当前位置：文档之家 › 第七章 甲壳素与壳聚糖

第七章 甲壳素与壳聚糖

  • 格式：ppt
  • 大小：360.00 KB
  • 文档页数：36

下载文档原格式

  / 36

合集下载

甲壳素与壳聚糖综述

甲壳素与壳聚糖综述

甲壳素与壳聚糖综述甲壳素是自然界中最丰富的氨基多糖类有机资源，广泛存在于甲壳纲动物虾蟹的甲壳、昆虫的甲壳、真菌(酵母、霉菌)的细胞壁和植物(菇类)的细胞壁中，它通常与蛋白质、钙质等结合在一起,形成生物体的支撑组织。

在海洋中甲壳类动物就有两万多种，其中最主要的品种有100多种，各种虾类和蟹类是最主要的甲壳类水产。

甲壳素的自然年产量大约与纤维素差不多，估计每年生物合成的甲壳素达100亿吨。

全世界每年水产加工后的甲壳素废弃物约为140多万吨,甲壳素在我国有丰富的自然资源,如何充分利用这一宝贵的自然资源,长期以来一直是人们探索的课题。

早在1811年,H.Bracohnot首次从蘑菇中分离出甲壳素,并命名为“fangin”。

1823年,A.Odier发现昆虫的外皮上分布有大量的甲壳素,并用希腊语命名为“chitin”。

1859年,C.Rouget用浓氢氧化钾处理甲壳素,使其脱乙酰化,制备出能溶于稀有机酸的物质。

1894年Hoppe-seiler[1]将该物质命名为壳聚糖。

1937年,Iobell等人发现能把甲壳素水解成甲壳素低聚糖的甲壳素酶; 1973年,Eveleighdeng等人发现能把壳聚糖水解成低聚糖的壳聚糖酶。

壳聚糖酶对生物体自溶、形态发生和营养代谢中具有一系列重要作用,同时一些疾病和生物共生现象也与壳聚糖酶有关。

1977年,日本人首次将壳聚糖作为天然絮凝剂处理废水。

同年,在美国波士顿召开第一次有关甲壳素/壳聚糖的国际会议。

从此,甲壳素的开发应用在世界范围内形成一股热潮[1]。

甲壳素及其衍生物由于其优异的生物性能而具有广泛的应用前景，对其物理与化学结构的研究也一直是高分子材料领域所关注的热点。

随着现代化表征手段的建立和应用，对甲壳素及其衍生物的化学结构，超分子结构以及它们的应用研究得到了极大的发展。

甲壳素及其衍生物己被广泛应用于农业、食品添加剂、化妆品、抗菌剂、医疗保健以及药物开发等众多领域，其中尤为重要的是生物医用领域。

甲壳素与壳聚糖

甲壳素与壳聚糖
壳聚糖
壳聚糖具有良好的水溶性、生物相容性和生物活性，能够 被生物体内的酶降解。
总结
甲壳素和壳聚糖在性质上的差异主要表现在水溶性和生物降解 性上，甲壳素不易溶于水且不易被生物降解，而壳聚糖具有良
好的水溶性和生物降解性。
应用比较
甲壳素
甲壳素在医学、环保、农业等领域有广泛应用，如制备人工皮肤、药物载体和生物材料 等。
食品工业
02
03
环保领域
甲壳素和壳聚糖在食品工业中的 应用将更加广泛，如食品添加剂、 保鲜剂、食品包装材料等。
甲壳素和壳聚糖在环保领域的应 用将得到发展，如污水处理、土 壤修复等。
甲壳素与壳聚糖的环境影响
减少环境污染
随着提取技术的发展，甲壳素和壳聚糖的生产过程将 更加环保，减少对环境的污染。
资源化利用
甲壳素和壳聚糖的废弃物将得到有效利用，实现资源 化利用，减少浪费。
生态平衡
合理利用甲壳素和壳聚糖资源将有助于维护生态平衡， 促进可
抗菌性
壳聚糖具有广谱抗菌活性，能够抑制多种细菌的 生长繁殖。
生物降解性
壳聚糖可被微生物分解为低分子物质，最终分解 为水和二氧化碳，具有良好的生物降解性。
壳聚糖的应用
食品添加剂
壳聚糖可用于食品保鲜、增稠、稳定等功能， 提高食品品质和口感。
医疗领域
壳聚糖在医疗领域可用于制作止血纱布、药 物载体、组织工程支架等。
02 壳聚糖简介
壳聚糖的来源
甲壳素
壳聚糖是甲壳素经过脱乙酰化反应后 得到的，甲壳素广泛存在于虾、蟹等 甲壳动物的外壳以及菌类、昆虫等节 肢动物的外骨骼中。
提取过程
通过酸碱处理、脱钙、脱蛋白等步骤 ，将甲壳素脱去乙酰基，得到壳聚糖 。

