甲壳素与壳聚糖简介

1811年 H.Braconnot 温热的稀碱容易反复处理 蘑菇，首次发现甲壳质，命名为Fungine（蕈素）； 1823年 A.Odier 甲壳类昆虫翅鞘中分离，命名 Chitin 1843年 A.Payen 发现Chitin与纤维素性质不 同 J.L.Lassaigne 发现Chitin中有氮元素
甲壳素及壳聚糖
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甲壳素与壳聚糖
蝴蝶的头部和胸部被坚硬的甲壳 素板覆盖，而腹部被柔软的甲壳 素覆盖。翅膀也是一层甲壳素膜。
甲壳素与壳聚糖
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甲壳素与壳聚糖的发现与命名
甲壳素与壳聚糖的性质
甲壳素与壳聚糖的生产工艺
甲壳素与壳聚糖的应用
甲壳素与壳聚糖的发现与命名：
始使用，用量已与纺织印染业差不多，但整个行业还未引起重视。
我国已在档次较高的化妆品中使用壳聚糖，日化行业消耗的 壳聚糖数量不如印染和造纸行业，但用于化妆品的壳聚糖产品附
加值高，对提高化妆品的质量也较显著。
总结：
甲壳素在日本、美国、加拿大和 欧洲一些国家近年来无论是研究、开 发和使用，都有很大的发展；中国是 甲壳素重要的生产和使用国，且甲壳 素的数量很大。因此，甲壳素的利用 和研究值得注意与学习。
甲壳素与壳聚糖的Байду номын сангаас现与命名：
甲壳素(Chitin)：
甲壳素与壳聚糖的发现与命名：
纤维素：
甲壳素与壳聚糖的发现与命名：
1859年 C.Rouget将甲壳素浸泡在浓度KOH溶液 中煮沸一段时间，取出发现可溶于有机酸中。
1894年 F.Hoppe-Seiler确认这种产物是脱掉了部 分乙酰基的甲壳素，并命名为Chitosan。
甲鱼壳、蝉蛹壳、比目鱼软骨入药治病 的记载。
甲壳素与壳聚糖的性质：
甲壳素：
也称几丁质(chitin) ，壳多糖，学名为N—乙酰—2—氨基—2—脱氧— B—D—葡聚糖，分子式为(C8HI3NO)是来源于海洋无脊椎动物的外 壳，真菌细胞壁和昆虫的外角质层和内角质层的一类天然高分子聚合 物，它属于氨基多糖。
甲壳素与壳聚糖的应用：
4.甲壳素在农业方面的应用：
甲壳素和壳聚糖在农业中的应用研究开展得并不多， 主要作为饲料的添加剂和种子处理剂受到人们重视。 此外还可用于液体土壤改良剂和农药载体。
甲壳素与壳聚糖的应用：
5.甲壳素在轻纺工业方面的应用：
壳聚糖在纺织印染工业中的应用由来已久，目前是使用壳聚 糖最多的行业之一。 在造纸工业中，壳聚糖也得到了应用，国内少数造纸厂已开
NHCOCH 3
n
NH2
n
甲壳素
壳聚糖
甲壳素是N-乙酰-2-脱氧-D-葡萄糖以β -1， 4糖苷键形式连接而成的多糖。 壳聚糖甲壳素脱乙酰基聚合产物，使用价 值高。
甲壳素与壳聚糖的性质：
物理性质：
甲壳素是白色或灰白色无定形、半透明固体，分子量因原料不 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 主链反生降解。 壳聚糖也是白色无定形、半透明、略有珍珠光泽的固体，因原 料和制备方法不同，分子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，壳聚糖的主链会缓慢水解， 溶液黏度会逐渐降低，所以壳聚糖溶液应随用随配。
（1）液体的处理剂； （2）食品添加剂； （3）功能材料（如抑菌保鲜剂、减肥食品等）； （4）抑菌和保鲜作用。
甲壳素与壳聚糖的应用：
