壳聚糖对果蔬保鲜的影响
摘要：本文介绍了天然高分子材料壳聚糖的保鲜机理，以及在室温下对果蔬有明显的保鲜效果，主要体现在对果蔬的品质﹑采后生理的影响和对果蔬的防腐效果﹑储藏寿命等方面。
关键词：壳聚糖果蔬保鲜
前言：
壳聚糖是一种生物活性物质。它是由蟹壳和虾壳中获得的甲壳素，用碱脱去附着的蛋白质，以酸除去无机盐如碳酸钙即得甲壳素，经热碱处理脱去乙酸基后的之产物[1]。壳聚糖具有无毒、无味、对环境无污染、来源广泛、成本低廉等优点，用它作为果蔬涂膜鲜剂操作简便，并具有良好的保鲜效果，是一种极具发展潜力的天然保鲜剂。
1 壳聚糖的特性及保鲜机理
壳聚糖对果蔬的保鲜作用是其成膜性、抑菌性和诱导抗病性等众多理化特性和生物功能协同作用的结果,这些特性和功能又与其分子量大小和结构等密切相关。对壳聚糖的作用机理及其结构与功能的关系进行深人的研究和探讨将有助于开发新的、效果更好的壳聚糖保鲜产品[2]。特别是随着对壳聚糖的诱导抗病性研究的深人,新一代基因诱导型壳聚糖天然保鲜产品必将在果蔬贮运保鲜中发挥。
壳聚糖的另一种功能是具有一定的抑菌作用。有报道指出，壳聚糖对大肠杆菌、荧光假单胞菌、普通变形杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草杆菌均有抗菌性，对草兰氏阳性菌亦有抗菌作用。
现已有不少研究结果表明,果实采后使用壳聚糖处理,对延长果实的保鲜期具有较好的效果,是一种很有发展前景的多用途天然物质。
2 壳聚糖涂膜与果蔬品质
一般情况下果实采摘后的营养成分随着贮藏时间的延长都会有所改变，或被自身呼吸代谢消耗。应用壳聚糖处理的果实有利保持果实较好的品质这主要是由于壳聚糖在果实表面形成一层薄膜，抑制了果实的呼吸，减缓了果实代谢速度，从而降低了果实自身营养的消耗。
2.1 Vc
壳聚糖涂膜可减缓果蔬贮藏期间Vc的降低。郑学勤等[3]用多种壳聚糖衍生物处理苹果和梨，冷藏100 d后，各处理的Vc含量均高于未经壳聚糖处理的(简称对照，下同)；壳聚糖处理草莓[4]，4~8 天贮藏20 dVc含量比对照高78%~165%。黄向红等[5]用浓度2%壳聚糖处理四季柚，在近3个月的常温贮藏过程中，Vc含量下降幅度明显小于对照。
2.2 糖
壳聚糖处理果蔬对其含糖量变化,不同的学者持有不同观点。黄向红等[6]认为壳聚糖处理四季柚果实在贮藏期间糖分下降比对照更快。而乐培思等[7]用浓度2%改性几丁质溶液处理柑桔，经相隔30 d的2次测定，发现处理可有效地减缓含糖量下降；陈安和等[8]试验表明，对照果实的可溶性糖在贮藏5 d后急剧下降，而经几丁质衍生物溶液处理的则下降缓慢。此外,南果梨[9]杨梅[10]、草莓[11]的研究都表明壳聚糖处理能降低果蔬在贮藏过程中含糖量的下降。
2.3 酸
壳聚糖处理对果蔬贮藏期间酸的影响，许多学者做过研究。胡文玉和吴姣莲[12]试验表明,番茄在2e下条件贮藏28 d后，浓度1%和2%壳聚糖溶液处理的果实可滴定酸分别为12.9和13.0 mg/g，比对照的10.mg/g要大。另外，对草莓[13]、苹果和梨[14]、四季柚、番茄的研究都表明壳聚糖处理能有效减缓果蔬在贮藏期间酸含量的下降。
2.4 色泽
壳聚糖对番茄的保鲜研究结果显示,壳聚糖能显著减缓番茄的转色，用浓度1%和2%壳聚糖处理的番茄在20 ℃下贮藏22 d后，果实色泽指数(规定绿色为1，红色为6)分别是4.3和3.3，而对照为5.6。1%壳聚糖涂膜处理的国光苹果，在室温下贮藏5个月后仍保持绿色，而对照已变为红绿色或红黄色。菜用大豆在贮藏期间叶绿素含量呈下降趋势，壳聚糖处理可延缓叶绿素含量下降，处理浓度越高，叶绿素含量越高。草莓在4~15 ℃条件下贮藏7 d后，浓度1%壳聚糖处理的果实其主要色素物质花青素含量低于对照。El Ghaouth等[用壳聚糖处理草莓,也发现花青素的含量明显减少。由此可知，壳聚糖处理果蔬有利于延缓果蔬的转色。
2.5 水分
贮藏期间果实失重主要是由于失水造成，壳聚糖在果蔬表面所形成的膜可以阻碍果蔬的蒸腾作用，从而减少水分散失及果蔬的失重。失重率的高低反映了果实保水能力的强弱。经壳聚糖涂膜处理的果实失重明显低于对照，说明壳聚糖涂膜能提高果实的保水能力。尹莲[15]用含金属离子的壳聚糖涂膜剂研究葡萄的常温保鲜效果，结果表明，含铜、钴、镍离子的壳聚糖膜可有效妨碍葡萄的蒸腾作用和鲜重损失。EGhaouth等研究显示，浓度1.0%和1.5%壳聚糖涂膜的黄瓜和青椒在温度13℃或20 ℃、相对湿度85%条件下贮藏,处理的果实其失重率明显小于对照。此外，对猕猴桃、苹果和梨研究都得到了类似的结果。并且，有报道表明,在使用浓度范围之内,浓度越高,则失重越小。
3 壳聚糖涂膜与果蔬采后生理
壳聚糖涂膜保鲜果蔬的生理生化基础果蔬经壳聚糖处理后可在表面形成一层透明薄膜,限制果蔬与大气交换，使果蔬内部形成一个低O2和高CO2的微环境，从而抑制呼吸作用、乙烯产生及膜脂过氧化等需氧生理生化过程，在一定程度上能够延缓果实衰老，减少腐烂，保持果蔬品质，延长果蔬的贮藏寿命。
3.1 壳聚糖涂膜与果蔬呼吸作用
壳聚糖在果蔬表面形成一层致密的膜，对CO2和O2有选择渗透的作用，表现为阻止空气中O2进入果蔬组织，在膜内部形成低O2分压，高CO2分压的小环境，从而抑制了果蔬的呼吸作用。胡文玉和邹良栋[15]的试验表明,在整个贮藏期间涂膜果的呼吸速率较对照明显降低，呼吸高峰较对照推迟7 d，且峰值也低于对照。苏新国等采用浓度1.0%和1.5%壳聚糖处理菜用大豆荚，结果表明，涂膜处理可显著抑制果实的呼吸强度。在葡萄、荔枝等果实上也有类似的报道。当然,抑制果蔬呼吸作用的壳聚糖有一定的浓度范围，如果超出其浓度或操作不当，反而会引起生理失调。苹果经壳聚糖涂膜处理后，在整个贮藏过程期间呼吸速率均明显低于对照，且呼吸高峰推迟7天，峰值也低于对照。壳聚糖处理也明显地降低杨梅的呼吸速率，但以1%浓度效果较好。菜用大豆在贮藏期间，涂膜处理的呼吸强度均低于对照，浓度越高，呼吸强度越低。袁毅桦等试验表明，壳聚糖浓度过大，膜致密，果实内的氧气浓度太低，使果实趋向于缺氧呼吸,结果导致果实衰老软化。另据胡文玉和邹良栋[16]报道,壳聚糖处理还能影响果实的呼吸途径和呼吸底物,壳聚糖处理能使贮藏过程中苹果的磷酸戊糖途径在总呼吸中
所占的比例比对照稍高，而糖酵解-三羧酸循环比对照稍低;并且壳聚糖处理的苹果其呼吸商增加得很慢，说明其呼吸底物自身的氧化性较小。
3.2 壳聚糖涂膜与果蔬乙烯释放
乙烯是启动和促进果蔬成熟衰老的激素，乙烯对于跃变型黄花梨果实来说，壳聚糖涂膜处理果实乙烯释放量低且不明显，比对照减少50%~64%。研究结果认为，壳聚糖涂膜减少乙烯的生成是由于脂氧合酶（A,B）活性降低、膜脂过氧化作用减弱的结果。2%壳聚糖涂膜的白凤桃在25℃下贮藏12天中，甚至没有测出乙烯，而对照乙烯含量已经很明显。水茂兴等试验表明,壳聚糖处理采后草莓,其乙烯释放量减少,浓度2%壳聚糖涂膜的白凤桃在25 ℃条件下贮藏12 d，没有测出乙烯,而对照乙烯含量明显。在对香蕉、苹果、梨、番茄[9]的研究也显示,壳聚糖处理的果蔬其乙烯释放速率比对照小得多。然而，近年来，国内外至今仍未出现过壳聚糖涂膜阻碍果蔬乙烯生成机理的专门报道。
3.3 壳聚糖涂膜与果蔬的膜脂过氧化
膜脂过氧化能增加细胞透性,导致细胞内容物往外渗漏，其产物之一为丙二醛(MDA)。壳聚糖处理能减少采后果蔬细胞的膜脂过氧化。其原因可能是壳聚糖阻抑氧气透入果实组织,降低果实呼吸，减少自由基发生,减弱活性氧伤害，从而产生抑制组织的膜脂过氧化作用。水茂兴等[17]试验表明,番茄、青椒经壳聚糖处理后,膜脂过氧化作用减弱，MDA含量减少,膜透性降低。此外，在苹果、草莓上也有类似的报道。