《甲壳素和壳聚糖》课件

《甲壳素和壳聚糖》课件
《甲壳素和壳聚糖》PPT 课件
甲壳素和壳聚糖是两种重要的生物聚合物，具有广泛的应用领域和研究价值。 本课件介绍甲壳素和壳聚糖的概念、特点、生产过程以及应用场景，探讨其 在纳米材料、环保材料和生物医药应用中的研究进展。
甲壳素和壳聚糖的定义
甲壳素是一种存在于甲壳类动物外骨骼和植物细胞壁中的多糖，具有高分子 量和结构复杂性；壳聚糖是由甲壳素水解而成的聚合物，具有多种化学官能 团。
工业原料
甲壳素和壳聚糖可以用于制备纤维素膜、水凝 胶、滤材和纺织品等工业材料。
甲壳素和壳聚糖的研究进展
1
纳米材料
甲壳素和壳聚糖具有高分子量和结构多样性，可用于制备纳米颗粒、纳米纤维和 纳米膜等材料。
2
环保材料
甲壳素和壳聚糖来源于可再生资源，具有生物降解性和环境友好性，被广泛应用 于Biblioteka 境保护和可持续发展领域。3
生物医药应用
甲壳素和壳聚糖具有生物相容性和药理活性，可用于药物传递、组织工程和癌症 治疗等生物医药应用。
结论
甲壳素和壳聚糖作为重要的生物聚合物，在食品、医药、化妆品和工业等领域具有广阔的应用前景。随着对其 生产过程和应用研究的深入，甲壳素和壳聚糖的应用领域将不断拓展。
甲壳素和壳聚糖的来源
甲壳素主要来自海洋中的甲壳类动物，如虾、蟹、贝类等；壳聚糖来自甲壳 素的水解转化。这些天然材料被广泛应用于食品、药品和化妆品等领域。
甲壳素和壳聚糖的物理特性
甲壳素和壳聚糖具有高度吸水性、生物可降解性和生物相容性，同时还具有一定的机械强度、透明度和稳定性。
甲壳素和壳聚糖的化学特性
甲壳素和壳聚糖含有丰富的氨基、羟基和醛基官能团，具有还原性、离子交 换性和手性引发反应等特性，可用于化学修饰和功能化。

甲壳素与壳聚糖

甲壳素与壳聚糖

2 制成医学功能性纤维 壳聚糖具有一定的流延性及成丝性．可制成纤维形 式。在大分子结构上，甲壳质和壳聚糖与人体内存 在的氨基葡萄糖构成相同及具有类似于人体骨胶原 组织的结构，这赋予了它们极好的生物医药特性， 它具有理想的生物相溶性和生物活性，具有抑菌、 止血、抑制胃酸、抗溃疡、降血脂、降胆固醇、凝 集L。白血病细胞、消炎、镇痛、促进伤口愈合等 作用。甲壳质和壳聚糖纤维可做成手术缝合线、止 血棉、纱布、药布、绷带、创可贴、薄膜等各种医 用敷料，用混式纺丝法还可将壳聚糖制成无纺布的 人造皮肤。
3 用作无纺布粘合剂
壳聚糖溶解在其溶剂中形成溶液后．得到稠 厚、高粘度粘液，可作为粘合剂．但阳荷性 的壳聚糖溶液易与阴荷性物质如海藻酸钠浆 或电荷相反的染料凝结形成沉淀或沾色．因 此在涂料印花粘合剂中较少应用，但它作为 无纺布粘合剂则具有优良的粘合能力。
在化妆品中的应用
壳聚糖在酸性条件下可成为带正电荷的高分 子聚电解质而直接用于香波、洗发精等的配 方中，使乳胶稳定化以保护胶体；壳聚糖本 身的带电性使其具有抑制静电荷的蓄积与中 和负电荷的作用，这种带电防止的效能可以 防止脱发；壳聚糖能在毛发表面形成一层有 润滑作用的覆盖膜，因此可减少摩擦，避免 洗发所引起的对毛发的伤害。
❖ 由于它主要存在于低等动物中，特别是节肢动物的 甲壳中．始称甲壳素。又名甲壳质、几丁质、壳多 糖、壳蛋白、明角质。化学上命名为[(1，4)一2一
乙酰氨基一2一脱氧一β-D一葡萄糖]或【β-(1—4)
一2一乙酰氨基一2一脱氧一D一葡萄糖】，是N一 乙酰基一葡萄糖通过3一(1，4)甙糖键联接而成的直 链状多糖。
制备流程图
甲壳素／壳聚糖制备工艺的细化
❖ 甲壳素的提取过程主要是用酸脱碳酸钙，用 碱脱蛋白质，这个过程中产生一定量的酸碱 废液，对环境有一定的污染，研究人员在甲 壳素的提取工艺方面作了改进。

甲壳素与壳聚糖综述

甲壳素与壳聚糖综述

二、壳聚糖的制备方法
二步碱液法 ( 传统法)
改进碱液法
该工艺具有制备周期短、节约能源; 节约烧碱用量, 降低成本, 省去漂白, 确保产品质量的优点。
微波法
该工艺的特点不仅作用时间短, 能耗低, 而且比常 规加热碱液处理效率提高 11 倍多, 同时反应重复性好。
三、甲壳素、壳聚糖的应用
功能 材料
存在状态：
甲壳素的结构因氢键类型不同而有 三种结晶体： ➢α-甲壳素，由两条反向平行的糖链组成 ➢β-甲壳素，由两条同向平行的糖链组成 ➢γ-甲壳素，由三条糖链组成，其中两条 同向，一条反向。
壳聚糖： 也称几丁聚糖(chitosan)，它是由甲壳素在 碱性条件下加热，脱去N—乙酰基后生成的。其学名为(1， 4)—2—氨基—2—脱氧—β—D—葡聚糖。壳聚糖外观是 白色或淡黄色半透明状固体，略有珍珠光泽。
8.在功能材料中的应用
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）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。
1.在农业上的应用
植物病害的防治：
壳聚糖可诱导植物产生广谱抗性， 增强植物自身的防卫能力，抑制多种 病源微生物的生长。
低聚壳聚糖可以诱导植物产生抗 性蛋白，具有明显的抗微生物活性， 在体外抑制真菌的生长。
2.在化妆品原料上的应用
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。
一是通过电荷中和而使胶体颗粒脱稳并形成细小 的絮凝体；

