关于壳聚糖的溶解性以及应用优秀课件
合集下载
关于壳聚糖的溶解性以及应用PPT讲稿
• 壳聚糖是一种阳离子型天然多糖，能与DNA形成聚电介质，因此壳聚
糖可用作基因转移工具。
• 3.1 在医药领域的应用
• 壳聚糖可以用来制备伤口覆盖膜，具有很
好的生物相容性和抗病毒性，并能促进创 面的愈合。例如，用壳聚糖制成的口腔溃 疡膜，疗效可靠，无不良反应。
• 壳聚糖及衍生物在人体内可生物降解，并
相类似，分子呈直链状，极性强，易结晶，但由于熔点高于其自身分 解温度，故不易得到非晶态的壳聚糖。
• 在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷
基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、 卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反 应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍 生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。
• 其结构为下图所示：
• 自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖
后，这种天然高分子的生物官能性和相容 性、血液相容性、安全性、微生物降解性 等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、
• 3.3 在生化领域的应用
• 壳 聚糖具有生物降解的特性，可制成可降解的薄膜。壳聚糖的游离氨
基，对各种蛋白质的亲和力非常高，可用来作为固定化酶、抗原、抗 体等的载体。改性甲壳素固定化酶不影响酶的活性，且有很高的催化 能力，可重复使用。
• 壳聚糖的外观是白色或淡黄色半透明状固体，但壳聚糖不溶于水和碱
溶液，也不溶于硫酸和磷酸。溶于质量分数为1%的乙酸溶液后形成 透明豁稠的壳聚糖胶体溶液是最重பைடு நூலகம்的性质之一。
• 壳聚糖无毒、无害，具有良好的保湿性、润湿性，但吸湿性较强，遇
水易分解。其吸湿性仅次于甘油，优于山梨醇和聚乙二醇。
• 壳聚糖的相对分子质量为10万到30万之间。壳聚糖分子结构与纤维素
• 方法：将壳聚糖用高温浓碱浸泡，然后洗
糖可用作基因转移工具。
• 3.1 在医药领域的应用
• 壳聚糖可以用来制备伤口覆盖膜，具有很
好的生物相容性和抗病毒性，并能促进创 面的愈合。例如，用壳聚糖制成的口腔溃 疡膜，疗效可靠，无不良反应。
• 壳聚糖及衍生物在人体内可生物降解，并
相类似，分子呈直链状，极性强，易结晶，但由于熔点高于其自身分 解温度，故不易得到非晶态的壳聚糖。
• 在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷
基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、 卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反 应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍 生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。
• 其结构为下图所示：
• 自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖
后，这种天然高分子的生物官能性和相容 性、血液相容性、安全性、微生物降解性 等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、
• 3.3 在生化领域的应用
• 壳 聚糖具有生物降解的特性，可制成可降解的薄膜。壳聚糖的游离氨
基，对各种蛋白质的亲和力非常高，可用来作为固定化酶、抗原、抗 体等的载体。改性甲壳素固定化酶不影响酶的活性，且有很高的催化 能力，可重复使用。
• 壳聚糖的外观是白色或淡黄色半透明状固体，但壳聚糖不溶于水和碱
溶液，也不溶于硫酸和磷酸。溶于质量分数为1%的乙酸溶液后形成 透明豁稠的壳聚糖胶体溶液是最重பைடு நூலகம்的性质之一。
• 壳聚糖无毒、无害，具有良好的保湿性、润湿性，但吸湿性较强，遇
水易分解。其吸湿性仅次于甘油，优于山梨醇和聚乙二醇。
• 壳聚糖的相对分子质量为10万到30万之间。壳聚糖分子结构与纤维素
• 方法：将壳聚糖用高温浓碱浸泡，然后洗
壳聚糖ppt课件
与水的作用更强。
2019
.
10
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附作用， 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。
酵母菌次之，而壳聚糖对真菌的抑制作用则相对较弱。
（6）晶体形状对壳聚糖抑菌性能的影响：
实验表明：具有高黏度和高脱乙酰度的β- 壳聚 糖的抑菌性能强于α- 壳聚糖，从而填补了壳聚糖抑菌性 能研究在该方面的空白。
2019
.
15
2 抑菌机理研究
在壳聚糖的抑菌机理和抑菌特性方面，不同的 研究者得出的结论却不尽相同。壳聚糖及其衍生 物的抑菌作用随着其自身和环境条件的改变而呈 现出不同的结果。
2019
.
