毕业论文
题 学 目 名 称 院 水溶性低聚壳聚糖的工艺探究 文理学院 应用化学 12101 郝建涛 41312133 陈琼
专 业 / 班 级 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师
摘要
壳聚糖作为一种化学产品，给人们的衣食住行已带来了很大到好处。为了确定以虾蟹 壳为原料制取壳聚糖的改良新工艺的最佳条件， 于是通过单因素实验选取实验因素与水平的 探讨和研究，其工艺条件为：10%盐酸溶液和 15%的助剂乙酸于常温水浴持续搅拌 4h 进行脱 钙，以 10%氢氧化钠溶液于 90℃的水浴中持续搅拌 6h 进行脱蛋白；以 10%过氧化氢于常温 浸泡 2h 进行了完全的脱色素过程，此时便可得到可溶于 0.1mol/L 盐酸的甲壳素. 根据 Box-Benhnken 的中心组合实验设计原理， 在单因素试验的基础上采用三因素三水 平的响应面分析法。将制取的甲壳素于三颈烧瓶中加入 31%氢氧化钠溶液,55%助剂乙醇溶液 于 110℃的水浴中持续搅拌 8h 进行了脱乙酰的过程,得到不溶于 0.1mol/L 盐酸的壳聚糖.用 甲基红指示剂标定法测定脱乙酰度.依据回归分析确定各工艺的影响因子，以壳聚糖的脱乙 酰度为响应值做响应面和等值曲线图.最后将制取的壳聚糖在一定条件下进行降解得到水溶 性低聚壳聚糖.
关键词：甲壳素；壳聚糖；脱乙酰度；响应面
Abstract
Chitosan as a kind of chemical product, to the daily life of the people has brought great benefits. In order to determine with shrimp and crab shell as raw material for the preparation of chitosan modified process, the optimal conditions, and through the single factor experiment selected experimental factors and levels of the discussion and the research, the technological conditions: 10% hydrochloric acid solution and 15% acetic acid additives in water bath at room temperature continuous mixing 4hwere decalcified, with 10% sodium hydroxide solution in 90 degcwater bath in continuous stirring 6h for protein removal; with 10% hydrogen peroxide at room temperature soaking 2hwere completely depigmentation process. Then we can get dissolved in 0.1 mol / L hydrochloric acid armour Shell element. According to the box benhnken central composite experimental design principles, on the basis of single factor experiment with three factors and three levels of response surface analysis method. The preparation of chitin in a three necked flask with 31% sodium hydroxide solution, 55% additive ethanol solution to110degcwater bath whisking 8h the deacetylation process, dissolved in 0.1 mol / L hydrochloric acid chitosan. With methyl red indicator calibration method for the determination of degree of deacetylation. According to the regression analysis to determine the factors affecting the process, with chitosan deacetylation degree as response value of response surface and contour curve diagram. Finally, the prepared chitosan in a The degradation of water soluble chitosan was obtained under certain conditions. Key words: Chitin; chitosan; degree of acetylation; response surface
第一章
综述
1.1 甲壳素的发展史 甲壳素(Chitin)是一种天然高分子物质,属于多糖碳水化合物。甲壳素又名甲壳质、几 丁质、壳多糖，在自然界中广泛存在于海洋节肢动物(如虾、蟹等)外壳中，也存在于低等动 物菌类、昆虫、藻类细胞膜中，是仅次于纤维素的第二大可再生资源。1811 年，法国科学 家 Braconnot H.在蘑菇中用热碱分离出了一种纤维状的白色残渣，从而把这种新物质命名 为 Fungine，意即真菌纤维烈 51。1823 年，法国科学家 OdierA ?3? 。从甲壳昆虫的翅膀中分 离出同样的物质， 虽然他没有进一步检测此物质中是否含有氮， 但是发现这种物质具有纤维 素的形式，命名为 hitin(希腊语意为“包覆”或“封套”，因为它是包在节肢动物外骨骼 或外表面的种物质，因此而得名)，自此以后便系统的开始了对甲壳素的研究工作。 自然界的有机物中，数量最多的是纤维素，其次是蛋白质，排在第三位的是甲壳素，甲 壳素是 21 世纪的新型材料，它对人类社会的发展和进步有着巨大的推动作用。在工业、农 业、医药、化妆品、环境保护、水处理等领域有着极其广泛的用途。估计每年生物合成甲壳 素 100 亿 t.甲壳素的可降解性使其有望成为塑料的替代物， 从而便可解决人类所面临的 “白 色污染”问题.然而从生产成本考虑来看，当前大规模生产甲壳素还是取虾，蟹的壳为原料， 潮流仍主要是用传统的化学方法通过酸碱处理后得到甲壳素。 我国沿海地区盛产中华绒毛蟹及大红虾等甲壳类产品，资源相对丰富,但其甲壳类产品 长期不仅未能得到有效充分的利用，反而对环境造成了极大污染。为了合理有效利用资源， 减少环境污染和长期开发甲壳素资源， 给甲壳素衍生物的生产提供稳定的原料来源。 本文旨 在通过和传统方法的对比， 采用改良新工艺用成本较低的虾蟹壳制备甲壳素， 我们课题组的 师生开展了甲壳素的人工提取工作，并在提取过程中积累经验，为加速其产业结构化，繁荣 地区经济发展和扩大就业做出微薄贡献。 1811 年法国学者布拉克首次从甲壳类动物的外壳中分离得到甲壳素 .甲壳素又名甲壳 质，壳多糖，壳蛋白,是自然界生物所含的一种氨基多糖。它具有无毒,无味、耐晒、耐热、 耐腐蚀，不怕虫蛀和碱的浸蚀，可生物降解的特点。甲壳素的化学名称为(1，4)一 2 一乙酰 氨基一 2 一脱氧一β —D—葡聚糖，它是通过β -1-4 糖苷键相连的线性生物高分子，分子量 从几十万到数百万. 1823 年 Odier 在昆虫表面坚硬角皮部分发现甲壳素，用希腊语命名为 Chitin. 1859 年法国人 Rouget 将 Chitin 置于氢氧化钠溶液中加热后，发现该物质可溶于有机 酸.首先得到了壳聚糖,壳聚糖的外观为白色或淡黄色半透明状固体, 略带有珍珠光泽,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.壳聚糖化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D 葡萄糖。 1894 年 Hoppe-Seyler 将这种脱去乙酰基的 Chitin 命名为 Chitosan，中文译为几丁聚 糖。
1977 年在美国波士顿召开了第一届甲壳质国际学术研讨会 ,自此人类开发利用甲壳素的 伟大行动正式拉开序幕,走上了世界的舞台. 1991 年日本三荣株式会社获准生产食品级 Chitosan，并且成为日本厚生省（相当于我国 卫生部）惟一准许宣传疗效的机能性保健食品，其销售量占日本保健食品的首位。 1991 年美国、欧洲的医学界、大学及营养食品研究机构相继投入研究开发甲壳素的行列， 并将甲壳素与蛋白质、脂肪、糖类、维生素和矿物质并列誉为人体六大生命要素。 1992 年日本厚生省受理 Chitosan 静脉注射药品的申请，这种药物主要用于抑制癌细胞的 转移. 1996 年甲壳素通过了美国药品、食品管理局（FDA）及欧洲经济共同体的审查，核准在美 国及欧洲销售 ?9 ? 。 2007 年以甲壳素及其衍生物作为主要原料成份的银色世纪工程系列保健食品被第九届 “中国青岛海洋节”确定为指定专用保健食品及重点推荐品. 甲壳素和壳聚糖具有与纤维素很相近的化学结构， 它们的区别仅是在 C 位上的羟基分别被 一个乙酰氨基和氨基所代替(如图）
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地关注，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的突破性进展。壳聚糖无毒无害,具有 良好的保湿性、润湿性,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了很大的改善,由于壳聚糖还有强化
免疫功能,美容养颜,改善酸性体质的生理优点,其应用也更倍受关注。因此鉴于这样的发展 状况,本文着重介绍了在不同条件下用改良新工艺探究甲壳素的最优制备和壳聚糖的最适降 解工艺以及在在食品，医药，水处理方面等应用新进展.
