甲壳素和壳聚糖

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1、第7章甲壳素和壳聚糖|备注7.1甲壳素和壳聚糖的结构、性能|7.2甲壳素的存在状态与提取方法|7.3甲壳素与壳聚糖的改性|7.4甲壳素与壳聚糖及其改性产物的应用|掌握甲壳素和壳聚糖的基本结构和反应性能|了解甲壳素和壳聚糖的结构改性和应用|7.1甲壳素和壳聚糖的结构、性能7.1.1甲壳素的发现与命名|1、1811年H.Braconnot温热的稀碱溶液反复处理蘑菇，提取甲壳素，|命名Fungine,真菌纤维素。丨2、1823年A.Odier甲壳类昆虫翅鞘中分离，命名Chi tinj3、|4、1878年G.Ledderhose从Chi tin水解反应液中检出氨基葡萄糖和乙酸|5、1894年E.Gil

2、son进一步证明Chi tin中含有氨基葡萄糖，后来研究|证明，Chi tin是由N-乙酰基葡萄糖缩聚而成的。j6、1859年C.Rouget将甲壳素浸泡在浓KOH溶液中煮沸一段时间，取出|发现可溶于有机酸中。!7、1894年F.Hoppe-Se iler确认这种产物是脱掉了部分乙酰基的甲壳素，并命名为壳聚糖(Chi tosan)。|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。|作为有实用价值的工业品壳聚糖，N-脱乙酰度必须在70%以上。|根据N-脱乙酰度可以把壳聚糖分为：i55%-70%为低脱乙酰

3、度壳聚糖|70%-85%为中脱乙酰度壳聚糖|85%-95%为高脱乙酰度壳聚糖|95%-100%为超高脱乙酰度壳聚糖(极难制备)|7.1.2甲壳素与壳聚糖的结构与性质|一、一般性质|独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I盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸，但同时主链发生降解。j二、结构特征I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, 个螺旋平面由6个糖残基组成。|测定方法：红外、核磁共振三、壳聚糖的主要特性|1. 不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀酸(pH

4、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-1, 4糖苷键会慢慢| 水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。j2. 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.|4. 壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纤性、吸湿性和保湿|性|N-脱乙酰度和黏度(平均分子量)是壳聚糖的两项主要性能指标脱乙酰度|(1) 脱乙酰度(D.D.)的高低，直接关系到它在稀酸中的溶解能力、黏|度、离子交换能力、絮凝性能和与氨基有关的化学反应能力。（2）测定的方法有酸碱滴定法、电位滴定法、

5、氢溴酸盐法、胶体滴定法、 苦味酸分光光度法、UV、IR法等5、黏度黏度反应了高分子物质的分子量大小，在壳聚糖的生产上，常用旋转黏 度计来测定其黏度，这是表观黏度，其数值可大体反映出壳聚糖分子量的大 小。常由此说高黏度壳聚糖、中黏度壳聚糖、低黏度壳聚糖。7.2甲壳素的存在状态与提取方法7.2.1甲壳素的存在状态天然有机化合物中，数量最大的是纤维素（植物生成），其实是甲壳素 （动物生成）。估计自然界每年生物合成的甲壳素将近100亿1000亿吨。甲壳素是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物。一、在自然界的存在甲壳素广泛存在于甲壳纲动物虾和蟹的甲壳、昆虫外壳、真菌（酵母、 霉菌）的细胞壁和植物

6、（如蘑菇）的细胞壁中。二、存在状态j甲壳类动物外壳的结构材料就是甲壳素，它既有生理作用，又能保护机I 体防止外来机械性冲击；同时，还具有吸收高能辐射的性能。在真菌的细胞! 壁中，甲壳素与其他多糖相连，在动物体内，则是与蛋白质结合成蛋白聚糖。甲壳素的结构因氢键类型不同而有三种结晶体：|? a-甲壳素，由两条反向平行的糖链组成? B-甲壳素，由两条同向平行的糖链组成|? Y-甲壳素，由三条糖链组成，其中两条同向，一条反向。|壳聚糖(chitosan)是天然多糖中唯一的碱性多糖，也是少数具有电荷j 特性的天然产物之一，具有许多特殊的物理、化学性质和生理功能。7.2.2甲壳素与壳聚糖的提取|一、甲壳素