7
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。
2019
.
10
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附作用， 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。
酵母菌次之，而壳聚糖对真菌的抑制作用则相对较弱。
（6）晶体形状对壳聚糖抑菌性能的影响：
实验表明：具有高黏度和高脱乙酰度的β- 壳聚 糖的抑菌性能强于α- 壳聚糖，从而填补了壳聚糖抑菌性 能研究在该方面的空白。
2019
.
15
2 抑菌机理研究
在壳聚糖的抑菌机理和抑菌特性方面，不同的 研究者得出的结论却不尽相同。壳聚糖及其衍生 物的抑菌作用随着其自身和环境条件的改变而呈 现出不同的结果。
2019
.
7
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。
壳聚糖的物理性质及应用领域探究
壳聚糖的物理性质及应用领域探究壳聚糖是一种天然高分子多糖，具有多种优秀的物理性质和广泛的应用领域。
本文将探究壳聚糖的物理性质及其在不同领域的应用。
首先，壳聚糖具有良好的水溶性。
由于其分子结构中含有大量的氨基和羟基官能团，壳聚糖能够与水分子之间形成氢键，从而使其在水中能够很好地溶解。
这种优良的水溶性使得壳聚糖在生物医学领域的应用大放异彩，例如用作药物递送系统、组织工程支架和创伤敷料等。
其次，壳聚糖具有优秀的生物可降解性和生物相容性。
壳聚糖能够被生物体内的酶和微生物降解，最终生成对生物体无害的产物。
这种生物可降解性使得壳聚糖成为一种理想的药物递送材料，可以用于缓释药物，并在药物释放后自动降解。
此外，壳聚糖的生物相容性也非常好，可以减少生物体的免疫反应和毒副作用，因此在生物医学领域广泛应用于制备各种生物材料和生物医用品。
第三，壳聚糖具有良好的膜性能。
壳聚糖膜具有较高的机械强度和韧性，可以用于制备各种薄膜材料，例如膜分离、渗透膜和生物传感器等。
同时，壳聚糖膜还具有良好的渗透性，能够选择性地允许某些物质通过而阻隔其他物质的通过，因此被广泛应用于水处理、气体阻隔和化学分离等领域。
第四，壳聚糖具有一定的抗菌性能。
壳聚糖分子中的阳离子胺基团能够与微生物表面的阴离子键合，从而破坏细菌和真菌的细胞膜结构，进而实现抑制和杀灭微生物的作用。
因此，壳聚糖被广泛应用于医药、食品和农业领域的抗菌和防腐剂。
除了上述物理性质外，壳聚糖还具有一些特殊的应用领域。
例如，壳聚糖在食品工业中被用作稳定剂、增稠剂、乳化剂和果蔬保鲜剂等。
在纺织工业中，壳聚糖可以用于染料的固定和防褪色剂的制备。
此外，壳聚糖还可以用于制备生物降解塑料、土壤修复剂、海水淡化膜等。
综上所述，壳聚糖作为一种天然高分子多糖，具有多种优秀的物理性质和广泛的应用领域。
其良好的水溶性、生物可降解性、生物相容性、膜性能、抗菌性能以及特殊的应用领域，使得壳聚糖在生物医学、食品、纺织、环境和农业等各个领域都发挥着重要作用。
壳聚糖的介绍课程
表面处理、相纸、无碳复印纸
医学
绷带、海绵、人造血管、血液中胆固醇的控制 、肿瘤抑制、治疗烧伤、人造皮肤、眼睛的玻
璃体、隐形眼镜、药物控制释放
P2a0gG2e1o▪o/11s/e41n2M. in Applications of Chitinand Chitosan. Technomic Publishing Inc, PA. 1997
壳聚糖的介绍课程
目录
I 定义、来源 II 结构特征 III 理化性质 IV 制备方法 Ⅴ 应用
2P0a2g1e /▪1/212
2
1.定义、来源
壳聚糖（chitosan），又名脱乙酰 甲壳素，是由自然界广泛存在的几 丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的, 属高分子直链型多糖，是自然界唯 一的碱性多糖。壳聚糖作为一种天 然、绿色的环保高分子物质，具有 可生物降解性、可食用性及生物相 容性等特点，且安全无毒，对环境 无公害。
Franca E F, Leite F L, Cunha R A, Oliveira O N, Freitas L C G .Designing an enzyme-based nanobiosensor using
molecular modeling techniques. Physical Chemistry Chemical Physics. 2011，13: 8894-8899.
