壳聚糖

壳聚糖的作用
• 减少体内重金属的积蓄 壳聚糖的一个显著特性是吸附能力。壳聚糖不 仅可以吸附镁、钾，而且可以吸附锌、钙、汞 和铀。这些金属离子在人体中浓度太高是有害 的。比如，血液中铜离子（Cu2+）浓度过高会 导致铜中毒，甚至产生致癌后果。现已证明壳 聚糖是高效的螯合物介质。 壳聚糖的吸附能力的大小取决于其脱乙酰度。 脱乙酰度越大，吸附能力越强。建议选择脱乙 酰度90%以上的产品
几丁质柔软而有弹性，与钙盐混杂则硬化， 形成节肢动物的骨胳。 用X射线分析，甲壳素存在α－、β－、γ－三种 晶型。α－甲壳素通常与矿物质沉积在一起，形 成坚硬的外壳。 β－、γ－甲壳素常与胶原相连 结，表现出一定的硬度与韧性。在动物体中，甲 壳素与胶原密切相关。
2.溶解性：甲壳质是一种无色、无味、无毒、 耐晒、耐热、耐腐蚀的物质。改性甲壳质溶于 水、酒精、弱酸和弱碱等液体，有保护功能. 3.化学吸附性：性能优良的螯合剂，可通过螯 合作用吸附重金属离子，对一些阴离子和农药 也有吸附力。 －NH2是碱性，带正电。体内有足够多的几 丁质，可将油脂分解排出（油脂呈酸性）。又 因为几丁质带正电，细菌、病毒为负电，可以 吸附和聚沉细菌。
在自然界中，几丁质（甲壳素）存在于： 1.低等植物菌类、藻类的细胞， 2.节肢动物虾、蟹、昆虫的外壳，
3.高等植物的细胞壁等，
是除纤维素以外的又一重要多糖。因几 丁质的化学结构和植物纤维素非常相似， 故几丁质又称做动物性纤维。
一、甲壳素的结构
甲壳素又名几丁质，是地球上数量最大的含氮 有机化合物，其次才是蛋白质。甲壳质是1811年 由法国学者布拉克诺(Braconno)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。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，
6. 耐热性：热分解温度为288度，有利于纤维的 热加工处理。 7.优良的生物医学功能：甲壳素的分子结构类似 人体骨胳胶原结构，可被人体的溶解酶分解而吸 收，有消炎、抗菌、止血、镇痛、促进伤口愈合 等功能。 8.可纺性：甲壳素的线密度偏大，强度偏低，纯 纺有一定的困难。
• 1、改善酸性体质，调节体液PH值为弱碱性； • 2、调节体液免疫，增强淋巴细胞对癌细胞的吞噬 功能； • 3、有助于降低体内过高胆固醇的含量； • 4、有助于抑制高血压患者血压的升高； • 5、有助于降低糖尿病患者的血糖浓度； • 6、有助于吸附体内有害物质的重金属离子，缓解 因放化疗产生的毒副作用； • 7、抑制癌症、防止癌细胞转移； • 8、有很好的镇痛止血效果。
• 具有免疫调节活性
壳聚糖具有激活机体系统,提高吞噬 细胞的功能。产生如下反应：促进其 吞噬功能，增强它在其它免疫应答中 的协同效应，从而实现机体对T细胞、 NK细胞和B细胞的调节，介导机体的 细胞免疫应答和体液免疫应答。因此， 壳聚糖具有对机体的免疫调节作用。
壳聚糖在医学上应用
• 其它医学用途 1. 壳聚糖凝胶可作为牙抗菌素的载体，具有止血、消炎 和伤口愈合的功能 2. 可降低血清和肝脏中的胆固醇浓度,用于降胆固醇剂 3. 壳聚糖能强化肝脏机能,防止由于过量饮酒引起的肝 脏宿醉，并对残留在体内的重金属、毒素、农药、化 学色素具有吸附和排泄的功效。 4. 癌症患者服用壳聚糖后，可激活体内具有免疫功能的 淋巴细胞,使其能分辨正常细胞和癌细胞，并杀死癌 细胞。 5. 壳聚糖能调节体内的pH值到弱碱性，提高胰岛素的 利用率,有利于防治糖尿病。此外，它还具有调节内 分泌系统的功能，使胰岛素分泌正常，抑制血糖升高， 降低血脂。
O H O H n
占85%
NHCOCH3
NHCOCH3
占15%
脱乙酰化得到壳聚糖
壳聚糖： 壳聚糖是甲壳素在强碱的作用下脱乙酰基的产物， 脱乙酰后的性能更好。一般而言，N-乙酰基脱去 55%以上的就可称之为壳聚糖
甲壳素纤维
二、甲壳素的特性
1.壳聚糖大分子中有-OH、-NH2，亲水性比棉更 高，w＝12~16%。
壳聚糖在医学上应用
• 作药物的缓释微胶囊 壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天 然的代谢物,具有无毒、能被生物体完全 吸收的特点，因此用它作药物缓释剂可 大大提高药物的利用效率，延长药物的 有效作用时间
壳聚糖在医学上应用
• 用于人造组织和器官
1. 壳聚糖与磷酸钙的复合物可作为骨的替代物,用于
骨的修补及牙的填料
三、壳聚糖的作用
• • • • • • • 调节免疫 防癌症发生 减少胆固醇吸收 改善消化机能 预防血压升高 减少体内重金属的积蓄 吸附油脂