3.4 壳聚糖涂膜与果蔬酶活性
超氧化物歧化酶(SOD)，其功能是消除超氧阴离子自由基，减少自由基对膜的损伤，从而延缓细胞衰老。几丁质衍生物溶液处理果蔬，对阻止果实贮藏期间SOD活力下降有较好的效果。在25℃条件下,杨梅采后6 d，SOD活性迅速下降，而浓度1%壳聚糖处理则延缓这一趋势；壳聚糖、壳聚糖+助剂处理的草莓贮藏4 d后，与对照相比，其SOD活性分别增加了4.88和7.18个单位[18]。可见，壳聚糖处理能增加果蔬的SOD活力。
4 壳聚糖涂膜与果蔬防腐
壳聚糖处理除了能延缓果蔬的衰老和品质下降外，还可有效抑制果蔬贮藏期间腐烂发生。Leuba和Stos2seI[14]认为壳聚糖溶液具有抑菌和抗菌作用。尹莲[16]
用含金属离子的壳聚糖涂膜剂来常温保鲜葡萄，结果表明，含金属离子的壳聚糖涂膜剂能抑制病原菌发生;陈安和[19]试验表明,在室温下，对照的草莓贮藏至第4天，所有草莓都长满菌斑,而壳聚糖处理的果实第10天才出现少量的灰色毛状物。关于壳聚糖防腐的机理，除了壳聚糖延缓果蔬的衰老,保持组织健康外,主要有以下2点解释：一是壳聚糖对一些腐败真菌起到直接的抑制或杀灭作用，二是壳聚糖能诱导植物产生一系列防御反应而增加自身抗病性,包括提高几丁质酶、B-1,3-葡聚糖酶和苯丙氨酸解氨酶(PAL)及过氧化物酶(POD)活性，产生植保素,合成木质素,加厚细胞壁以阻碍病菌穿透[20]。从物理化学角度分析，则是壳聚糖类物质的正电荷与微生物细胞膜表面的负电荷作用造成蛋白质类物质及其他细胞内组成成分的流失而达到抑菌防腐的功能。壳聚糖水溶性衍生物有较强的抑菌作用，其对各种食品腐败菌的最小抑制浓度为:大肠杆菌、枯草杆菌、毛菌、根菌为0.5%;巨大芽孢杆菌、苏云金杆菌、曲菌为1.0%。
5 壳聚糖涂膜与果蔬贮藏寿命
5.1 调节果实内外环境条件
壳聚糖涂膜类似于打蜡处理，通过在果实表面形成一层薄膜，调节果实内外的气体交换，使果实内形成一个低O2、高CO2浓度的环境，抑制呼吸作用，减少果实内物质转化和呼吸基质的消耗，并使果实呼吸作用途径发生了改变，使果实贮藏过程中糖酵解--三羧酸循环途径在总呼吸中所占的比例降低，磷酸戊糖途径所占比例升高，次生代谢产物积累，另一方面减少氧气进入果实，从而减少活性氧的形成，使膜脂过氧化作用减弱，缓解细胞膜的损伤，延迟细胞衰老死亡[20]。LOX参与果实成熟衰老过程中膜脂过氧化作用和乙烯的生物合成。采后果实组织中SOD活性下降，自由基积累，活化了LOX。LOX的活化启动了膜脂过氧化作用，导致膜脂质的过氛化和膜磷脂的水解，产生更多的游离脂肪酸，这些脂肪酸又可成为LOX的反应底物，诱发LOX的进一步活化，进而加剧了膜脂过氧化作用，其过氧化物参与了ACC向乙烯的转化而加速了乙烯的合成。壳聚糖处理的果实其SOD保持在较高水平，有利于清除果实贮藏衰老过程中产生的自由基，使果实LOX活性显著降低，从而降低了果实的膜脂过氧化作用，抑制了乙烯的生成，并延缓了果实衰老[21]。
5.2 抑制膜脂过氧化作用
壳聚糖涂膜后在一定程度上还能改变Ca在细胞内存在的状态，结合态Ca 增多，可溶性Ca减少[22]。果肉结合Ca含量的提高，维持了细胞壁和细胞膜的稳定并抑制了果实成熟衰老过程中细胞壁和细胞膜的解体，从而延长了果实贮藏期。Ca是一种酸性的、小分子量的单肽链调节蛋白，CaM与Ca形成Ca-CaM;复合体，该复合体激活脂酶A2，后者可释放膜脂中的多元不饱和脂肪酸，而多元不饱和脂肪酸可被LOX氧化生成氢过氧化物，氢过氧化物可使更多的Ca进入细胞，结合更多的CaM;，从而活化更多的磷脂酶Ca，如此反复进行，使膜脂迅速分解、衰老加速，所以壳聚糖通过增加细胞内结合态Ca增强细胞壁和细胞膜的稳定性和减少细胞内可溶性Ca减弱与Ca;结合为Ca-CaM;，来抑制一系列膜脂过氧化作用，保持细胞膜的完整性，延缓果实的衰老。
5.3 减少病害发生
果品贮藏病害大部分是由潜伏病菌引起，这些病菌在果实生长期潜伏于果实表面，贮藏中会沿伤口和皮孔侵入果肉组织而引起病害。壳聚糖涂膜处理减少病害的发生主要有3个途径；一是使伤口木栓化堵塞皮孔和增强HMP途径等作用，从而减少真菌侵染，增强果实抗病菌能力。二是对一些腐败真菌起到直接的抑制或杀灭作用。以灰霉病菌和软腐病菌为试材，李红叶等（1997）以软腐病菌和褐腐病菌为试材，在离体培养条件下，壳聚糖对病菌孢子的萌发、菌丝的生长有抑制作用，并影响菌体的形态，使菌变粗、扭曲，甚至发生质壁分离。经损伤接踵细链格孢的兰州大接杏用壳聚糖涂膜处理后，可明显降低接种兰州大接杏黑斑病发病率，抑制病斑的扩展速度[23]。对梨轮纹病菌、瓜炭疽病菌、柑橘青霉病菌、草莓灰霉病菌等进行离体培养，小分子量（1700）的抗菌效果最佳。这可能是因为低分子量壳聚糖易于进入到病原菌的细胞核中，干扰DNA的复制与转录，从而抑制真菌生长。三是壳聚糖诱导植物产生一系列防御反应而增强自身抗病性，包括提高几丁质酶、葡聚糖酶和PAL和POD活性，从而激发苯丙烷类代谢，产生酚类和异黄酮类植保素等，以及木质素加厚细胞壁，在植物抗病中起了化学屏障作用和植物抗毒素作用。
6 讨论：
（1）壳聚糖来源丰富，制备简单，使用方便，且无毒无害，应用范围广泛，是工农业生产中的一种宝贵资源。大量的试验结果表明，壳聚糖作为一种新型的绿
色保鲜剂在果品贮藏中应用是可行的，特别是在一些贮藏技术和设施不发达的农村地区更为有效。
（2）果蔬在采摘后，由于其代谢作用并没有完全终止，体内水分会不断蒸发，有机物分解，营养成份破坏，与此同时空气中的微生物也会对它侵蚀，壳聚糖涂膜保鲜剂就是通过果蔬表面形成一半透膜，以有效抑制其呼吸作用，防止脱水、萎缩及微生物的侵蚀，对许多界蔬有较明显的延长贮藏寿命的保鲜效果。但由于壳聚糖在H离子浓度1~100nm01/IJ的稀酸中溶解性能较好，为便于控制溶液酸度，宜用有机酸为溶液。由于有的果蔬生理组织不适应此酸度范围，或果蔬组织成份与有机酸发生作用，就会使保鲜作用受到影响，甚至会加决其变质。
（3）由于不同种类的果蔬其组织结构特点不同，生长特性不同，呼吸强度的不同;不同浓度的保鲜剂，其粘度不同，形成的保鲜膜疏密程度也不同。要根据果蔬点，相应地选择适宜的浓度，从而起到调节、控制果呼吸作用的目的。若有可能测定不同果蔬的呼吸强度、选择理想壳聚糖溶液浓度，会收到更好的保鲜效果和经济效益。由于壳聚糖在有机酸中的溶解是有限度的，浓度太大则会生成凝胶，故一般选用的壳聚糖溶液的浓度范围为1%-5%。
