壳聚糖ppt

1 壳聚糖的性质
1）壳聚糖的物理性质
壳聚糖是白色无定形、半透明略有珍珠光泽的固体，分 子量由构成的材料而定。壳聚糖是一类新的天然高分子螯 合剂，而且无毒无副作用。不溶于水和碱溶液，可溶于烯 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。具有很好的吸附性、成模型和通透性、成纤性、吸 湿性和保湿性。壳聚糖是一种亲水性天然高分子，具有复 杂的所螺旋结构。结构属于二糖，壳聚糖是有氨基葡糖糖 缩合而成，其基本单位是氨基葡糖糖，其结构基元是壳二 糖，壳聚糖结晶度较高，因此具有很稳定的物理性质。结 晶性不同，稳定性也就不同。
3 水溶性甲壳素的热性质
水溶性甲壳素的玻璃化转变温度( Tg)是 219．6℃。而脱乙酰度为95．8l％的壳聚糖的玻璃 化温度是202.6℃。水溶性甲壳素的玻璃化转变温 度高于壳聚糖，主要是因为水溶性甲壳素含有较多 的乙酰基，分子间的作用较壳聚糖强，分子运动更 困难。从水溶性甲壳素和壳聚糖的热失重结果分析， 二者在60℃附近开始脱水，水溶性壳聚糖脱去总重 的4.61％，而壳聚糖脱去了3.69％，说明水溶性甲 壳素的亲水性更好，在环境条件下样品含水量高， 与水的作用更强。
将壳聚糖溶解于稀酸中，加人已醇、吡啶、乙 酸酐的混和溶液，使壳聚糖与乙酸酐在均相条件下 进行乙酰化反应，从而得到50％左右脱已酰度的水 溶性壳聚糖。
实验中的影响因素
经过多次实验可知：(1)在严格控制均相的条 件下，高脱乙酰度的壳聚糖与乙酸酐发生乙酰化 反应能够得到脱乙酰度50％左右的水溶性壳聚糖， 而且只有50％左右脱乙酰度的壳聚糖才溶于水， 大于60％或小于40％的壳聚糖只能溶胀，甚至不 溶于水；(2)由于壳聚糖的乙酰化反应相当迅速， 将乙酸酐、吡啶溶解于乙醇中再加人到反应容器 中与壳聚糖发生反应是控制均相的好方法；(3)壳 聚糖与乙酸酐的乙酰化反应是一个快速反应，反 应物的物质的量的比为1：2．2时，产品的脱乙酰 度接近50％，水溶性最好。
2 水溶性甲壳素的表征
甲壳素、水溶性甲壳素以及其它不同脱乙酰度样品 在波数1650cm-1和1550cm-1附近的吸收峰是酰胺I带(C=O) 和酰胺II带(N-H和C-N的组合)的吸收峰，而脱乙酰度达 到95.81％的壳聚糖在此处几乎没有吸收。水溶性甲壳 素的酰胺I带吸收在1665cm -1 ，脱乙酰度为58.1％的壳 聚糖的吸收在1660cm -1，甲壳素的吸收在1627cm -1 ， 谱带依次向低频移动，说明形成酰胺键中的羰基形成 氢键依次增多，分子间作用逐渐增强。在波数 3455cm-1 、1901cm-1和665cm-1 3处红外吸收是壳聚糖的 结晶敏感吸收，水溶性甲壳素在上述3处都无明显的吸 收峰，说明水溶性甲壳素结晶性较差，而其它的有明 显的红外吸收。水溶性甲壳素在1O℃处的衍射峰弱， 在2O℃附近的衍射峰宽，说明非晶漫散射峰较弱。
二 水溶性甲壳素及其膜的制备 与表征
甲壳素具有许多重要的生物学特性，如生物相 容性、生物降解性、止血活性和促进创伤愈合活性， 因此在生物医学领域可用于可吸收手术缝线、药物 载体、抗肿瘤制剂、止血剂和创伤敷料等。甲壳素 可溶于浓酸(如盐酸、硫酸、磷酸)和酰胺-氯化锂 体系。 甲壳素不溶于水和大多数普通有机溶剂， 从而使甲壳素的加工与应用受到很大限制。研究表 明，甲壳素的水溶性与其脱乙酰度密切相关，脱乙 酰度在50％左右时水溶性最好，脱乙酰度超过60％ 和低于40％时水溶性降低甚至完全不溶于水。
