新型环保造纸助剂甲壳素与壳聚糖

壳聚糖在造纸中的应用
壳聚糖在造纸工业中有广泛的应用。

以下是一些常见的应用：
1. 壳聚糖作为湿强剂：壳聚糖可以增强纸张的湿强度，改善纸张的物理性能。

它可以与纤维表面形成氢键和相互作用力，提高纤维之间的结合力，从而增加纸张的强度和耐久性。

2. 壳聚糖作为保水剂：壳聚糖具有良好的保水性能，可以在纸张生产过程中起到保水的作用。

它可以吸附纤维和填充料上的水分，防止纸张在制造过程中过早干燥，提高纸张的质量。

3. 壳聚糖与阴离子物质的复合应用：壳聚糖可以与阴离子物质（如淀粉）形成复合物，用于纸张的表面涂覆。

这种复合物可以增加纸张的表面强度和耐水性，改善纸张的印刷性能和墨迹固着性。

4. 壳聚糖作为树脂改性剂：壳聚糖可以与树脂（如聚乙烯醇）进行反应，形成壳聚糖树脂改性剂。

这种改性剂可以增加纸张的强度、耐久性和抗水性，提高纸张的质量。

总之，壳聚糖在造纸工业中的应用主要是通过增强纸张的湿强度、保水性能和表面性能，改善纸张的物理性能和印刷性能，提高纸张的质量和使用寿命。

1 甲壳素与壳聚糖甲壳素(chitin)又名甲壳质、壳蛋白、几丁、几丁质,广泛存在于昆虫和甲壳动物(虾、蟹等)的甲壳中,少数真菌和绿藻等低等植物的细胞壁中也含有甲壳素。

在天然高分子中,其数量仅次于纤维素。

甲壳素是由N-乙酰-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖经由β-1,4糖苷键聚合而成的线型高分子,分子量100万以上。

甲壳素和壳聚糖有不同的化学结构,甲壳素分子链上存在羟基和乙酰基,壳聚糖分子链上还含有游离的氨基可以通过各种化学改性,获得多种功能和用途。

甲壳素和壳聚糖可以与一氯乙酸、环氧乙烷、丙烯腈等醚化剂进行羧甲基化、羟乙基化、氰乙基化反应,生成相应的离子型醚和非离子型醚。

例如,在碱性(NaOH)条件下,以异丙醇为溶剂,加入一氯乙酸与甲壳素或壳聚糖反应,经中和、洗涤、干燥得到羧甲基甲壳素或羧甲基壳聚糖,是一类水溶性离子型醚。

2 甲壳素和壳聚糖的应用甲壳素、壳聚糖及其多种多样的化学改性产品具有种种功能,在纺织、印染、造纸、生化、食品、医疗、日用化工、农业和环境保护等方面都得到了广泛应用。

壳聚糖是一种阳离子聚电解质,对固体悬浮物有很好的凝聚作用,壳聚糖本身无毒性,所以可作为絮凝剂应用。

例如:用于水质净化和饮料(果汁、果酒)的除浊澄清;仪器工业下脚废水处理及对淀粉、蛋白质的回收;活性污泥的凝集及脱水;印染废水染料的凝集等。

根据美国商业部估计,目前全世界甲壳素的工业用量每年约15万t,主要用作环保处理剂及净水剂、约占50%。

它涉及的行业有食品业、屠宰业、染整业、电镀业。

甲壳素本身是天然材料,在发达国家环保管理机构均鼓励业界优先考虑使用,因对于其凝集之沉淀物不需考虑“二次污染”问题。

以甲壳素为主的滤材目前已使用于游泳池及其他大型水池除污及饮水净化。

甲壳素和壳聚糖及其衍生物在农业、纺织、造纸、生化、化学分析、重金属富集回收等方面还有多种用途。

甲壳素及其衍生物由于分子中羟基、氨基及其他基团的存在,对许多金属离子具有螯合作用,所以能有效地吸附或捕集溶液中的重金属离子,但不吸附水中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-等离子,因而不影响天然水的本底浓度。

甲壳素及壳聚糖的制备与利用
甲壳素和壳聚糖是生物多糖，具有广泛的应用。

它们主要来源于海洋生物，如海藻、海参、单细胞藻类等，也可以从非海洋生物中分离纯化而来，如硅藻中的甲壳素，以及禾谷科植物的壳聚糖。

甲壳素和壳聚糖的制备方法包括离子交换法、溶剂萃取法、乳化-凝胶法、气相法、水解法等，但以水解法为主，因其简便性、成本低廉、效率高、成品纯度高等优势。

在水解中，一般采用酶进行水解，如α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶等，也可以采用酸性碱性溶液进行水解。

利用甲壳素和壳聚糖可以制备各种复合材料，如复合膜、复合无纺布、复合涂料等，具有良好的抗水蚀性能、抗紫外线性能、耐腐蚀性能等，可用于食品包装、水处理、生物医学等领域。

