壳聚糖的改性及其在造纸工业中的应用
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糖分 子链 上 既有 羟基 又 有氨基 因此 ． 化 反应 既 酰 可在 羟基 上反 应 （ 一 ０ 酰化 ） 成酯 。 生 也可 在氨 基上 反
应（一 化） Ｎ 酰 生成 酰胺 。
ｆ 纤维素 的结构式 ａ １
甲壳 素分 子 内和 分 子间有 较 强 的氢键 ． 酰化 反
Ｃ ０Ｈ Ｈ２
・
参 津 造 纸
国 皿柚圈■ 圜
氢键 ． 酰化反 应 比甲壳素 要容 易得 多 ， 般用 不 到催 一
化 衍生 物 。这个 反应 的 特点是 同 时引人 了两 个亲水 性 的羟基 。该类衍 生物易溶 于水 ． 且能 与阴离子洗 并 涤 剂互 溶 ． 用 于洗 发香 波 ． 有效 提高 头发 的可梳 适 能
烷 基化 、 化 、 酯 羟基 化 、 合 、 化 、 螯 氧 接枝 和交 联等 反
应， 制备各 种衍 生物 ， 而获得 更广 泛的用途 。 从
１１ 酰 化 反 应 ．
成 了一 ＨＣ Ｃ Ｎ ， 团 。纤 维素 、 Ｎ Ｏ Ｈ 或一 Ｈ 基 甲壳 素 和壳 聚糖 的结 构式分 别如 图 ｌｅａ、 ） ｃ 示 。 （ ｆ 和ｆ 所 ｅ ）ｂ ）
ｆ１ 聚糖 的结 构式 ｃ壳
圈 １纤 维 素 、 甲壳 素 和 壳聚 糖 的 结构 式
壳聚糖无毒 、 害 ， 无 具有 良好 的保 湿性 ． 能防止静 电， 化学稳定 性 良好 。近 年来 ， 已在化 工 、 品 、 食 化妆
品、 造纸 、 环保 和医药卫生等方面得到广泛 的应用口］ － ５ 。
１５ 酯化反 应 ．
甲酰化 壳 聚糖用 于人 造纤 维 中 ． 可增 强其 物理 性 能 。
１２ 羧基 化反 应 －
羧基化 反应 是指 用氯 代烷 酸 或 乙醛 酸 ．在 甲壳
素或 壳 聚糖 的６ 羟基 或 氨基 上 引 入羧 烷 基基 团 ． 一 其 中研究 最 多 的是羧 甲基 化 反应 ． 应 的产 物是 Ｏ 羧 相 一 甲基 壳 聚 糖 ． 一 甲基壳 聚糖 或Ｏ， 羧 甲基 壳 聚 Ｎ 羧 Ｎ一
…
＿ …
： ：
介 绍 了壳 聚糖 的改 性方 法 ； 述 了壳聚糖 及其 衍 生物 作 为纸 张增 强剂 、 留助 滤剂 、 综 助 施胶 剂 和 废水絮 凝剂在 造纸 中的应用 状况 ； 展望 了壳聚糖 开发应用 的发 展方 向 。
：
关键词 ： 壳聚糖
造纸 工业
应 用
刖 昌
地球 上存 在 的天然 有机 化 合物 中 ． 甲壳 素 在数 量 上仅 次 于纤 维 素 ， 广泛 存 在 于 虾 、 等 甲壳类 动 蟹 物及 各种 昆虫 的表 皮 和乌 贼 、 贝类 等软 体 动物 的 骨
糖 。羧 甲基壳 聚 糖 可用 于 金 属离 子 的 提取 和 回收 ： 在 医药 上可用 作 免疫辅 助剂 。 导 巨噬细 胞 ： 于化 诱 用
甲壳 素和 壳 聚糖 的羟基 ． 尤其 是环 上 的羟基 ． 在
一
些 含氧无 机 酸或 酸酐 的作用 下 ． 会发 生酯化 反应 ．
理性 Ｎ 烷基化 中还 有一 种重要 的反应 是壳 聚糖在 一 中性 介质 中与 醛或酮 反应 生成ｓｈｆ ｃ ｉ￣ 一方 面可 以 ｆ 利用 这个 反 应来 保护 氨基 ． 然后 在 羟基上 进行 反应 ：
另一 方 面 ． 可 以合成 一些 具有 特殊 功能 的衍 生物 。 还 例 如 ．一些 简单 的醛酮 与壳 聚糖 的衍 生物 对某 些重 金属 离子有 特殊 的螯 合作用 ． 可用 于废水 的处 理 。
化剂 ．反应 介质 常用 甲醇 或 乙醇 。 甲壳 素 和壳 聚糖 酰化 后不但 溶解 度提 高 ．而且 有 了许 多相 应 的新 用 途 。 如脂 肪族 酰化 甲壳 素可作 为 生物相 容性 材料 ； 例 ３４。一 甲氧 基 苯 甲酰 甲壳 素 具 有 吸 收 紫外 线 的 ． ５三
功能 ．可 用作 化妆 品 中作 为 防 晒护 肤 的添 加剂 ； Ｎ一