在制备水溶性甲壳素的过程中，控制反应在均 相条件下进行是非常重要的。 反应中，将壳聚糖和
乙酸酐溶解在稀乙酸溶液中，并加入少量的吡啶增 加溶解性，确保反应在均相条件下进行。在反应的 过程中，为了防止局部反应剧烈引起凝胶化现象， 应先将吡啶、乙酸酐先后溶解于乙醇溶液中．再加 入到反应容器中与壳聚糖进行反应。由于该反应是 在均相条件下进行的，壳聚糖乙酰化的位置是随机 的，因此破坏了甲壳素的结晶并减弱了甲壳素分子 内及分子间的氢键作用，使甲壳素具有一定的水溶 性。与甲壳素均相条件下脱乙酰制备水溶性甲壳素 的方法相比，该方法具有操作简单、成本低，适于 大规模生产等优点。
实验运用电子显微镜研究了壳聚糖作用前后菌 体超微结构的变化，并用生化分析仪测定了作用 前后菌液中2种酶的变化，认为壳聚糖首先改变细 菌细胞膜的通透性并损坏细胞壁，进而引起细菌 细胞内酶外泄，从而抑制细菌的生长或死亡。
3 壳聚糖抗菌性能应用
（1）壳聚糖在工业上的应用
主要的加工对象是一些容易附着、繁殖、传播微生物的 纺织品，如羊毛制品和蚕丝制品等蛋白质纤维，其脱落物与 人体汗液混合后，形成了细菌和霉菌生长繁殖的丰富养料， 致使制品极易受到虫蛀或霉变。
2 壳聚糖的生产技术
1）脱乙酰化原理
壳聚糖是甲壳素N-脱乙酰基的产物，壳聚糖的制备过程， 就是酰胺的水解过程。
2）资源化法
资源法包括有很多种方法，比如综合生产法、蝇蛆壳、蚕 蛹壳等。综合生产法是利用虾、蟹壳资源化处理法。该项技术 的关键，一是将虾、蟹壳中的中的成分转化为有用之物；二是 尽量减少烧碱的消耗，在海边的生产厂家，尽量使用海水，减 少淡水的消耗。蝇蛆壳又称蛆皮，干蛆皮中含有30%～54.8% 的甲壳素。
3）微生物法
微生物法是直接培养真菌制取甲壳素或直接提取壳聚糖， 分别有黑曲霉、丝状真菌、米根霉等。除上面的方法外还有微 波法等一些方法。
3 甲壳素/壳聚糖敷料
壳聚糖膜能止痛、止血、止痒，有效地促 进创面表皮重建和伤口愈合，减小瘢痕。壳聚糖 /甲壳素敷料可分为单纯的、复合的甲壳素/壳聚 糖敷料、还有甲壳素/壳聚糖载药敷料和甲壳素/ 壳聚糖衍生物敷料两种敷料。
（2）壳聚糖在食品工业中的应用
由于壳聚糖良好的生物安全性和生物功能性，在食品加 工业上可用作食品填充剂、食物保鲜剂、增稠剂、食品抗氧 化剂、果汁脱酸剂、果汁澄清剂、保水剂、稳定剂、脱色剂、 乳化剂、抗菌剂、食品防腐剂、香味增补剂和功能性甜味剂 等，且应用潜力非常大。
（3）壳聚糖在农业中的应用
可做种子处理剂、生物农药
一 甲壳素/壳聚糖医用敷料研究
甲壳素是一种新型的维生素。壳聚糖是一种有机 酸。甲壳素化学名为2-乙酰氨基-(1，4)--葡聚糖， 如果将每个糖基上的乙酰氨基（CO-NH-）换成羟基 （HO-），就成了维生素。如果将糖基上的N-乙酰基大 部分去掉的话，就是甲壳素的最为重要的衍生物壳聚 糖。它们属天然线性多糖类化合物天然高分子甲壳素 和壳聚糖具有良好的物化性质、生理活性、生物相容 性和生物可降解性，无有害降解物，具有止血和抑菌 消炎、减少创面渗出和促进创伤组织再生、修复、愈 合的作用，并且柔韧性、吸水性和透气性在各种敷料 材料中具有优势，十分适合于裸露、需要保护的创面 作用，可促进伤口愈合和组织修复再生。