1.2 甲壳素的理化性质
1.2.1甲壳素的物理性质
甲壳素名甲壳质,又称甲壳多糖、几丁质.白色半透明固体,不溶于水,乙醇和乙醚。易溶 于浓无机酸和无水甲酸。 在浓酸或浓碱中发生水解生成α-氨基葡萄糖,它具有无毒,无味、耐 晒、耐热、耐腐蚀，不怕虫蛀和碱的腐蚀可生物降解的特点,分子量从几十万到几百万,是一 种重要的新型生物资源，是甲壳动物（虾、蟹）的重要成分,它可用于纺织品的防皱和防缩 处理；直接染料或硫化染料的固色；涂料印花的固着,木材的胶合以及防雨篷布的上浆等, 也可用作人造纤维和塑料等的原料.是地球上仅次于纤维素的第二大生物资源，这无疑给面 临全球资源枯竭危机的人类带来了生机和希望。
1.2.2甲壳素的化学性质
在特定的化学条件下 , 壳聚糖能够发生水解、烷基化、酰基化、磺化、硝化、卤化、 氧化、还原、缩合和络合等 . （ 1 ）羧甲基化 由于甲壳素具备大量的可作为有机缓蚀剂的氨基-NH2、 羟基-OH 基团,还有大量的羧基 -COOH 等其它缓蚀基团,从结构上完全符合良好缓蚀剂的特点。 （ 2 ）烷基化 酰基化 甲基壳聚糖其分子中含有-OH、-NH2、-COOH 等基团，能更有效配合金属离子。通过对 pH 值、羧甲基壳聚糖用量、铁离子的起始浓度,羧甲基壳聚糖吸附Fe 容量达到250mg·g 。 对产物的性能进行表征， 发现亚铁离子与羧甲基壳聚糖发生了化学配位， 配合物结晶度较壳 聚糖明显下降，质地变得疏松多孔。 （3）水解 还原 甲基壳聚糖具有很好的水溶性， 在制浆造纸行业中是应用十分广泛的造纸化学助剂， 通 过在单因素条件下的实验， 说明羧甲基化壳聚糖可用于纸张干湿强度的增强。 水溶性羧甲基 壳聚糖以及在化妆品中的应用证明其有良好的保湿性。 经过一系列的化学反应，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。 (4) 凝血性质 低聚壳聚糖是含有氨基的碱性多糖， 与生物组织的兼容性好， 弄够促进组织再生， 并且能够吸引带负电荷的血小板和红细胞 . 低聚壳聚糖分子链上 -NH: 的亲水性使其能 够增加纤维蛋白原的吸附数量，从而增加血小板粘附和血栓的形成，这一性质使得低
2＋ －1
聚壳聚糖已经成为一种安全有效的理想止血剂 . (5) 酯化反应 壳聚糖能被各种酸和酸的衍生物酯化，得到无机酸酯和有机酸酯。如：壳聚糖与硫酸 直接反应可得到硫酸酯，具有较好的抗凝活性；把 P2O5 加入到壳聚糖的甲碳酸溶液中反应制 得其磷酸酯，此衍生物有较好的水溶性和耐热性，有较强的吸附重金属离子的能力。在壳聚 糖的分子中含有-OH 和-NH2 两类基团,可以对壳聚糖进行化学改性. (6) 制备壳聚糖复合纳米粒子 壳聚糖通过静电作用可以吸附到由 Fe 和 Fe 共沉淀所制备的 Fe3O4 纳米粒子上， 形成磁 性 Fe3O4-CS 复合纳米粒子。据报道，这种复合粒子已经被广泛应用到酶亲和力隔离、蛋白质 分离、细胞分离、酶的固定化等多种领域。同时，氨基基团的存在使壳聚糖成为通过戊二醛 技术固定酶的一种很好的选择。 研究表明， 磁性 Fe3O4-CS 复合纳米粒子可以作为 β-半乳糖苷酶固定过程中的有效载体； 经此法固定的酶具有较长的贮藏期，并且 PH、热稳定性都比一般的可溶性酶要好。此外， 经壳聚糖纳米粒子固定的中性脂肪酶的热稳定性、 操作和存储稳定性也得到明显的改善。 因 此，壳聚糖纳米颗粒被用于保护普通中性脂肪酶的活性，并可将其活性提高 13.7%。中性脂 肪酶能够将脂肪水解成甘油和脂肪酸，是食品、医药等领域中广泛应用的一种酶。经过壳聚 糖纳米粒子固定后的脂肪酶，其水解脂肪的效率明显提高，从而大大降低了生产成本。
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1.3 壳聚糖的制取
壳聚糖是自然界中唯一带正电荷、阳离子的膳食纤维，曾被称为挽救人类健康的神奇 “电粉”。作为天然的可再生资源，壳聚糖具有广谱抗菌性、吸附性、成膜性、保湿性、生 物可降解性、生物可相容性、无毒性以及极好的螯合能力，且能加速伤口愈合。大量应用实 例证明:壳聚糖对人体的各项生理功能具有良好的调节作用，并显示出许多生命特征，如改 善代谢内分泌功能，调节免疫功能；改善消化机能，降低胆固醇；调节人体酸碱平衡吸附， 排除体内有害重金属；活化细胞，增强人体生命活力，延缓衰老等。近几年来，随着食品工 业的不断发展， 国内外研究人员对壳聚糖的关注和重视也不断地加强。 除此之外壳聚糖还是 一种带正电的碱性多糖，广泛存在于虾、蟹、昆虫的甲壳，以及真菌（酵母、霉菌）的细胞 壁和植物（如蘑菇）的细胞壁中，是自然界中仅次于纤维素的第二大天然高分子化合物，也 是存在于自然界中唯一能够被生物降解的阳离子高分子材料。 甲壳素经浓碱处理， 脱去分子 中的乙酰基后，转化为可溶性的脱乙酰甲壳素，又称壳聚糖（Chitosan）。学名：几丁聚糖。
其化学结构是由大部分氨基葡萄糖和少量的N一乙酰基葡萄糖通过β 一1，4糖苷键连接起来 的直链多糖。 分子式为：（C6H11NO4）n 结构：
传统甲壳素的提取方法归纳起来实质为“三脱”，即脱节肢动物无机盐、脱蛋白质、 脱脂质色素。 由于无机盐主要是碳酸钙， 因此提取过程中首先是用稀盐酸溶解碳酸钙变成氯 化钙，随酸溶液排出，固体经水洗至中性。再用稀成分 Na0H 溶液浸泡，煮沸除去虾蟹中的 蛋白质， 经用碱液反复处理后得到粗品。 用高锰酸钾溶液或过氧化氢脱色后水洗得到片状纯 白色产品。 碳酸钙和甲壳素在工业上有着广泛的用途， 虾蟹壳本是甲壳素和碳酸钙为一体的 天然生物基无机复合材料，传统的工艺中却采取强酸去除碳酸钙，强碱处理去除蛋白的“破 坏性”提取甲壳素产品的策略， 导致环境污染和生产成本大大提高。 在后期的使用实践过程 中往往为了提高强度、增加白度、热力学性能等因素加入无机填料碳酸钙，这样造成了巨大 的浪费。 国内外已有许多制取壳聚糖研究论文和专利报道， 研究的重点主要在甲壳素脱乙酰 基的最佳工艺条件，即碱液浓度、反应温度和反应时间。提高碱液浓度、反应温度和反应时 间均可提高脱乙酰度，碱液的质量分数范围在 35％～70％，低于 30％时，无论反应时间多 长，反应温度多高，脱乙酰度最高只能达到 50％.壳聚糖制备过程就是酰胺类多糖的水解过 程．众所周知，酰胺可在强酸或强碱条件下水解，但由于强酸极易导致甲壳素、壳聚糖糖苷 键的断裂，糖苷键对碱较为稳定，所以甲壳素脱乙酰化反应多采用强碱法．由于甲壳素糖残 基 c2 位的乙酰氨基与 c3 位的羟基处于反式结构， 所以对大多数化学试剂是稳定的， 包括碱 的水溶液， 因此甲壳素的 N 一乙酰基比较难脱掉， 需要高浓度的碱溶液和较长的反应时间． 虽 然人们对于甲壳素已进行了近百年的研究和实验，并且在工业上有了许多方面广泛的应用， 但是壳聚糖的制备至今仍没有一个完整的理论指导． 在后来的生产实践中人们提出了许多的 制备方法，归纳起来为碱法、化学法和生物法，碱法又可分为碱熔法、水碱液法、混合溶剂 碱。
1.3.1 一次浸碱法
这是当前普遍采用的方法,为了提高壳聚糖的脱乙酰度，人们提倡提高碱的浓度、反应 温度和延长反应时间，通常在 40～60％NaOH 溶液，80～ll0℃条件下，反应几小时到几十小 时， 壳聚糖产品的脱乙酰度(60～9O％)和相对分子量(十几万到上百万)相差较大， 这主要决 定于反应条件.卢风琦、 谢雅明等研究表明
?6 ?
碱液的浓度不能低于 30％， 如果浓度低于 30％，
不论提高反应温度，还是延长反应时间，只能脱去一半左右的乙酰基．许多学者刚发现甲壳 素一次浸碱无论提高反应温度、 碱的浓度， 还是延长反应时间都很难制得脱乙酰度大于 9O％ 的壳聚糖，而且壳聚糖的分子量随着温度的提高，碱浓度的增加，反应时间的延长，急剧下 降．尤其当脱乙酰度达到 80％以后，脱乙酰化反应出现严重的拖尾现象，而分子量呈直线 下降,为此人们对一浸碱法进行了改进和探究，采用间歇碱液处理又称分段反应。
1.3.2 间歇碱液法
甲壳素在一定温度(8O 一 110℃)的浓碱液(40～60％NaOH)中，反应较短的时间(1-2 小 时)，离心去掉碱液，将产物洗涤至中性，干燥，得到低脱乙酰度的壳聚糖．然后在相同条 件下， 用同样的方法重复处理 2- 3 次， 制备出高脱乙酰度(大于 90％)、 高黏度的壳聚糖． 在 相同的反应条件， 相同的反应时间下， 如果采用一次浸碱法只能制备出脱乙酰度(60～70％) 的壳聚糖，此方法优点是避免了一次浸碱法中脱乙酰化反应的严重拖尾现象，反应时间短， 壳聚糖脱乙酰度高，黏度大．水碱液法的优点是工艺、设备简单，被广泛采用．主要缺点在 于用碱量大，成本高，反应时间长，排出的浓碱液造成严重的环境污染．降低碱的用量，减 轻环境污染是壳聚糖制备工艺急需解决的首要问题．
1.3.3 二次浸碱法
结合实际的生产,人们试图在水碱液中添加各种水溶性有机溶剂来强化反应条件，减少 碱的用量。 但是都不行， 于是(1)Broussignac 将固体氢氧化钾溶于 95％ 乙醇和乙二醇混合 溶剂中与甲壳素作用，接近于混合试剂沸腾，反应 16 小时，得到脱乙酰度 83％的壳聚糖， 再延长反应时间也不能提高壳聚糖脱乙酰度， 其黏度随着反应时间的延长而降低． (2)Irineu and Robeas；在 50％NaOH 溶液中加入异丙醇、叔丁醇、丙酮作为稀释剂，同时加入噻吩或 硼氢化钠作为抗氧剂，在溶液沸腾温度下反应一定时间，得到脱乙酰度 70％左右的壳聚糖. 此方法可以节省 85％左右的烧碱，但是异丙醇、叔丁醇价格较高，又难回收，丙酮挥发性 太强，不适合做反应介质并用到实际生产中.
1.3.4 间歇碱液法
综合间歇碱液法和混合溶剂法，叶霞等
?18 ?