（1）液体处理剂
甲壳素和壳聚糖可作为许多液体产品或半成品的除杂处 理剂和脱酸剂，对于除杂处理来说，实质上大部分也是发挥 壳聚糖的絮凝作用。 在我国工业中，在以下方面已广泛使用它们：澄清糖汁、 净化糖蜜、酒类除浊、果酒和果汁的澄清等。
（2）添加剂
甲壳素与壳聚糖的应用：
（a）组织形成剂
壳聚糖与酸性多糖反应，生成壳聚糖的酸性多糖络盐，次络盐呈肉 状组织纤维，可作为组织形成剂，与猪肉、牛肉等混合制成优质和低热 量的填充食品，也可以通过添加香料、调料和色素等制成各种人造肉。
（b）增稠剂
微晶甲壳素可使水中分散体物质的粘度不断增加，可形成均匀的凝 胶状触变分散体，可作为食品的增稠剂和稳定剂，用于蛋黄酱、花生酱、 玉米糊罐头、奶油代用品等的制作。
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甲壳素与壳聚糖的生产工艺：
晒干（烘干） 清洗 脱乙酰基
壳 聚 糖
甲 壳 素
浓碱液保温
甲壳素与壳聚糖的应用：
1.甲壳素与壳聚糖在食品工业上的应用：
国内外大量研究表明，甲壳素和壳聚糖是无毒的，美国食品与医 药卫生管理局（FDA）已批准其为食品添加剂。 在日本，甲壳素或壳聚糖在食品工业中使用的数量，要占到总 量的70%。
（c）调味剂 （d）豆制品凝固剂 （e）用于提取酵母
甲壳素与壳聚糖的应用：
（3）制作功能食品
壳聚糖有许多保健功能，如减肥、降血甘油三酯、降胆 固醇、强化肝脏功能、调节肠内微生物菌群、补充微量元素、 排除体内的毒素、清洁口腔保护牙齿等。
甲壳素与壳聚糖的应用：
（4）抑菌和保鲜作用
（b a）抑菌作用： ）保鲜作用 壳聚糖以其独特的结构，对许多真菌具有抑制作用。已发现壳 甲壳素和壳聚糖及它们的衍生物对果蔬具有明显的保鲜 聚糖对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、小肠结炎耶尔森菌、鼠伤寒沙 防腐作用，这些作用来源于来源于它们很好的成膜性和抑菌 门菌和李斯特单核增生菌这几种常见食物中毒菌具有较强的抑制作 作用，甚至能激发一些有益酶的作用及抑制一些有害酶的作 用。 用。 在日本已有将壳聚糖作为食品防腐剂的专利。 壳聚糖具有很好的成膜性，将壳聚糖溶液喷涂到果蔬表 面，干燥后即在果蔬表面形成一层无色透明的可食用薄膜， 由于壳聚糖膜的独特物理和生物学作用，可起到有效的保鲜 、防腐效果。在壳聚糖溶液中可以添加增稠剂、表面活性剂 、防腐剂改善其膜性能，增强保鲜防腐效果。
Chitin在《英汉化学化工词汇》（第三版）中译为“几丁质”、 “壳多糖”、“聚乙酰氨基葡糖”、“甲壳质”；《辞海》中称 其为“甲壳质”、“甲壳素”、“壳糖”；中文（包括港、澳、 台）期刊和报纸上除了以上几种名称外还有“几丁”、“蟹壳 素”、“蟹壳多糖”、“甲壳胺”、“几丁聚糖”、“几丁糖”、 “明角质蛋白”、“明角质”、“壳蛋白”等等，十分混乱。 近年来我国学术界众多学者倡导并希望将“Chitin”统一译 为“甲壳素”。
甲壳素与壳聚糖的性质：
壳聚糖：
也称几丁聚糖(chitosan)，它是由几丁质在碱性条件下加热，脱 去N—乙酰基后生成的。其学名为(1，4)—2—氨基—2—脱氧— B—D—葡聚糖。几丁聚糖外观是白色或淡黄色半透明状固体， 略有珍珠光泽。
甲壳素与壳聚糖的性质：
CH2OH O OH O OH O CH2OH O
甲壳素与壳聚糖的性质：
2.醚化:
甲壳素和壳聚糖的羟基与烃基化试剂反应生成醚（甲基 醚、乙基醚、苄基醚等），广泛用于日化工业。 此外，用低分子冠醚通过接枝于高分子化合物分子上， 可制备具有高分子化合物和冠醚化合物双重结构特性的高分 子冠醚。
