壳聚糖及其衍生物在农业上的应用

Research Progress of Chitosan and its Derivatives in the Fields of Medicine,Agriculture and
Nanomaterials
作者： 李靖雅[1];钟志梅[1]
作者机构： [1]内蒙古农业大学理学院,内蒙古呼和浩特010018
出版物刊名： 化工管理
页码： 125-128页
年卷期： 2020年 第28期
主题词： 壳聚糖;衍生物;进展
摘要：壳聚糖作为一类具有良好生物相容性、可降解性等优点的天然聚氨基葡萄糖,在众多
领域都有广泛的应用空间。

文章阐述了壳聚糖在医学领域,例如组织工程学、基因工程方向的研
究方向;农业领域,壳聚糖在防治作物虫害、吸附水土中重金属离子等热点问题的应用实例;以及在纳米材料领域有关新型复合材料、新型生物传感器的研究进展,总结了近年来壳聚糖及其衍生物
的研究成果,展望了其未来的研究方向。

农药按照来源可将其分为化学农药和生物源农药2大类，其中生物化学农药、植物源农药、微生物农药一般归属于生物源农药，也即平时称之为生物农药。

生物源农药在我国已有悠久的历史，也是最早应用植物源农药防治病虫害的国家之一；虽然生物源农药特性是药效偏低（与化学农药相比），其发展速度显得比较缓慢，但却是发展绿色农业重要的主力军。

生物源农药壳聚糖是甲壳素脱乙酰化处理的产物，壳聚糖的分子量为十几万至几十几，是迄今发现的唯一天然碱性多糖。

由于形成有序的大分子结构中大量2-氨基葡萄糖和部分2-乙酰氨基葡萄糖的存在，前者含量一般超过80%，其特殊的分子组成和结构赋予壳聚糖多种生物活性和功能，与甲壳素相比各种性能得以大大改观。

据文献报道，生物源壳聚糖具有杀虫、杀菌、调节作物生长、生物官能性和易于成膜等特殊性能，在农业中主要可以用作杀虫剂、杀菌剂、植物生长调节剂、农药缓释剂、果蔬保鲜剂以及可降解地膜和种子处理等应用；而使用的壳聚糖对作物无药害，对人畜无毒害、对环境无公害, 是一种对环境友好的、性能优良的生物源农药，具有广阔的应用前景。

壳聚糖已经在食品、医药、化妆品、其他工业方面使用都取得了一定的成果，在农业上则在近年来才得到应用。

壳聚糖是植物-病原体相互作用过程中的重要信号分子，不仅能抑制病原菌的生长，还能激活植物的多种抗病基因，诱导植物产生抗病性。

它作为植物体内的诱导物，能诱导各类植物产生抗性因子，有效地防治真菌、细菌和病毒性病害；同时又能有效地活化植物细胞，调节和促进植物生长，特别是对目前化学农药无法控制的某些农作物的特殊病害，如枯萎病、黄萎病和病毒病等，有明显而独特的效果，受到人们的关注。

1 壳聚糖的资源和制备壳聚糖（chitosan）是甲壳素的脱乙酰化处理的产物，是迄今发现的唯一天然碱性多糖。

甲壳素（Chitin）又名甲壳质或几丁质等，属于直链氨基多糖，分子式为（C8H13NO5）n，单体之间以β（1→4）甙链连接，分子量一般在106左右，理论含氨量6.9%。