在 19％NaOH(反应介质 95％ 乙醇)、反应温
度 90％ ，采用间歇碱液法，可以获得高脱乙酰度、高粘度的壳聚糖．与传统的水溶液碱液 法相比节省 70．80％ 的烧碱，节省 2／3 洗涤用水，缩短反应时间，回收的烧碱和洗涤水 配制成 10％NaOH 溶液用于甲壳脱蛋白，无浓碱液排放顺应环保要求。
1.3.5 微波碱液法
由于强化物理、机械措施也可以促进甲壳素的脱乙酰化反应．将甲壳素浸在 45％NaOH 溶液中，然后放置微波炉内，处理 1O 分钟，混合物沸腾后，从微波炉中取出周能
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等先将
虾蟹壳用稀 HC1 脱钙后， 置于浓碱溶液中直接用微波辐射， 一步脱去乙酰基和蛋白质制备壳 聚糖．微波法作为一种环境友好的合成方法，用于壳聚糖的制备，能缩短反应时间、节约能 耗、减小污染、提高壳聚糖的品质等．但目前微波技术应用于壳聚糖制备的研究还处于实验 室研究阶段，微波反应装置到目前为止还不是很完善。
1.3.6 化学法
苯硫酚钠的水溶液中加入亚硫酰甲醇钠和二甲亚砜溶液与甲壳素混合， 在 100℃下反应 15 分钟，反应混合物用水稀释过滤，透析，干燥得到定量的完全脱去 N．乙酰基的壳聚糖 I22]．此方法适用于实验室制备高脱乙酰度的壳聚糖，难工业化。
1.3.7 生物法
除了化学方法脱乙酰基外亦可用酶法． 脱乙酰酶与甲壳素在缓冲液中， 适宜温度下培养
一定时间，可获得壳聚糖．此方法不需要烧碱，没有对环境造成污染，但脱乙酰酶提取比较 困难而且酶的活性条件苛刻．随着生物技术的发展，脱乙酰酶生产成本降低，这种不消耗氢 氧化钠，常温下脱乙酰并且不造成环境污染的生物方法将大有前景．总之，壳聚糖的制备方 法较多，但由于甲壳素脱乙酰化反应比较困难，各种方法都有其一定的局限性，有待于进一 步改进，旨在提高脱乙酰度和黏度，减少碱的用量，缩短反应时间，减轻环境污染 传统的工艺在非均相下脱乙酰化得到的壳聚糖脱乙酰化度一般在65%左右， 产品既不溶 于水也不溶于稀酸。 如果在均相进行脱乙酰化反应则可得到脱乙酰化度50%左右且能溶于中 [4] 性水的壳聚糖 。据认为，这种差异是由于在两种反应条件下得到的产物中, 脱乙酰的基在 分子链上的分布不同所造成的。其中甲壳素中主要含有无机盐，有机物和少量水分.有机物 中以甲壳质含量最高，约占80%左右，其次是蛋白质约为20%，还有少量的色素和油脂.要提 取甲壳素，就必须采用化学方法逐步除去除甲壳质外的成分，然后再进一步处理脱蛋白，脱 色， 得到纯净的可溶性甲壳素.近几年来人们对制取甲壳素、 壳聚糖的工艺研究十分活跃, 陈 德智等人将传统工艺进行了改进。郭国瑞等人用二次干法制取了脱乙酰度大于 75%的壳聚 糖，降低了原料消耗和能耗。陈昌康采用40% - 50%的NaOH溶液进行脱乙酰化反应，制得 了粘度高、色泽纯白的壳聚糖。江龙法等人采用一定真空度下的NaOH溶液处理甲壳素制得 稳定性好的水溶液甲壳素。 郭振楚等人最近采用浓度递减, 循环浸酸以及与脱蛋白的交叉处 理工艺来制取甲壳素 ,并用浓碱在一定真空度下处理甲壳素,得到了脱乙酰度为 91%的壳聚 糖[5]。 但就结合工业化大规模生产和社会的发展需求来看,他们的作法远不能与时俱进适应社 会和经济的快速发展.目前从虾、 蟹壳中提取甲壳素的方法仍主要是传统的酸浸脱钙盐(主要 为钙)、 碱煮脱蛋白和氧化脱色三大部分.随着社会的快速发展和人民物质生活水平质量的日 益不断提高.综合考虑到对生态环境的二次污染以及经济的发展和产品的实用性,可行性.本 文便在传统方法的基础上用改良工艺初步探讨建立了提取甲壳素的最新工艺流程: 蟹 壳 洗涤 晒干 粉碎 10%盐酸溶液 4h 15%乙酸室温
分离取壳
10%氢氧化钠溶液 6h
90℃
干 壳
过氧化氢 2h
分离取壳
31%氢氧化钠 55%乙醇 8h 8h
110℃
水洗至中性
晒干
成
品
由于天然壳聚糖分子结构紧密、水溶性较差，因而应用范围有限，不能很好的被生产实 用，但其降解后的产物水溶性壳聚糖，具有良好的水溶性、保湿增湿性、抑菌抗菌、抗病毒 等特性， 应用前景十分的广阔。 壳聚糖的降解方法主要有酸降解法、 氧化降解法、 酶降解法、 超声波降解法等， 但这都不同程度地存在着降解速度慢的问题和一系列新的问题， 在实验中 我们探讨和比较了亚硝酸钠醋酸和过氧化氢醋酸两种体系降解壳聚糖工艺， 拟为壳聚糖降解 工艺优化提供一定的理论依据，在壳聚糖的基础上对其进行了降解工艺。
1.4 壳聚糖的应用
1.4.1在食品上的应用
甲基壳聚糖分子链中，含有羟基、氨基、羧基等极性基团，具有较好的吸湿、保湿功能， 陈凌云等
[21]
研究表明，羧甲基壳聚糖吸湿、保湿性能优于透明质酸，并随羧甲基取代度的增
大而增强，因此可用做牙膏、护肤化妆品、护发及头发生长促进剂固发剂。羧甲基壳聚糖具 有杀菌能力和较好的成膜性能， 王敏娟等研究发现其膜具有较好的韧性度， 并且随着羧甲基 化取代度的增加而增加；羧甲基壳聚糖有抑菌、保鲜作用，O- 羧甲基壳聚糖稀水溶液涂在 果蔬上，可形成膜，此膜阻止氧的进入，而果蔬呼吸产生的CO2不会透出，但诱使果蔬成熟 的乙烯可逸出，因此对果蔬具有很好的保鲜效果，可用作蔬菜、水果和肉类的保鲜；羧甲基 壳聚糖分子中羧甲基取代度在一定的范围内，特别是6- O- 羧甲基壳聚糖具有较好的乳化能 力，考虑到羧甲基壳聚糖无任何毒副作用 定的杀菌、抑菌作用。
[22]
，可望作为食品的乳化剂；羧甲基壳聚糖具有一
1.4.2 在农业上的应用
羧甲基壳聚糖易溶于水，具有植物生理调节功能。Cuezo
[23]
研究表明，用其处理番茄可
提高叶片中叶绿素的含量； 如用羧甲基壳聚糖处理玉米开花期的果穗和种子， 可提高玉米籽 粒中蛋白质的含量。玉米是低蛋白作物，因为玉米在氮代谢过程中，谷氨酰胺合成酶和谷氨 酸脱氢酶往往受到抑制，NH 离子补偿能力下降，使得贮藏蛋白含量较低。师素云以羧甲基 壳聚糖处理玉米开花期果穗， 发现发育籽粒中的谷氨酰胺合成酶、 谷氨酸脱氢酶和谷丙转氨 酶活性均明显增强， 而蛋白水解酶活性下降， 其中谷氨酰胺合成酶活性比对照组高20%以上， 谷氨酸脱氢酶在处理后10、15、和25 天时分别比对照组高30%、40%和50%以上，谷丙转氨酶 活性高20%以上， 而蛋白水解酶活性下降了30%以上； 羧甲基壳聚糖对作物生长和营养代谢具 有调节功能。，作为一种天然生物调节剂，甲基壳聚糖有可能在很多作物，特别是蛋白质含 量较低的作物中具有广泛应用前景。
4+
1.4.3 在环保方面的应用
羧甲基壳聚糖是一种高分子絮凝剂， 具有絮凝和螯合性能。 杨智宽用羧甲基壳聚糖模拟 处理含Cd 废水，发现其对水中Cd 离子具有优良的絮凝去除效果，当Cd 浓度在20～50mg/ L 时，浓度为1%的羧甲基壳聚糖水溶液可以去除99.9%的Cd ，并有较快的去除速度，在1h 内 去除率达99%以上，去除效果受溶液酸度、时间、温度等因素的影响较小，因而可以在较宽 的范围内使用；羧甲基壳聚糖还可吸附除去溶液中的Pb ，用于废水中Pb 的处理；在污水处 理中，聚丙烯酰胺是广泛使用的絮凝剂，而刘维俊的研究结果表明，羧甲基壳聚糖的絮凝能 力强于聚丙烯酰胺；印染废水的处理一直是个头痛的问题，黄惠莉 等用羧甲基壳聚糖处理 印染废水，在pH=6～7 的范围内，羧甲基壳聚糖的使用量为0.6g/ L，温度为35℃时，处理
[9] 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+
24h，脱色率可达90%，因此，甲基壳聚糖在废水处理中大有前途。
1.4.4在医药方面的应用
毒理学研究表明，羧甲基壳聚糖无任何毒副作用，由于其无免疫原性，可生物降解，与 生物组织的良好相容性，使其在食品、化妆品尤其在医药保健领域得到了广泛应用，可促进 [25] 骨的修复，如：N，N- 二羧甲基壳聚糖磷酸钙可用于促进损伤骨头的修复、再生 ；心脏手 [26] 术后心包黏连增加了术后发病率和死亡率， Krause 随机将新西兰白兔分成两组， 进行心脏 手术，做对照实验发现，术后将N，O- 羧甲基壳聚糖直接应用于心脏和胸骨后表面地区的白 兔和未经N，O- 羧甲基壳聚糖处理的白兔相比，黏连显著降低，因此N，O- 羧甲基壳聚糖在 防止心脏手术后心包黏连方面， 有重要治疗应用价值； 羧甲基壳聚糖在医药上可作为免疫辅 助剂，具有抗癌作用而不损伤正常细胞；具有促细胞生长，抗心律失常等生物活性；具有较 好的抗凝血活性、生物相容性及生物活性，并且易溶于水，易被机体吸收；由于羧甲基壳聚 糖不会激起抗原反应，因此在疾病治疗中，可作为药物的载体。 甲壳素不溶于水,不溶于酸 碱, 壳聚糖只溶于酸。这就为医疗、医药、食品加工、水处理、饲料加工等提供了宝贵的原 料。作为医用高分子材料, 在制造外科缝合线、 人造皮肤、 人造血管、 人工肾、 药物缓释剂、 止血剂、 隐形眼镜、 抗凝血剂等已有广泛发现。 有的已有商品出售。 如外科缝合线的生产, 有 将甲壳素溶于三氯乙酸一二氯甲烷溶剂或溶干氯化铿一二甲基乙酞胺溶剂然后进行湿法纺 丝的报道。 壳聚糖手术缝合线的生产可将壳聚糖的稀醋酸溶液喷丝于铜一氨溶液中, 凝固物 用EDTA 洗脱铜离子制得。由于壳聚糖对生物活性物质的适应性和性质坚韧稳定, 故又适宜 于作为酶和细胞的固定化材料, 近年国内多有报道。 壳聚糖能被生物降解利用的性质又被研 究作为生物的特种培养基和生物降解性塑料。
1.4.5在化工领域的应用 壳聚糖之所以能够捕获并起到稳定金纳米粒子的作用，一是由于两者之间存在静电作
用； 二是壳聚糖具有足够大的立体位阻效应， 从而避免了金纳米粒子的聚集并能使金纳米粒 子功能化。因此，可以认为，壳聚糖中的多个 NH 基团具有与金纳米粒子相结合的能力，使 得金粒子在该聚合物表面具有良好的分散，不易发生团聚，金粒子粒径较小.陈伟等[13]也 通过实验进一步证实了这一点。 壳聚糖(CS)作为一种天然高分子，具有良好的生物相溶和降解性及无毒副作用，具有增 色和固色作用。壳聚糖的糖残基在 C2 上有一个乙酸基或氨基，c3 上有一个羟基，由于这些 平伏键特殊结构，对具有一定离子半径的某些金属离子在一定的 pH 值下具有一定的鳌合作 用， 也可吸附溶液中一些带电荷的悬浮物和有机物等。 刘静等[13]利用壳聚糖(CS)这些优势 改性 DSD-FBs， 使其中的荧光活性组分同壳聚糖高分子链以共价键相连， 改善其结构稳定性、 水溶性以及纸张耐光性， 为开发绿色无毒、 生物相容性好的壳聚糖类环保型荧光增白剂产品 奠定基础。
1.4.6 在农业领域
农业上作为植物生长调节剂和新型生物农药。甲壳四、五、六聚糖含量大于 80％，对
多品种水果、蔬菜、粮食等作物进行大田试验，在抗病虫害和促进生长方面有显著作用．用 分子量 2 000 以下的壳聚糖溶液进行小麦、豌豆等拌种，可以防止地下霉菌对种子的危害， 提高抗病能力，抗倒伏能力，增产可达 10％～30％。除此之外，其作为土壤改良剂对于污 染的土壤也具有很好的修复效果。 壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰基而得到的一种天然阳离子多 糖。既可作为重金属离子的螯合剂和吸附剂，又可作为植物的抗菌剂，因此可用于重金属污 染土壤修复.有关结果表明：增施壳聚糖可提高土壤中铜、镉活性，二氧化钛则钝化了土壤 中重金属的活性，其中纳米二氧化钛和试剂型二氧化钛的钝化效果差别不大.