甲壳素及壳聚糖的制备与利用

甲壳素及壳聚糖的制备与利用

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。

《甲壳素和壳聚糖》

《甲壳素和壳聚糖》
传统的方法是湿法纺丝。
raw materials → Chitin/CS→ dissolution → filtration → defoaming → measurement → spinning→ coagulating bath → stretch→ winding → spraying→ drying → product
2.文献综述
牙膏
面膜
26
化妆品
人造皮肤
减脂
眼科
水处理
药物载体
农业
中国是最早将甲壳 素应用于人造皮肤的国 家。
优点：不致敏、无 刺激、无吸收中毒和排 斥现象，透气性好，具 有止血、抑痛、促进皮 肤生长的作用。
甲壳素和壳聚糖纤 维制成的医用敷料有无 纺布、纱布、绷带、止 血棉等, 主要用于治疗烧 烫伤病人。
9
溶解性
吸附性
多功能性
成膜性
生物降解 性
无毒
生物相容 性
Adsorption properties
因为甲壳素和壳聚糖分子中氮含量高(6.89%) ，所以是性 能优异的螯合剂，可通过螯合和离子交换吸附重金属离子、 染料等。
Multi-functional reaction
甲壳素和壳聚糖分子链上有羟基、乙酰氨基、氨基多 种官能团，极具反应活性，可以进行交联、接枝、酰化、 磺化、羧甲基化、烷基化、硝化、氧化还原、络合等多 种反应。
酰化甲壳素及其衍生物中的酰基破坏了甲壳素及其衍生物 大分子间的氢键,改变了它们的晶态结构,提高了甲壳素材料的 溶解性。除此之外,酰化甲壳素及其衍生物的成型加工性也得 到了很大的改善。
18
酰化
烷基化
羟基化
羧基化
酯化
Shiff 碱

甲壳素与壳聚糖PPT课件

甲壳素与壳聚糖PPT课件
第七章甲壳素与壳聚糖
第一节 甲壳素的来源与功能
1 甲壳素的由来
◆1811年，法国学者布拉克诺（Braconno)首次 从蘑菇中发现甲壳质，命名为Fungine（蕈 素）。
◆ 1823年，法国科学家奥吉尔(Odier)从昆虫 外壳中发现甲壳质，命名为几丁质 （Chitin）。
◆ 1859年，法国人C.Rouget将甲壳素浸泡在浓 KOH溶液中煮沸一段时间，取出洗净后发现 可溶于有机酸中。
◆ 1894年，F.Hoppe-Seiler确认这种物质是脱 掉了部分乙酰基的甲壳素，把它命名为 Chitosan。`
◆中国古代医著《神农本草》、《本草纲目》、 《千金药食治》等都有关于螃蟹壳、甲鱼壳、 蝉蛹壳、比目鱼软骨入药治病的记载。
甲壳素的来源
甲壳素广泛存在于甲壳动物虾、 蟹、昆虫的外壳，而且蘑菇、 木耳、藻类、贝类、软体动物 （如鱿鱼、乌贼）的软骨和表 皮、节肢动物（昆虫）以及真 菌类的细胞壁中，也存在着甲 壳素。
五、调节血脂
1、抑制食物中胆固醇的吸收。 2、甲壳素能抑制胰脂肪酶对脂肪的分解，从而抑
制了脂肪的吸收。 3、促使胆固醇转化成胆汁酸 4、带正电荷、纤维性，吸附、冲刷血管壁上的脂
肪沉积物→降脂、改善动脉硬化。 5、甲壳素降低了低密度脂蛋白、提高了高密度脂
蛋白，前者是恶性脂蛋白，后者为良性脂蛋 白。
六chitosan)是一种天然无 毒性高分子，并且具有生物可分解性，它的构造 类似纤维素，由1000-3000个N-乙葡萄糖胺（N Acetyl 2- Amino -2 Deoxy -d -D -Glucose或nAcetyl -d -Glucosamine）单体以B-1,4键所构成 的直链状高分子醣类。不具有毒性且可以被生物
2、防止恶性溃疡癌变；由于甲壳素中和胃酸，促进新生肉芽生长促进自 愈。尤其是甲壳素能提高机体体液免疫和细胞免疫，因此能防癌。

甲壳质与壳聚糖

甲壳质与壳聚糖

• 在农业上的应用：促进种子发育、提高抗菌力、药物胶囊 、地膜材料、土壤改良剂。 • 在化妆品原料中的应用：洗发香波、头发调理剂、固发剂 、牙膏添加剂。 • 在造纸化学品中的应用：抗溶剂、施胶剂、纸张表面改性 、纸张增强剂。 • 在保健邻域中的应用：对消化系统的保护、减肥去脂作用 、高血压的预防与治疗、增强免疫功能，延缓衰老。 • 在纺织印染业中的应用：用做纤维、防皱整理剂、纺织整 理剂 • 在食品工业中的应用：减肥食品、降血压食品、心血管疾 病防治食品、糖尿病并防止食品、胃溃疡防治食品、肝脏机 能强化食品、抗癌食品、肠内菌群调节食品、微量元素人体 内重金属离子排除食品、口腔保健食。 • 在医学领域中的应用：缝合线、人造皮肤、止血剂、制备 分离膜和高性能纤维、药品的助剂、胶囊剂和缓释剂
• 壳聚糖:白色或淡黄色半透明状固体，略有珍珠光
泽。不溶于水或碱液，可溶于大多数稀酸。
甲壳质的化学性质：
• 可被酶分解而吸收。
• 对人体细胞有很强的亲和性 。
• 溶解后呈凝胶状态，具有较强的吸附能力。
• 可螯合重金属离子，作为体内重金属离子的排泄
剂。
• 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。
?甲壳质chitin又称甲克素壳多糖几丁质是n乙酰氨基葡萄糖以14苷键结合而成的一种氨基多糖其基本结构是壳二糖chitobiose单元它的结构与纤维素类似在纤维素的2位羟基上带入乙酰氨基构成14结合n乙酰氨基葡萄糖聚合物
壳聚糖与甲壳质
第二组
甲壳素
水溶性壳聚糖
壳聚糖
甲壳素
壳聚糖与甲克质
来源与制法 性 质
结束语
• 甲壳素和壳聚糖具有资源丰富、价格便宜、安全无 毒、生物相容性等优点, 应用领域十分广阔。 • 研究将会在高经济附加值的生物医用材料，智能材 料等方面进行展开。 • 甲壳素纤维有好的吸湿性、强度高等特点,将其与特 定功能的材料联合制备复合材料将是研究的热点。 • 我国的甲克素生产技术还不高，产品档次还较低,因 此我们应该大力开展基础和应用开发的研究。