天 津 造囊
圄衄圈圈叫 ０ ｌ
青聚糖 硇改性 及其在造 纸工 业【 昀应用 ｌ 】
王 传 芬
（ 州学 院生物 系 ， 东 德 州 ，５ ０ ３ 德 山 ２３２）
褥
・－ ＿－ ＿－ ＿… … … ＿＿ ・－ － － ＿
…
…
－－－………－
＿
＿
…
…
…
・
…
…
摘
要 －＿ － － ＿…
甲壳 素 和 壳 聚糖 可 与 多 种 有机 酸 的衍 生 物 如 酸 酐 、 卤（ 要 是 酰氯 ） 反 应 ， 入 不 同相 对 分 酰 主 等 引
子 质量 的脂 肪族 或芳 香 族 的酰基 ． 也 是壳 聚糖 的 这
ＣＨ２ ０Ｈ
化学 反 应 中研究 得最 多 的一 种反 应 。 甲壳 素 、 聚 壳
应很 难 进 行 ． 一般 要 用 酸 酐作 酰化 试 剂 ． 相 应 的 用 酸作 反应 介质 ． 在催 化剂 催化 并在 冷 却 的条 件下 进
行 壳 聚糖分 子 中有 很 多 的氨 基 ， 坏 了一 部分 的 破
（） ｂ 甲壳素 的结构 式
收稿 日期 ：０９ ８ １ ２０——５
１ ６
髓及 外壳 以及 蘑菇 和 菌类 等 的细胞 壁 中 ． 地 球上 是 第二 大可再 生资源 。 聚糖 （ｈｔ ａ ） 壳 ｃ ｉ ｓｎ 又名脱 乙酰 甲 ｏ 壳 素 、可 溶性 甲壳 素 和 甲壳胺 等 。其 化 学名 称 为 （ ， ） ２ 氨基 一 一 氧一 — 一 １４ 一 一 ２脱 Ｂ Ｄ 葡萄糖 （ｏ 一 １４ 一 ｐｌ （ ， ） ｙ ２一 ｍ ｎ 一 ｄ ｏｙ— Ｄ — ｌｃｓ ） 分 子 式 为 ａ ｉｏ ２一 ｅｘ Ｂ— ｇｕ ｏｅ ，
（６ Ｏ）， 甲壳 素脱 乙酰基 的产物 。纤 维 素 、 ＣＨ Ｎ ４ 是 ｎ 甲
壳 素 和壳 聚糖 的结 构非 常相 似 ． 同之处 是 每个 纤 不
维素葡 萄糖单元 二号 碳原子 上 的一 Ｈ 团相应 地换 Ｏ 基
１ 壳 聚 糖 的 改性
甲壳素 和壳 聚糖 可 以通 过酰 化 、 羧基 化 、 化 、 醚
应（一 化） Ｎ 酰 生成 酰胺 。
ｆ 纤维素 的结构式 ａ １
甲壳 素分 子 内和 分 子间有 较 强 的氢键 ． 酰化 反
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氢键 ． 酰化反 应 比甲壳素 要容 易得 多 ， 般用 不 到催 一
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烷 基化 、 化 、 酯 羟基 化 、 合 、 化 、 螯 氧 接枝 和交 联等 反
应， 制备各 种衍 生物 ， 而获得 更广 泛的用途 。 从
１１ 酰 化 反 应 ．
成 了一 ＨＣ Ｃ Ｎ ， 团 。纤 维素 、 Ｎ Ｏ Ｈ 或一 Ｈ 基 甲壳 素 和壳 聚糖 的结 构式分 别如 图 ｌｅａ、 ） ｃ 示 。 （ ｆ 和ｆ 所 ｅ ）ｂ ）
ｆ１ 聚糖 的结 构式 ｃ壳
圈 １纤 维 素 、 甲壳 素 和 壳聚 糖 的 结构 式
壳聚糖无毒 、 害 ， 无 具有 良好 的保 湿性 ． 能防止静 电， 化学稳定 性 良好 。近 年来 ， 已在化 工 、 品 、 食 化妆
品、 造纸 、 环保 和医药卫生等方面得到广泛 的应用口］ － ５ 。
１５ 酯化反 应 ．
甲酰化 壳 聚糖用 于人 造纤 维 中 ． 可增 强其 物理 性 能 。
１２ 羧基 化反 应 －
羧基化 反应 是指 用氯 代烷 酸 或 乙醛 酸 ．在 甲壳
素或 壳 聚糖 的６ 羟基 或 氨基 上 引 入羧 烷 基基 团 ． 一 其 中研究 最 多 的是羧 甲基 化 反应 ． 应 的产 物是 Ｏ 羧 相 一 甲基 壳 聚 糖 ． 一 甲基壳 聚糖 或Ｏ， 羧 甲基 壳 聚 Ｎ 羧 Ｎ一
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介 绍 了壳 聚糖 的改 性方 法 ； 述 了壳聚糖 及其 衍 生物 作 为纸 张增 强剂 、 留助 滤剂 、 综 助 施胶 剂 和 废水絮 凝剂在 造纸 中的应用 状况 ； 展望 了壳聚糖 开发应用 的发 展方 向 。