烷基化反应
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-羟基或胺基上引入羧烷 基基团，研究最多的是羧甲基化反应
醚化反应
甲壳素与聚氧乙烯反应生成的醚化物具有良好的保水性能，几乎与透明质酸相当。
酯化反应
常见的酯化反应有硫酸酯化和磷酸酯化[22]。用含氧无机酸作酯化剂，使甲壳素或壳 聚糖中的羟基形成有机酯类衍生物。
关于壳聚糖的溶解性以及应用PPT课件
➢ 4.2 综上所述 ，可以看出壳聚糖的应用极为广泛而且前景非常诱人。自20世纪80 年代以来，在全世界范围内掀起开发甲壳素、壳聚糖的研究热潮后，世界各 国都在加大甲壳素、壳聚糖的开发力度，日本当前处于各国的前列，是世界 上第一个生产壳聚糖的大国。目前美国和日本年需壳聚糖已达3000t ,50 % 需进口。我国从20世纪80年代开始生产壳聚糖，目前年产量为400 t，主要 生产厂家集中在沿海地区。
第十一页，共17页。
➢ .3.2 在环保领域的应用
➢ 由于游离氨基的存在，壳聚糖类在酸性溶液中具有阳离子型聚电介质的性质， 因此可作为凝聚剂用于水的澄清。还可用于工业废水的脱氯酚和造纸污水脱木 质素处理等。
➢ 壳聚糖是高性能的重金属离子捕集剂，因此可用于含重金属离子的污水处理 和贵金属的回收。将壳聚糖用于溶液中Cu2十、Cr3十 、Ni'+金属离子的脱 除和回收，最高回收率达95%一100%。例如，壳聚糖可速有效地吸附含Cr 废水中的Cr， 除Cr率达90%以上。用D-半乳糖改性的壳聚糖能吸附 Ga,In,Nd,Eu,Cu,Ni,Co等金属离子，壳聚糖分子的氨基和经基起了鳌合配位 体的作用。壳聚糖类也能用于放射性元素铀的捕集和核工业污水的处理。
第七页，共17页。
➢ 2.4外界环境Ｔ改变溶解性 ➢ 温度升高，分子(离子)的热运动加剧，使得分子间混台加快， 壳聚糖的溶解性
能同样能受到温度的影响。 ➢ 原理：由于升高温度之后，氢离子的运动速率加快，使得氢离子对氨基和羟基
作用加强同时大分子链运动加快，从而加快了壳聚糖有序结构的破坏，促进了 壳聚糖的溶解。 ➢ 但是升高温度对壳聚糖溶液也带来了不利的影响。由于壳聚糖的缩醛键结构， 在氢离子的攻击下很容易发生水解，使壳聚糖降解。当温度升高时壳聚糖降解 更为严重，所以溶解壳聚糖温度不宜过高，一般２０～３０度为宜，对于必须 加热的才能溶解的溶剂，也要尽量采取最低温度下使其溶解。
第十一页，共17页。
➢ .3.2 在环保领域的应用
➢ 由于游离氨基的存在，壳聚糖类在酸性溶液中具有阳离子型聚电介质的性质， 因此可作为凝聚剂用于水的澄清。还可用于工业废水的脱氯酚和造纸污水脱木 质素处理等。
➢ 壳聚糖是高性能的重金属离子捕集剂，因此可用于含重金属离子的污水处理 和贵金属的回收。将壳聚糖用于溶液中Cu2十、Cr3十 、Ni'+金属离子的脱 除和回收，最高回收率达95%一100%。例如，壳聚糖可速有效地吸附含Cr 废水中的Cr， 除Cr率达90%以上。用D-半乳糖改性的壳聚糖能吸附 Ga,In,Nd,Eu,Cu,Ni,Co等金属离子，壳聚糖分子的氨基和经基起了鳌合配位 体的作用。壳聚糖类也能用于放射性元素铀的捕集和核工业污水的处理。
第七页，共17页。
➢ 2.4外界环境Ｔ改变溶解性 ➢ 温度升高，分子(离子)的热运动加剧，使得分子间混台加快， 壳聚糖的溶解性
能同样能受到温度的影响。 ➢ 原理：由于升高温度之后，氢离子的运动速率加快，使得氢离子对氨基和羟基
作用加强同时大分子链运动加快，从而加快了壳聚糖有序结构的破坏，促进了 壳聚糖的溶解。 ➢ 但是升高温度对壳聚糖溶液也带来了不利的影响。由于壳聚糖的缩醛键结构， 在氢离子的攻击下很容易发生水解，使壳聚糖降解。当温度升高时壳聚糖降解 更为严重，所以溶解壳聚糖温度不宜过高，一般２０～３０度为宜，对于必须 加热的才能溶解的溶剂，也要尽量采取最低温度下使其溶解。
羧甲基壳聚糖 ppt课件