甲壳素与壳聚糖简介课件

甲壳素与壳聚糖简介课件
你现在学习的是第18页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的生产工艺：
制备甲壳素的主要操作是：脱钙和脱蛋白。
? 酸的作用即为脱钙，即用于浸泡虾蟹壳时使其中的碳酸钙
和无机盐变为水溶性溶液和二氧化碳等。 碱的作用即为脱蛋白，因为蛋白质在碱液中比在酸液中溶
解得较快也较完全。 这样剩余下来的就是甲壳素。
你现在学习的是第19页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的生产工艺：
壳 聚 糖
甲 壳 素
你现在学习的是第20页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的应用：
1.甲壳素与壳聚糖在食品工业上的应用：
国内外大量研究表明，甲壳素和壳聚糖是无毒的，美国食品与医 药卫生管理局（FDA）已批准其为食品添加剂。
在日本，甲壳素或壳聚糖在食品工业中使用的数量，要占到总 量的70%。
你现在学习的是第24页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的应用：
（4）抑菌和保鲜作用
（ba））抑保菌鲜作作用用： 壳甲聚壳糖素以和壳其聚独糖特及的它结们构的，衍对生许物多对真果菌蔬具具有有抑明制显的作保用鲜。防已腐发作现用壳，
聚这糖些对作金用黄来色源葡于萄来球源菌于、它大们肠很杆好菌的、成小膜肠性结和炎耶抑尔菌森作菌用、，鼠甚伤至寒能沙 门激菌发和一李些斯有特益单酶核的增作生用菌及这抑几制种一常些见有食害物酶中的毒菌作具用有。较强的抑制作 用。壳聚糖具有很好的成膜性，将壳聚糖溶液喷涂到果蔬表面，干燥后即 在果蔬在表日面本形已成有一将层壳无色聚透糖明作的为可食食品用防薄腐膜，剂由的于专壳利聚。糖膜的独特物理和生
（3）分离树脂 可用来回收重金属、核酸、核苷酸、氨基酸，作高压液相色谱柱的载体
，薄层色谱的载体。
你现在学习的是第26页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的应用：

甲壳素与壳聚糖

甲壳素与壳聚糖
农业领域
甲壳素和壳聚糖具有调节植物生长、增强植物抗逆性等作用，在农业领域具有潜在的应 用价值。
甲壳素与壳聚糖的未来展望
提高产量与质量
通过优化提取和制备工艺，提高甲壳素和 壳聚糖的产量与质量，以满足市场需求。
A 拓展应用领域
随着研究的深入，甲壳素和壳聚糖 的应用领域将进一步拓展，如在新 材料、新能源等领域的应用探索。
多元化提取
未来将开发出更多元化的提取方法，满足不同来源和性质的甲壳素 与壳聚糖的提取需求。
甲壳素与壳聚糖的应用领域拓展
生物医学领域
随着研究的深入，甲壳素与壳聚 糖在生物医学领域的应用将更加 广泛，如药物载体、组织工程、 生物材料等。
环保领域
由于甲壳素与壳聚糖具有优异的 生物降解性，未来在环保领域的 应用将更加广泛，如污水处理、 土壤修复等。
甲壳素和壳聚糖都具有抗菌、抗 炎、抗肿瘤等生物活性，可应用 于伤口愈合、抗炎治疗、抗肿瘤 药物载体等方面。
04 甲壳素与壳聚糖的未来发 展
甲壳素与壳聚糖的提取技术发展
高效提取
随着科技的不断进步，甲壳素与壳聚糖的提取技术将更加高效， 提高产量和纯度，降低生产成本。
环保提取
在提取过程中，将更加注重环保，减少对环境的污染，开发出更加 环保的提取方法。
循环利用
03
研究甲壳素与壳聚糖的循环利用技术，实现资源的有效利用，
降低生产成本和环境负担。
05 结论
甲壳素与壳聚糖的重要地位
生物医用材料
甲壳素和壳聚糖具有良好的生物相容性和生物降解性，在生物医用材料领域具有广泛的 应用前景，如药物载体、组织工程和创伤敷料等。
环保领域
甲壳素和壳聚糖可降解，对环境友好，可用于环保领域，如污水处理、重金属离子吸附 等。

甲壳素和壳聚糖的化学性质和应用

甲壳素和壳聚糖的化学性质和应用

甲壳素和壳聚糖的化学性质和应用普拉迪普·库马尔·杜塔，乔伊迪普格杜塔和特里帕蒂阿拉哈巴德，莫逖尼赫鲁国家技术研究所，化学系211004。

甲壳素和壳聚糖是相当灵活和有前途的生物材料。

脱乙酰甲壳素和壳聚糖衍生物，更加有用和有趣的生物活性聚合物。

尽管它的生物降解性，它有许多反应性氨基酸侧链基团，其中提供化学修饰，形成了大量的各种有用的衍生物，是市售的可能性或者可以通过接枝反应和离子相互作用。

本研究着眼于当代研究甲壳素和壳聚糖对在各种工业和医学领域的应用。

关键词：甲壳素，生物降解性，壳聚糖，生物材料介绍甲壳素是第二个最普遍的物质，地球上仅次于纤维素和多糖：它是由（1→4）组成的联-2 - 乙酰氨基-2 - 脱氧- - glucose1（D-N-乙酰葡糖胺）（图1）。