7、的制备|制备甲壳素的主要操作是：脱钙和脱蛋白。|制备甲壳素的传统工艺。|(1) 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。|(2) 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。j(3) 剩余下来的就是甲壳素。|【举例子】iEDTA处理虾壳制备甲壳素的研究黄俊娴，杨建男|在提取工艺上大多围绕着如何将脱钙和脱蛋白进行得更彻底更完全 |1、实验原理：|(1) 传统工艺用虾壳制备甲壳素，一般是酸脱钙，用碱脱蛋白质，不仅|消耗较多的酸和碱，且易破坏甲壳素的结构，脱蛋白时往往还需加热。|(2) 前人Foster和Hackman曾用ED

8、TA先在pH 9，后在pH 3条件下处i理蟹壳，钙和蛋白质的脱除率为100%和95% (存在10%20%的误差)。|(3) 但是经实验测定，用该方法处理已粉碎的虾壳时，效果不如上述文|献中的理想。|2、实验过程概述及结论：|(1) 根据pH 13时，EDTA-Ca的lgk，=lgk的特征，且EDTA的溶解度接|近最大的特点，建立用EDTA在室温下一步处理虾壳制备甲壳素的方法,40 min | 时脱钙和脱蛋白率分别为100%和98.7%,且EDTA可回收循环使用。(2) EDTA 一步法处理虾壳制备甲壳素，可操作性强，操作步骤简单，生| 产周期短、原料和能量消耗小，生产成本低，对环境污染小等优点

9、。且在制1备甲壳素的同时回收了蛋白质等，使虾壳的利用价值增强。j二、壳聚糖的制备I（一）壳聚糖的一般制备I1、化学法壳聚糖的制取通常采用化学法，制备工艺程序为：甲壳一脱钙一脱蛋白I 质一脱色一甲壳质一脱乙酰基一壳聚糖。:2、微生物法甲壳素是绝大多数真菌细胞壁的主要组成成分，许多制药企业和酶制剂| 的发酵过程产生的下脚料中含有真菌的菌丝体，可从中提取甲壳素。如黑曲 霉、雅致放射毛霉鲁氏毛霉等，真菌中的甲壳素是a-甲壳素3、微波法|微波法比常规法达到相同的脱乙酰度所需的反应时间可以缩短9/10，壳I 聚糖的黏度也有提咼（二）特种壳聚糖的制备|1、高黏度壳聚糖|高黏度壳聚糖，一般是指1000mPa/

10、s以上的壳聚糖。|优点：分子量高，制成的膜或纤维强度大1高黏度壳聚糖制备注意的环节：I（1）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I度壳聚糖!（2）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。（3）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。（4）在生产壳聚糖过程中，要掌握高温、短时间原则。|（5）不能使用KMnO4等强氧化剂长时间脱色，强氧化剂对糖苷键的破坏I4i很严重。I可米用以下两种方案：第一，较低温度、较长时间下进行反应。如在常温或6065C下脱乙酰化， 均能获得质量较好、黏度较高的壳聚糖产品。|第二，高温短时间。如将甲壳素粗粉碎后，先

11、用50%的NaOH溶液浸泡，| 然后在110C均匀保温1h左右，也可得到黏度在1Pas以上的壳聚糖。i2、高脱乙酰度壳聚糖|一般工业使用，不要求壳聚糖有很高脱乙酰度，但在食品、医药、活细| 胞和酶的固定化、制作反渗透膜中常用高脱乙酰度的壳聚糖。|如果只是要求高脱乙酰度，只要在脱乙酰化反应时提高反应温度和延长I 反应时间即可。当用40%的烧碱，反应温度在135140C,l2h基本能得到1100%脱乙酰度的壳聚糖。j3、水溶性壳聚糖|壳聚糖只能溶于一些稀的无机酸或有机酸中，不能直接溶于水。i(1) 水溶性壳聚糖：|能溶于水的壳聚糖|能溶于水的壳聚糖盐|能溶于水的羧甲基壳聚糖|能溶于水的低分子甲壳素