壳聚糖、三十烷醇(TA)两种纳米制剂对小麦种苗生长的影响一、实验目的：两种纳米制剂对小麦种苗生长的影响，比较哪一种纳米级制剂对小麦的萌发更有作用。

二、实验原理：壳聚糖(chitosan，简称CS)是甲壳素部分脱去乙酰基后生成的衍生物，化学名称是：B一(1，4)一2一氨基一2一脱氧一D一葡萄糖。

壳聚糖不溶于水和碱溶液，可溶于稀盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸[1]。

因其具有促进作物生长，增强作物抗性，提高作物产量的作用[2]，近几年在农业生产方面得到广泛应用。

三十烷醇是一种天然的长碳链植物生长调节剂，化学名称正三十烷醇，结构式CH3（CH2）28CH2OH，又称蜂花醇，是从蜜蜂蜡中纯化提取的天然生物产品。

对人畜无害及副作用，对环境无污染。

三十烷醇适具有促进生根、发芽、开花、茎叶生长和早熟作用，具有提高叶绿素含量、增强光合作用等多种生理功能。

在作物生长前期使用，可提高发芽率、改善秧苗素质，增加有效分蘖。

在生长中、后期使用，可增加花蕾数、座果率及千粒重。

纳米粒子，是指粒度在1～100nm，即尺寸介于原子、分子和块状颗粒之间的微小固体粒子。

因其粒子的超细化，其表面电子结构和晶体结构都发生了变化，产生了块状材料所不具有的表面效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应，从而使超细粒子与常规粉末材料相比，具有一系列优异的物理、化学性质[3]。

纳米粒子的优良特性，使之作为一种新材料，在宇航、电子、冶金、化学、生物和医学、环境保护等领域中展示了广阔的应用前景。

三、（1）实验材料:小麦种子（2）实验试剂及器材：三十烷醇(TA)、壳聚糖、2mg/mL 多聚磷酸钠(TPP)、36％冰醋酸、氢氧化钠、便携式酸度计、磁力搅拌器，离心机，冷冻干燥机、超声波清洗机、量筒（）、移液管（）、培养皿（）、胶头滴管、直尺四、实验步骤1 纳米材料制备：（1）纳米壳寡糖制备准确称取600mg壳聚糖，溶于150mL 的2％冰醋酸溶液中。

得到4mg／mL的壳聚糖冰醋酸水溶液。

羧甲基壳聚糖的性能及应用概况一、本文概述《羧甲基壳聚糖的性能及应用概况》这篇文章旨在全面介绍羧甲基壳聚糖（Carboxymethyl Chitosan，简称CMC）的基本性能及其在各个领域的应用情况。

羧甲基壳聚糖是一种由壳聚糖经过化学改性得到的水溶性多糖衍生物，具有良好的水溶性、生物相容性、生物可降解性和独特的物理化学性质。

由于其独特的性质，羧甲基壳聚糖在医药、食品、环保、农业和化妆品等多个领域得到了广泛应用。

本文将系统介绍羧甲基壳聚糖的基本性质、合成方法、改性技术，以及在不同领域中的应用实例和研究进展，以期为相关领域的研究人员和企业提供有价值的参考信息，推动羧甲基壳聚糖在各领域的应用和发展。

二、羧甲基壳聚糖的基本性质羧甲基壳聚糖（Carboxymethyl chitosan，简称CMC）是一种重要的壳聚糖衍生物，具有一系列独特的物理化学性质。

其最基本的性质源于其分子结构中的氨基和羧基官能团，这些官能团赋予了CMC出色的水溶性、离子交换能力和生物活性。

羧甲基壳聚糖的溶解性相较于未改性的壳聚糖有了显著提升。

由于羧甲基的引入，CMC在水中的溶解度大大增加，可以在广泛的pH值范围内溶解，这使得其在各种水溶液体系和生物应用中具有更大的灵活性。

CMC具有良好的离子交换能力。

其分子中的羧基可以发生电离，产生带有负电荷的离子，从而与带有正电荷的离子进行交换。

这种离子交换性质使得CMC在重金属离子吸附、水处理、药物载体等领域具有广泛的应用前景。

羧甲基壳聚糖还表现出良好的生物相容性和生物活性。

其分子结构中的氨基和羧基可以与生物体内的多种物质发生相互作用，如蛋白质、多糖、核酸等，从而显示出良好的生物相容性。

其生物活性使得CMC在生物医药、组织工程、生物传感器等领域具有潜在的应用价值。

羧甲基壳聚糖的基本性质使其在多个领域具有广泛的应用前景。

随着科学技术的不断发展，对CMC的研究和应用将会越来越深入，其在各个领域的应用也将不断拓展。

生物刺激素最全解释，五大类！展开全文氨基酸叶面肥以叶面吸收为目的，将作物所需养分直接施用叶面的肥料，称为氨基酸叶面肥。

含氨基酸叶面肥合理施用以氨基酸为主，并络合微肥，含有植物营养型生长调节剂和植物必需的微量元素。

氨基酸叶面肥可以简单理解为含有氨基酸活性因子的叶面肥。

复合氨基酸叶面肥通过作物叶片、茎杆或根部被作物吸收，对作物生根、发芽、壮苗、促花、壮果、保果有明显作用，并可激发酶的活力、提高光合效率、加速养分吸收和运转、增加叶绿素含量，提高干物质积累和糖份含量、改善作物品质、增强作物抗旱、抗病、抗逆和免疫力等。