优点：分子量高，制成的膜或纤维强度大
3.1高黏度壳聚糖
高黏度壳聚糖制备注意的环节： ➢ 虾蟹壳比蚕蛹壳、柠檬酸发酵菌渣等其他原料较有可
能制备出高黏度壳聚糖 ➢ 虾蟹壳堆放长时间后因微生物破坏，不能用于生产高
黏度壳聚糖。 ➢ 生产甲壳素的过程中，不能用浓度大的强酸、强碱高
温长时间处理。 ➢ 在生产壳聚糖过程中，要掌握高温、短时间原则。 ➢ 不能使用KMnO4等强氧化剂长时间脱色，强氧化剂对
生长链的部分水解，即糖苷键的断裂，形成许 多分子量大小不等的片段。 氧化法：过氧化氢氧化法最为常见，加入H2O2 进行降解反应。 酶解法：利用专一性或非专一性酶对甲壳素或 壳聚糖进行降解。
壳聚糖的应用
功能材料 医药卫生方面的应用 食品工业中的应用 农业中的应用 轻纺工业中的应用 在水处理中的应用
1.4 壳聚糖的化学性质
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。
1.4 壳聚糖的化学性质
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。
4.功能材料方面的应用
液晶 由于壳聚糖分子链上有氨基和羟基，可
进行各种化学修饰，从而可提供比纤维素液 晶更多的液晶理论知识和开发出更多的液晶 材料。
4.功能材料方面的应用
催化剂 壳聚糖的一些衍生物具有催化作用。 ✓ 有机金属配合物催化剂具有较高的催化活性
和选择性。 ✓ 人工模拟酶的研究。具有光学活性的特殊高
3.1高黏度壳聚糖
高黏度壳聚糖制备注意的环节： ➢ 虾蟹壳比蚕蛹壳、柠檬酸发酵菌渣等其他原料较有可
能制备出高黏度壳聚糖 ➢ 虾蟹壳堆放长时间后因微生物破坏，不能用于生产高
黏度壳聚糖。 ➢ 生产甲壳素的过程中，不能用浓度大的强酸、强碱高
温长时间处理。 ➢ 在生产壳聚糖过程中，要掌握高温、短时间原则。 ➢ 不能使用KMnO4等强氧化剂长时间脱色，强氧化剂对
生长链的部分水解，即糖苷键的断裂，形成许 多分子量大小不等的片段。 氧化法：过氧化氢氧化法最为常见，加入H2O2 进行降解反应。 酶解法：利用专一性或非专一性酶对甲壳素或 壳聚糖进行降解。
壳聚糖的应用
功能材料 医药卫生方面的应用 食品工业中的应用 农业中的应用 轻纺工业中的应用 在水处理中的应用
1.4 壳聚糖的化学性质
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。
1.4 壳聚糖的化学性质
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。
4.功能材料方面的应用
液晶 由于壳聚糖分子链上有氨基和羟基，可
进行各种化学修饰，从而可提供比纤维素液 晶更多的液晶理论知识和开发出更多的液晶 材料。
4.功能材料方面的应用
催化剂 壳聚糖的一些衍生物具有催化作用。 ✓ 有机金属配合物催化剂具有较高的催化活性
和选择性。 ✓ 人工模拟酶的研究。具有光学活性的特殊高
壳聚糖及其应用
无定形半透明 固体， 溶于酸、不溶于水和碱、也不溶于 一般有机溶剂， 于185°C分解。
主要特性有:
1、 不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀 酸(pH<6)，游离氨基质子化促进溶解。溶于稀 酸呈黏稠状，在稀酸中壳聚糖的B一1，4糖苷 键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。 2、壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具 有很强的吸附性。 3、壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、 黏度有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小， 越易溶于水.