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第一章 绪 论 1．1 壳聚糖及其结构特点 壳聚糖(Chitosan)是甲壳素(Chitin)脱乙酰基后的产物，是甲壳素最基本、最重要的衍生物。甲壳素又名甲壳质、几丁质，化学名为(1,4)—2—乙酰胺—2—脱氧—β—D—葡聚糖，主要存在于虾、蟹、蛹及昆虫等动物外壳以及菌类、藻类植物的细胞壁中。节肢类动物的干外壳约含20~50%甲壳素。自然界中甲壳素有三种结构：α、β、γ，其中最为常见、普通的是α型。地球上每年甲壳素的生物合成量为数十亿吨，是产量仅次于纤维素的天然高分子化合物。下图1-1是甲壳素和壳聚糖的结构： 图1-1 甲壳素、壳聚糖分子的结构示意图 Fig.1-1 The configuration schematic of chitin and chitosan 纯净的甲壳素和壳聚糖均为白色片状或粉状固体，比重0.3，常温下能稳定存在。甲壳素分子之间存在强烈的氢键作用，使得甲壳素形成高度的结晶结构，因而甲壳素分子高度难溶。甲壳素不溶于水及绝大多数有机溶剂，也不溶于稀酸、稀浓碱，只溶于浓酸和某些溶剂。壳聚糖分子的活性基团为氨基而不是乙酰基，因而化学性质和溶解性较甲壳素有所改善，可溶于稀酸、甲酸、乙酸，但也不溶于水和绝大多数有机溶剂。由于氨基和羟基比较活泼，壳聚糖的化学性质较甲壳素活泼，可以发生多种化学反应，比如烷基化、酰基化反应等等。 1．2 壳聚糖及其衍生物产品的应用 壳聚糖及其衍生物由于其可再生性、生物相容性以及结构中的多种活性基团，具有多种优良的性质，已经广泛应用于化妆品、食品、医药、农业、环保等多个行业中。 1．2．1 在环保中的应用 壳聚糖及其衍生物能够通过分子中的氨基和羟基与多种金属离子形成稳定的整合物且可帮助微粒凝聚，故广泛用作化工、轻工纺织等废水处理中的吸附剂和絮凝剂。壳聚糖作为吸附剂和絮凝剂，能够有效地捕集溶液中的重金属离子和 有机物，并可以抑制细菌生长，使污水变清，特别是对于汞、铬、铜、铅、钴、3n n 甲壳素壳聚糖
甲壳素是一种白色或灰白色的半透明无定形固体，通常在270℃分解。甲壳素基本上不溶解于水、乙醇、乙醚、稀酸以及稀碱等物质，它可溶于浓度较高的无机酸，但不溶于稀硫酸等稀酸。壳聚在溶液状态时，需要被放置在酸性环境中，但是，由于壳聚糖具有醛基结构，因此，壳聚糖在酸性溶液中易发生降解，从而使壳聚糖溶液粘度下降，通过加入甲醇、丙酮、乙醇等物质可以使壳聚糖的溶液粘度升高，在试验中一般常用乙醇，作用最为明显。由于甲壳质中含有羟基，壳聚糖中同时含有羟基和氨基，因此，壳聚糖和甲壳质可以通过酚化、羧基化、氰化、螫合、水解、醚化、酯化、醛亚胺化、烷化、叠氮化、羟基化、成盐、氧化、卤化、接枝与交联等反应生成不同结构和不同性能的衍生物[29]。 甲壳质通过脱乙酰反应可制得壳聚糖，通常使用质量分数为50%左右的氢氧化钠溶液处理甲壳质并加热到105℃，在该温度下保持两小时，然后将材料水洗至中性，经过抽滤、干燥即可得到白色的壳聚糖。壳聚糖的脱乙酰度和相对分子量受反应温度、反应时间以及碱液浓度的影响，使用蟹虾壳海蟹壳、对虾壳、河虾壳和蚕蛹等原料在同一方法和条件下制备壳聚糖，其中以海蟹壳的产率最高，可见海蟹壳是制备壳聚糖的最佳原料。除此之外，还以使用酶法、微波法等方法制备壳聚糖[30]。2.1.2.2 壳聚糖的纯化及脱乙酰 壳聚糖（Chitosan）的纯化： （1）用天平称取6 g chitosan 于800 ml 1％（V/V）的醋酸溶液中，磁力搅拌 溶解2h，待完全溶解后静置2h，可见烧杯底有大量沉淀； （2）将壳聚糖溶液倒入离心管，用普通天平平衡后，再用高速离心机9 000 rmp, 离心10 min 收集上清，倒入另一干净的1 L 烧杯中； （3）边用磁力搅拌器搅拌，边用5 ％NaOH 溶液缓慢调pH 值到9，静置2 h， 待chitosan 完全析出； （4）再用高速离心机9 000 rmp, 离心10 min，或者使用真空泵抽滤以收集 纯化的chitosan； （5）放入－70 ℃冰箱过夜，用冻干机干燥备用[31]。 壳聚糖（Chitosan）的脱乙酰： 1）用500 ml 三口瓶配40 ％(W/V) NaOH 溶液，与壳聚糖混合，然后将洗 净的磁力搅拌子放入其中； （2）打开磁力搅拌器总开关及加热开关，将反馈式温度计插入硅油中，并将温 度计导线接入仪器后座插口，调节温度计旋钮将温度设定为95℃，待温度达到预定 值时，将三口瓶架入油浴槽，装好冷凝管，打开自来水水龙头和搅拌开关，反应2 h； （3）关闭仪器各开关，将三口瓶架在空中，让瓶底的油滴到用油浴槽内，同时 让温度自然冷切； （4）加入三蒸水稀释后，倒入垫有双层定性滤纸的陶瓷漏斗中，用真空泵抽滤， 多次稀释抽滤洗涤至中性； （5）收集脱乙酰壳聚糖，放入－20 ℃冰箱过夜，用冻干机干燥[31]。 脱乙酰度测定 测定脱乙酰度的方法很多，常用的有FT－IR、NMR、紫外、元素分析等，但是 常用为双突跃电位滴定法，其步骤如下[31]： （1）配制壳聚糖溶液：用电子天平精确称量0.2 g Chitosan 于100 ml 烧杯中， 加入20 ml 0.1 M HCl 溶液，再加40 ml 三蒸水，用保鲜膜封口后磁力搅拌至充分溶解； （2）配制0.4 g/ml NaOH 标准溶液：用电子天平精确称量1.6 g NaOH 于50 ml 烧杯中，溶解后用100 ml 容量瓶定容； （3）用标准缓冲液校正酸度计； （4）边搅拌边滴定，记录数据； （5）用Excel 和Origin 处理数据，画出滴定曲线,得出取代度。 2.1.2.3 壳聚糖改性
绿色原料——壳聚糖的应用研究进展 09化学1班 XXX 指导老师：沈友教授 (惠州学院化学工程系，广东，惠州，516007) 摘要:本文综述了绿色原料壳聚糖的应用研究进展，着重介绍了壳聚糖在食品，水处理，生物药用，造纸业等方面的应用。 关键词:壳聚糖应用食品水处理 前言 原料在化学品的合成中非常重要，其可以成为影响一个化学品的制造、加工与使用的最大因素之一。如果一个化学品的原料对环境有负面的影响，则该化学品也很可能对环境具有净的负面影响。要实现绿色化学，在选择原料时应尽量使用对人体和环境无害的材料，避免使用枯竭或稀有的材料，尽量采用回收再生的原材料，采用易于提取、可循环利用的原材料，使用环境可降解的原材料。 自然界的有机物，数量最大的是纤维素，其次是蛋白质，排在第三位的是甲壳素，估计每年生物合成甲壳素100 亿t。甲壳素N-脱乙酰基的产物壳聚糖就是一种重要的绿色原料。 壳聚糖化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，壳聚糖的外观为白色或淡黄色半透明状固体, 略有珍珠光泽, 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。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。壳聚糖无毒无害,具有良好的保湿性、润湿性,能防止静电; 化学稳定性良好, 但吸湿性较强, 遇水易分解。对壳聚糖进行化学改性, 得到的壳聚糖衍生物在许多物化性质方面都得到改善，其应用也更加受到关注。本文着重介绍了壳聚糖在食品，医药，水处理方面的应用进展。