壳聚糖的作用
• 调节免疫 －NH2是碱性，带正电。而细菌、病毒多为负电。 －NH2与带负电的细胞膜作用，可以吸附和聚沉 细菌。相对分子量较小的几丁质抑菌效果更好。 几丁质对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、沙门氏菌、 单核菌等有抑菌作用。
壳聚糖在食品上应用
• 抗氧化剂 肉类食品中由于含有高含量的不饱和脂 类化合物易被氧化而使肉类食品腐败变 质，从而缩短肉制品的贮存寿命和破坏 肉制品的风味。
2. 壳聚糖衍生物与聚酯的复合材料可用作人造血管。 3. “人造皮肤”,这种修饰材料具有天然皮肤的功能， 不但能使伤口免受细菌的感染,而且还可以渗透空 气和水分，促进伤口愈合。用水、聚乙烯醇作粘
合剂、甲壳质短纤维制成0.11mm的无纺布作为
人造皮肤使用，创作愈合后不用剥离。
壳聚糖在医学上应用
• 用于手术缝合线
壳聚糖应用于环保
• 壳聚糖对许多物质具有螯合吸附作用，其分子 中的氨基和与氨基相临的羟基与许多金属离子 (如Hg2+、Ni2+、Cu2+、pb2+、CA2+、Ag+ 等)能形成稳定的螯合物，用于治理重金属Hale Waihona Puke Baidu 水、净化自来水及在湿法冶金中分离金属离子 等。日本是最早利用壳聚糖治理废水的国家， 每年用量达500t；美国也将壳聚糖用于饮用水 的纯化。 • 此外，壳聚糖能通过络合及离子交换的作用， 对染料、蛋白质、氨基酸、核酸、酶、卤素等 进行吸附，用于染料废水、食品工业废水的处 理，从而净化环境，保护人类健康。
• 减少胆固醇吸收
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。
• 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。
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。
甲壳素可制成高强度的丝状纤维，用作手术缝 合线。这种手术线能被生物体内的溶菌酶降解， 伤口愈合后不需拆除就能被机体充分吸收，不 会产生过敏反应。 制作方法：将壳聚糖溶于醋酸-尿素混合液制成纺 丝液，在氨气中成丝然后洗涤，得到抗拉强度 1.8cN/dtex及延伸率11%的纤维，用于手术缝 合线。
壳聚糖在医学上应用
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。
抑菌从另一角度说就是加强 了免疫细胞的增殖。
壳聚糖的作用
• 防止癌症 羟乙基化——壳聚糖与环氧乙烷进行反应， 可得羟乙基化的衍生物。 环氧乙烷是一种有机化合物，是一种有毒 的致癌物质，被用来制造杀菌剂。 上述反应壳聚糖中引入了大的侧基，破坏 了其结晶结构，因而其溶解性提高，可 溶于水 。
壳聚糖的作用
壳聚糖的作用
• 改善消化机能 甲壳素可促进肠内有益菌丛的繁殖，抑 制有害菌丛的滋生，减少大肠菌生长的 机会，以达到健胃的功效。
壳聚糖的作用
• 预防血压升高 对高血压最有影响力的因素之一就是氯离子 （cl-）。它通常通过食盐摄入。 血管紧缩素转换酶（ACE:Angiotensin Converting Enzyme）产生血管紧缩素II， 一种引起血管收缩的材料，其活力来自氯离 子。壳聚糖通过自身氨根离子和氯离子之间 的吸附作用，排泄氯离子。因此，壳聚糖降 低血管紧缩素II。它有助于防止高血压，特 别是那些过量摄入食盐的人群。
壳聚糖用于化妆品
• 保持湿度
由于大分子含有大量的亲水性基团-NH2、-OH， 保水率130%。脱乙酰后保水性更好。很多的 高级化妆品都使用这种物质。 化妆品用壳聚糖具有良好的吸湿、保湿、调理、 抑菌等功能；适用于润肤霜、淋浴露、洗面奶、 摩丝、高档膏霜、乳液、胶体化妆品等
壳聚糖在医学上应用
• 促进凝血和伤口愈合：医用敷料 壳聚糖具有促进血液凝固的作用，可 用作止血剂。它还可用于伤口填料物质， 具有灭菌、促进伤口愈合速度、吸收伤 口渗出物、不易脱水收缩等作用。 医用敷料有非织造布、纱布、绷带、止 血棉。
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。
几丁质的结构：乙酰葡萄糖胺：
CH2OH H O H OH H H O H H CH2OH H OH H O H O H n
NHCOCH3
NHCOCH3
纤维素的结构：葡萄糖剩基
从虾蟹壳提取的甲壳素，含15%-NH2和85%乙酰基
CH2OH H O H OH H H O H H CH2OH H OH H