12、|能溶于水的低分子壳聚糖(2) 判断是何种水溶性壳聚糖的方法：|把壳聚糖溶于水，看溶液有无黏性，没有黏性的是低分子甲壳素或壳聚糖i往水溶液中滴加NaOH溶液，产生浑浊或沉淀，是壳聚糖盐。|如果滴加HCl溶液产生浑浊，则是羧甲基壳聚糖。|R-COONa+H+f R-COOH+Na+|R为氨基葡萄糖残基i甲壳素在均相条件下进行脱乙酰化应，当脱乙酰度为50%左右时，这种壳j 聚糖能溶于水。|对较高脱乙酰度的壳聚糖进行乙酰化，控制其脱乙酰度在5060%，也可| 得到水溶性壳糖。|4、羧甲基壳聚糖|羧甲基壳聚糖是一种水溶性壳聚糖衍生物，其抗菌性、具有保鲜作用、 是一种两性聚电解质等。羧甲基壳聚糖可以在碱

13、性条件下用氯乙酸与壳聚糖反应而得到，但羧甲| 基既会在-OH上发生取代，也会在-NH2上发生取代，生成O-羧甲基壳聚糖和| N-羧甲基壳聚糖。|羧甲基壳聚糖的水溶性，除了因为它是一种羧酸钠盐而溶于水外，还有| 个原因是羧甲基的导入破坏了壳聚糖分子的二次结构，使其结晶度大大降| 低，几乎成为无定形。|羧甲基壳聚糖的制备方法：（很多）I将壳聚糖溶于稀乙酸中，用过量丙酮沉淀，得到壳聚糖乙酸盐；转入带 有搅拌的反应瓶中，加入一定量的NaOH溶液和异丙醇，边搅拌边滴加氯乙酸 的异丙醇溶液，控制反应温度为70度，反应数小时，冷却至室温，用稀酸调| pH至中性，用85%甲醇洗涤，干燥，即得到羧甲基壳聚糖。|

14、5、低聚糖I低聚糖也叫做寡糖，过去把双糖到十糖称为寡糖，现在一般把范围扩大j 到二十糖，称作低聚糖。I相对分子量低于10000的壳聚糖具有许多优于高分子量壳聚糖的功能。| 比如具有生物活性的甲壳素和壳聚糖的五糖至九糖，特别是六糖和九糖在抑I 制肿瘤方面有着令人鼓舞的作用。I低聚糖的常见的制备方法：I（1）酸水解法：壳聚糖在酸性溶液中不稳定，会发生长链的部分水解，I即糖苷键的断裂，形成许多分子量大小不等的片段。I（2）氧化法：过氧化氢氧化法最为常见，加入HO进行降解反应。|2 2:（3）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。j6、微晶壳聚糖和磁性壳聚糖|微晶壳聚糖由于颗粒小，比

15、表面积大大增加，具有更优越的性能，如保| 水性好、成氢键能力强、成膜性好、生物相容性和抗菌性强等，在农业、纺| 织、医药、水处理等领域有着广泛的应用。|可用2%的醋酸水溶液溶解一定量的壳聚糖，经过滤除去不溶物及凝胶颗j 粒；再于一定温度下进行热降解，并用氢氧化钠水溶液中和，使之产生絮状| 凝聚物，最后用蒸馏水洗涤并在真空下干燥，即得微晶壳聚糖。壳聚糖由于具有生物相容性、生物亲和性和无毒等特性，分子链上大量| 存在的羟基和氨基又使其易于进行化学改性，因此常被用作磁性高分子材料i 的“外壳”。壳聚糖与Fe O复合形成的磁性壳聚糖微球具有磁响应性，可作为分离富3 4集、靶向药物、固定化酶的载体，从而