氨基酸类肥料无毒、无公害不污染环境经国内多点田间试验、示范，氨基酸叶面肥能促进根系生长，壮苗、健株、增强叶片的光合功能及作物的抗逆。

抗病虫害能力，对多种作物均有较显著的增产效果。

同时，还有改善产品品质的作用。

氨基酸叶面肥适用于小麦、棉花、大豆、花生、油菜、甜菜、烟草和各种蔬菜、果树、茶树、花卉等，氨基酸叶面肥主要用于根外喷施，还可用来浸种、拌种、蘸根、灌根等。

氨基酸叶面肥的作用以及优势：1、氨基酸作为构成蛋白质的最小分子存在于肥料中，有易于被作物吸收的特点；亦有提高施肥对象抗病性，改善施肥作物品质的功能。

2、补充植物必需的氨基酸，刺激和调节植物快速生长，促使植物生长健壮，促进对营养物质的吸收。

增强植物的代谢功能，提高光合作用，促进植物根系发达，加快植物生长繁殖。

经过多种作物多次实验表明：氨基酸有机叶面肥确实能够显著提高农作物产量，并可有效提高产品可溶糖含量，降低NO3-含量，提高氮、磷、钾吸收利用的效果。

腐植酸腐植酸在植保方面有多方面的功能，解决了快速发展中的大面积果园和设施农业面临的新的保值难题等方面，有其独到的优势，腐植酸表现在以下5个方面：1、提高植物的防御自然灾害。

使用腐植酸后，根系特别发达，叶绿素生化作用加强，新陈代谢旺，抗病能力强，在旱灾、涝灾、冻灾的恢复方面，表现十分明显，在灾害后的擦伤，被细菌感染时，用腐植酸液喷施，植物擦伤的修复很快，避免了因细菌感染而掉果。

壳聚糖在农业领域中的应用摘要介绍了壳聚糖在农业领域中作为种子处理剂、植物生长调节剂、植物病害诱抗剂、植物病原菌抑制剂、杀虫剂、土壤改良剂、保鲜剂、食品和饲料添加剂等的应用情况及发展前景，以为壳聚糖的开发利用提供参考。

关键词壳聚糖；农业；应用壳聚糖（chitosan）是由自然界广泛存在的几丁质（chitin）经过脱乙酰作用得到的，是N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成的无分支的线性高分子化合物。

自1859年，法国人C. Rouget第1次分离出壳聚糖后，这种天然高分子的生物相容性、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。

如壳聚糖可作添加剂添加到食品、饲料中、化妆品中，或可作食品防腐剂用于水果保鲜。

我国研究壳聚糖在农业领域的应用起步较晚，从20世纪80年代开始出现壳聚糖在农业领域中的应用报道。

迄今，对壳聚糖在农业领域的实验室研究、实际应用研究，无论从深度和广度上都有了很大的进展，下面进行总结，以期为科研工作者及生产者提供一些帮助。

1 种子处理剂和植物生长调节剂[1-5]用壳聚糖处理小麦、玉米、水稻等谷物类以及黄瓜、番茄等蔬菜种子和桑树、大豆、棉花等经济作物种子或植株，一方面能利用自身的成膜性保持种子内水分，另一方面，还能阻隔土壤中病原菌的入侵，与其他药剂、生长调节剂、肥料等混合可配成种衣剂，对提高种子的发芽率和发芽势，促进根的生长，增加幼苗干物重，株高和叶绿素含量，光合作用强度，产量和可溶性蛋白、酶的活性等品质的提高和改善均有效果。

2 植物病害诱抗剂、病原菌抑制剂、杀虫剂[5-10]用不同浓度的壳聚糖溶液处理种子和植株，可提高植物对多种细菌、真菌、病毒的抗性，如水稻胡麻斑病、花生叶斑病、番茄根腐病、黄瓜腐霉菌、烟草环纹病毒等，并能增强抗土传真菌病害的能力。