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关键词 ： 壳聚糖
造纸 工业
应 用
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地球 上存 在 的天然 有机 化 合物 中 ． 甲壳 素 在数 量 上仅 次 于纤 维 素 ， 广泛 存 在 于 虾 、 等 甲壳类 动 蟹 物及 各种 昆虫 的表 皮 和乌 贼 、 贝类 等软 体 动物 的 骨
糖 。羧 甲基壳 聚 糖 可用 于 金 属离 子 的 提取 和 回收 ： 在 医药 上可用 作 免疫辅 助剂 。 导 巨噬细 胞 ： 于化 诱 用
甲壳 素和 壳 聚糖 的羟基 ． 尤其 是环 上 的羟基 ． 在
一
些 含氧无 机 酸或 酸酐 的作用 下 ． 会发 生酯化 反应 ．
理性 Ｎ 烷基化 中还 有一 种重要 的反应 是壳 聚糖在 一 中性 介质 中与 醛或酮 反应 生成ｓｈｆ ｃ ｉ￣ 一方 面可 以 ｆ 利用 这个 反 应来 保护 氨基 ． 然后 在 羟基上 进行 反应 ：
另一 方 面 ． 可 以合成 一些 具有 特殊 功能 的衍 生物 。 还 例 如 ．一些 简单 的醛酮 与壳 聚糖 的衍 生物 对某 些重 金属 离子有 特殊 的螯 合作用 ． 可用 于废水 的处 理 。
化剂 ．反应 介质 常用 甲醇 或 乙醇 。 甲壳 素 和壳 聚糖 酰化 后不但 溶解 度提 高 ．而且 有 了许 多相 应 的新 用 途 。 如脂 肪族 酰化 甲壳 素可作 为 生物相 容性 材料 ； 例 ３４。一 甲氧 基 苯 甲酰 甲壳 素 具 有 吸 收 紫外 线 的 ． ５三
功能 ．可 用作 化妆 品 中作 为 防 晒护 肤 的添 加剂 ； Ｎ一
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圄衄圈圈叫 ０ ｌ
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王 传 芬
（ 州学 院生物 系 ， 东 德 州 ，５ ０ ３ 德 山 ２３２）
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摘
要 －＿ － － ＿…
甲壳 素 和 壳 聚糖 可 与 多 种 有机 酸 的衍 生 物 如 酸 酐 、 卤（ 要 是 酰氯 ） 反 应 ， 入 不 同相 对 分 酰 主 等 引
子 质量 的脂 肪族 或芳 香 族 的酰基 ． 也 是壳 聚糖 的 这
ＣＨ２ ０Ｈ
化学 反 应 中研究 得最 多 的一 种反 应 。 甲壳 素 、 聚 壳
应很 难 进 行 ． 一般 要 用 酸 酐作 酰化 试 剂 ． 相 应 的 用 酸作 反应 介质 ． 在催 化剂 催化 并在 冷 却 的条 件下 进
行 壳 聚糖分 子 中有 很 多 的氨 基 ， 坏 了一 部分 的 破
（） ｂ 甲壳素 的结构 式
收稿 日期 ：０９ ８ １ ２０——５
１ ６
髓及 外壳 以及 蘑菇 和 菌类 等 的细胞 壁 中 ． 地 球上 是 第二 大可再 生资源 。 聚糖 （ｈｔ ａ ） 壳 ｃ ｉ ｓｎ 又名脱 乙酰 甲 ｏ 壳 素 、可 溶性 甲壳 素 和 甲壳胺 等 。其 化 学名 称 为 （ ， ） ２ 氨基 一 一 氧一 — 一 １４ 一 一 ２脱 Ｂ Ｄ 葡萄糖 （ｏ 一 １４ 一 ｐｌ （ ， ） ｙ ２一 ｍ ｎ 一 ｄ ｏｙ— Ｄ — ｌｃｓ ） 分 子 式 为 ａ ｉｏ ２一 ｅｘ Ｂ— ｇｕ ｏｅ ，
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１ 壳 聚 糖 的 改性
甲壳素 和壳 聚糖 可 以通 过酰 化 、 羧基 化 、 化 、 醚