多用途吸附剂 日本的山南隆德等人研制出一种多用途吸附剂， 这种吸附剂是由壳聚糖、活性炭和凝固剂组成 的。这种吸附剂的吸附能力特别强，使用寿命 长，成本低。能吸附碘和重金属；可用于果汁 等饮料脱臭、脱色；处理工业废水；净化血液 等。
壳聚糖在工业废水处理中的研究与应用
壳聚糖用于水处理是其中最早的应用, 它主要 用作重金属离子螯合剂和活性污泥絮凝剂, 其 絮凝作用很强,而且无毒、不产生二次污染, 并 可生物降解。 壳聚糖正是以其天然、无毒、易降解和对人体 健康无害、具有杀菌作用, 很快在水处理的应 用中作为合成有机絮凝剂的有效替代品占据了 特殊地位
造纸行业属于废水排放大户，废水中含有大量 的化学药品、木质素、纤维素等，耗氧量大。 其中的蒸煮废液对环境污染最为严重。造纸废 水中杂质很多, 粒径分布不均匀, 有的呈胶体状 态, 有的悬浮于水中, 难以经一次处理就达到要 求, 目前大多采用有机絮凝剂和无机絮凝剂配 合使用处理废水。
用壳聚糖絮凝剂处理造纸工业废水，对色度和 TOC的去除均优于其他合成的絮凝剂, 其中色 度去除率大于90%，TOC去除率达到70%。 将壳聚糖用于处理造纸废水时, COD去除率都 在91%以上, 明显优于聚合氯化铝、明矾等净 水剂。壳聚糖不但可去除水中悬浮物, 而且可 去除水中对人体有害的重金属离子,且过量的壳 聚糖对人体不但无害, 反而有益, 对中小型造纸 厂的处理具有一定的实用性。
主要特性有:
1、 不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀 酸(pH<6)，游离氨基质子化促进溶解。溶于稀 酸呈黏稠状，在稀酸中壳聚糖的B一1，4糖苷 键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。 2、壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具 有很强的吸附性。 3、壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、 黏度有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小， 越易溶于水.
多用途吸附剂 日本的山南隆德等人研制出一种多用途吸附剂， 这种吸附剂是由壳聚糖、活性炭和凝固剂组成 的。这种吸附剂的吸附能力特别强，使用寿命 长，成本低。能吸附碘和重金属；可用于果汁 等饮料脱臭、脱色；处理工业废水；净化血液 等。
壳聚糖在工业废水处理中的研究与应用
壳聚糖用于水处理是其中最早的应用, 它主要 用作重金属离子螯合剂和活性污泥絮凝剂, 其 絮凝作用很强,而且无毒、不产生二次污染, 并 可生物降解。 壳聚糖正是以其天然、无毒、易降解和对人体 健康无害、具有杀菌作用, 很快在水处理的应 用中作为合成有机絮凝剂的有效替代品占据了 特殊地位
造纸行业属于废水排放大户，废水中含有大量 的化学药品、木质素、纤维素等，耗氧量大。 其中的蒸煮废液对环境污染最为严重。造纸废 水中杂质很多, 粒径分布不均匀, 有的呈胶体状 态, 有的悬浮于水中, 难以经一次处理就达到要 求, 目前大多采用有机絮凝剂和无机絮凝剂配 合使用处理废水。
用壳聚糖絮凝剂处理造纸工业废水，对色度和 TOC的去除均优于其他合成的絮凝剂, 其中色 度去除率大于90%，TOC去除率达到70%。 将壳聚糖用于处理造纸废水时, COD去除率都 在91%以上, 明显优于聚合氯化铝、明矾等净 水剂。壳聚糖不但可去除水中悬浮物, 而且可 去除水中对人体有害的重金属离子,且过量的壳 聚糖对人体不但无害, 反而有益, 对中小型造纸 厂的处理具有一定的实用性。
壳聚糖、甲壳素应用PPT课件
涂依
戊二醛为交联剂， 以涂覆的方法制备了壳聚糖 /羧甲基壳聚糖双层复合 膜， 羧甲基壳聚糖的分子量不同， 研究对比不同分子量羧甲基壳聚糖 双层复合膜的创伤修复效果。实验结果表明: 制备的双层复合膜对创伤 都有一定的修复效果，但是羧甲基壳聚糖的分子量越小，创伤修复效 果越好