壳聚糖在农业领域中的应用摘要介绍了壳聚糖在农业领域中作为种子处理剂、植物生长调节剂、植物病害诱抗剂、植物病原菌抑制剂、杀虫剂、土壤改良剂、保鲜剂、食品和饲料添加剂等的应用情况及发展前景，以为壳聚糖的开发利用提供参考。

关键词壳聚糖；农业；应用壳聚糖（chitosan）是由自然界广泛存在的几丁质（chitin）经过脱乙酰作用得到的，是N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成的无分支的线性高分子化合物。

自1859年，法国人C. Rouget第1次分离出壳聚糖后，这种天然高分子的生物相容性、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。

如壳聚糖可作添加剂添加到食品、饲料中、化妆品中，或可作食品防腐剂用于水果保鲜。

我国研究壳聚糖在农业领域的应用起步较晚，从20世纪80年代开始出现壳聚糖在农业领域中的应用报道。

迄今，对壳聚糖在农业领域的实验室研究、实际应用研究，无论从深度和广度上都有了很大的进展，下面进行总结，以期为科研工作者及生产者提供一些帮助。

1 种子处理剂和植物生长调节剂[1-5]用壳聚糖处理小麦、玉米、水稻等谷物类以及黄瓜、番茄等蔬菜种子和桑树、大豆、棉花等经济作物种子或植株，一方面能利用自身的成膜性保持种子内水分，另一方面，还能阻隔土壤中病原菌的入侵，与其他药剂、生长调节剂、肥料等混合可配成种衣剂，对提高种子的发芽率和发芽势，促进根的生长，增加幼苗干物重，株高和叶绿素含量，光合作用强度，产量和可溶性蛋白、酶的活性等品质的提高和改善均有效果。

2 植物病害诱抗剂、病原菌抑制剂、杀虫剂[5-10]用不同浓度的壳聚糖溶液处理种子和植株，可提高植物对多种细菌、真菌、病毒的抗性，如水稻胡麻斑病、花生叶斑病、番茄根腐病、黄瓜腐霉菌、烟草环纹病毒等，并能增强抗土传真菌病害的能力。

壳聚糖及其衍生物在食品工农业中的应用研究进展颜阿娜;李世迁【摘要】壳聚糖作为一种天然碱性多糖，具有高附加值、可再生资源、抑菌、无毒、易成膜、可生物降解、螯合重金属等优点。

文章综述了壳聚糖在食品工农业方面的应用研究进展情况，详细介绍了壳聚糖、改性壳聚糖和复合壳聚糖在果蔬保鲜、植物诱导、防止微生物生长、果汁澄清、添加剂和食品工业废水方面的应用性能，并对壳聚糖在食品中应用的未来发展进行展望。

%As a natural edible alkalescent polysaccharide , chitosan had many advantages such as high value -added , a kind of renewable resources , antibacterial, non-toxic, easy to be filmed, biodegradable, and chelating heavy metal.The advance in research of chitosan and its derivative on food industry and agriculturewas summarized.The application of single chitosan , modified chitosan and composite in food preservation was overviewed.The plants, antibacterial antioxidant effect , clarified fruit juice , additives and the food industry wastewater treatment were introduced in detail , and the future development of fresh film of chitosan was prospected.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2014(000)018【总页数】3页(P8-10)【关键词】壳聚糖;应用;食品;工业;农业【作者】颜阿娜;李世迁【作者单位】福建师范大学福清分校生物与化学工程系，福建福州 350300;福建师范大学福清分校生物与化学工程系，福建福州 350300; 武汉大学资源与环境科学学院，生物质资源化学与环境生物技术湖北省重点实验室，湖北武汉 430079【正文语种】中文【中图分类】Q53壳聚糖在自然界广泛存在，是自然界中唯一碱性多糖、仅次于纤维素的第二大可利用再生资源［1］。