它通常被认为是纤维素衍生物，甚至不会发生在生产纤维素的生物中。

它与纤维素结构上是相同的，但它在C-2位置上具有乙酰胺的组（NHCOCH3）。

同样的衍生物甲壳素，壳聚糖线型聚合物（1→4） - 连接的2 - 氨基-2 - 脱氧--D-吡喃葡萄糖，很容易推导出N-脱乙酰化，其特征在于，不同程度上的脱乙酰度，因此它是一个的N-乙酰葡糖胺和葡糖胺的共聚物（图2）。

估计甲壳素每年待产几乎与纤维素一样多。

它已成为极大的研究热点，不仅是一个可利用的资源，也可作为一个新的高功能的生物材料，潜在于各个领域中的最新进展，化学作用是相当显著的。

图1 - 甲壳素结构图2 - 部分脱乙酰甲壳素甲壳素是一种白色，坚硬，无弹性，在含氮多糖中的外骨骼中发现，以及在内部结构的无脊椎动物中发现。

这些天然聚合物表面的一个主要来源在沿海地区。

作为食品工业中获得的甲壳类的壳进行脱乙酰壳多糖的生产，在经济上是可行的，特别是如果它包括恢复类胡萝卜素。

贝壳含有相当数量的虾青素，迄今尚未合成，类胡萝卜素是作为鱼类食品添加剂销售水产养殖，特别是鲑鱼。

印度的平均降落的固体废物分数贝类介乎60,000至8万吨。

甲壳素和壳聚糖

甲壳素和壳聚糖

甲壳素和壳聚糖 The pony was revised in January 2021备注第7章甲壳素和壳聚糖甲壳素和壳聚糖的结构、性能甲壳素的存在状态与提取方法甲壳素与壳聚糖的改性甲壳素与壳聚糖及其改性产物的应用掌握甲壳素和壳聚糖的基本结构和反应性能了解甲壳素和壳聚糖的结构改性和应用甲壳素和壳聚糖的结构、性能甲壳素的发现与命名1、1811年温热的稀碱溶液反复处理蘑菇，提取甲壳素，命名Fungine，真菌纤维素。

2、1823年甲壳类昆虫翅鞘中分离，命名Chitin3、4、1878年从Chitin水解反应液中检出氨基葡萄糖和乙酸5、1894年进一步证明Chitin中含有氨基葡萄糖，后来研究证明，Chitin是由N-乙酰基葡萄糖缩聚而成的。

二、结构特征研究证实，甲壳素与其他多糖一样，其分子链也是螺旋形，XRD照片给出的螺距为，一个螺旋平面由6个糖残基组成。

测定方法：红外、核磁共振三、壳聚糖的主要特性1. 不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀酸(pH<6)，游离氨基质子化促进溶解。

溶于稀酸呈黏稠状，在稀酸中壳聚糖的β-1，4糖苷键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。

2. 壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质，具有很强的吸附性。

3. 壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、黏度有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小，越易溶于水.4. 壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纤性、吸湿性和保湿性N-脱乙酰度和黏度（平均分子量）是壳聚糖的两项主要性能指标脱乙酰度（1）脱乙酰度（.）的高低，直接关系到它在稀酸中的溶解能力、黏度、离子交换能力、絮凝性能和与氨基有关的化学反应能力。

（2）测定的方法有酸碱滴定法、电位滴定法、氢溴酸盐法、胶体滴定法、苦味酸分光光度法、UV、IR法等5、黏度黏度反应了高分子物质的分子量大小，在壳聚糖的生产上，常用旋转黏度计来测定其黏度，这是表观黏度，其数值可大体反映出壳聚糖分子量的大小。

甲壳素与壳聚糖的应用

甲壳素与壳聚糖的应用

二、甲壳素及壳聚糖在农业领域 的应用
1、土壤改良
甲壳素和壳聚糖具有改善土壤物理性质、增加土壤保水能力的作用。将甲壳 素或壳聚糖添加到土壤中，可以增强土壤的团聚性，提高土壤的通气性和渗透性， 有利于土壤的改良和作物根系的生长。
2、植物生长促进剂
甲壳素和壳聚糖具有植物生长调节剂的作用。在农业生产中，通过合理使用 甲壳素或壳聚糖，可以促进植物种子的萌发、根系的发展以及叶片的生长。此外， 甲壳素和壳聚糖还能提高植物的抗病性和抗逆性，有助于作物健康生长。
3、生物防治剂
甲壳素和壳聚糖可以作为生物防治剂应用于农业。由于其具有生物活性，可 以用于诱导植物产生抗虫性和抗病性。同时，甲壳素和壳聚糖还具有抑制病原菌 生长的作用，可以作为生物防腐剂应用于农产品的储存和运输。
4、环保农业应用
甲壳素和壳聚糖可以用于农业废弃物的处理和资源化利用。例如，将甲壳素 或壳聚糖应用于农业残渣的降解，可以提高废弃物的生物可降解性，减轻环境压 力。此外，甲壳素和壳聚糖还可用于土地治理，例如重金属污染土壤的修复。
由于这些食品具有较高的营养价值且具有保健功能而备受消费者青睐。将甲 壳素衍生物与其他天然高分子物质复合制备成膜材料用于食品包装可以改善包装 材料的性能并延长食品的保质期。将甲壳素与甲基丙烯酸甘油酯―甲基丙烯酸 ―N―羟甲基丙烯酰胺三元共聚物结合制成可食性膜材料并应用于草莓汁澄清中 可以降低澄清成本并延长果汁的保质期。此外，甲壳素―胶原蛋白复合物可广泛 应用于保健品和化妆品中以提高产品的营养价值和功效。
5、节水农业应用
甲壳素和壳聚糖具有较好的保水性能，可以用于节水农业中。将甲壳素或壳 聚糖添加到土壤中，可以提高土壤的保水能力，减少水分蒸发，从而有效提高水 资源的利用效率。
三、前景与挑战