um regulating horm ones[J ].J Controlled Release ,2000,66 (223):12721331 [接受日期] 2006203216 3 通讯作者: 周建平,教授;研究方向: 药物新制剂与新剂型; T el :025*********; E 2m ail :zhoujp60@1631com 壳聚糖微球给药系统 张祖菲, 周建平3, 霍美蓉 (中国药科大学药剂学教研室,江苏南京210009) [摘 要] 主要介绍壳聚糖微球的制备方法,影响其载药的主要因素,及其在缓控释、靶向给药、黏膜给药、生物 大分子给药等方面的应用。近年来壳聚糖微球作为新型给药系统备受关注。 [关键词] 壳聚糖微球;药物载体;制备方法;缓控释 [中图分类号] R944.9;T Q314.1 [文献标识码] A [文章编号] 1001-5094(2006)06-0261-06 Chito san Micro sphere s Drug Delivery Systems ZH ANG Zu 2fei , ZH OU Jian 2ping 3, H UO Mei 2rong (Department o f Pharmaceutics ,China Pharmaceutical Univer sity ,Nanjing 210009,China ) [Abstract] The preparation methods and technology ,factors affecting the drug loading efficiency ,applica 2tion and the prospect of chitosan microspheres were reviewed.Chitosan microspheres ,as a novel drug delivery system ,have been widely investigated in recent years. [K ey w ords] Chitosan microspheres ;Drug carrier ;Preparation methods ;C ontrolled release 壳聚糖(chitosan )是甲壳素脱乙酰化的产物,是地球上仅次于纤维素的最丰富的天然聚合物,来源丰富、制备简单,具有良好的生物相容性。壳聚糖分子结构中含有呈弱碱性的游离氨基,能结合氢离子,使壳聚糖分子表面荷正电,因此,壳聚糖在酸性条件下呈现为线性高分子电解质,形成的溶液具有一定的黏度,溶液的浓度越高,壳聚糖的分子质量越大,相应的黏度则越大。壳聚糖的氨基属于较活泼的一级氨基,在中性介质中能与芳香醛或脂肪醛形成Schiff 碱,可以与具有双官能团的醛或者酸酐等交联,产物不易溶解,溶胀程度也较小,理化性质稳定。微球系以天然、合成或半合成高分子材料为基质,将药物均匀分散或包埋在骨架中而制成的球形 载体给药系统,属基质型骨架微粒,常见粒径为1～ 40μm 。目前,以壳聚糖为材料制备缓控释制剂的研究已经取得了较大的进展,其中壳聚糖微球因具有控制释药、组织靶向、提高药物稳定性等多方面的优势,已成为近年来新型给药系统研究的热点。本文就壳聚糖微球给药系统的研究进展进行综述。1 壳聚糖微球的制备方法 壳聚糖分子中含有氨基,易与其他化合物相应的活性基团发生反应,进一步交联形成微球。根据药物、载体材料壳聚糖的性质以及所需微球的释药性能和临床给药途径可选择不同的制备方法。目前,制备壳聚糖微球的方法主要有乳化交联、“液中
壳聚糖的生物相容性与安全性评价 医用高分子材料— 生命是人们永恒探究的课题，在漫长的求索过程中生物医用材料扮演着不可或缺的角色。有记载表明，早在古希腊时代人们就已经开始用马尾上的毛作为外科缝合线进行一些外科手术。时至今日生物医用材料已获得长足的进步，其中医用高分子材料更是被誉为医疗技术发展史上的一次飞越。 在此我谨对医用高分子材料中的壳聚糖材料谈一些我个人的认识。 壳聚糖学名：几丁聚糖。俗称甲壳素、甲壳胺、壳聚糖、可溶性甲壳素、脱乙酰基甲壳素、壳糖胺等。是以虾蟹壳为原料，先制得甲壳素，然后在浓碱的作用下脱去甲壳素分子中的乙酰基而得一种天然高分子化合物，在自然界中的含量仅次于纤维素。由于壳聚糖分子中含有活泼的羟基和氨基等极性基团，主链上可发生水解反应C-2位上的氨基和C-6位上的羟基可以发生乙酰化、羟乙酰化、羧甲基化、氰乙基化、硫酸酯化、氧化、黄原酸化等化学修饰。在双官能团的醛或酸酐等交联剂作用下，可进行交联反应。在r-射线或催化剂的作用下，乙烯基单位和丙烯酸类单体可与壳聚糖进行接枝共聚反应，加上它不仅具有很好的生物相容性，而且无毒、
易生物降解，使得其在医药、农业、环境、纺织、印染、造纸、催化、食品、日用化妆品等领域具有广泛的应用前景。下面我们就针对其在生物医用材料方面的应用进行讨论。 首先让我们来关注《第二军医大学学报》上刊登的一则实验结果。该实验是为观察聚合物壳聚糖〔CHI〕和磷脂化壳聚糖〔PC2CHI〕涂层膜对培养的血管内皮细胞增殖和迁移及血液相容性的影响而设计的。实验者将CHI 和PC2CHI 均匀喷涂在培养皿底层制成聚合物膜,以316 L 不锈钢片做成不锈钢圆柱体槽,将猪髂动脉内皮细胞接种于聚合物膜、不锈钢槽和不做任何处理的培养皿底部(空白对照组) ,培养24 h。光镜和扫描电镜观察细胞形态,以CCK28 试剂盒测定细胞增殖,并进行细胞迁移检测。以凝固法测定健康人血液在聚合物膜上作用2 h 后的凝血活酶时间(APTT) 、凝血酶原时间(PT) 、纤维蛋白原测定( FiB ) 和凝血酶时间(TT) 。结果发现动脉内皮细胞在CHI 和PC2CHI 膜上生长良好,形态正常。培养24 h ,内皮细胞在CHI 和PC2CHI 膜上的增殖率分别达88. 8 %和77. 8 % ,存活内皮细胞数目较不锈钢片组显著增加( P < 0. 01) ;而CHI 组的存活内皮细胞数目显著高于PC2CHI 组( P <0. 01) 。培养72 h ,内皮细胞在CHI 和PC2CHI 膜上迁移细胞数均显著高于316 L 不锈钢片,PC2CHI 组较CHI 组的细胞迁移数目显著增加( P < 0. 01) 。PC2CHI 组、316 L 不锈钢片组和空白对照组的APTT 较
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/2118871292.html, 壳聚糖的制备方法及研究进展 作者：张立英 来源：《山东工业技术》2018年第02期 摘要：壳聚糖作为一种碱性多糖被广泛应用于食品、生物、化工、医疗等领域。本文重点介绍了壳聚糖的制备方法及其研究进展，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：壳聚糖；碱性多糖；制备方法 DOI：10.16640/https://www.doczj.com/doc/2118871292.html,ki.37-1222/t.2018.02.016 壳聚糖本身的分子结构类似于纤维素，因其多了一个带正电荷的胺基，使其化学性质较为活泼。目前壳聚糖正因其优良的生理活性在食品、化妆品、医药、化工、污水处理等方面展现出广阔的应用前景，近十年来国内外对于壳聚糖的开发研究热度一直持续不减，各种新颖的制备方法也是层出不穷。 1壳聚糖的来源 壳聚糖通常是由甲壳素（又名几丁质）经脱乙酰基作用获得，甲壳素在自然界中广泛存在于高等真菌以及节肢动物（虾、蟹、昆虫等）的外壳中，其中虾壳、蟹壳是工业生产壳聚糖的主要原料。由于大分子间的氢键作用，天然存在的甲壳素构造坚固，化学性质稳定，不溶于水、酸碱和一般的有机溶剂，这也使得甲壳素的应用范围非常有限，因此甲壳素只有经脱乙酰基处理成壳聚糖才能获得广泛应用。 2壳聚糖的制备方法 （1）化学降解法。传统的壳聚糖生产多采用化学降解法。作为壳聚糖工业生产最常用的制备方法，化学降解法简便易行，效率高，整个生产过程容易控制，但该法环境污染较为严重，对周边环境具有一定的破坏性。欧阳涟等从蟹壳中获取甲壳素，并通过脱乙酰反应制备出了壳聚糖。试验探究了影响产物壳聚糖脱乙酰反应的各种因素，如反应温度、碱液含量及反应时间等，最终确定制备高脱乙酰度壳聚糖的条件为反应温度70℃，碱液质量分数47%，反应时间10 h。 （2）微生物培养法。微生物发酵法生产壳聚糖起源于美国，我国从上世纪90年代开始研究。其主要原理是利用微生物自身生产的酶进行催化，从而脱去甲壳素中的乙酰基，进而制备壳聚糖。目前该领域研究重点主要集中在优良菌株的选育和培养基的优化上。 贺淹才等首先采用电解法从培养的黑曲霉湿菌体中制得甲壳素，然后采用碱提取法从培养的黑曲霉湿菌体中制备壳聚糖。试验基于黑曲霉细胞壁的主要成分为蛋白质与甲壳素，而蛋白质带有可电离的基团，于溶液中可形成带电荷的阳离子和阴离子，在外加电场作用下发生迁