1.4.7 在水处理方面的应用
溴素是重要的化工原料之一，溴素及其衍生的溴化物在国民经济和科技发展中有着特殊 的应用价值。海水中溴的浓度过低将直接限制采用现有生产技术制备溴素，因此，需要通过 吸附方法对海水的溴进行浓缩。 侯杰
[16]
研究三种壳聚糖对海水溴离子的吸附性能， 结果表明
三种吸附剂对海水 Br 有一定的吸附作用， 他们通过一系列的实验操作,发现其中负载硝酸镧 的改性壳聚糖微球对海水 Br 的吸附效果最好，在浓缩海水溴素方面，展现出一定的应用前 景。 王学刚，王光辉等
[17] -
人以天然高分子化合物壳聚糖(CTS)为原料，在碱性条件下用环氧
氯丙烷对壳聚糖进行化学改性, 制得不溶水的交联壳聚糖(CCTS)，用作含铀废水的吸附剂, 探讨了 pH 值、吸附剂用量、铀初始浓度、粒径对吸附的影响及其对铀的吸附动力学规律。 结果表明, 当废水 pH = 3～5 左右, 交联壳聚糖用量为 10mg，铀初始浓度为 50 mg/L, 经 160 min 后可达吸附平衡,铀的吸附去除率最高可达 98.0% 以上，交联壳聚糖对铀的吸附规 律较好地符合 Langmu ir 吸附等温式, 吸附动力学模型可用准二级速率方程来描述。 初始铀 浓度为 50mg/L, 壳聚糖和交联壳聚糖对铀的吸附去除率分别为 87.4%, 98.0%交联壳聚糖对 铀的吸附能力得到明显的提高。 此外， 黄增尉, 周泽广
[18]
进行交联壳聚糖处理电镀废水中铬的研究， 他们以天然高分子化合
物壳聚糖为原料， 在碱性条件下用环氧氯丙烷对壳聚糖进行化学改性， 制备得水不溶的交联 壳聚糖(CCTS)，采用静态法研究交联壳聚糖对废水中 Cr(Ⅵ)的吸附行性能. 实验结果表明 交联壳聚糖对 Cr(Ⅵ)具有很好的吸附性能, 吸附的最佳条件是: pH 值 3～4，吸附时间为 80min。使用 CCTS 处理电镀废水中的 Cr(Ⅵ)，离子吸附率达到了 96%, 而且吸附后的 CCTS 可以再生使用。 由此可见壳聚糖对污水的处理作用前景广阔， 而且吸收金属离子的效率较高.
1.4.8 制备高性能纤维
用改性甲壳质制成的纤维具有抗 x 射线能力 . 这也是它最大的用途之一 , 它可用作
手术缝合线，该线可以被生物体吸收，也能促进伤口愈合，并有消炎抗病毒的功效 . 用壳聚糖乙酸溶液制成的无纺布，透气透水性好，可用于医用辅料，在尼龙织物上涂 覆壳聚糖可以吸附汗液 , 穿着舒适 .
1.4.9用于化妆品
壳聚糖可用于化妆品的保湿剂，增粘剂和乳化稳定剂，还可用于发型的固定液，洗发水 等，其安全无毒，而且可起保护作用.壳聚糖及其衍生物具有极强的吸湿和保湿性, 这得力 于其分子中的极性基因。 壳聚糖的吸湿性大于甲壳素, 甲壳素的吸湿率可达400%--500%, 是 纤维素的2倍多。壳聚搪、甲壳素和纤维素三者的分子结构和基团密度极为相似, 而基团的 极性-NH2>-NHCOCH3>-OH, 极性愈大愈容易与水分子缔合, 故吸湿性越大。 正是由于壳聚糖及 其衍生物具有良好的吸湿和保湿性加上对肤发机体具有良好的生物亲和作用 , 使它们成为 护肤护发剂和化妆品的优良原料。 在轻工领域中洗发香波、 固发剂、 柔软剂等得到广泛应用。 添加了壳聚糖的洗发护发产品,使用后具有易于梳理、蓬松飘逸、手感弹滑、发色光亮, 还 有保护头皮促进毛发生长的功效 1.4.10 果蔬保鲜剂 果蔬保鲜的主要目的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， 从而形成了一种微气调环境， 使果蔬组织内的二氧化碳含量 增加，氧气含量降低，抑制了果蔬的呼吸代谢和水分散失，减缓果蔬组织的结构衰老，从而 有效地延长果蔬的采后寿命。研究结果证实，应用壳聚糖保鲜膜可较好的控制苹果、梨、草 莓、葡萄等多种水果的腐烂变质，可保持水果硬度，减少褐变，延长贮存时间和货架寿命。 同时，壳聚糖涂膜的保鲜作用在黄瓜、豆角、番茄、胡萝卜等多种蔬菜的保鲜实验中已得到 证实；经壳聚糖涂膜处理后，可显著性降低蔬菜的呼吸强度、蒸腾失水、多酚氧化酶及过氧 化物酶的活性，保持较低的膜透性，减少蔬菜腐烂发生，从而延长贮藏期。壳聚糖难被人体 肠胃消化吸收，是一种有效的膳食纤维，与果胶、卡拉胶等可加工成高质量的低热能保健食 品。壳聚糖加入各种保健食品中服用，对人体具有降低胆固醇、提高机体免疫力、调节人体 微量元素的功能，是一种理想的功能食品原料。目前，国外已研制出多种含壳聚糖的保健食 品，多以胶囊或锭剂之形态，用以减肥。在生产焙烤食品中，加入适量的壳聚糖可与蛋白质 形成稳定的乳液，然后焙烤可使面包柔软可口、保湿性能好，焙烤食品体积增加，内部蜂窝 状结构均匀。
1.4.11降解反应的利用
壳聚糖和纤维素一样, 它所具有的生物降解性也是极为宝贵的性质之一。当今塑料的应 用几乎遍及人们生活的所有领域。 但是各种塑料废弃物在自然环境中不易分解, 作为城乡垃 圾对环境的污染已成为人类社会的普遍公害。北京市日产垃圾 200 吨以上 , 美国人均日产 1.5千克的塑料垃圾。 利用天然多糖研制生物分解性塑料是解决问题的一种途径,并且这种做
法已经取得了引人注目的成效和进展,已经被广泛用于社会生产中.例如日本四国工业技术 研究所， 利用壳聚糖和纤维素的良好亲和性,将二者进行复合化,制得干湿强度都相当高的生 物降能性塑料；美国陆军部 ?4 ? Natick研究所利用壳聚糖与普鲁蓝糖组合制成生物分解性塑 料。 这些塑料可制成农用薄膜、 泡沫塑料等产品应用于有关行业和部f-J.由于这种塑料能被 微生物完全分解,对人体无害,不污染环境,是当今材料科学领域的新方向.用壳聚糖衍生物 制成的人工透析膜具有较大的机械强度和良好的抗凝血作用。 壳聚糖反渗透膜比纤维素膜有 较高的PH适应性和抗压性.由于壳聚糖分离膜的问世,在有机溶剂的分离上可望取得突破性 的进展。
1.4.12 在造纸方面的应用
CMCS 是纸张增强用的增强剂，它既可增加纸页的干强度，也可以作为纸页的湿强剂。作 为理想的增强剂是线性聚合物，而且还具有分子量大，成膜能力强的特点，这样官能团能充 分接近纤维表面， 才能对纤维有足够的粘合强度和在纤维间架桥的能力。 除此之外还具有分 子链上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。由于壳聚糖、CMCS 能够满足上述要求，故其具有很好的增强效果，可用于 纸张增强剂。 同时由于壳聚糖只能溶于酸， 这些酸组分容易和回收纸浆中的碳酸钙填料发生 反应产生泡沫， 生成的钙离子可能造成白水循环的问题， 因此需要一种能溶于水的壳聚糖衍 生物以此来解决此问题。CMCS 的结构中既有氨基,又含有羧甲基基团，能够溶于除等电点以 外的任何 pH 水溶液.