16、广泛应用于医药、生物等领域。7、俄罗斯研制壳聚糖碳纤维材料活性碳纤维的壳聚糖改性，可以解决活性碳纤维生物材料的杀菌性、疏 水性、与酶的相容性，这些进一步发展，有望制成生物传感器和微电极。不溶形态的壳聚糖沉淀在碳纤维表面，电位是负 900毫伏，热加工 100-120C,时间4h，壳聚糖沉淀实现在初始纤维，比表面积：平均700 m2/g， 孔容积0.4cm3/g，孔的平均半径0.4纳米。7.2.3壳聚糖的质量控制脱乙酰度的测定黏度的测定灰分的测定砷、汞、铅的测定含氮量的测定水分测定微生物检测7.3甲壳素与壳聚糖的改性j7.3.1甲壳素与壳聚糖化学|一、碱化|C6-0H和C3-0H与浓碱反应，生成碱

17、化甲壳素。常温下进行甲壳素的碱化反应，会伴随着甲壳素的脱乙酰化反应。|二、O-酰化和N-酰化|壳聚糖可与多种有机酸的衍生物（酸酐、酰卤）反应，导入不同分子量|的脂肪族或芳香族酰基。|壳聚糖分子链的糖残基上既有羟基，又有氨基，酰化反应既可在羟基上| 成酯，也可在氨基上成酰胺。|甲壳素的乙酰化反应在非均相条件下进行缓慢，而且必须在乙酸酐和盐| 酸存在条件下才能获得乙酰化的产物。乙酰化反应优先发生在游离氨基上，| 其次发生在羟基上。i壳聚糖在乙酸水溶液或吡啶溶剂中先形成高度溶胀的胶体，然后进行N- |乙酰化反应。针对不同的酰化要求，大致有三类不同的酰化体系。|1、甲磺酸酰化体系：双O-长链酰基化壳聚

18、糖产物，也可用于制备N-芳|酰基化壳聚糖产物。j2、氯仿和吡啶等非质子极性溶剂中壳聚糖或甲壳素与酰氯反应，得到|N,0-酰基化的产物!反应之前原料需经过特殊处理3、甲醇或乙醇、有机酸和水组成的均相体系|由于有机醇羟基的竞争作用，酰化反应优先在吡喃环的氨基上进行，使|本反应体系具有优良的位置选择性，只在C2位氨基发生酰化反应。|该反应可以方便地制得N-酰化壳聚糖产物，而且可以通过酸酐用量的多| 少控制产物的酰化程度。|三、酯化含氧无机酸酯化|甲壳素和壳聚糖的羟基，尤其是C6-0H,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。1在壳聚糖的氨基上也可能发生反应。|在含氧无机酸的

19、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。I四、 醚化j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I 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。|五、N-烷基化i壳聚糖的氨基是一级氨基，有一孤对电子，具有很强的亲核性，能发生: 很多反应。|甲壳素的乙酰氨基的N上只有一个H,很稳定，但在一些强烈条件下，也 能发生取代反应。j六、氧化|甲壳素和壳聚糖

20、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C6-0H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。j七、 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 I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。j壳聚糖与金属离子通过离子交换、吸附、螯合三种形式发生结合。|特点：i(1) 壳聚糖与金属离子螯合后，本身的结构并未改变，但产物性质变了。(2) 碱金属和碱土金属不会被壳聚糖螯合，因此壳聚糖可在

21、存在这些离|子的水溶液中螯合分离过渡金属离子。|(3) 当有两种或两种以上的过渡金属离子共存于一种溶液中时，将是离子半径合适的离子优先被壳聚糖结合。|(4) 氧化价态不同，结合能力也不同。(5) 壳聚糖对过渡金属离子的结合受到阴离子的影响，氯离子会抑制金|属离子的结合量，硫酸根离子会促进结合。|八、交联|为了使壳聚糖得到很好的应用，需要把它制成交联产物。交联剂有戊二| 醛、甲醛、环氧氯丙烷、环硫氯丙烷及二异氰酸酯等。|交联后的产物不溶于稀酸，吸附性能好，可再利用。7.4甲壳素与壳聚糖及其改性产物的应用|7.4.1功能材料方面的应用I一、液晶i由于壳聚糖分子链上有氨基和羟基，可进行各种化学修饰，