壳聚糖的应用及发展壳聚糖是一种天然的多糖类物质，由于其良好的生物相容性、生物降解性和生物活性，具有广泛的应用前景。

以下是关于壳聚糖应用及其发展的一些内容：1.食品工业：壳聚糖作为食品添加剂、包装材料或食品保鲜剂具有广泛应用。

它可以作为凝固剂、稳定剂、乳化剂和保湿剂等在食品中使用，用于改善口感、增加稳定性和延长保质期。

2.药物传递系统：壳聚糖可以作为药物纳米载体，用于改善药物的溶解度、稳定性和生物利用度。

它可以通过改变壳聚糖颗粒的尺寸、形状和表面性质来优化药物的吸收和传递。

此外，壳聚糖还可以用于控制药物的释放速度和靶向输送。

3.医疗器械和组织工程：壳聚糖可用于制备各种医疗器械，如注射器、导管和人工关节等。

此外，壳聚糖还可用于制备组织工程支架，用于修复受损的组织或器官。

4.环境保护：壳聚糖可以用于水处理、废水处理和废弃物处理。

它可以作为吸附剂和沉淀剂，用于去除水中的重金属和有机污染物。

此外，壳聚糖还可以用于制备环境友好型材料，如可降解塑料和生物质材料。

5.农业应用：壳聚糖可以作为植物生长调节剂和保护剂，用于改善作物的产量和质量。

它还可以用作农药的包被剂或稳定剂，用于提高农药的效果和持久性。

此外，壳聚糖还可以用于土壤修复，改善土壤结构和养分保持能力。

壳聚糖的发展前景非常广阔。

随着人们对环境保护和可持续发展的关注增加，壳聚糖作为一种环境友好型材料受到越来越多的重视和广泛应用。

未来的发展方向主要包括以下几个方面：1.新型壳聚糖材料的研制：研究新的壳聚糖衍生物以及壳聚糖与其他功能性材料的复合物，以提高其性能和应用范围。

2.生物医药领域的应用：进一步研究壳聚糖在肿瘤治疗、组织工程和药物控释等方面的应用，开发新型的壳聚糖基药物传递系统。

3.食品安全和功能食品的开发：利用壳聚糖的保湿性、抗氧化性和抗菌性等特点，研究开发功能性食品和食品保鲜剂。

4.环境保护领域的应用：进一步将壳聚糖应用于水处理、固体废弃物处理和土壤修复领域，提高其在环境保护中的效果和应用范围。

虾壳中壳聚糖的提取及应用摘要：虾壳是水产加工工业中的废弃物，其含有丰富的甲壳素及其脱乙酰基后的壳聚糖。

本文介绍了虾壳中壳聚糖的提取及其应用。

虾壳中壳聚糖的制备方法主要酸碱法以及新兴的微生物发酵法。

壳聚糖具有优良的生物活性，在农业、医药、食品、化妆品、环保、纺织工业等领域具有广阔的应用前景，市场潜力巨大。

关键词：虾壳，壳聚糖，提取，应用壳聚糖(chitosan)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-β-D葡萄糖。

几丁质又名甲壳质、甲壳素、壳多糖，,学名为(1 ,4)-2-乙酰基-2-脱氧-β-D-葡聚糖,是N-乙酰基-D-葡胺糖通过β-(1 ,4)苷键联结的直链状多糖[1]，其结构与纤维素相似,大量存在于低等动物,特别是节肢动物如虾、蟹、昆虫的甲壳中,估计地球每年生物合成的甲壳约为亿吨,是尚未充分开发利用的资源[2]。

几丁质经加工后完全无毒无害,是百分百的环保型材料,在农业、医药、食品、化妆品、环保、纺织工业等领域具有广阔的应用前景,具有无限的市场潜力[3]。

1 虾壳中壳聚糖的提取目前虾壳中壳聚糖的提取主要有酸碱法，发酵法等。

1.1 酸碱法酸碱法是目前利用虾壳提取制备甲壳素和壳聚糖最普遍的方法，也是目前工业上大规模利用虾壳制备甲壳素和壳聚糖的主要方法。

该方法先通过盐酸浸泡虾壳脱去碳酸盐，再通过NaOH溶液进行碱煮脱去蛋白质和脂类物质，然后再洗涤至中性，使用KMnO4 溶液或者H2O2 溶液脱色，最后干燥得到甲壳素[4- 5]。

得到的甲壳素再通过浓碱液法脱去乙酰基，就可以得到不同脱乙酰度的壳聚糖。

此法的优点是操作简单、方便，但会耗费大量能源和资源。

提取1 t甲壳素，就需要消耗0.5 t片碱，8.5 t 30%的盐酸，200～250 t淡水和1.5 t 煤炭。

另外，加工过程中会产生大量的废液，不仅对环境污染严重，而且处理费用高。

故不少学者尝试改进此方法。