1.5 壳聚糖的展望
近几年来，壳聚糖在工业、农业、生活等各个领域的应用和改进，使之作为一种新的 天然衍生物越来越引起人们的关注和研究。我国有广阔的海岸线和大面积水产养殖基地,甲 壳素资源十分的丰富。 对于甲壳素/壳聚糖的科学研究也正在不断的深人。 甲壳素/壳聚糖— 作为一种性能优良的高分子材料，其多功能性、生物相容性、生物降解性是其他合成功能高 分子无法比拟的。 甲壳素高分子链的两个羟基和壳聚糖高分子中的两个羟基和氨基， 能发生 多种化学反应，生成极有开发价值的新功能材料，广泛用于高附加值新产品的开发。甲壳素 /壳聚糖及衍生物作为绿色材料，其开发潜力和应用前景是相当巨大的。目前, 壳聚糖季铵 盐及其衍生物已经在诸多领域中被广泛应用,随着人们对甲壳素/壳聚糖认识的增多,具有环 保、安全、廉价等诸多优点的壳聚糖也必将在各个领域中发挥更多的作用。壳聚糖制备原料 甲壳素来源丰富，价格便宜，也是自然界最丰富的有机化合物之一，特别是该分子中存在羟 基和氨基， 从氨基多糖的角度来开发其特有的新用途和新型产品， 壳聚糖经羧甲基化反应后， 被赋予水溶性， 其功能性质大大提高， 这类改性壳聚糖比原结构和合成聚合物具有更多生物 相容性，更高的亲水性，更大的生物降解性和更易处理的物理形态。然而由于甲壳素和壳聚 糖的化学性质、 结构和性质的关系， 如何提高非均相反应中羧甲基化反应的均匀性还有待于 深入的探讨和研究。 随着国内外对壳聚糖的研究与开发， 特别是应用研究和应用领域的逐步 深入，可以看出其发展前景非常的广阔。虽然我国的壳聚糖资源丰富，但在研究以及应用领 域与国外相比还有很多的不足， 没有形成一定的生产规模产业链。 壳聚糖是迄今发现的唯一 带正电荷的天然碱性多糖， 不同乙酰度的壳聚糖具有不同的功能， 壳聚糖具有良好的生物相 容性、可食用性、广谱抗菌性、可生物降解性、重金属离子螯合性、成膜成纤维性等，此外 还具有免疫增强、抗肿瘤、降血清胆固醇等多种特殊生物活性，安全无毒，对环境无公害， 广泛应用于农业、工业、畜牧业、环境保护、日用化工、化学分析以及食品、医药卫生、生 物工程等领域。
因此，我们应积极开展壳聚糖的应用研究与研究成果的推广，充分利用有效的资源，合 理的开发与利用。 同时， 以新方法 （如自昆虫提取， 以遗传工程方式改良美军或酵母菌种等） 生产壳聚糖也将成为壳聚糖应用研究的重要方向。 从整体看， 当前我国的甲壳素产业还存在 相当的盲目性，粗放性和无序性.我国的甲壳素产品市场过分依赖外贸，自身应用开发力度 不足.市场形势缺乏窗口的正确引导。此外我国生产甲壳素的原料方面也存在过于分散，利 用率低，原料相对不足等现象. 本文探讨壳聚糖的应用特性,应用领域的发展，并对壳聚糖的前景予以展望:（1）壳聚 糖的缓蚀性能方面还存在很多的研究空白， 在水处理特别是将其应用在海水缓蚀剂上需深入 研究。（2）许多树木根部由于地质和自身的年龄会发生腐烂，能否将壳聚糖的成膜性从应 用在果蔬上转变到树木上有待探索.（3）壳聚糖的合成工艺有待改进完善，使其在精细化工 领域里得到广泛的应用。 （4）壳聚糖作为一种新兴的天然药物，不但具有优越的理化性质， 并且没有其他化学合成药物的副作用， 更适合进一步的药物开发， 因此有着更广阔的研究前 景。
第二章实验 2.1 实验的目的
1 了解从虾，蟹壳中制备和提取壳聚糖的传统方法及原理。 2 学习和探究改良新工艺的制取方法及原理。 3 掌握单因素实验的数据处理及 Origin 绘图的方法。 4 掌握响应面实验的数据处理及绘图的方法。 5 将实验理论和大规模实践生产相结合。
2.2 实验原理
脱钙： 虾壳中一般含有 30%左右的甲壳素， 此外还含有蛋白质 脂肪色素及少量的 P,Fe,S I 等元素，其中钙质是以碳酸盐形式存在于生物体内，为使化学反应速度加快。因此改良新 工艺可用稀盐酸作为主导， 乙酸作为助剂按(HCl:CH3COOH=7:1)的比例使其浸泡,充分发生化 学反应，以 CO 2 气泡的溢出程度作为反应结束的标准，然后再除去酸液，用蒸馏水冲洗 2-3 次至中性。 脱蛋白:虾壳中蛋白质一般为角质，外壳类蛋白质，纤维蛋白，它们一般都很难溶于水， 但易在酸碱还有生物酶存在的条件下发生水解。 在一定温度下由大分子物质转化为小分子物 质， 其水解过程大致为： 蛋白质-多肽-二肽-氨基酸 根据蛋白质受热变性的物理性质和加碱 变性的的化学性质。因此可用稀碱加热的方法来除去蛋白质，脂肪及部分色素。反应结束后 用蒸馏水冲洗 2-3 次至中性。以测得粗蛋白的含量<7%为实验结束的参考标准。 脱色素：经过一系列的除钙脱蛋白后得到的甲壳素仍含有部分色素，主要是虾红素。此时 一般用过氧化氢氧化漂白便可得到纯净白色的甲壳素。 脱乙酰：纯净白色的甲壳素中含有 RN-HCOCH 3 ,为进一步加快化学反应速度和得到较高， 较纯含量的壳聚糖。因此，改良新工艺以氢氧化钠为主导，乙醇作为助剂在一定温度下反应 使分子中的乙酰基逐渐水解脱掉。 降解： 经过脱乙酰得到的壳聚糖虽然已经是实验所需的最终产物， 但是相对于降解后的低 聚壳聚糖就不能与之相提并论了， 由于它自身复杂的结构和经过脱乙酰得到的壳聚糖还含有 部分基团和很少量的色素，粘度较低，分子结构紧密、水溶性较差，依然不能被很好的用于 社会生产.因此便选用过氧化氢和醋酸以加热的方式进一步选择继续降解得到高质量 ,高品 质的壳聚糖.
2.3 实验器材及装置
烧杯.胶头滴管.量筒.铁架台.锥形瓶.酸碱滴定装置.恒温水浴锅.电子天平.玻璃棒.漏 斗.洗瓶.布氏漏斗.电子搅拌器.磁子搅拌器.分液漏斗.蛇形冷凝管.直形冷凝管.烘干箱.天 平.滤纸.乌氏粘度计.胶头塞.橡皮管.气球.
2.4 实验步骤
2.4 实验准备
由于实验课题的需要,我们便走访了石嘴山大武口百花市场海鲜水产摊，从卖者他们提 供的确切情况来看， 他们每年出售的虾蟹将不低于 3 吨。 但由于顾客对市场的需求和对产品 的选择,为迎合顾客,他们会对即将死去的螃蟹直接作为废弃物扔掉,据资料显示:这些被抛 弃的虾蟹壳经过进一步深加工可创经济价值高达近数万元。对他们来说,这样的作法不但给 他们造成很大的经济损失，更重要的是还会影响生态环境和人们的生活.于是我们便从他们 那边低价购买即将死去的螃蟹，洗涤,晾干,粉碎筛分后便开始了甲壳素的人工提取工作.
2.4.1 试剂
表 2-4-1 实验药品及规格 药品 盐酸 冰醋酸 氢氧化钠 氯化铵 氨水 无水乙醇 过氧化氢 高锰酸钾 硼酸 规格 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 药品 铬蓝黑 T EDTA 指示剂 三乙醇胺 甲基橙 甲基红 溴甲酚绿 硫酸铜 硫酸钾 硫酸 规格 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯
2.4.2 溶液的配制
表 2-4-2 不同浓度盐酸溶液的密度对照附表 浓度% -5 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 1.0048 1.0104 1.0213 1.0321 1.0428 1.0536 1.0645 1.0754 1.0864 1.0975 1.1087 1.1200 1.1314 1.1426 1.1537 0 1.0052 1.0106 1.0213 1.0319 1.0423 1.0528 1.0634 1.0741 1.0849 1.0958 1.1067 1.1177 1.1287 1.1396 1.1505 10 1.0048 1.0100 1.0202 1.0303 1.0403 1.0504 1.0607 1.0711 1.0815 1.0920 1.1025 1.1131 1.1238 1.1344 1.1449 20 1.0032 1.0082 1.0181 1.0279 1.0376 1.0474 1.0574 1.0675 1.0776 1.0878 1.0980 1.1083 1.1187 1.1290 1.1392 温度℃ 40 0.9970 1.0019 1.0116 1.0211 1.0305 1.0400 1.0497 1.0594 1.0692 1.0790 1.0888 1.0986 1.1085 1.1183 1.1280 60 0.9881 0.9930 1.0026 1.0121 1.0215 1.0310 1.0406 1.0502 1.0598 1.0694 1.0790 1.0886 1.0982 1.1076 1.1169 80 0.9768 0.9819 0.9919 1.0016 1.0111 1.0206 1.0302 1.0398 1.0494 1.0590 1.0685 1.0780 1.0874 1.0967 1.1058 100 0.9636 0.9688 0.9791 0.9892 0.9992 1.0090 1.0188 1.0286 1.0383 1.0479 1.0574 1.0668 1.0761 1.0853 1.0942
30 32 34 36 38 40
1.1648
1.1613
1.1553
1.1493 1.1593 1.1691 1.1789 1.1885 1.1980
1.1376
1.1260
1.1149
1.1030
(1)0.1%甲基橙：称 0.1g 甲基橙溶于 100ml 纯净水中摇匀即可 PH(3.2-3.4) (2)10%烧碱溶液：称取 10gNaOH 粉末，加蒸馏水溶解，于 100ml 容量瓶中定容至 100ml。 (3)0.1mol/LEDTA：称取 37.224g 家蒸馏水溶解，于 1000ml 容量瓶中定容至 1000ml。 (4)0.1mol/LNaOH：称取 1gNaOH 粉末，加蒸馏水溶解，于 250ml 容量瓶定容至 250ml. (5)0.1mol/L 盐酸:根据表 2-4-2 中盐酸的密度和质量浓度可求得其物质的量浓度
C1=1000ρ?/M，再根据公式 C1V1=C2V2，量取 V1 浓盐酸配制成 V2 体积 0.1mol/L 盐酸溶液.