22、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。!二、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级结构的高分子金属配合物| 是人工合成模拟酶的热点，以获取高活性、高选择性和在常温常压下有催化| 活性的人工模拟酶。|三、吸附剂|壳聚糖和甲壳素具有很好的吸附作用，不仅无毒，且有抑菌、杀菌作用， 是食品饮料工业和饮用水净化的理想吸附剂。|四、智能材料i有一类高分子水凝胶，能感知外界环境的细微变化（如pH值、离子强度、 温度、紫外光和可见光及特异化学物质等的变化），并通过体积的溶胀和收缩 来响应这

23、些来自外界的刺激，利用这些特性，可作为人工智能材料。|这种高分子水凝胶具有亲水性，但因经过交联而不溶于水，一般由交联的均 聚电解质或共聚电解质构成，也可由复合聚电解质构成。I壳聚糖是一种亲水性天然高分子，能够形成水凝胶，也能形成复合聚电j 解质水凝胶。I壳聚糖在碱性条件下存在大量氢键，体系收缩，药物通透率低，表现为I “关”；I酸性条件下成盐，由于同种电荷的相互排斥，聚合物网络扩张，药物通j 透率高，表现为“开”，因此具有pH刺激响应性，可作为智能型药物控制释| 放材料使用。壳聚糖接枝丙烯酸在酸性条件下存在大量氢键，体系收缩，药物通透率| 低，表现为“关”；在碱性条件下成盐，离子性基团解离，由

24、于同种电荷的| 相互排斥，聚合物网络扩张，药物通透率高，表现为“开”，因此具有pH朿叮 激响应性，可作为智能型药物控制释放材料使用。|7.4.2医药卫生方面的应用|一、活化杀死癌细胞的淋巴细胞|人机体内有大量的淋巴细胞（如NK细胞、LAK细胞），它能分解正常细胞| 和癌细胞。淋巴细胞杀死癌细胞的作用，在pH=7.4左右最为活泼。但在癌细| 胞内及周围，由于癌细胞中的糖酵解作用的关键性 二糖激酶、磷酸果j 糖激酶的活性很高，会产生较多的酸，使得pH值偏向酸性，淋巴细胞功能迟 钝，免疫功能下降。因此在癌细胞周围的酸性环境下具有杀伤肿瘤的淋巴细| 胞受到抑制。壳聚糖与胆汁结合使人体内pH值偏于碱性，

25、创造了淋巴细胞攻| 击癌细胞的环境。I二、提高吞噬细胞系统的功能 j巨噬细胞表面存在着细菌多糖的受体，而壳聚糖作为细菌多糖的类似物，, 能刺激巨噬细胞活化，产生如下反应： !促进其吞噬能力，增强抗原呈现能力，并增强其在其它免疫应答中协同| 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，显示抗癌作用。 三、抑制癌细胞转移 |癌细胞转移一般经过血管，在血管内皮细胞表面有一种接着因子，癌细！ 胞和接着因子附着结合才能进入血管，再和血液接着因子结合而移动，然后i 与其它部位接着因子结合、粘附形成癌栓成为转移灶。壳聚糖具血管细胞表 面接着因子耐着特点，可封

26、锁细胞对血管壁细胞的附着及移动，而达到抑制| 或延缓癌细胞转移的效果。 I四、减轻放化疗对患者的损害 :癌症病人化疗时，烷化剂是很强的细胞毒素物质，壳聚糖能吸附这些物| 质形成复合物而排出体外。放疗时，放射线对癌细胞、正常细胞均有杀伤作| 用，壳聚糖能保护正常细胞恢复。 |壳聚糖在癌症的治疗中还可用于增强抗肿瘤药物作用。将小分子抗肿瘤| 药载接到高分子载体壳聚糖上，通过水解或酶解药物与载体骨架间有化学键， 使之断裂，释放出药物，具有缓释、长效、低毒等优良特性。 I五、 降血脂作用j高血脂症表现为血清总胆固醇和血清甘油三脂含量升高，同时高密度脂I 蛋白含量降低。食物中脂类的消化除胰脂肪酶外，还需