甲壳素与壳聚糖全解

甲壳素与壳聚糖全解

（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。
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。
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。
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。
（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 和回收； 4原料无毒，不会引起二次污染。 易处理

甲壳素和壳聚糖的结构式

甲壳素和壳聚糖的结构式

甲壳素和壳聚糖的结构式甲壳素是一种多糖类物质，主要存在于甲壳动物的外壳和外骨骼中。

它是由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰半乳糖胺通过β-1,4-糖苷键连接而成的。

甲壳素具有坚硬、耐磨、耐腐蚀等特性，因而被广泛应用于工业和医药领域。

壳聚糖是一种天然的多糖类物质，主要存在于甲壳动物的外壳和软骨中。

它是由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成的。

壳聚糖具有生物相容性、生物可降解性、抗菌性等特性，因而被广泛应用于医药、食品和化妆品等领域。

甲壳素和壳聚糖在结构上非常相似，都是由葡萄糖分子通过糖苷键连接而成的多糖类物质。

它们的差异主要体现在两个方面：首先，在甲壳素中，葡萄糖分子中的羟基被乙酰基取代，而在壳聚糖中，葡萄糖分子中的羟基没有被取代；其次，在甲壳素中，葡萄糖分子的连接方式为β-1,4-糖苷键，而在壳聚糖中，葡萄糖分子的连接方式也是β-1,4-糖苷键。

甲壳素和壳聚糖的这些结构特点赋予了它们不同的性质和应用领域。

甲壳素具有坚硬、耐磨、耐腐蚀等特性，因而被广泛应用于工业领域，如制造汽车零部件、船舶构件等。

此外，甲壳素还具有一定的药理活性，可以用于治疗骨质疏松症、关节炎等疾病。

壳聚糖具有生物相容性、生物可降解性、抗菌性等特性，因而被广泛应用于医药领域。

壳聚糖可以用于制备药物缓释系统，可以将药物包裹在壳聚糖微球中，通过控制微球的降解速度和释放速度，实现药物的缓慢释放，提高药效。

此外，壳聚糖还可以用于制备生物质载体，用于组织工程和再生医学等领域。

甲壳素和壳聚糖作为天然多糖类物质，具有良好的生物相容性和生物可降解性，因而在医药领域具有广阔的应用前景。

随着人们对健康和环保意识的提高，甲壳素和壳聚糖的应用前景将会更加广阔。

但同时也需要加强对甲壳素和壳聚糖的研究和开发，以进一步发挥它们在医药和工业领域的作用，为人类的生活带来更多的便利和福祉。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