(6)未知%盐酸：ρ 1V1W1=ρ 2V2W2 (7)8%盐酸：1.038×250×8%=1.179×V×36% (8)0.5%Ga 试剂：0.1g 铬蓝黑 T 加入 15ml 三乙醇胺，5ml 乙醇. (9)缓冲溶液 NH3-NH4Cl（pH=10）的配制：称取 10g 氯化铵溶于少量蒸馏水中，加 50ml 氨水 溶液，然后加蒸馏水稀释至 pH=10（用 pH 试纸测定）即可. (10)10%过氧化氢溶液的配制： 根据附表 2-4-3 中已知过氧化氢的浓度和密度和所需配制溶液的密度， 利用公式ρ 1V1c1= ρ 2V2c2，配制成 10%溶液。 附表 2-4-3 不同浓度过氧化氢溶液（25℃）的密度对照表 浓度% 2 4 6 8 10 12 14 密度 g/cm
3
浓度% 16 18 20 25 30 35 40
密度 g/cm
3
0.98551 0.99557 1.00540 1.01501 1.02442 1.03364 1.04269
1.05160 1.06038 1.06904 1.09031 1.11124 1.13205 1.15296
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。
壳聚糖改性工艺的研究 壳聚糖[是自然界中唯一大量存在的高分子碱性氨基多糖，与合成高分子材料相比，具有来源广泛、价格低廉、性质稳定、无刺激、无致敏、无致突变、良好的生物相容性和生物可降解性、低免疫原性以及生物活性等优点，已被广泛应用于工业、农业、生物工程、医药、食品、日化、污水处理、纺织印染等领域。壳聚糖不溶于普通溶剂，使其应用受到了一定限制，因此，对壳聚糖进行化学改性，提高其溶解性，并赋予其一些其他功能，扩大其应用领域成为了一个研究热点。 20116壳聚糖的结构和性质 1. 1壳聚糖的结构特性 壳聚糖具有复杂的双螺旋结构，其功能基团有氨基葡萄糖单元上的6位伯经基、3位仲羟基和2位氨基或一些N位乙酰氨基以及糖酐键，其结构式如图1所示。 1. 2.壳聚糖的一般理化性质 壳聚糖是生物界中惟一的一种碱性多糖，它是白色、无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体，因原料和制备方法不同，其相对分子质量也从数十万至数百万不等。 1. 3壳聚糖的溶解性质 壳聚糖可溶于稀的盐酸、硝酸、醋酸等无机酸和大多数有机酸但不溶于稀硫酸和稀磷酸。影响壳聚糖溶解的主要因素有脱乙酰度、壳聚糖的相对分子质量、酸的种类等。 2壳聚糖的改性研究 由于壳聚糖自身性能的局限性，科研工作者对其进行了改性研究，通过控制反应条件在壳聚糖上引人其他基团来改变其理化性质[6]。本文将介绍壳聚糖改性的研究进展及应用，并对目前的一些改性方法进行了较全面的总结。 2. 1化学改性 壳聚糖分子上有许多经基和氨基，可通过对其进行分子设计实现可控化学修饰，从而改善壳聚糖本身性能的一些不足。根据壳聚糖的化学性质，可以从酰化、酯化、烷基化等几个方面对其进行化学改性。 2.1.1酸化改性 壳聚糖可与多种有机酸的衍生物如酸酐,酰卤等反应，可引人不同相对分子质量的脂肪族或芳香族的酰基进行改性。酰化反应既可在轻基上反应(O位酰化)生成酯，也可在氨基上反应(N位酞化)生成酰胺。酰化化改性后的产物的溶解度有所改善，它具有良好的生物相容性，是一种潜在的医用生物高分子材料。如脂肪族酰化化产物可作为生物相 容性材料，N一甲酰化产物可增强人造纤维的物理性能。
关于壳聚糖及其衍生物的医药的研究进 展 （作者:___________单位: ___________邮编: ___________） 作者：凌沛学荣晓花张天民 论文关键词：壳聚糖；衍生物；纳米粒；研究进展 论文摘要：壳聚糖是天然多糖甲壳素的脱乙酰基产物，是一种含有游离氨基的碱性多糖，其相对分子质量从数十万到数百万不等，具有多种生理功能。经降解和化学修饰后的壳聚糖，在某些方面具有比壳聚糖更好的生物活性。壳聚糖及其降解物和修饰物安全性良好，且具有可降解性和组织相容性，在医药领域具有很高的应用价值。多年来，壳聚糖及其衍生物一直是医药研发领域的热点之一。本文根据国内外的参考文献，对壳聚糖及其衍生物的最新医药研究进展进行综述。 壳聚糖（chitosan）是天然多糖甲壳素的脱乙酰基产物，学名聚氨基葡糖，是由N-乙酰-D-氨基葡糖单体通过β-1，4-糖苷键连
接起来的直链状高分子化合物。壳聚糖是一种含有游离氨基的碱性多糖，其相对分子质量（Mr）从数十万到数百万不等。目前已知壳聚糖及其衍生物具有抗微生物、增强免疫、调节血脂、抑制肿瘤等药理活性[1]。另外，由于壳聚糖及其衍生物安全性良好，且具有可降解性和组织相容性，因此在药物传递系统中也得到广泛应用。本文从药理活性和在药物传递系统中的应用两部分，对壳聚糖及其衍生物的研究进展进行综述。 1壳聚糖及其衍生物的药理活性 1.1抗菌活性 已有大量的研究证实壳聚糖及其衍生物具有广谱的抗菌活性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、枯草杆菌、八叠球菌、放线菌和热带白色念珠菌等均具有抑制作用。壳聚糖的抑菌活性和多种因素有关。壳聚糖只有在酸性溶液中才具有抑菌活性，并且溶液的pH值越低抑菌活性越强。壳聚糖的抑菌活性也受到其脱乙酰度的影响，脱乙酰度越高，抑菌活性越强。不同Mr的壳聚糖对于细菌的抑制活性不同，整体上抑菌活性随分子量的升高而呈降低趋势。Seyfarth等[1]最近对一系列不同Mr的壳聚糖衍生物的抗真菌活性进行了研究，发现其抗真菌活性随着Mr的减小而降低，随着功能团掩蔽质子化的氨基而增强。陈威等[2]最近提出，不同Mr的壳聚糖对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌都具有较好的抑菌效果，但是引起钾离
甲壳素又称甲克质、几丁质，是重要的天然抗菌整理剂之一。它来自天然贝壳、蟹壳、虾壳、鱼骨及昆虫等动物的客体。当甲壳素脱乙酰度达到55%时，则成为甲壳素最重要的抗菌衍生物壳聚糖。甲壳素整理剂SAL6680是以壳聚糖、活性添加剂为主要成分，是安全性很高的集保湿、美肤、抗菌为一体的整理剂。它具有良好的粘合性、生物相容性、生物降解性、无毒性及特殊的吸附性。适用于各种纤维织物，包括棉、毛等天然纤维和聚酯、尼龙、粘胶等化学纤维纺织品，经其处理后的织物具有优良的耐洗性。SGS、Intertek 等全球多家权威检测机构一致证明: SAL6680的抗菌性能符合美国AATCC100标准及日本JIS L 1902-2002标准等。韩笑 壳聚糖衍生物抗菌剂的应用 王阳 （西安工程大学，陕西西安710048） 摘要:概述了纺织品抗菌防臭整理的重要性，介绍了抗菌整理剂的种类，重点阐述了改性壳聚糖的抗菌防臭整理剂的应用工艺，采用日本JIS标准测试证明Herst ATB抗菌整理纺织品具有高效、耐久的抗菌防臭效果，并且Herst ATB成本低廉，安全环保，适合于工业化生产。 关键词:甲壳素;抗菌防臭整理剂;抗菌纺织品;抗菌整理工艺 The application of chitosan antibacterial agent Abstract: This paper covers the development and the important of antibacterial finishing, as well as the kinds of antibacterial agent, mainly the finishing method by chitosan. Based on American standard JIS, result show that cotton fabric treated with Herst ATB has not only the excellent antibacterial effect, durable to washing, but also safe to body and environmental friendly. It is suitable for manufactory. Key words: chitosan; antibacterial agent; antibacterial textile; antibacterial finishing 1前言 随着人们卫生保健意识的增强，特别是安全、舒适、健康、清洁、环保等“绿色”观念的形成，对于纺织品要求越来越高，使纺织品的抗菌、防霉、防臭后整理加工更加受到人们的重视。 在生活中，人们不可避免的接触到各种各样的细菌、真菌等微生物，这些微生物在合适的外界条件下，会迅速繁殖，并通过接触等方式传播疾病，影响人们的身体健康。织物属于具有无数空隙的材料，因此较容易吸附微生物。 抗菌整理就是用抗菌整理剂处理织物，从而使织物具有抑制微生物生长的功能。其目的不仅是为了防止织物被微生物沾污而损伤，更重要的是为了防止传染疾病，保证人体的安全健康和穿着舒适，降低公共环境的交叉感染率，使织物获得卫生保健的新功能。 2几种常用的抗菌剂及其特点