27、要胆汁酸盐做乳化剂。 壳聚糖能够降血脂的原因与其正电性有关。i降血脂作用一作用机理如下：|正电性的壳聚糖能与负电性的胆汁酸相结合而排出体外，脂肪不被乳化， 因此会影响脂肪的消化吸收，降低血清甘油三脂含量。胆固醇的代谢主要在 肝脏中转化成胆汁酸，胆汁在完成脂肪消化吸收后，约95%胆汁酸由小肠再吸| 收回到肝脏再到胆囊中。壳聚糖与胆汁酸结合排出体外，重吸收入肝脏中的| 胆汁酸减少，使胆囊排空。而胆囊中必须有一定量的胆汁酸储备，这就促进| 肝脏将胆固醇转化成胆汁酸，血胆固醇进入肝脏，使血胆固醇降低。|此外，壳聚糖为可食性纤维，能吸附胆固醇，减少它的吸收。|六、 降血压作用:原发性高血压的治疗原则是限

28、制食盐的摄取。实验证实，血压升高仅和| 食盐中的氯离子有关，而和钠离子无关。带正电荷的壳聚糖与氯离子相吸引， 而排泄于粪便中，体内缺少氯离子，转换酶无活性，血管紧张素II减少，血| 压下降。七、 医用敷料甲壳素和壳聚糖纤维制成的医用敷料有非织造布、纱布、绷带、止血棉I等，主要用于治疗伤、烫伤病人。作用：j(1) 给病人凉爽之敷感以减轻其伤口疼痛I(2) 具有极好的氧通透性以防止伤口缺氧；|(3) 吸收水分并通过体内酶自然降解而不需要另外去除；(4) 降解产生可加速伤口愈合的N-乙酰葡萄糖胺，大大提高了伤口愈合|速度。|甲壳质缝线|伤口包扎材料一一护创膜|优势：j1、壳聚糖具有很强的抗菌力，促进

29、肉芽生长和皮肤再生的效能，可用于|制造人工皮肤，或治疗烧伤、烫伤，加速外伤愈合。|2、用壳聚糖制成人工皮肤不会发生人体排斥反应带来的一系列问题。这|种人工皮肤和身体亲和力强，可被人体吸收，可使皮肤愈合良好。它还有促| 使细胞活化的作用，可大量产生胶原纤维，不会留下伤疤。实例：|具有消炎、抑菌、止血、止痛、促进组织生长等功能。|无刺激，无毒性，无过敏。具有优良的生物相容性和可降解性能，易I被人体吸收。j八、吸附体内有害物质I:壳聚糖为含大量氨基阳离子的高分子物质，具有很强膨润、络合、吸附 能力，能吸附、结合体内毒素、化学色素，其分子结构中氨基的邻位羟基具 有螯合重金属、放射性核素的能力，使之排出

30、体外。|7.4.3食品工业中的应用|一、作为人体肠道的微生态调节剂|低聚壳聚糖是一种双歧因子，能选择性地刺激肠道内的有益菌生长繁殖| 或增强其代谢功能，从而提高肠内有益于健康的优势菌群的构成和数量，同i 时可抑制肠内有毒、有害菌的生长繁殖和腐败物质的生成，起到增强宿主机1 体健康的作用，并且低聚壳聚糖本身无毒副作用。I二、 作为功能性甜味剂I低聚壳聚糖具有非常爽口的甜味，在保温性、耐热性等方面优于砂糖， 不易被体内消化液降解，故几乎不产生热量，是糖尿病人、肥胖病人理想的I 功能性甜味剂。i三、作为食品的防腐剂I分子量在1500左右的壳聚糖的抗菌活性最高。由于游离胺基的电离程度| 与pH值有关，

