浓无机酸和无水甲酸。
在浓酸或浓碱中发生水解而成α-氨基葡萄糖。
可用于纺织品的防皱和防缩处理；直接染料或硫化染料的固色；涂料印花的固着；木材的胶合以及防雨篷布的上浆等。
也可用作制人造纤维和塑料等的原料。
由含有甲壳质的物质如虾壳、蟹壳等提取制得。
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物，又称可溶甲壳素、壳多糖、甲壳胺，是一种天然生物高分子聚合物，白色结品性扮末。
有很强的吸湿性，仅次于甘油，高于聚乙二醇、山梨醇。
在吸湿过程中，分子中的羟基、胺基等极性基团与水分子作用而水合，分子链逐渐膨胀，随着pH值的变化，分子够从球状胶束变成线状。
具有很好成膜性、透气性和生物相容性。
无毒，且可生物降解。
甲壳素（几丁聚糖）俗称壳聚糖、几丁质，也称壳胺糖或救多善，学名为几丁聚糖（chitosan）。
广泛存在于蟹、虾等甲壳动物的外壳及各种昆虫的表皮和贝类等软体动物的骨骼、外壳中，以及蘑菇和灵芝等的细胞壁中，是自然界中唯一带正电荷的动物性膳食纤维素。
甲壳素的用途广泛，除工业、农业、轻纺、环境保护、化妆品等领域外，它的医疗保健作用更令人刮目相看，因为它完全不同于一般的营养保健品。
它对于人体具有调节免疫功能，有活化细胞、抑制老化、预防疾病、调节人体生理功能等作用，被欧美学术界誉为与蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质并列的第六大生命要素。
是功能最全面、效果最显着的第三代机能性健康
食品。
（一）甲壳素的特点：“五个一”
１．甲壳素是目前唯一天然的含有正电荷阳离子基团的可食性动物纤维；
２．甲壳素是糖类中唯一的碱性多糖；
３．甲壳素保健食品是日本政府批准的唯一允许宣传疗效的机能性保健食品；
４．甲壳素资源是自然界里含氮量最高的天然资源；
５．日本国际健康研究所所长金子今朝夫在其着作《七种最佳抗癌食品》一书中把甲壳素摆在灵芝、刺五加、螺旋藻、蜂胶、啤酒糟、半藻类之冠；上海胸科医院廖美琳教授在第六届全国肺癌会议报告中，把甲壳素摆在三种抗癌细胞特种的物质（甲壳素、多肽、肝素）之首。
（二）甲壳素结构式：
1．如将虚线方块去掉（即去乙酰基），则实线括号内的结构，即为壳聚糖分子式。
如把虚线方块去掉再把 -NH ˉ换成 OH, 则实线内的结构即为葡萄糖分子式。
2 ．甲壳素结构式中的 n ，代表 1~2,000 个分子。
壳聚糖结构式中的 n ，代表 1~2,000 分子。
葡萄糖结构式中的 n ，代表 1~1,000 个分子。
如 n 数为 350~1,000 时叫植物性纤维素。
亦然，甲壳素叫动物性纤维素。
3 ．虚线虚括号内的二个甲壳素结构式或二个壳聚糖结构式，分别为甲壳素或壳聚糖的结构单元。
即甲壳素或壳聚糖的结构单元，分别二个分子的甲壳素分子或二个壳聚糖的分子。
4．甲壳素链上脱去乙酰基的多少用脱乙酰度 % 表示。
5 ．甲壳素分子式： C8H13NO5; 壳聚糖分子式： C6H11O4N 。
(三)甲壳素生产工艺
1．原料。
虾或蟹壳，用水洗净。
如短期内不加工需要贮藏时，必须洗净晒干后贮藏。
2．浸酸。
将净壳浸于6％～8％的稀盐酸内(壳与稀盐酸的比例为1：1.5)拌匀，壳不得露出。
经过28～48小时，气泡不再产生时，壳软化，说明碳酸钙已全部溶解。
用清水反复清洗 (以除去壳内杂质)当pH试纸测定的洗水呈中性时，表明清洗完成。
3．浸碱煮。
将酸处理后的软壳放人锅内加入清水和8％～10％的氢氧化钠，煮沸约1.5小时，使蛋白质、脂肪完全溶解，然后用水洗，直到洗水呈中性。
4．氧化脱色。
将上述酸碱处理的壳，加水并加入适量高锰酸钾溶液，除去色素，然后用水洗净。
5．晒干。
将脱色后的虾壳或蟹壳，压去水分，摊开晒干。
即成不溶性甲壳素。
6．脱乙酰基。
将不溶性甲壳素置于夹层锅内，加入40％烧碱溶液，拌匀，在60～65℃温度下保持24小时，并定时搅拌。
当壳在1％冰醋酸溶解中能溶解时，说明脱乙酰基已完成。
取出用水洗呈中性，晒干后，得可溶性甲壳素(或称壳聚糖)。
(四)甲壳素和壳聚糖的性质
甲壳素的性质：白色或灰白色，半透明片状固体，不溶于水、稀酸、稀碱和
一般有机溶剂，可溶于浓无机酸。
壳聚糖的性质：白色或灰白色，略有珍珠光泽，半透明片状固体，不溶于水或碱液，可溶于大多数稀酸。
（五）壳聚糖与人工制备壳寡糖的区别
1．壳聚糖溶解于胃酸,在胃酸中能自然分解为寡糖被人体吸收.分子量在10000左右的聚糖总吸收率为98.23%;
2.人工制备的寡糖纯度较低,一般在30%以下;分子量在3000以下,吸收能力较强,但因为分子量小,吸附能力较弱.
3.人工制备的寡糖是将聚糖通过降解酶(如硫酸镁)和生物激素的降解制备而成的,在寡糖中残留有降解酶和生物激素,而降解酶和生物激素对身体有害无益.
4.其实聚糖在胃酸作用下可自然分解,无需人工制备为寡糖。
（六）甄别优质甲壳素保健食品的方法
１．性状：纯粹的甲壳素保健食品为类白色结晶状粉末，表层有珍珠样光泽，无臭无味，取材于深海的蟹虾壳，确保清洁无污染。
能溶于盐酸、硝酸等无机酸及醋酸、水杨酸、酒石酸、抗坏血酸等有机酸。
如果甲壳素粉末偏黄色或偏红色或呈面粉状，则取材于内河内江的龙虾等廉价的节肢动物。
２．纯度：纯度指除水分、灰份、金属元素和杂质外的有效成分含量。
纯度越高，价值越高。
3．脱乙酰度：脱乙酰度是评价甲壳素质量的一个重要标准，目前世界上甲壳素脱乙酰度最高的为97%。
4．分子量：甲壳素保健食品分子量为10000左右最为适宜。
分子量越大，吸附能力越强，但越不能为人体吸收；分子量较小，单粒吸附能力较弱，但容易为人体吸收。