余丕军
通过观察胶原蛋白 － 壳聚糖( 80: 20) 复合纳米纤维膜修复 SD 大鼠背部全层皮
营养药物载体 针对壳聚糖微球作为药物载体的研究已经有很多，但其作为营养药物载体的研究则比较少。目前，
壳聚糖微球在营养物运送方面的研究主要是作为维生素载体。
8
甲壳素生物质转化为高附加值化合物
随着全球石油、天然气等传统化石资源逐渐枯竭，人们正在努力寻求新的替代能源。生物质是 一种天然可再生资源，数量巨大，价格低廉，丰富的生物质资源有望成为未来获取燃料和高附加值 化学品的主要来源。新加坡国立大学的颜宁教授等提出了甲壳素生物质精炼的概念，同时指出甲壳 素生物质来源丰富，应该像纤维素生物质一样被充分利用，使其转化成为具有较高价值的化学品。
表面释放
壳聚糖微球 溶蚀释放
扩散释放
7
壳聚糖微球在药物载体中的应用
普通药物载体 壳聚糖微球作为普通药物的载 体，能提高药 物稳定性，保持药物长期活性。目前已有多种药物可通
过壳聚糖微球缓释，如四环素、奈普生、阿司匹林等。药物经过壳聚糖微球负载后缓释作用十分明显， 释放时间与原药相比都显著地延长。
生物大分子药物载体 用 壳聚糖微球作为多肽、蛋白质类药物的载体，不仅可以保护药物免受消化道酶的破坏及ｐＨ值的
肤缺损创面的作用， 修复后14d 实验组创面已经基本对合; 而仅用油纱及干纱布
包扎并在创伤外缘打包固定的对照组创面对合不整齐， 创面较实验组大。证实
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
➢ 2.3从分子改性来改变溶解性
➢ 分子改性即引入侧链基团从而改变分子结构，改变分子的功能，即结构决定 功能。
➢ 原理：为解决溶解性, 除了破坏分子链的结构规整性外, 还可用引入亲水性基 团的方法, 实现水溶性化。下面介绍几种改性方法。
➢ (1)酰化反应：酰化反应酰化反应是甲壳素、壳聚糖化学改性中研究较多的一 种化学反应，在其大分子链上导入不同相对分子质量的脂肪族或芳香族的酰 基，使其产物在水和有机溶剂中的溶解性得到改善。
➢ (2)醚化改性：甲壳素和壳聚糖的羟基可与烃基化试剂反应生成相应的醚，如 羟烷基醚化、羧烷基醚化，腈乙基醚化。羟乙基醚化反应可以用甲壳素碱与 环氧乙烷在高温、高压条件下制备，使产物的溶解性得到很大改善，同时具 有良好的吸湿、保湿性。
➢ (3)烷基化改性：烷基化反应可以在壳聚糖中羟基的氧原子上发生，也可在其 氨基的氮原子上发生。壳聚糖的氨基上有一孤对电子，具有较强的亲核性， 与卤代烷反应时，首先发生的是№烷基化。壳聚糖在含有5mol／L氢氧化钠的 异丙醇中低温下反应制得壳聚糖碱，再与卤代烃反应，可以得到完全水溶性 衍生物。
➢ 2.2从脱乙酰度（D.D)改变改变溶解性
➢ 原理：壳聚糖是由甲壳素脱乙酰而来，-NH-CO-CH3该基团脱乙酰以后变成 －NH2，-NH2为亲水基团故能增加壳聚糖的溶解性
➢ 方法：将壳聚糖用高温浓碱浸泡，然后洗涤掉多余的碱和脱下来的乙酰基。 要求不同用的工艺就不同，如果壳聚糖要求的级别比较低，用过的碱还可以 重复使用。
３．壳聚糖的应用
➢ 由于壳聚糖的水溶性抑制了其应用方面的能力，但是因为它与生物的相容性， 安全性，绿色，含量之大仅次于纤维素，取之不尽的资源，前面我们讨论了 如何提高它的溶解性能，现在我们介绍它在各领域的应用价值。
➢ 自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性 和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛 关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生 物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者，壳聚糖降血 脂、降血糖的作用已有研究报告。同时，壳聚糖被作为增稠剂、被膜剂列入 国家食品添加剂使用标准GB-2760.
