甲壳素与壳聚糖全解

甲壳素及壳聚糖主讲：由耀辉甲壳素，又称几丁质，Chitin。1811年法国学者布拉克诺发现，1823年欧吉尔从甲壳动物外壳中提取。自然界中，甲壳素广泛存在于低等植物菌类、虾、螃蟹、昆虫等甲壳动物的外壳、真菌的细胞壁。来源广、储量丰富、可大宗化利用的生物质资源！甲壳素是一种无毒无味的淡米黄色至白色固体，溶于浓无机酸，不溶于碱、有机溶剂、水。分子层面：线型的高分子多糖，分子量大于100万，化学性质稳定。难溶、化学性质稳定等也限制其应用！应运而生的甲壳素衍生物——壳聚糖！后来人们在研究探索中发现，甲壳素经浓碱处理脱去其中的乙酰基就变成可溶性甲壳素，即壳聚糖。壳聚糖由于它的大分子结构中存在大量氨基，从而大大改善了甲壳素的溶解性和化学活性，也是自然界中迄今为止被发现的唯一带正电荷的动物纤维素。甲壳素与壳聚糖的应用领域！一、在农业上的应用二、在化妆品原料中的应用三、在造纸化学品中的应用四、在保健领域中的应用五、在纺织印染业的应用六、在食品工业中的应用七、在医学领域中的应用八、膜材料九、吸附剂十、在其他方面的应用（1）促进种子发育：经过壳聚糖处理的植物种子发芽率高，并能促进MRNA的重新合成。（2）提高抗菌力：小麦种子经过壳聚糖处理后，可以增强抗土壤真菌的能力，提高麦秆的抗倒伏能力，可提高产量。还有阻止植物病原菌细胞的发育生长，诱导出宿主植物对病原菌的防护机能。（3）药物胶囊：一次施药后，可达长期发挥药效的作用。（4）地膜材料：用甲壳素作降解地膜，能在土壤中分解。一、在农业上的应用二、在化妆品原料中的应用（1）洗发香波、头发调理剂：甲壳素粉沫比表面积大，孔隙率高，吸收皮脂类油脂远大于淀粉或其他活性物质，是洗发剂理想的活性物质。（2）固发剂：壳聚糖分子中的氨基质子化带正电，能和头发的负电荷相互作用，有很强的亲合力，在头发表面形成薄层，是理想的固发剂原料。（3）牙膏添加剂：壳聚糖是良好的牙膏添加剂，它能够中和由口腔链球菌产生的有机酸，减弱非溶性葡萄糖在牙齿表面的附着能力，对抗腐蚀、洁齿起一定的作用。三、造纸化学品（1）抗溶剂：用来改善纸张的抗溶剂性能。（2）施胶剂（3）纸张表面改性（4）纸张增强剂：理想的增强剂是线性聚合物，并具有:①聚合物官能团能充分接近纤维表面；②分子量大，具有成膜能力，对纤维有足够的粘合强度和在纤维间架桥的能力；③分子链上有许多正电荷中心和氢键中心，便于和纤维上的负电荷结合生成离子键，和纤维上非离子表面生成氢键。壳聚糖完全符合上述理论要求，是理想的增强剂。四、保健品（1）对消化系统的保护（2）减肥去脂作用（3）高血压的预防与治疗（4）增强免疫功能，延缓衰老五、在纺织印染业的应用（1）纤维：可制成具有离子交换性能的织物。（2）防皱整理剂：有较好的吸附和相溶性，壳聚糖的羟基和部分氨基与纤维的羟基形成众多的分子间氢键，能起防皱效果，制作特殊用途的布料。（3）纺织整理剂：壳聚糖用作上浆料，使难上浆材质易染色，对燃料具有强亲和力，达到良好的染色效果。六、在食品工业中的应用（1）抗菌剂（2）保鲜剂：壳聚糖膜可阻碍大气中氧的渗入和瓜果呼吸产生的二氧化碳的逸出，但可使乙烯气体逸出，从而抑制好氧微生物的繁殖和延迟瓜果成熟。（3）抗氧化剂：壳聚糖与肉类的血红蛋白释放出来的金属离子鳌合形成鳌合物，抑制金属离子的催化活性，从而抑制氧化作用的形成。（4）果汁的澄清剂（5）保健食品添加剂（6）婴儿乳品添加剂（7）食物防腐剂七、在医学领域中的应用（1）缝合线：在血清、尿、胆汁、胰液中能保持良好强度，使用它可被人体自行吸收，不易过敏。（2）人造皮肤：用壳质膜制成的人造皮肤柔软、舒适，与剖伤的贴眼性良好，且有抑痛、止血的功能。（3）止血剂：经过壳聚糖溶液浸渍过的涤纶人工血管，植入人体后，很快就会形成凝血层。（4）制备分离膜和高性能纤维：壳聚糖是制作人工肾的渗析膜和人工肝脏的良好材料。（5）药品的助剂、胶囊剂和缓释剂：无毒，且易于溶解可用于药剂的压片助剂和胶囊剂。八、膜材料（1）反渗透膜：具有较高的脱盐率和透水率，还具有强耐碱性，交链后的膜有耐酸性（2）渗透蒸发膜：用甲壳素制成的分离水和乙醇的高性能功能分离膜，与蒸馏法分离水和乙醇相比，能耗降低。（3）仿生膜：用壳聚糖制造的反渗析膜遇酸或碱不容易发生化学变化，透水性好，是一种理想的人工肾用膜。（4）超过滤膜：甲壳素制成的壳质膜，改变成膜温度及用丙酮等有机溶剂浸处理，可调整分离膜的强度及透过性能，可用作超过滤膜。九、吸附剂（1）脱色吸附剂（特点）：1对酸性的染料有优异的吸附能力；2在水中有优良的分散性，可用简单而廉价的接触过滤法处理；3使用后的吸附剂，过滤性能优良，吸附剂易处理和回收；4原料无毒，不会引起二次污染。（2）混合吸附剂:加壳聚糖可改善粉沫活性炭的性质。（3）分离用吸附剂：（4）重金属离子吸附剂：能有效地吸附或搜集溶液中的重金属离子。十、其他应用（1）壳聚糖絮凝剂：用在城市下水遭污水、粪便处理场废水和工厂废水等的污水处理中，特别是食品工业中的废水，并从中回收蛋白质，用作鸟料或鱼类饲料。（2）彩色胶片护膜保护剂等。