（3）脱乙酰度对壳聚糖抑菌活性的影响：
随着壳聚糖脱乙酰度的增加，抑菌性能增强，氨基 是壳聚糖的消毒因子。
（4）pH 值对抑菌性能的影响：
随着pH 值的降低，壳聚糖分子所带正增加，导致 了抑菌活性的增加电荷。
（5）菌株本身的影响：
虽然壳聚糖的分子量、pH 值等因素都是壳聚糖抑 菌活性的极显著影响因素，但菌株本身的内因才是壳聚糖 抑菌活性大小的关键因素。壳聚糖对革兰氏阳性菌的抑制 作用比对革兰氏阴性菌强。细菌容易受到壳聚糖的抑制， 酵母菌次之，而壳聚糖对真菌的抑制作用则相对较弱。
五 壳聚糖膜性质的研究
高分子量的壳聚糖膜表面较为光滑，透光性较 好，透气性、渗透性和生物降解性较差；低分子量 的壳聚糖膜表面较为粗糙，透气性、渗透性和生物 降解性较好，但透光性较差。膜的结晶性和超微结 构决定了不同分子量壳聚糖膜具有不同的性质。壳 聚糖是天然生物多糖甲壳质的脱乙酰基衍生物，其 存在自由氨基，具有十分活泼的物理化学性质，由 于壳聚糖具有无毒副作用、良好的生物相容性、可 控的生物降解性、无抗原性等特性，又因为氨基性 质活泼，可用很多基团和化学物质进行修饰或连上 一些促进细胞生长的细胞因子和激素等物质，因此 壳聚糖及壳聚糖膜在生物医学、组织工程、药物缓 释、细胞及酶的固定化等许多方面的作用。
4 水溶性甲壳素膜的透汽性和吸水性
水溶性甲壳素的透汽性与壳聚糖相比有明显 的提高，这主要是因为水溶性甲壳素的亲水性比 壳聚糖好，使得水分子很容易与膜发生吸作用， 再通过水分子在膜内的渗透扩散，穿过水溶性甲 壳素膜。而甲壳素表现出较高的透汽性，主要是 因为甲壳素成膜时采用了氯化锂的二甲基乙酰胺 溶液作为溶剂，在氯化锂被水洗去的时候，在甲 壳素膜内形成了微孔结构，利于水分的通透。水 溶性甲壳素的溶解性较好，膜放入水中不长时间 就开始溶涨变形，最后被溶解。
4 液体敷料
液体敷料杀菌效果好、使用方便。其特征在 于：敷料所含的成分及其所占的重量比例为甲 壳素0.1-0.5%、杜米芬0.02-0.06%、胶元蛋白 0.5-1.5%。具有杀菌、消毒、止血、止痛、修 复创面的作用。
6 金福生-壳聚糖抗菌成膜喷雾剂
简介：今福生是一种喷雾型分子级隐形敷料，喷洒在皮
2） 壳聚糖的化学性质
甲壳素/壳聚糖与多种有机酸的衍生物如酸酐、酰卤等反 应。壳聚糖分子链上既有羟基，又有氨基，既在羟基上发生 酰化反应生成酯，也在氨基上发生，生成酰胺，分子结构中 有很多氨基，破坏部分氢键，使酰化反应容易发生，一般不 用催化剂，反应介质常用甲醇或乙醇。甲壳素/壳聚糖的羟 基与烃基化试剂反应生成醚，如甲基醚等。壳聚糖氨基是一 级氨基，有一对孤独电子有较强的亲核性，能发生许多反应， N-烷基化是除N-酰化外的另一类重要的反应。 壳聚糖与环 氧衍生物的加成反应，得到的是N-烷基化衍生物，该反应同 时引进了2个亲水性的羟基。壳聚糖在中性介质中很容易与 芳香醛（或酮）、脂肪醛反应生成西佛键。壳聚糖可被氧化， 氧化机理很复杂，氧化剂不同，反应pH值不同，反应产物 也随之而不同。
（4）壳聚糖在医疗卫生中的应用
壳聚糖可用于伤口填料物质，具有杀菌、促进伤口 愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩，减少疤痕的生 成等作用。
（5）壳聚糖在环保中的应用
利用壳聚糖的抗菌性，可将壳聚糖用于生化水处理 方面。