水溶性壳聚糖的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（１）、原料处理：将壳体去除肉后，清水漂洗备用；（２）、稀酸处理：用壳体重２～４倍４～１０％的盐酸浸泡１～２天，再用清水漂洗；（３）、碱煮除蛋白脱脂：用２～４倍８～１２％氢氧化钠煮沸２～４小时，用清水漂洗；（４）、再脱钙处理：用２～４倍１０～１５％盐酸浸泡，以除去碳酸钙和磷酸钙，再用清水漂洗；（５）、脱色处理：用２～４倍清水调节ＰＨ值在５左右、在酸性条件下加入１％的ＫＭｎＯ↓［４］至紫红色不褪为止，以除去壳体的有机色素，再用清水漂洗；（６）、还原除去ＭｎＯ↓［２］：将脱色后的壳体浸泡于１～３％的ＮａＨＳＯ↓［３］溶液中，以除去ＭｎＯ↓［２］，再用１～４％的草酸漂白得到白净甲壳素；（７）、脱乙酰度：用２～４倍５５～７０％的浓氢氧化钠在７５～９５℃处理１０～２０小时，获得壳聚糖粗品；（８）、纯化分离：将粗品溶于８～１０倍３～６％稀醋酸，慢慢加入１０％左右的浓碱至出现粘液，冷却至５～２５℃，静置水解２～４小时，用稀盐酸中和至ＰＨ值在８～９，并产生絮状物，不断搅拌，至絮状物不再产生，过滤，洗涤除去氯化钠获得可溶性壳聚糖精品。 壳聚糖的结构、性质及其应用 张洁 海洋药学0844130 摘要：生物相容性好、可降解、对组织和细胞无毒副作用的生物材料一直是生物医学领域研究的热点。壳聚糖(α(1-4)2-氨基2-去氧β-D葡聚糖)是甲壳素脱乙酰得到的天然多糖中惟一的碱性多糖,具有很多优良的特性。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。 关键词：壳聚糖，结构，性质，应用 壳聚糖(Chitosan，简称CTS)，壳聚糖是由N-乙酰糖胺组成,其中糖胺的含量超过90%,具有黏多糖相似的结构特点,而黏多糖在组织中分布广泛,是细胞膜有机组成成分之一,故壳聚糖具有优异的生物相容性⑴~⑵。表现为无毒、无刺激、无免疫抗原、无热原反应、不溶血,有抗菌消炎、促进伤口愈合,抗酸、抗溃疡、降脂和降低胆固醇的作用⑶~⑸。而且具有直接抑制肿瘤细胞的作用,并可通过活化免疫系统显示抗癌活性,与现有的抗癌药合用可增强抗癌效果,近年来其作为药物微球材料的研究也受到了极大的重视⑹,是一种安全可靠的天然生物活性多糖。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。 一．壳聚糖的结构与性质1.壳聚糖的来源—甲壳素 壳聚糖来源于一种自然资源十分丰富的线性聚合物一甲壳素，是甲壳素经脱乙酰化反应后得到的一种生物高分子Ⅲ。甲壳素是一种天然多糖类生物高分子聚合物，在自然界中广泛存在于低等生物菌类、藻类的细胞，节支动物虾、蟹、昆虫的外壳，软体动物(如鱿鱼、乌贼)的内壳和软骨，高等植物的细胞壁等，将甲壳动物的外壳通过酸碱处理，脱去钙盐和蛋白质，即可得到甲壳素。甲壳素化学名为[(1，4)一2一乙酰胺基一2一脱氧一B—D-葡萄糖]，分子式为(C8H13N05)。，单体之间以B(1-4)糖苷键连接，分子量一般在lO6左右，理论胺含量为6．9％。甲壳素的化学结构与植物中广泛存在的纤维素结构非常相似(见图l)，故又称为动物纤维素。
药081-1班 XX 20082350XXXX 甲壳质及壳聚糖及其衍生物在药物制剂中的应用和前景1.概述 甲壳素是存在于自然界中的唯一一种带阳离子的糖类聚合物，能够被生物降解，产量仅次于纤维素。其脱乙酰化的产物称为壳聚糖，壳聚糖经结构修饰又可得到一系列适合不同需要的性能优良的衍生物，研究证明，甲壳素、壳聚糖及其衍生物都被公认为很有前途的天然高分子化合物，是很重要的药用辅料。其中壳聚糖已被载入英国药典，具有很高的研究价值。 2.来源和分类 （1）甲壳质 甲壳质存在于自然界中的低等植物菌类、藻类的细胞，甲壳动物虾、蟹、昆虫的外壳，高等植物的细胞壁等，是从蟹、虾壳中应用遗传基因工程提取的动物性高分子纤维素，被科学界誉之为"第六生命要素"！因此被欧美中日政府认定为机能性免疫物质。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。 (2) 壳聚糖 壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。分为高密度壳聚糖，水溶性壳聚糖，羧甲基壳聚糖和专用壳聚糖。 3.性质 甲壳质的性质：甲壳质是一种白色，无臭，无定性粉末或半透明片状物，它不溶于水，稀酸碱溶液和乙醇，乙醚等有机溶剂，溶于无水甲酸，浓无机酸。它还具有以下性质： (1)可被酶分解而吸收。甲壳质是食物纤维素不易被消化吸收。若甲壳质和蔬菜、植物性食品、牛奶和鸡蛋一起食用可以被吸收。在植物和肠内细菌中含有壳糖胺酶、去乙酰酶、体内存在的溶菌酶以及牛奶、鸡蛋中含有卵磷脂等共同作用下可将甲壳质分解成低分子量的寡聚糖而被吸收。当分解到六分子葡萄糖胺时其生理活性最强。吸收部位主要在大肠。(2)溶于酸性溶液形成带正电的阳离子基团。甲壳质分子中含有氨基(一NH2。)，具有碱性，在胃酸的反应下可生成铵盐，可使肠内PH值移向碱性侧，改善酸性体质。反应中生成带正电荷的阳离子基团，这是自然界中唯一存在的带正电荷可食性食物纤维。(3)对人体细胞有很强的亲和性进入人体内甲壳质被分解成基本单位时就是人体内的成分，壳糖胺的基本单位是葡萄糖胺，葡萄糖胺是人体内存在的；而甲壳质的基本单位是乙酰葡萄糖胺，它是体内透明质酸的基本组成单位。因此，甲壳质对人体细胞有良好的亲和性，不会产生排斥反应。(4)溶解后的几丁聚糖呈凝胶状态，具有较强的吸附能力。因甲壳质分子中含有羟基、氨基等极性基团，吸湿性很强，可用做化妆品保湿剂。(5)甲壳质是天然纤维素(动物性食物纤维)，没有毒性和副作用，其安全性和砂糖近似。(6)可螯合重金属离子，作为体内重金属离子的排泄剂。
壳聚糖微球的制备及对染料的吸附性能 壳聚糖微球对阴离子染料具有较大的吸附容量，而壳聚糖微球对阳离子染料吸附容量较小。壳聚糖微球对染料的吸附过程受溶液初始浓度、pH值等因素的影响；当pH=2、温度为298 K时，壳聚糖微球对AO7的吸附率达93%，该吸附过程为具有化学吸附的自发过程。 标签：壳聚糖微球染料废水pH值吸附吸附量 一、印染废水的处理意义 印染废水中的污染物绝大部分来自织物本身和加工过程使用的化学染料以及辅助剂。随着工业的快速发展，人类正面临着越来越缺乏的可用的淡水资源，因此要求越来越高的污水处理回收技术。印染行业是工业废水，印染废水中较多的有机物类型和较高的COD、BOD值，高色度，高毒性。纺织废水成分复杂和不稳定，因此在废水处理中印染废水处理已成为一个焦点。 二、印染废水的处理办法 印染废水的处理过程主要包括：预处理和后续处理。预处理工艺的作用主要是去除部分污染物，改善污水水质，以提高后续处理的效果。大量的工业实践证明，印染水的综合治理过程中废水的预处理工艺具有极其重要的地位，它关系到整个系统的运行稳定和排放水质达标，同时也涉及到运行成本的高低。