1、机能食品
前几丁聚醣在机能性食品上的应用最受到瞩目，具多项生理调节 机能，包括无毒性的抗癌效果、改善消化吸收机能、降低脂肪及 胆固醇摄取、降低高血压、强化免疫力等。 通常造成高血压及心脏病的原因是脂肪、盐分的过量摄取，这也 是目前的主要病因。而几丁质和几丁聚醣具有很好的调节血压能 力，它带有正电荷的纤维分子，可以吸收带有负电性的脂肪酸、 胆固醇、食盐的氯离子等，因而具有调节血压的作用，在临床医 学上已有许多实例。 几丁聚醣在市面上最热门的用途是体重调节。经过医学证实，在 餐前服用几丁聚醣可以在胃中吸收食物中的脂肪球，避免过量脂 肪吸收。通常几丁聚醣可吸收五倍的脂肪酸，已被广泛应用于瘦 身健康食品上。
三、甲壳素的开发应用前景
甲壳素中的主要成分几丁质与几丁聚醣是由天然物质 所制取的生物高分子，与天物体细胞有良好的生物兼 容性（biocompatibility），不具毒性且可以被生物体 分解，具有生物活性，因此广泛地应用在医药食品等 方面。甲壳素的主要应用方向有： 1、机能食品 2、医药用品 3、食品加工 4、纺织品 5、环保用品
二、甲壳素的功效
强化免疫力---甲壳素能提高身体的免疫机能，加强免疫细胞的增殖，因 此有强化免疫力的功效。日本发表的动物实验证实，甲壳素的免疫强化 作用 有助于减少肿瘤细胞的伤害，及促进肝脏受损细胞的新生与正常 化。 无毒性抗癌效果---甲壳素的抗癌效果已由日本东北药科大学确认，且其 抗癌效果适合生物体而无毒性反应出现。北海道大学的研究小组也发现， 甲壳素有抑制恶性肿瘤细胞扩散及移转的效果。 降低胆固醇---甲壳素在体内以带正电的阳离子形态出现，可与胆酸和胆 盐结合，因而抑制小肠对胆固醇的吸收，不但会减少胆固醇在肝脏的堆 积量、 也可降低恶性胆固醇(LDL)的浓度、提高良性胆固醇(HDL)的含 量， 因此对于预防动脉硬化及心血管疾病有很好的效果。 改善消化机能---甲壳素可促进肠内有益菌丛的繁殖，抑制有害菌丛的滋 生，及减少大肠菌生长的机会，因此可以达到健胃整肠的功效。
在自然界中几丁质是地球上含量最丰富的胺基醣型式的多醣， 含量仅次于纤维素；它主要存在于昆虫类及水生甲壳类等无 脊锥动物的外壳上，以及真菌类的细胞壁，它在生物体中所 扮演的角色主要是用来作为身体骨架及保护作用。 虾（螃蟹）壳里各有三成左右的蛋白质、碳酸钙和几丁质 (chitin) (chitin)。 用稀碱去除其蛋白质，再用稀酸来排除碳酸钙， 就能得到较纯的几丁质(chitin)。 再将几丁质(chitin)处理就 变成了几丁聚醣(chitosan)。甲壳素普遍存在于植物中的低 等藻类、菇类和真菌的细胞壁，以及动物中的昆虫、甲壳类 外层表皮，其中以虾蟹外壳为几丁质最常见之来源。根据文 献报导，全球虾蟹壳年产量近2,000万吨，贝类、蚵类年产 几丁质139万吨，发酵副产品中的丝状菌类年产几丁质79万 吨，几丁质可谓取之不尽，用之不竭。
四、调节血压
CL-↑↗ ↘ 抑制使动脉血管扩张的激肽→血压增高 活化血管紧张素原转化酶→血管紧张素 原转化成血管紧张素Ⅰ→ Ⅰ→血管紧张素Ⅱ Ⅰ→ ↗ 中小动脉收缩→血压收缩 ↘肾素分泌↑→血压收缩
Байду номын сангаас
甲壳素分子中带有正电荷的甲壳素分子中带有正电荷的-NH3+，和血液 中的CL 结合→排出体外→血压↓ 中的CL-结合→排出体外→血压↓。
甲壳素造福人类健康的瑰宝
第二节 甲壳素的结构与分离
一、甲壳素的结构
甲壳素的化学名称为（1，4）-2-乙酰氨基-2-脱氧β-D-葡萄糖，是线型多糖类聚合物，简称为N-乙酰 -D-葡糖胺。
甲壳素(chitin) 又名几丁质 是自然界中含量仅次于 又名几丁质, 甲壳素 纤维素的一种多糖, 同时,也是地球上数量最大的含氮有 纤维素的一种多糖 同时 也是地球上数量最大的含氮有 机化合物。其在自然界中主要存在于节肢动物(主要是 机化合物。其在自然界中主要存在于节肢动物 主要是 甲壳纲如虾、蟹等, 含甲壳素高达58 ～ 甲壳纲如虾、蟹等 含甲壳素高达 %～85%) 、软体 动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、 动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等 另外在动物的关节、 足的坚硬部分, 中, 另外在动物的关节、蹄、足的坚硬部分 肌肉与骨结 合处, 以及低等植物中均发现有甲壳素的存在。 合处 以及低等植物中均发现有甲壳素的存在。
甲壳素的来源
甲壳素广泛存在于甲壳动物虾、 甲壳素广泛存在于甲壳动物虾、 昆虫的外壳，而且蘑菇、 蟹、昆虫的外壳，而且蘑菇、 木耳、藻类、贝类、 木耳、藻类、贝类、软体动物 （如鱿鱼、乌贼）的软骨和表 如鱿鱼、乌贼） 节肢动物（昆虫） 皮、节肢动物（昆虫）以及真 菌类的细胞壁中， 菌类的细胞壁中，也存在着甲 壳素。 壳素。
第二章 甲壳素与壳聚糖
第一节 甲壳素的来源与功能
1 甲壳素的由来
◆1811年，法国学者布拉克诺（Braconno)首次 1811年 法国学者布拉克诺（Braconno)首次 从蘑菇中发现甲壳质，命名为Fungine Fungine（ 从蘑菇中发现甲壳质，命名为Fungine（蕈 素）。 1823年 法国科学家奥吉尔(Odier) (Odier)从昆虫 ◆ 1823年，法国科学家奥吉尔(Odier)从昆虫 外壳中发现甲壳质， 外壳中发现甲壳质，命名为几丁质 Chitin）。 （Chitin）。 1859年 法国人C.Rouget C.Rouget将甲壳素浸泡在浓 ◆ 1859年，法国人C.Rouget将甲壳素浸泡在浓 KOH溶液中煮沸一段时间 溶液中煮沸一段时间， KOH溶液中煮沸一段时间，取出洗净后发现 可溶于有机酸中。 可溶于有机酸中。 1894年 F.Hoppe-Seiler确认这种物质是脱 ◆ 1894年，F.Hoppe-Seiler确认这种物质是脱 掉了部分乙酰基的甲壳素， 掉了部分乙酰基的甲壳素，把它命名为 Chitosan。 Chitosan。` 中国古代医著《神农本草》 本草纲目》 ◆中国古代医著《神农本草》、《本草纲目》、 千金药食治》等都有关于螃蟹壳、甲鱼壳、 《千金药食治》等都有关于螃蟹壳、甲鱼壳、 蝉蛹壳、比目鱼软骨入药治病的记载。 蝉蛹壳、比目鱼软骨入药治病的记载。