此外，它们还可以用于制备含有药物的纳米粒子、纳米复合材料、纳米纤维素以及药物输送体系等，以及制备生物活性物质、抗菌剂、抗炎剂、抗癌剂等。

收稿日期:20061028作者简介:吕全建(1963),男,河南新密人,副教授,硕士,主要从事饲料有机合成研究工作。

绿色饲料添加剂甲壳素、壳聚糖的应用前景吕全建,王建玲(郑州牧业工程高等专科学校,河南郑州450011)中图分类号:S816 文献标识码:A 文章编号:10043268(2007)02011202 目前,随着环保和食品安全方面的压力增大,寻找绿色饲料添加剂已经成为研究的热点。

在自然界中含量丰富的甲壳素(又名甲壳质、几丁质等),是由N -乙酰氨基葡萄糖聚合而成的多糖,其每年生成量约为1000亿t [1],其中,10%来源于海洋,产量仅次于纤维素,主要存在于昆虫类及水生甲壳类等无脊椎动物的外壳以及真菌类的细胞壁。

甲壳素经脱乙酰化处理后得到壳聚糖。

通常将甲壳素去乙酰基程度达70%以上的产物称为壳聚糖(又名甲壳胺、脱乙酰甲壳素等)[2]。

1983年日本率先开展了甲壳素的开发研究,1989年将其首次用于皮肤癌和肺功能障碍疾病获得成功,此后,陆续作为保健食品和临床开发应用。

欧美国家非常重视甲壳素与壳聚糖的研究,将其誉为蛋白质糖、脂肪、维生素和矿物质之后的第六生命要素[2]。

壳聚糖具有优良的生物相容性,可被溶菌酶溶解,也可生物降解,其代谢产物无毒,且能被生物体完全吸收,在医药、食品、化妆品、农业及环境等方面应用较为广泛。

而壳聚糖作为一种极有潜力的绿色饲料添加剂,只是在近几年才开始进行研究开发的。

我国在20世纪50年代就已对甲壳素的制备和应用进行了一定研究,但此后报道却不多见。

进入20世纪90年代,我国才开始重视甲壳素资源的开发利用,并取得了不少成果。

在动物体内,壳聚糖可吸附脂类,减少胆固醇等甾醇的吸收,降低血液中胆固醇、甘油三脂含量,是一种值得研究开发的饲料添加剂[3,4]。

笔者将对近年有关甲壳素、壳聚糖在饲料中的应用效果进行总结分析。

1　甲壳素、壳聚糖在畜禽饲料中的应用1.1　在家禽饲料中的应用1.1.1　降低饲粮脂肪消化、吸收和体脂沉积　肉鸡脂肪过多是一个国际性问题,虽经过新品系选育等方法来控制体脂的沉积,但仍存在较大的问题[5,6]。

甲壳素、几丁质、壳聚糖的区别甲壳素：又称甲壳多糖、几丁质。

甲壳动物（虾、蟹）等的骨骼和菌类（地衣）等的细胞膜的重要成分。

白色半透明固体。

不溶于水、乙醇和乙醚。

是由N-乙酰α-氨基-D-葡萄糖胺以β(1→4)糖苷键连结而成的含氮多糖。

溶于浓无机酸和无水甲酸。

在浓酸或浓碱中发生水解而成α-氨基葡萄糖。

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。

也可用作制人造纤维和塑料等的原料。

由含有甲壳质的物质如虾壳、蟹壳等提取制得。

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物，又称可溶甲壳素、壳多糖、甲壳胺，是一种天然生物高分子聚合物，白色结品性扮末。

有很强的吸湿性，仅次于甘油，高于聚乙二醇、山梨醇。

在吸湿过程中，分子中的羟基、胺基等极性基团与水分子作用而水合，分子链逐渐膨胀，随着pH值的变化，分子够从球状胶束变成线状。

具有很好成膜性、透气性和生物相容性。

无毒，且可生物降解。

甲壳素（几丁聚糖）俗称壳聚糖、几丁质，也称壳胺糖或救多善，学名为几丁聚糖（chitosan）。

广泛存在于蟹、虾等甲壳动物的外壳及各种昆虫的表皮和贝类等软体动物的骨骼、外壳中，以及蘑菇和灵芝等的细胞壁中，是自然界中唯一带正电荷的动物性膳食纤维素。

甲壳素的用途广泛，除工业、农业、轻纺、环境保护、化妆品等领域外，它的医疗保健作用更令人刮目相看，因为它完全不同于一般的营养保健品。

它对于人体具有调节免疫功能，有活化细胞、抑制老化、预防疾病、调节人体生理功能等作用，被欧美学术界誉为与蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质并列的第六大生命要素。

是功能最全面、效果最显著的第三代机能性健康食品。

（一）甲壳素的特点：“五个一”１．甲壳素是目前唯一天然的含有正电荷阳离子基团的可食性动物纤维；２．甲壳素是糖类中唯一的碱性多糖；３．甲壳素保健食品是日本政府批准的唯一允许宣传疗效的机能性保健食品；４．甲壳素资源是自然界里含氮量最高的天然资源；５．日本国际健康研究所所长金子今朝夫在其著作《七种最佳抗癌食品》一书中把甲壳素摆在灵芝、刺五加、螺旋藻、蜂胶、啤酒糟、半藻类之冠；上海胸科医院廖美琳教授在第六届全国肺癌会议报告中，把甲壳素摆在三种抗癌细胞特种的物质（甲壳素、多肽、肝素）之首。