壳聚糖改性研究与应用 赵朝霞（1142032224）四川大学化学学院2011级本科 摘要：甲壳素是一种天然多糖，脱除乙酰基的产物是壳聚糖，作为新型功能生物材料，它们已在水处理、日用化学品、生物工程和医药等领域得到了应用。本文综述了近年来关于壳聚糖改性研究进展，以及将其应用到医学、食品、化学工业等各个领域的概况，重点介绍了化学和物理修饰方法的应用研究。 关键词：壳聚糖化学改性与修饰物理改性与修饰功能材料 甲壳素的化学名称为(1，4)一2一乙酰氨基一2一脱氧一β—D—葡聚糖，它是通过β-1-4糖苷键相连的线性生物高分子，分子量从几十万到几百万。甲壳素脱除乙酰基后的产物是壳聚糖，其化学名称为(1，4)一2一氨基一2—脱氧—β一D—葡聚糖。甲壳素和壳聚糖具有与纤维素很相近的化学结构，它们的区别仅是在C位上的羟基分别被一个乙酰氨基和氨基所代替(如图） 但它们的化学性质却有较大差别。甲壳素和壳聚糖具有生物降解性、细胞亲和性和生物效应等许多独特的性质，尤其是含有游离氨基的壳聚糖，是天然多糖中唯一的碱性多糖[1-4]。因此，它们已在废水处理、食品工业、纺织、化工、日用化学品、农业、生物工程和医药等方面得到应用。 医药领域 聚乳酸一羟基乙酸共聚物(PLGA)微粒广泛用于蛋白、多肽、核酸等生物大分子给药。由于PL-GA纳米微球表面缺乏可用于共价修饰的基团，所以难以在表面负载生物活性物质如DNA、配体和疫苗等，不易于通过受体或抗体进行靶向给药。因此，人们尝试用不同方法将PLGA 表层包裹不同的聚合物以达到物理改性PLGA微球表面的目的。如阳离子表面修饰是基于PLGA表层负电荷而设计的，这种方式使PLGA的表面活化成为可能。将壳聚糖(CHS)选做纳米微球表面修饰材料是因为它具有阳离子电荷，生物可降解，黏膜黏附性等特性。阎晓霏等以溶菌酶为模型蛋白，将改性PLGA与溶菌酶通过化学键结合并以CHS修饰得到一种新型阳离子纳米微球，达到增大纳米微球的包封率、载药量并促进蛋白类药物吸收的目的[5]。 壳聚糖在医药测定方面也有着十分积极的作用。Zhang等[6]首先制备了壳聚糖包覆的CdSe ／ZrKS量子点作为Her2／neu基因小分子干扰RNA(small interfering RNA，siRNA)的载体。并通过跟踪量子点的荧光信号证实药物载体靶向传送到乳腺肿瘤细胞，利用荧光索酶和酶联免疫分析验证导入细胞的siRNA的基因沉默效应。钟文英[7]等壳聚糖包覆的Ccrre量子点为荧光探针，基于荧光猝灭法建立了吉米沙星定量测定方法。以壳聚糖为载体合成新型疏水色谱填料[8]，有效分离提纯枯草芽孢杆菌α一淀粉酶、鸡卵粘蛋白、AS 1.398中性蛋白酶以及伪单孢杆菌脂肪酶[9]，以壳聚糖为载体的亲和吸附剂和壳聚糖固定化蛋白酶均具有广泛应用价值． 壳聚糖羧甲基化后，与磷酸钙生成螯合物，它可促进骨骼的矿化，在医药上可作为成骨的促进剂[10]。 二、化工领域 武美霞[11]等以壳聚糖为络合剂、稳定剂或保护剂，通过简单的化学还原法制备了具有超小尺寸的非晶态NiB．CS催化剂，并且使活性组分Ni分散均匀。壳聚糖修饰炭黑负载Pt—Au 催化剂，对原电极有相当好的物理极化学性质的改良作用。Sugunan[12]等认为，壳聚糖之所以能够捕获并起到稳定金纳米粒子的作用，一是由于两者之间存在静电作用；二是壳聚糖具有足够大的立体位阻效应，从而避免了金纳米粒子的聚集并能使金纳米粒子功能化。因此，
改性壳聚糖富集研究综述 摘要:壳聚糖及其衍生物是一种天然高分子,随着对其研究的深入发展,涉及的内容和应用范围越来越广泛。本文综合概述了壳聚糖的结构、性质、富集及其化学改性的方法,简单介绍了它们的应用领域。 关键词:壳聚糖;富集;化学改性;应用。 引言: 壳聚糖具有许多独特的化学物理性质,根据其酸化、酉旨化和氧化、接枝与交联、经基化、经烷基化等反应还可制备成多种用途的产品,而且从氨基多糖的特点出发具有比纤维素更为广泛的用途。对壳聚糖的应用开发研究,自本世纪六十年代以来就十分活跃,近年来国际更是十分重视对它的深入开发和应用。通过对甲壳质和壳聚糖进行化学修饰与改性来制备性能独特的衍生物已经成为当今世界应用开发的一个重要方面。 1、壳聚糖及其改性吸附剂 壳聚糖(chitosan)是一种天然化合物,属于碳水化合物中的多糖,是甲壳素N-脱乙酰基的产物,其学名是β(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。 壳聚糖本身的基本结构是葡萄糖胺聚合物,与纤维素类似。但因多了一个胺基,带有正电荷,所以使其化学性质较为活泼。且因其聚合分子结合键角度自然扭转之故,对于小分子或元素会发生凝集螫合作用。根据甲壳素脱乙酰化时的条件不同,壳聚糖的脱乙酰度和分子量不同,壳聚糖的分子量通常在几十万左右。但一般来说N-乙酰基脱去55%以上的就可称之为壳聚糖。 壳聚糖本身性质十分稳定,不会氧化或吸湿。鉴于壳聚糖及其衍生物具有优良的生理活性,在食品、生物制药、水处理方面显示出非常诱人的应用价值。近年来,国内外对壳聚糖的开发研究十分活跃。 2、壳聚糖富集工艺的研究现状 由于壳聚糖吸附剂有以上的优点,学者们对其富集的工艺已经有了较为深入的研究。 李斌,崔慧[1]研究了以壳聚糖作富集柱,稀H2SO4为洗脱剂,稀NaOH 为再生剂,火焰原子吸收光谱法简便、快速分离富集测定水中痕量Cu(Ⅱ)的方法,于波长325nm 处测定,检出限为20ng·ml-1,线性范围为10~20μg·ml-1。此法的优点在于简便、快速、选择性好、经济实用、效果良好。但由于壳聚糖易降解,在实际操作中存在着流速控制难,富集效果不均一,空白大的问题。
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
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/4617450680.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。
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
文章编号:1004- 1656(201101-0001-08壳聚糖及其衍生物在农业上的应用 陈佳阳1,乐学义 1,2* (1.华南农业大学理学院应用化学系,广东广州510642; 2.华南农业大学生物材料研究所,广东广州510642 收稿日期:2010-07-12;修回日期:2010-10-10基金项目:华南农业大学211工程项目(2009B010100001 联系人简介:乐学义(1961-,男,教授,主要从事生物无机化学研究。 Email :lexyfu@https://www.doczj.com/doc/4617450680.html, 摘要:壳聚糖是一种具有许多优良的特性且来源丰富的可再生绿色高分子材料。本文简要介绍了近几年来应用化学、 物理和酶催化三种方法对壳聚糖的改性。同时介绍了壳聚糖及其衍生物作为生物调节剂、农药、化肥和果蔬保鲜剂等在农业上应用的研究进展。关键词:壳聚糖;改性;植物调节剂;农药;果蔬保鲜中图分类号:O636.1 文献标识码:A Applications of chitosan and its derivatives in agricultural production CHEN Jia-yang 1,LE Xue-yi 1,2*
(1.Department of Applied Chemistry ,College of Sciences ,South China Agricultural University ,Guangzhou 510642,China ; 2.Institute for Biomaterial Engineering ,South China Agricultural University ,Guangzhou 510642,China Abstract :Chitosan is a kind of reproducible and green polymer material with various excellent qualities and abundant source.The main objective of the paper was to deptict methods of chemical ,physical and enzymatic of chitosan to modify chitosan.Moreovre ,the development of applications of chitosan and its derivatives in agricultural production were reviewed ,such as plant growth regulator ,pesticide ,fertilizer and fresh-keeping of fruits and vegetables. Key words :chitosan ;modification ;plant growth regulator ;agrochemicals ;fresh-keeping of fruits and vegetables 甲壳素(Chitin 存在于虾、蟹、昆虫等的外壳 中以及菌类、藻类低等植物细胞壁中,是自然界中产量排列第二的多糖类物质[1] 。在温度为120?C 时,对甲壳素进行碱性水解1-3h 可制得壳聚糖[2]。一般把脱乙酰度＞70%的甲壳素称为壳聚糖 [3] 。壳聚糖(Chitosan 又称脱乙酰几丁质、聚氨 基葡萄糖和可溶性甲壳素,是天然多糖中唯一的碱性多糖,也是迄今为止发现的唯一阳离子碱性多糖,其学名为(1,4-2氨基-2-脱氧-8-壳聚糖,结构与纤维素相似,无毒害、无味、易生物降解,不污染环境,且有良好的吸附性、成膜性、吸湿性等
壳聚糖及其衍生物的抗氧化性能及 应用研究进展 赵 盼，王 丽，孟祥红* (中国海洋大学海洋生命学院，山东 青岛 266003) 摘 要：对壳聚糖及其衍生物的抗氧化性能和应用进行综述。壳聚糖的抗氧化功能主要受其分子质量和脱乙酰度的影响；壳聚糖的醚化、酯化、酰化衍生物及金属配合物影响其抗氧化性能；壳聚糖及其衍生物在水果保鲜、果汁澄清和防褐变、食物保存、延缓衰老等方面具有广阔的应用前景。关键词：壳聚糖；衍生物；抗氧化；应用 Research Progress of Antioxidant Properties and Applications of Chitosan and Its Derivatives ZHAO Pan ，WANG Li ，MENG Xiang-hong* (College of Marine Life Science, Ocean University of China, Qingdao 266003, China) Abstract ：The antioxidant properties and applications of chitosan and its derivatives are reviewed in this paper. The antioxidant properties of chitosan are mainly determined by its molecular weight and degree of deacetylation. In addition, etherification,esterification, acylation and chelation with metal elements all also influence the antioxidant properties of chitosan. Chitosan and its derivatives have broad application prospects in fresh-keeping of fruits and vegetables, juice clarification, browning prevention,aging delay, and so on. Key words ：chitosan ；derivatives ；antioxidant properties ；application 中图分类号：TS201.