印染废水后续处理是废水处理的关键环节，目前所用的方法主要有化学处理法、生化处理法和物理处理法 三、壳聚糖吸附处理染料废水的研究进展 壳聚糖吸附染料是通过氢键，范德华力，静电引力来实现的。Mckay等首次研究了壳聚糖对印染废水的吸附性能，研究表明，染料种类、温度、pH、溶液初始浓度等对壳聚糖吸附效果有较大影响。随后国内外学者开始对壳聚糖吸附染料废水进行研究，近年来取得了丰硕的成果。实验数据表明，壳聚糖对很多种染料都有良好的吸附效果，尤其是对酸性染料具有较大的吸附容量，而对碱性染料吸附容量较小；壳聚糖对多数染料的吸附过程符合Langmuir吸附等温线。Wong 等用蟹壳分离出的甲壳素制成的壳聚糖来处理五种酸性染料（酸性绿25、酸性黄10、酸性黄12、酸性红18和酸性红73）废水，发现Langmuir吸附等温线与这四种染料的吸附过程有很好的关联。林静雯[1]等对壳聚糖改性，使壳聚糖与丙烯酰胺形成接枝共聚物，然后用这种改性的壳聚糖来处理一种色泽为深蓝色的印染废水，发现其去除率达到76%，脱色率达到95.92%。Annadurai等研究了壳聚糖吸附处理活性黑13染料，实验过程中控制反应时间、染料的初始浓度、壳聚糖颗粒大小、pH和温度，并对其进行优化，得出最佳吸附条件。在最佳吸附条件下，吸附容量达到130.0 mg/g。通过吸附热动力学研究，表明吸附过程为吸热反应。朱启忠[2]等研究壳聚糖对酸性品红染料的吸附性能，研究发现在一定
中国实用口腔科杂志2011年7月第4卷第7期 甲壳素（chitin）是N-乙酰基-D-葡萄糖胺以β-l，4键结合而成的多糖，是蟹、虾等甲壳类、甲虫等的外骨骼及蘑菇等菌类的细胞壁成分，广泛存在于自然界。壳聚糖（chitosan）是甲壳素脱去乙酰基的产物，安全无毒具有良好的生物兼容性，与人体细胞有良好的亲和性，无免疫原性，具有抗癌和抗肿瘤的作用。壳聚糖及其衍生物因其特有生物活性对多种细菌、真菌具有广谱抗菌的功能，在口腔抗微生物方面的应用逐渐得到重视。本文就壳聚糖及其衍生物抗菌性能方面研究现状进行综述。 1壳聚糖的抗菌活性 1.1壳聚糖对细菌的抗菌作用壳聚糖具有广谱抗菌作用。近年来研究发现，壳聚糖可抑制大肠杆菌、沙门菌属、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、李斯特单核细胞增生菌、小肠结肠炎耶尔森菌、链球菌、霍乱弧菌、志贺痢疾杆菌、产气单胞菌属及某些真菌等的生长［1］。 邓婧等［2］采用纸片药敏试验法，在pH6.5时对不同浓度壳聚糖进行抑菌实验，发现其对变形链球菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、幽门螺杆菌、牙龈卟啉单胞菌均有抑制作用。2％壳聚糖对变形链球菌、金黄色葡萄球菌的抑制效果最好，1.5％、1.0％、0.5％对变形链球菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑制效果优于幽门螺杆菌和牙龈卟啉单胞菌。有研究发现，在pH5.5时，1.0%壳聚糖（脱乙酰度为88.7%）对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌有强抑制作用［3］。 由于壳聚糖良好的成膜性和独特的抗菌性，它能有效抑制2种牙周致病菌——伴放线放线杆菌和牙龈卟啉菌的生长。Ikinci等［4］将壳聚糖凝胶或膜与洗必泰联用，证明壳聚糖对牙龈卟啉菌有一定的抑制作用，可避免洗必泰的不良反应，既可延长其作用时间，也能够明显抑制细菌生长。壳聚糖对促进血链球菌生物膜脱落有显著作用，且小分子量壳聚糖的作用效果最佳。壳聚糖对几种常见口腔致病菌不仅有抑制作用，而且经高温处理后其作用也很稳定，所以在治疗口腔感染方面壳聚糖将是有效药物［2］。1.2壳聚糖对真菌的抑制作用壳聚糖还具有抗真菌活性。壳聚糖可有效抑制皮肤浅表真菌的生长。刘晓等［5］研究壳聚糖凝胶对皮肤浅表真菌的抑制作用，发现壳聚糖凝胶剂对红色毛癣菌、断发毛癣菌均有较强抑菌作用，抑菌质量浓度为2.5～5g／L。Rhoades等［1］使用脱乙酰度为89%、质量浓度为1g／L的天然壳聚糖对念珠菌和白色隐球菌进行抑菌实验，发现其对2log cfu／mL念珠菌有明显的抑制作用，而对白色隐球菌却无抑制作用。Muhannad 等［6］在pH5.0条件下，使用0.5%壳聚糖（脱乙酰度92%）的乳剂对白色念珠菌的抗菌效果进行观察，发现24h后能使白色念珠菌数量减少达99%、黑曲霉菌减少达90%。可见壳聚糖对真菌也有很广泛的抑制作用，且作用效果与抗细菌作用类似。 作者单位：中国医科大学口腔医学院牙体牙髓科，沈阳110001 通讯作者：于静涛，电子信箱：Yjtao555@https://www.doczj.com/doc/2118871292.html, 综述 壳聚糖及其衍生物抗菌性能研究进展 刘扬，于静涛，孙莹莹，宋雪莲 文章编号：1674-1595（2011）07-0437-03中图分类号：Ｒ78文献标志码：Ａ 提要：壳聚糖由天然多糖甲壳素经脱乙酰化处理而成，是生物相容性和水解性较好的低聚糖，具有较好的广谱抗菌性。近年来，壳聚糖及其衍生物的抗菌性是医药、保健、食品和化妆品等领域的研究热点，本文就壳聚糖及其衍生物抗菌性能方面研究进行综述。 关键词：壳聚糖；壳聚糖衍生物；抗菌性；抗菌机制 Research on antibacterial action of chitosan and chitosan derivatives.LIU Yang，YU Jing-tao，SUN Ying-ying，SONG Xue-lian.Department of Endodontics，School of Stomatology，China Medical University，Shenyang 110001，China Summary：Chitosan，made by dehydration of natural polysaccharide chitin，is a biocompatible and soluble oligosaccha?ride and a good broad-spectrum antimicrobial.In recent years，antibacterial activity of chitosan and its derivatives is of special interest of research in the field of medicine，health，food and cosmetics，etc.This paper is a review on anti-bacte?rial performance of chitosan and its derivatives. Keywords：chitosan；chitosan derivatives；antibacterial action；antibacterial mechanism 437