五、调节血脂
1、抑制食物中胆固醇的吸收。 抑制食物中胆固醇的吸收。 2、甲壳素能抑制胰脂肪酶对脂肪的分解，从而抑 甲壳素能抑制胰脂肪酶对脂肪的分解， 制了脂肪的吸收。 制了脂肪的吸收。 3、促使胆固醇转化成胆汁酸 4、带正电荷、纤维性，吸附、冲刷血管壁上的脂 带正电荷、纤维性，吸附、 肪沉积物→降脂、改善动脉硬化。 肪沉积物→降脂、改善动脉硬化。 5、甲壳素降低了低密度脂蛋白、提高了高密度脂 甲壳素降低了低密度脂蛋白、 蛋白，前者是恶性脂蛋白， 蛋白，前者是恶性脂蛋白，后者为良性脂蛋 白。
甲壳素(chitin)与壳聚糖(chitosan)是一种天然无 毒性高分子，并且具有生物可分解性，它的构造 类似纤维素，由1000-3000个N-乙葡萄糖胺（N Acetyl 2- Amino -2 Deoxy -d -D -Glucose或nAcetyl -d -Glucosamine）单体以B-1,4键所构成 的直链状高分子醣类。不具有毒性且可以被生物 体分解，具有生物活性，被视为最具有潜力的生 物高分子。
抑制过量摄取食盐而导致的高血压---甲壳素的成份几丁质与几丁聚醣是不会被人 体吸收的一种高分子聚合物。日本水产厅主导的一项研究结果显示，添加在食品 中的甲壳素会被人体由于离子吸附作用而使食盐附着其上，因此保留了食品原来 的风味、但又不致使食盐被人体过度吸收。所以欲控制血压的人吃了含有添加甲 壳素的食品，就不会有摄取过量食盐的困扰了。 减少体内重金属的积蓄---重金属在体内蓄积会造成神经性病变、器官功能失调等 后遗症。甲壳素可以吸附铜、镉、锌、铀等重金属，并排出体外。在环境污染日 益严重的今天，甲壳素有助于体内废物的排除，而确保人体生理机能的正常运作。 甲壳素的减肥作用---甲壳素的减肥作用，是指其本身所带的正负电离子与食物中 带负电的脂肪自动附着结合，阻断脂肪分解酵素的做用，使得脂肪在肠内不被吸 收而直接排出体外。甲壳素会与脂肪结合排出体外，但是不会和重要营养素的蛋 白质结合，所以不会对人体造成危害。具备能让想减肥的人安心使用，又不 影响 养份吸收的效用。甲壳素不同于一般减肥食品的抑制食欲，或使人造成腹泻来达 成减肥效果。更甚者对于消化道还有改善代谢机能的功效。
六、调节血糖
调节体液PH PH值 ①调节体液PH值，使胰岛素活性增强 ②活化修复损伤的胰岛细胞 ③提高靶组织胰岛素受体的活性 ④减少糖分的吸收 ⑤改善并发症
七、抑制肿瘤
1、甲壳素能抑制毒性激素对身体的损伤作用。 甲壳素能抑制毒性激素对身体的损伤作用。 2、抑制癌细胞生长：甲壳素能抑制糖酵解，使癌 抑制癌细胞生长：甲壳素能抑制糖酵解， 细胞缺乏能量供应，导致癌细胞死亡。 细胞缺乏能量供应，导致癌细胞死亡。 3、抵制癌细胞转移：甲壳素能优先于血管壁上的 抵制癌细胞转移： 接着分子”结合，使癌细胞失去结合的机会， “接着分子”结合，使癌细胞失去结合的机会， 从而抑制癌细胞的转移。 从而抑制癌细胞的转移。 4、减轻放化疗的副作用。 减轻放化疗的副作用。 5、与某些抗癌药配伍，可产生协同作用。 与某些抗癌药配伍，可产生协同作用。
甲壳素的调节机理
甲壳素是唯一带有阳离子碱 性基团（ 性基团（—NH2）的人体 ） 可吸收的动物纤维素， 可吸收的动物纤维素，是一 种生物碱，能吸附酸性物质， 种生物碱，能吸附酸性物质， 且性质稳定， 且性质稳定，能够在体液中 慢性起效， 慢性起效，因此能够改善酸 性体质。 性体质。
二、调节免疫
甲壳素能活化巨噬细胞、增 甲壳素能活化巨噬细胞、 细胞、 强NK细胞、LAK细胞的活 细胞 细胞的活 性，寡糖可促进白细胞介素 的产生和白细胞介素Ⅱ Ⅰ的产生和白细胞介素Ⅱ的 诱导生成， 诱导生成，因此甲壳素有提 高机体免疫功能的作用。 高机体免疫功能的作用。
三、调节胃肠道
1、中和胃酸，保护修复胃粘膜；甲壳素呈碱性，与胃液中的胃酸作用， 、中和胃酸，保护修复胃粘膜；甲壳素呈碱性，与胃液中的胃酸作用， 能达到中和胃酸的效果。同时甲壳素在胃粘膜表面可形成一层薄膜， 能达到中和胃酸的效果。同时甲壳素在胃粘膜表面可形成一层薄膜， 使溃疡面不受炎症、酸碱和物理性刺激，促进肉芽组织生长， 使溃疡面不受炎症、酸碱和物理性刺激，促进肉芽组织生长，有利病 变的修复。 变的修复。 2、防止恶性溃疡癌变；由于甲壳素中和胃酸，促进新生肉芽生长促进自 、防止恶性溃疡癌变；由于甲壳素中和胃酸， 尤其是甲壳素能提高机体体液免疫和细胞免疫，因此能防癌。 愈。尤其是甲壳素能提高机体体液免疫和细胞免疫，因此能防癌。 减少溃疡面出血：甲壳素亲和组织， 3、减少溃疡面出血：甲壳素亲和组织，又刺激血小板在 创面聚集起到止血作用。 创面聚集起到止血作用。 保持大便通畅：甲壳素吸咐肠内容物膨胀， 4、保持大便通畅：甲壳素吸咐肠内容物膨胀，刺激肠壁 肠管蠕动↑→排便。 ↑→排便 →肠管蠕动↑→排便。 维持肠道菌群平衡：抑制有害菌，促进有益菌生长， 5、维持肠道菌群平衡：抑制有害菌，促进有益菌生长， 保持双歧杆菌的优势。 保持双歧杆菌的优势。 预防结石生成：降低胆固醇，减少二次胆汁酸， 6、预防结石生成：降低胆固醇，减少二次胆汁酸，使胆 结石的形成机会减少。 结石的形成机会减少。