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2010)15-0299-05 收稿日期：2010-01-28 作者简介：赵盼(1985—)，女，硕士研究生，研究方向为海洋活性物质和功能。E-mail ：panpanxbg@https://www.doczj.com/doc/4617450680.html, *通信作者：孟祥红(1973—)，男，副教授，博士，研究方向为海洋生物化学和生物材料。E-mail ：mengxh@https://www.doczj.com/doc/4617450680.html, 活性氧自由基(reactive oxygen species ，ROS)是指含有未配对电子的原子、分子或离子。超氧阴离子自由基(O 2?)﹑羟自由基(?OH)和脂自由基(ROO ?)是3种具有代表性的活性氧自由基[1]。这些自由基有很高的反应活性，具有强烈的引发脂质过氧化的作用。目前为止，由于氧化失衡引起的疾病已超过100多种[2]。此外，活性氧还会导致水果、蔬菜及果汁等在贮藏过程中的衰老和腐败，严重影响品质和口感，因而研究和开发具有抗氧化活性的物质具有重要的意义。天然抗氧化剂成分具有无毒或低毒以及良好的生物相容性等特点，已引起各国科学家的高度重视。 壳聚糖是甲壳素N -脱乙酰基的产物，化学名称是聚β(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D -葡萄糖，是广泛存在于虾蟹、昆虫甲壳，真菌和植物细胞壁中的一种碱性多糖。研究表明壳聚糖具有清除自由基、保护机体免受过氧化损伤等作用[3-12]。但壳聚糖作为一种碱性多糖只能溶于酸溶液而不能溶于水溶液或碱性溶液，因此限制了其应 用，壳聚糖分子上分布着大量的活性氨基和羟基，通过化学改性可获得具有抗氧化特性的水溶性衍生物[13]。近年来，有关壳聚糖和其衍生物抗氧化方面的性质已有大量的报道[14-29]。本文主要就国内外研究进展进行综述，以期能为壳聚糖及其衍生物抗氧化特性的研究和应用提供参考。1 壳聚糖的抗氧化性能 有关壳聚糖抗氧化性能的报道最早见于1998年，Xue 等[4]发现壳聚糖可以显著抑制脂质体的过氧化。随后有关壳聚糖抗氧化性能方面的研究越来越多。目前，针对壳聚糖抗氧化性能的研究主要集中在以下两个方面：1.1分子质量对壳聚糖抗氧化性能的影响 多数研究者认为，壳聚糖分子质量越低抗氧化性能越好，随着分子质量不断增大抗氧化性能反而有一定程度的下降。例如Xing 等[5]分别用分子质量为76×104、
国家标准《水溶性壳聚糖中还原性端基糖的测定分光光度法》编制说明 （一）工作简况，包括任务来源、协作单位、主要工作过程、国家标准主要起草人及其所做的工作等； 1、任务来源 本标准根据国标委公布的2018年第四批国家标准计划项目（国标委发[2018]83号），本项目计划编号为20184458-T-469，名称为水溶性壳聚糖中还原性端基糖的测定分光光度法。 本标准由全国生化检测标准化技术委员会（SAC/TC 387）提出并归口。 本标准由等联合起草。 2、目的和意义 水溶性壳聚糖是由壳聚糖水解得到的一类具有生物活性的低聚合度壳聚糖, 具有抗氧化、提高免疫力、抑菌、降血糖等生物学作用, 它不仅溶于酸性溶液，还可溶于中性溶液和碱性溶液，因此被广泛应用于食品、医药、农业、化妆品等领域。 3、协作单位 4、标准编制过程和主要工作过程 （1）2017年9月至2018年2月，标准起草单位组织相关技术人员对“水溶性壳聚糖中还原性端基糖的测定分光光度法”标准项目进行了预研。根据国家制修订有关程序和要求，2017年12月下旬，青岛科技大学主持在青岛召开了《水溶性壳聚糖中还原性端基糖的测定分光光度法》国家标准制定研讨会。会上，组成了标准起草工作组，进一步明确了任务要求，根据研究内容详细安排了工作进度，并成立了标准起草工作小组。会议研究讨论了《水溶性壳聚糖中还原性端基糖的测定分光光度法》初稿，对起草小组在标准起草过程中的一些思考及难点问题进行了深刻讨论，各单位代表结合各自的优势和特长就标准内容及方法选择进行了讨论，为“水溶性壳聚糖中还原性端基糖的测定分光光度法”标准制定奠定了必要的基础。课题组成员广泛收集了国内外标准、文献，了解了国内外相关技术动态，并且明确了工作思路和进程安排。 （2）2018年3月标准起草单位在收到全国生化检测标准化技术委员会文件后，提交了项目建议书以及国家标准草案。 （3）2019年1月收到全国生化检测标准化技术委员会生检标[2019]1号文件
壳聚糖衍生物的合成及其在化妆品中的应用 发表时间：2017-10-09T15:51:25.220Z 来源：《基层建设》2017年第14期作者：黄楚明邓玉川黄楚杰黄楚佳[导读] 摘要：本文介绍了目前常用的几种壳聚糖衍生物包括羧甲基壳聚糖、壳聚糖磺化衍生物、壳聚糖羟烷基衍生物、羧基壳聚糖、壳聚糖季铵盐及其制备方法，并对这几类壳聚糖衍生物在化妆品中的应用进行了介绍，同时提出了有效研究参考配方。 广东真丽斯化妆品有限公司广东揭东 515500 摘要：本文介绍了目前常用的几种壳聚糖衍生物包括羧甲基壳聚糖、壳聚糖磺化衍生物、壳聚糖羟烷基衍生物、羧基壳聚糖、壳聚糖季铵盐及其制备方法，并对这几类壳聚糖衍生物在化妆品中的应用进行了介绍，同时提出了有效研究参考配方。 关键词：化妆品添加剂；壳聚糖衍生物；应用；合成；壳聚糖 一、壳聚糖衍生物的合成 1、羧甲基壳聚糖。在最近几年的当中，羧甲基壳聚糖的应用较为活跃，在碱性条件下，与氯乙酸发生反应，从而得到羧甲基壳聚糖。随着壳聚糖分子质量不断减小，羧甲基壳聚糖反而会逐渐增大，在羧甲基壳聚糖的制备过程中，通常会伴随壳聚糖分子降解。 2、羧基壳聚糖。羟甲基在壳聚糖分子中6位上，从而被氧化成为羧基，加大壳聚糖水溶性，氧化剂的应用可以是三氧化铬、双氧水或者是亚硝酸。具体的氧化过程为：取10克壳聚糖，放置于有机溶剂当中，加入乙酸溶液、乙酸酐两者的混合物并进行搅拌。加热之后在经过四个小时到六个小时的反应，最后在进行过滤，并得到壳聚糖。在搅拌的时候加入双氧水或者是三氧化铬，在30度至50度的环境中反应两个小时到八个小时即可。 3、壳聚糖羟烷基衍生物。壳聚糖与羧烷基化剂进行反应，同时也可以与酰化剂进行反应，从而生成水溶性衍生物，使得化妆品具有良好的保湿效果，为了提高醚化剂反应，采用强碱来进行催化，在此种条件下，容易使得壳聚糖羟烷基的黏度减弱，容易断链壳聚糖分子。因此，为了保证化妆品的保湿效果以及吸湿效果，用二甘醇酸酐来作为酰化剂，从而生成壳聚糖衍化物。 4、壳聚糖磺化衍生物。壳聚糖磺化合成，具有抑菌作用。用长链烷基取代壳聚糖分子的N原子，这个时候的磺酸化所形成的衍生物具有两亲性，壳聚糖磺酸基制备方法：首先，将95%或者98%度的脱乙酰的壳聚糖，加入到乙醇、甲醇当中并进行搅拌，然后加入辛醛反应二十三个小时左右，再加入氢化硼钾水溶液反应十小时左右，这个时候生产的辛基壳聚糖，需要用稀盐酸中和，用甲醇来沉淀。最后将以上物质添加到DMF当中，搅拌9小时左右，之后加入DMF溶液并反应20小时，沉淀过滤之后得到磺酸壳聚糖。 5、壳聚糖季铵盐。引入羧丙基三甲基氯化铵，于壳聚糖的氨基之上，从而衍生出羧丙基三甲基氯化铵壳聚糖。主要制备方法为：首先，将大于90度的脱乙酰壳聚糖与异丙醇共同加入到容器当中进行搅拌，加入9克容量的环氧丙基三甲氯化铵反应8小时，冷却之后进行沉析，过滤之后采用甲醇洗涤，干燥之后得到产物。 二、壳聚糖衍生物的特性及其在化妆品中的应用 1、应用特性 羧丙基三甲基氯化铵（HACC）、羧甲基壳聚糖（CMCH）、磺化壳聚糖、羧基壳聚糖以及CMCH，具有非常好的保湿效果，并且能够取代化妆品中的HA（透明质酸），从而为化妆品提高保湿效果。HACC是化妆品中主要的保湿物质，其吸水率是化妆品中透明质酸的两倍，高于HA，HACC同时具有抑菌性，此外，磺化壳聚糖、黄原酸壳聚糖以及磺化羧丙基壳聚糖等等，其主要的优势在于可以有效的抑制细菌、大肠杆菌、霉菌、黑霉菌以及酵母菌，其中HACC的抑菌浓度是最低的，具有优异的调理作用，同时具有可降解性，在化妆品当中具有非常好的抑制皮肤衰老以及抗菌的功效，此外，价格低也是其最大的一个特点。羧丙基壳聚糖的表面活性优良，而且，除了具有高效的保湿效果之外，在化妆品领域应用当中将具有非常大的潜力。 相较于HACC和羧丙基壳聚糖而言，CMCH在化妆品应用领域当中是最为活跃的，CMCH的吸湿性的增强，是随着分子质量减少而得到的效果，如果分子质量不断增大，那么其取代度也会变得增强，保湿性能明显优于HA，价格也比较低廉，在初期应用过程中，CMCH的吸湿速度会比较快，后期的吸湿效果会随着时间变化而逐渐增大。CMCH的对人体皮肤来说，是无害的，在化妆品中能够形成一层薄膜，如果应用于头发当中，在正常环境下可以保持良好的柔顺效果。 2、CMCH 在化妆品当中的应用 （1）在护肤品中的应用。应用于护肤品当中的CMCH，有利于改善皮肤，对皮肤能够起到非常好的保持作用，会在皮肤的表面上形成柔软的、光滑的薄膜。 （2）在洗发水中的应用。应用于洗发水当中的CMCH，对头发具有非常好的洁净作用，，能够改善发质，丰富发质弹性。 （3）在洗浴剂中的应用。洗浴乳液当中的配方含有香精、去离子水、十二烷基酰胺基丙基甜菜碱、防腐剂等，应用于洗浴乳液中的CMCH，对皮肤能够起到非常好的抑菌、抗菌作用，同时还能起到清洁、润肤效果。 三、结语 对壳聚糖衍生物的合成，国外内对此方面也在不断的研究。并且研发的壳聚糖衍生物具有优异的综合性能，但是壳聚糖衍生物的黏度以及速溶还需要深入研究。在国内，对于壳聚糖衍生物的实验，主要在室内进行，并没有在工业化生产实现，随着不断深入研究，不断改进合成技术，提高壳聚糖产品质量，相信在未来，壳聚糖及其衍生物的应用范围将会逐步得到扩大，并在多个领域得到重用，进而推动市场发展，提升经济效益。 参考文献： [1] 李瑞国.壳聚糖衍生物的合成及其在化妆品中的应用[J].日用化学工业，2004，05：319-322. [2] 李满林.氨基硫脲及氨基化壳聚糖衍生物的合成与应用研究[D].西北农林科技大学，2014. [3] 秦玉坤.新型含氮、硫、磷壳聚糖衍生物的制备、抑菌活性与机理初探[D].中国科学院研究生院（海洋研究所），2012. [4] 余珍.壳聚糖敷料的应用与遗传毒性研究[D].杭州师范大学，2013. [5] 张世才.壳聚糖氨基酸衍生物的制备及其抗凝血性能研究[D].西南大学，2014.