壳聚糖和壳聚糖衍生物的抑菌作用 摘要：壳聚糖是一类有着广谱抑菌活性的天然多糖，其生物相容性好、易降解、无毒，因而作为一种可再生资源在抑菌领域受到了越来越多的关注。本文通过对壳聚糖来源、性质、壳聚糖衍生物的化学改性的方法和抑菌作用的分析，并对今后壳聚糖衍生物抑菌情况进行了初步的展望。为研制和开发新型的高抑菌活性的壳聚糖衍生物的开发提供理论参考。 关键词：壳聚糖；衍生物；抑菌；机理 引言 壳聚糖是无毒、无污染，具有可再生、无毒副作用，生物相容性和降解性良好的天然氨基多糖。目前已被广泛应用于医药[1-2]、农业[3]、食品[4-5]等领域，并成为最近生物新材料研究的热点[6-7]。壳聚糖具有抗菌活性，对多种植物病原细菌和真菌均抑制作用[8]。但由于其不溶于水和大多数有机溶剂，只溶于稀酸，在很大程度上限制了其应用范围。壳聚糖通过化学改性，可以得到具有一定官能团的壳聚糖衍生物。与壳聚糖相比，这些衍生物的性能往往有较明显的改善。对于壳聚糖的化学修饰研究较多的有壳聚糖的酰基化、烷基化、羟基化、醛亚胺基化、硫酸酯化、羧甲基化、季铵化等，其中季铵化、羧甲基化和硫酸酯化的产物由于具有良好的水溶性而备受重视[9]。有关壳聚糖的结构修饰和构效关系的研究已成为研究热点[10],因此，研究开发具有更高抗菌活性的壳聚糖衍生物，对于改善人们的生活质量具有重要意义。 1壳聚糖的来源和性质 1.1壳聚糖的来源 壳聚糖是自然界唯一的碱性天然多糖，壳聚糖的历史得追随到19世纪，当时Rouget 在甲壳素的天然聚合物中发现了其脱乙酰化的形式[11]。壳聚糖是白色或淡黄色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体。由于其原料和制备方法的不同，其分子量也有所不同，可以从数十万到数百万不等。甲壳素在浓碱中加热处理后，就可以脱去部分乙酰基，得到壳聚糖，反应路线如下。
壳聚糖及其衍生物的制备 甲壳素（chitin）在自然不仅含量十分丰富，而且可生物降解，是环境友好产品，利用沿海地区丰富的虾蟹壳为原料，可生产出甲壳素，变废为宝，净化环境。甲壳素经浓碱处理去掉乙酰其后得壳聚糖（chitosan），分子结构如下： O O CH2OH OH NH2n O 壳聚糖经化学改性可得系列的衍生物，如：羧甲基壳聚糖、低聚壳聚糖等。这些系列产品在许多方面有着极其广泛的用途。如在医学方面可作为抗癌制剂、手术缝线、人造皮肤、药物载体等；在轻工业上可作为化妆品填料、增白剂、固发剂或增强纸张的光洁度；在环保方面可作为絮凝剂、吸附剂，用于污水处理，还可用作饮料的澄清剂、无毒包装材料等；在农业方面是一种新型植物生长调节剂，促进植物生长、增加产量、提高品质、诱导植物的广谱抗病性，还可用于生产生物农药，用于果蔬保鲜。因此壳聚糖及其衍生物系列产品有很好的潜在需求和市场前景。 一、实验目的 1.了解壳聚糖及其衍生物的应用概况； 2.学习壳聚糖及其衍生物的制备原理和方法； 3.强化学生环保意识，变废为宝； 4.制备2～5g的产品。 二、实验内容 1．利用强碱制备壳聚糖； 2．测定壳聚糖的脱乙酰度。 三、实验原理
甲壳素是酰胺类多糖，壳聚糖的制备过程，就是酰胺的水解过程。酰胺有如下几种结构： 酰胺可在强酸或强碱条件下水解，对于低分子的酰胺，水解可以进行得比较 完全，但对于多糖来说，强酸更容易水解糖苷键，所以甲壳素的脱乙酰基，一般 情况下不采用强酸水解；相对说来，强碱造成糖苷键的断裂不像强酸那么严重， 所以都用强碱来脱乙酰基。 酸碱滴定法的原理是壳聚糖的自由氨基呈碱性，可与酸定量地发生质子化反应，形成壳聚糖地胶体溶液： 溶液中游离的H+用碱反滴定，这样，从用于溶解壳聚糖的酸量与滴定用去的碱量 之差，即可推算出壳聚糖自由氨基结合酸的量，从而计算出壳聚糖中自由氨基的 含量。 四、实验材料与设备 1．实验设备与仪器 水浴锅，电炉，烧杯，三角瓶，碱式滴定管，电子天平。 2．实验材料与试剂 甲壳素，NaOH，HCl，甲基橙指示剂，乙醇、丙酮。 五、实验步骤 1．壳聚糖的制备 （1）取三个烧杯，编号1﹟、2﹟、3﹟，于每个烧杯中加入甲壳素5g，于1﹟ 烧杯中加入40％NaOH 100mL,2﹟烧杯中加入50％NaOH 100mL, 3﹟烧杯中加入 60％NaOH 100mL,100℃煮沸2h,脱乙酰基。 （2）反应完毕取出，用蒸馏水洗至中性，再用乙醇、丙酮洗涤后，干燥，即得 白色壳聚糖。 2．脱乙酰度的测定 准确称取上述方法制备的三种壳聚糖各0.5g，分别置于250mL三角瓶中，加入
改性壳聚糖的研究进展 1壳聚糖的理化性质 壳聚糖(chitosan，(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)是甲壳素(chitin,(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)部分脱乙酰化的产物。甲壳素广泛存在于蟹、虾以及藻类、真菌等低等动植物中，含量极其丰富，自然界每年产量约在100亿吨，是仅次于纤维素的第二大多糖。它是由葡萄糖结构单元组成的直链多糖，此多糖中含有数千个乙酰己糖胺残基，因此在分子间形成很强的氢键，导致其不溶于水和普通有机溶剂，这就大大限制了其应用范围。 将甲壳素在碱性条件下加热，脱去N-乙酰基后可生成壳聚糖。人们常将N-脱乙酰度和粘度(平均相对分子质量)作为衡量壳聚糖性能的两项指标。N-脱乙酰度是判定壳聚糖溶解性的依据，脱乙酰度越高，分子链上的游离氨基就越多，在酸中的溶解性就越好；而壳聚糖相对分子质量越大，分子之间的缠绕程度就越大，溶解度就越小。壳聚糖是自然界中唯一的一种碱性多糖，它一般是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体。壳聚糖可溶于大多数稀酸，如盐酸、醋酸、苯甲酸溶液，且溶于酸后分子中氨基可与质子结合，使自身带上正电荷。甲壳素及壳聚糖的结构式如图1所示：
图1壳寡糖与壳聚糖的结构式 甲壳素和壳聚糖在自然界可以被各种微生物降解。微生物中的甲壳素酶(chitinase)可以随机地水解甲壳素的N-乙酰-β-(1-4)糖苷键。而壳聚糖可以被多种酶水解，包括壳聚糖酶(chitosanase)、麦芽糖酶、脂肪酶、以及各种来源的蛋白酶。在人体内甲壳素酶和壳聚糖酶并非普遍存在，通过测定显示N-乙酰壳聚糖在人血清中可以被人体内普遍存在的溶菌酶(lysozyme)降解。 壳聚糖的主链结构中引入了2-氨基，化学性质区别于3,6-羟基，与甲壳素相比增加了反应选择性的功能基团。由于C6-OH是一级羟基，C3-OH是二级羟基，空间位阻不同反应活性也不同，再加上C2-NH2，壳聚糖就具有三个活性不同的可供修饰的基团。根据不同的需要，被修饰的壳聚糖作为一种功能大分子广泛用于各种领域。由于壳聚糖只在酸性水溶液中溶解，而在中性或碱性水溶液中以及多数有机溶剂中不溶，限制了它的应用范围，因此科学家们采用衍生化的方法对壳聚糖进行改性获得了多种水溶性和可溶解于某些有机溶剂的衍生物，大大扩展了壳聚糖的应用范围。其中包括对壳聚糖进行N-,O-酰化，含氧无机酸酯化，醚化，N-烷基化，C6-OH和C3-OH的氧化，以及鳌合、交联等，在此过程中获得了许多性能良好，甚至是