31、其抗菌活性也同样与pH值有关，在酸性条件下更有效。|由于壳聚糖本身的游离胺基带有大量的正电荷，而微生物细胞表面带负j 电荷，因此壳聚糖很容易被微生物吸附。壳聚糖被吸附后，干扰了微生物细I 胞表面的带电状态，导致细胞通透性增加，胞内物质外泄，使微生物死亡。I四、可促进钙的吸收I低聚壳聚糖（n=3-7）能减少粪便钙排泄。壳聚糖会减少钙的吸收，而低 聚壳聚糖却会增加钙和其它矿物质的吸收。|可用低聚壳聚糖作为钙、锌的载体，通过与钙、锌络合，制备一种新的 补钙补锌剂。|7.4.4农业中的应用I一、植物病害的防治j壳聚糖可诱导植物产生广谱抗性，增强植物自身的防卫能力，抑制多种| 病源微生物的生长。|低聚壳

32、聚糖可以诱导植物产生抗性蛋白，具有明显的抗微生物活性，在 体外抑制真菌的生长。|二、作为新型植物生长调节剂|低聚壳聚糖可以促进植物生长，提高种子发芽率，提高产量和抗病性。| 用低聚壳聚糖处理水稻、玉米，出芽率和产量都明显上升；用水溶性壳聚糖| 处理冬小麦种子，可促进小麦生长，增加分蘖和有效穗数，小麦的品质也有|明显提咼，并可抑制小麦纹枯病的发生。i7.4.5轻纺工业中的应用|i一、抗菌纤维和织物I壳聚糖具有广谱抗菌性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌等多1 种织物细菌。I用含壳聚糖的乳液时对PET纤维或其制品进行涂覆处理，得到具有抗菌| 活性的涤纶及其制品。壳聚糖的吸水能力很强，是纤维素的

33、两倍数以上，而| 且经多次洗涤也不会减弱；壳聚糖具有微细的小孔结构，有毛细管作用，吸| 收的汗液可以迅速散发出去，使细菌不易附着并滋生，从而增强了它的抗菌 作用。i二、织物染色性能的改善I由于壳聚糖与纤维素有相似的结构，极容易吸附到织物表面上，并且在| 稀酸溶液中，壳聚糖带有正电荷，可以提高阴离子染料上染速率和固色率，| 对日晒牢度及水洗牢度有所改善。I一、絮凝剂i甲壳素和壳聚作为絮凝剂或吸附剂在废水处理中得到了广泛的应用。|壳聚糖因其独特的分子结构，对许多类型的染料、有机物具有极高的亲| 合力，同时壳聚糖分子结构上含有大量的伯氨基，通过配位键结合，形成极| 好的高分子螯合剂，因此它既可凝集废

34、水中的有机物、染料，无毒，又不产生二次污染。j壳聚糖作为絮凝剂，其絮凝机理主要是：I桥联作用：絮凝分子借助离子键、氢键同时结合了多个颗粒分子，因 而起到“中间桥梁”的作用，把这些颗粒联结在一起从而使之形成网 状结构沉淀下来。|电中和作用：液体中的胶粒一般带负电荷，当带有正电荷的链状生物| 大分子絮凝剂或其它水解产物靠近这种胶粒时，中和其表面上的部分 电荷，相互之间发生碰撞而沉淀。I基团反应：絮凝剂大分子中的某些活性基团与被絮凝物质相应的基团!发生化学反应，聚集成大分子而沉淀下来。i二、壳聚糖的其他应用I壳聚糖具有较强的吸附性，可用于：I香烟过滤嘴I絮凝剂i絮凝澄清专用壳聚糖具有天然、安全、无毒、无害等特点思考题：I1、纤维素、淀粉、甲壳素和壳聚糖化学结构的区别和联系？各自主要化学性I质或改性方法？j2、可溶型甲壳素的制备原理？|3、脱乙酰基的条件是什么？4、甲壳素的主要成分是什么？|5、壳聚糖的制备原理？|6、粘度法测定壳聚糖分子量时为何在溶液中加入NaCl?|7、制备壳聚糖时反复洗涤产品时，用自来水洗涤产品是否可行，为什么？ i8、甲壳素在强碱性溶液中水解制备壳聚糖时应注意哪些问题？