3.氧化:
甲壳素和壳聚糖可以被氧化剂氧化。 氧化剂不同，反应的pH不同，机理和产物也不同，既可 使C6-OH氧化成醛基或羧基，也可使C3-OH氧化成羰基 （成酮），还可能发生部分脱氨基或脱乙酰氨基，甚至破坏 吡喃环及糖苷键。
甲壳素与壳聚糖的性质：
结构特征:
研究证实，甲壳素与其他多糖一样，其分子链也是螺旋形， XRD照片给出的螺距为0.515nm，一个螺旋平面由6个糖残基组 成。
甲壳素与壳聚糖的性质：
化学性质：
1.含氧无机酸酯化:
甲壳素和壳聚糖的羟基，尤其是C6-OH，可与一些含 氧无机酸（或其酸酐）发生酯化反应，类似于纤维素的反应。 在含氧无机酸的酯化反应中，最常见的是甲壳素和壳聚 糖的硫酸酯。 这些酯类的结构与肝素相似，也具有抗凝血作用，而 肝素的提取和生产较为困难，价格很高。肝素还有引起血浆 脂肪酸浓度增高的副作用。
（1）数量： 估计自然界每年生物合成的甲壳素将近100亿吨。 甲壳素也是地球上除蛋白质外数量最大的含氮有机天然化合物。 （2）自然界中，甲壳质存在于低等植物菌类、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。
甲壳素与壳聚糖的生产工艺：
制备甲壳素的主要操作是：脱钙和脱蛋白。
酸的作用即为脱钙，即用于浸泡虾蟹壳时使其中的碳酸钙 和无机盐变为水溶性溶液和二氧化碳等。 碱的作用即为脱蛋白，因为蛋白质在碱液中比在酸液中溶 解得较快也较完全。 这样剩余下来的就是甲壳素。
1.在毒理学方面： 2.羧甲基壳聚糖具有抗心律失常的作用； 3.降脂、降胆固醇和防治动脉粥样硬化； 4.提高机体的免疫能力：壳聚糖及其一些衍生物是很好的免疫促进 剂； 5.副作用：易造成营养吸收障碍和生长迟缓，尤其是造成脂溶性维 生素的吸收和降低矿物质的吸收。 6.凝血作用和抗凝血作用：壳聚糖本身有很强的凝血作用，可是将 其硫酸化后，又变成肝素类似物而具有抗凝血作用。 7.抗肿瘤作用 8.杀虫、抗感染作用（前面所讲抗菌作用）； 9.医用纤维和人造组织材料，如可制成手术缝合线、医用纤维纸和 膜、人工肾脏、人造皮肤、骨骼修护、人工肝脏和受伤神经的修补； 10.药物载体； 11.药物制剂。
甲壳素与壳聚糖的应用：
2.壳聚糖在环境中的应用主要体现在3个方面：
（1）水处理的絮凝剂
如净化自来水，生产饮用水的净化，重金属废水的处理等；
（2）污泥脱水剂
（3）分离树脂
可用来回收重金属、核酸、核苷酸、氨基酸，作高压液相色谱柱的载体， 薄层色谱的载体。
甲壳素与壳聚糖的应用：
3.甲壳素在医药卫生方面的应用：
甲壳素与壳聚糖的发现与命名：
壳聚糖(Chitosan)：
壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基的产物，一般而言，N-乙酰基 脱去55%以上就可以称之为壳聚糖，这种脱乙酰度的壳聚糖 能溶于1%乙酸或1%盐酸。
甲壳素与壳聚糖的发现与命名：
中国古代医著《神农本草》、《本草纲
目》、《千金药食治》等都有关于螃蟹壳、
甲壳素与壳聚糖的性质：
4.螯合:
甲壳素和壳聚糖的糖残基在C2上有一个乙酰氨基或氨 基，在C3上有一个羟基，它们都是平伏键，这种特殊结构 使得它们对具有一定离子半径的一些金属离子在一定的pH 条件下具有螯合作用，尤其是壳聚糖。
甲壳素与壳聚糖的生产工艺：
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，前者主要由植物合成， 后者主要由动物生成。