关于壳聚糖的溶解性 以及应用优秀课件
１．壳聚糖的物理化学性质
➢ 壳聚糖（脱乙酰甲壳素）是由甲壳素（广泛存在于昆虫、甲壳纲动物 外壳虾、蟹等及真菌细胞壁中是自然界中仅次于纤维素的多糖，地球 上第二大可再生资源）脱乙酰反应后的产品，化学名称为聚葡萄糖胺 (1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，其脱乙酰程度大小由D.D表示。
➢ N-脱乙酰度为55%以上的甲壳素，就能在这种稀酸中溶解。作为工业品的壳 聚糖，N-脱乙酰度在70%以上。N-脱乙酰度在55%~70%的是低脱乙酰度壳聚 糖，70%~85%的是中脱乙酰度壳聚糖，85%~95%的是高脱乙酰度壳聚糖， 95%~100%的是超高脱乙酰度壳聚糖。N-脱乙酰度100%的壳聚糖极难制备。
➢ 在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、 硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性 能的壳聚糖衍生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。
➢ 其结构为下图所示：
➢ 分子式为： (C6H11NO4)N，单体分子量为161.2
２．壳聚糖的溶解性
➢ 2.1从分子量来改变溶解性 ➢ 通常的壳聚糖的分子量10万～30万，不溶于水。但是通过降解之后的壳聚糖
➢ 3.3 在生化领域的应用
➢ 壳 聚糖具有生物降解的特性，可制成可降解的薄膜。壳聚糖的游离氨 基，对各种蛋白质的亲和力非常高，可用来作为固定化酶、抗原、抗 体等的载体。改性甲壳素固定化酶不影响酶的活性，且有很高的催化 能力，可重复使用。
➢ 壳聚糖是一种阳离子型天然多糖，能与DNA形成聚电介质，温度升高，分子(离子)的热运动加剧，使得分子间混台加快， 壳聚糖的溶解 性能同样能受到温度的影响。
➢ 原理：由于升高温度之后，氢离子的运动速率加快，使得氢离子对氨基和羟 基作用加强同时大分子链运动加快，从而加快了壳聚糖有序结构的破坏，促 进了壳聚糖的溶解。
➢ 但是升高温度对壳聚糖溶液也带来了不利的影响。由于壳聚糖的缩醛键结构， 在氢离子的攻击下很容易发生水解，使壳聚糖降解。当温度升高时壳聚糖降 解更为严重，所以溶解壳聚糖温度不宜过高，一般２０～３０度为宜，对于 必须加热的才能溶解的溶剂，也要尽量采取最低温度下使其溶解。
分子量在1000~1500的可以基本完全溶于水，可溶于大多数稀酸如盐酸、醋 酸、苯甲酸等溶液，且溶于酸后，分子中氨基可与质子相结合，而使自身带 正电荷。 ➢ 目前应用较多的降解的方法有以下三种：１．酸降解法已发展有过醋酸法、 酸— 亚硝酸法、浓硫酸法、氢氟酸法等许多种, 不过, 用于工业化生产的主要 还是盐酸降解法。酸法降解壳聚糖是一种非特异性的降解过程, 降解过程及降 解产物的分子量分布较难控制。 ➢ ２．酶法降解是用于专一性的壳聚糖酶或非专一性的其它酶种来对壳聚糖进 行生物降解的。据研究报道, 已有30 多种的各种酶可用于壳聚糖的降解, 酶法 降解壳聚糖条件温和，且不对环境造成污染, 是壳聚糖降解的最理想方法。 ➢ ３．氧化降解法是近年来国内外研究比较多的壳聚糖降解方法 ,其中 H2O2氧 化降解法因成本低、 降解速度相对较快、 产品相对分子质量低且分布窄 ,无 残毒、 易实现工业化而倍受关注。
➢ 壳聚糖的外观是白色或淡黄色半透明状固体，但壳聚糖不溶于水和碱 溶液，也不溶于硫酸和磷酸。溶于质量分数为1%的乙酸溶液后形成透 明豁稠的壳聚糖胶体溶液是最重要的性质之一。
➢ 壳聚糖无毒、无害，具有良好的保湿性、润湿性，但吸湿性较强，遇 水易分解。其吸湿性仅次于甘油，优于山梨醇和聚乙二醇。
➢ 壳聚糖的相对分子质量为10万到30万之间。壳聚糖分子结构与纤维素 相类似，分子呈直链状，极性强，易结晶，但由于熔点高于其自身分 解温度，故不易得到非晶态的壳聚糖。