壳聚糖微球的制备及其在生物医药领域的应用 杨 婷,侯文龙,杨越冬* (河北科技师范学院理化学院,秦皇岛 066004) 摘要:壳聚糖是唯一天然碱性氨基多糖,它具有良好的生物相容性、低毒性和生物可降解性,是制备微球的 良好材料。本文综述了近年来国内外壳聚糖微球的制备方法,如喷雾干燥法、乳化交联法、逐层自组装法、界面 聚合法、溶剂蒸发法以及离子凝胶法,分析了不同制备方法的优点及不足。壳聚糖微球不仅可作为固定化酶或 细胞的载体,而且是一种具有广泛应用前景的新型药物载体,本文还对壳聚糖微球在固定化酶或细胞和包埋药 物领域的应用进行了概述。 关键词:壳聚糖;微球;生物医药;应用 微球能保护包埋物免受外界环境影响,以及屏蔽味道、颜色或气味,降低挥发性和毒性,控制可持续释放等多种作用。近年来,微球已被广泛应用于生物、医药和食品等多个领域[1~2]。壳聚糖(CS)是经甲壳素脱乙酰化的线性高分子,是唯一天然碱性氨基多糖,具有良好的生物相容性、低毒性、生物可降解性,有抗菌、防腐、止血和促进伤口愈合等特殊功能和抗酸、抗溃疡的能力,可阻止或减弱药物在胃中的刺激作用,是制备微球的良好材料,在生物医学[3]、药学[4~8]以及固定酶或细胞[9~10]领域倍受专家青睐。壳聚糖作为药物载体,具有控制药物释放、延长药物疗效、降低药物毒副作用、提高疏水性药物对细胞膜的通透性、增强药物稳定性及改变给药途径等特点,是一种新型药物制剂辅料;壳聚糖作为固定化酶的载体,其机械性能良好、化学性质稳定、耐热性强,特别是分子中含有氨基,容易和蛋白质或酶结合,可络合金属离子,使酶免受金属离子的抑制;另外,壳聚糖来自于生物体,细胞毒性极低、亲和性好、安全性高,是固定细胞的良好材料。因此,近几年壳聚糖微球的制备和应用成为研究的热点。本文主要介绍了喷雾干燥、乳液交联、逐层自组装、界面聚合等多种制备壳聚糖微球的方法及其在生物医药等领域的应用。 1 壳聚糖微球的制备 1 1 喷雾干燥法 喷雾干燥法是工业中制备壳聚糖微球较广泛的方法之一,此方法是以热气流干燥雾化液滴为基础的。图1为喷雾干燥法工艺流程[11],首先将壳聚糖溶于酸性水溶液中,再将其它药物溶解或分散于该壳聚糖溶液,加入合适的交联剂,然后进入喷雾干燥器雾化,形成小液滴,溶剂瞬间蒸发可形成自由流动的粒子。微球的粒径取决于喷嘴的直径、喷雾流率、雾化压力、入口温度和交联程度等因素。Cev her等[12]以壳聚糖微球装载不同质量的盐酸万古霉素,将壳聚糖溶于1%(v/v)酸溶液得到0 5%(w/v)浓度的聚合物溶液,再将不同质量的盐酸万古霉素分散至该聚合物溶液中。然后将配制好的溶液进行喷雾干燥,其过程工艺参数为:入口温度130 2 ,出口温度90 2 ,喷雾流率600NL/h,喷嘴直径0 5m m。装载盐酸万古霉素的壳聚糖微球可以持续的保持药效。H e等[13]制备壳聚糖微球时也采用了喷雾干燥法,将配制好的壳聚糖水溶液与一定比例的戊二醛水溶液混合均匀,然后进行喷雾干燥,所用的喷嘴规格为0 5mm,入口温度与喷雾流率分别为160 和6m L/min,所制备出的壳聚糖微球的粒径在3~12 m之间。Williams等[14]在酸中配制一定比例的壳聚糖溶液,加入交联剂,调整参数:喷嘴直径0 3mm,入口、出口温度分别为142 3 、84 3 ,空气流量始终保持在450NL/h。Shi等[15]向壳聚糖酸溶液中加入 基金项目:河北省自然科学基金项目(B2009000862); 作者简介:杨婷(1984-),女,硕士研究生,主要从事天然产物化学研究工作; *通讯联系人:T el:0335 *******,E mail:kycyy d@https://www.doczj.com/doc/2118871292.html,.
壳聚糖及其衍生物的护肤作用 何芷筠 （仲恺农业工程学院化学化工学院化学工程与工艺072广东广州510225） 摘要：壳聚糖及其衍生物是一种资源丰富、用途广泛的天然高分子材料。甲壳素、壳聚糖已经被广泛应用于日用化工、环保、食品工业、农业和医疗等行业。本文主要综述壳聚糖及其衍生物的保湿护肤作用与发展前景。 关键词：壳聚糖壳聚糖衍生物保湿护肤 1.引言 壳聚糖（Chitosan）是甲壳素脱乙酰化而得到的一种生物高分子。由于壳聚糖分子中有大量游离氨基的存在，其溶解性大大优于甲壳素，而且兼具有甲壳素的天然性、无免疫原性、无毒无味、生物相容性好与易于降解等优点，所以壳聚糖有十分良好的经济应用价值，在食品、环保、医药、化工等领域具有广阔的应用前景[1,2]。人们对壳聚糖的研究十分活跃，其应用领域也不断拓宽。 壳聚糖及其衍生物溶于酸性溶液形成直链聚阳离子，成膜性好，可附于角蛋白与类脂质上，有一定的水分调节功能。配入化妆品中具有保湿、抑菌作用，又不引起任何的过敏刺激反应[3,4]，是良好的护肤品原料之一。 2.1壳聚糖及其衍生物的护肤原理 壳聚糖来源于生物体结构物质，与人体细胞有很强的亲和性，可被体内的酶分解而吸收，对人体无毒性和副作用[5,6]。另外，虽然壳聚糖分子内和分子间存在许多氢键，使其分子比较僵硬和缠结在一起，在水中的溶解度降低。然而，对壳聚糖结构上的羟基、活泼的氨基等基团进行化学改性后得到的衍生物，由于分子中含有羟基、羧基等易溶于水的基团，使其在水中的溶解度大大提高[7]，从而使其具有良好的吸湿性、保湿性、纺丝性和成膜性。 此外，壳聚糖及其衍生物具有抑制细菌、霉菌生长的活性，是抗菌谱较广的天然抗菌物质，运用在护肤品上可起到保护皮肤的作用。 2.2壳聚糖及其衍生物在护肤品中的应用优势 壳聚糖及其衍生物在化妆品方面的应用主要是利用其优良的保湿增湿性能。壳聚糖本身具有成膜功能，又具有良好的透气性能，是一种强的吸湿剂与保湿剂，与传统的保湿增湿剂相比，壳聚糖及其衍生物的保湿增湿
I型胶原-壳聚糖复合材料的生物相容性研究1 张永强1任志鹏1杨自权1*孙晓丹2卫小春1* 1山西医科大学第二医院骨科骨与软组织损伤修复山西省重点实验室 030001 2清华大学材料工程学院 【摘要】目的评价I型胶原-壳聚糖复合材料作为组织工程支架材料的生物相容性。方法体外培养兔骨髓间充质干细胞（BMSCs），采用四甲基偶氮唑盐（MTT）比色法检测不同分组的BMSCs生长情况，酶标仪测吸光度值（OD），计算细胞相对增值率（RGR％）；利用材料浸提液与兔新鲜血混合观察红细胞溶解情况，评价材料细胞生物相容性。结果空白组（A组），50％浓度组（B 组）和100％浓度组（C组）BMSCs均生长良好，并于1、3、5天逐渐增殖，阳性对照组（D组）细胞于第１天开始变圆、皱缩，3天和5天均皱缩死亡。A、B、C三组细胞在第1、3、5天各组吸光度值无显著差异（P>0.05），但均与Ｄ组有明显统计学差异（P<0.05）。材料相对溶血率为4.1％。结论I型胶原-壳聚糖复合材料无明显细胞毒性，有良好的生物相容性。 【关键词】胶原-壳聚糖材料；细胞毒性试验；溶血试验Biocompatibility researches of type I collagen - chitosan scaffold Zhang yongqiang1, Ren zhipeng1, Yang ziquan1*et al.1 Department of Orthopedics,the second hospital of Shanxi Medical University,bone and soft tissue healing Key Laboratory of Shanxi Province; 1基金项目：国家自然基金项目(30973048)；科技部国际合作重点项目（2008GR0403）；国家人力资源与社会保障部2009年度留学回国人员科技活动择优资助项目 作者简介：张永强（1985-），男，在读硕士研究生，研究方向为关节软骨的损伤与修复 *通讯作者：杨自权（1972-），男，副主任医师，硕士研究生导师，e-mail: yzqonline@https://www.doczj.com/doc/2118871292.html, 卫小春（1951-），男，主任医师，博士研究生导师，硕士研究生导 师,e-mail:weixiaochun06@https://www.doczj.com/doc/2118871292.html,