壳聚糖甲壳素应用

壳聚糖的改性研究进展及其应用壳聚糖是一种天然高分子材料，由于其具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性，因此在工业、生物医学等领域得到了广泛的应用。

然而，壳聚糖也存在一些不足之处，如水溶性差、稳定性低等，因此需要对壳聚糖进行改性研究，以提高其性能和应用范围。

壳聚糖的改性方法主要包括化学改性和物理改性。

化学改性是通过化学反应改变壳聚糖的分子结构，从而提高其性能。

例如，通过引入疏水基团可以改善壳聚糖的水溶性和生物相容性。

物理改性则是通过物理手段改变壳聚糖的形态、结构等因素，以达到提高性能的目的。

例如，通过球磨法可以制备壳聚糖纳米粒子，从而提高其在生物医学领域的应用效果。

目前，壳聚糖的改性研究已经取得了显著的进展。

然而，仍存在一些问题和挑战。

其中，如何保持壳聚糖的生物活性是改性过程中面临的重要问题。

改性后的壳聚糖可能会出现新的毒性问题，因此需要进行深入的毒性研究。

未来，随着壳聚糖改性技术的不断发展，相信这些问题将逐渐得到解决。

壳聚糖在工业、生物医学等领域有着广泛的应用。

在工业领域，壳聚糖可用于制备环保材料、化妆品添加剂、印染助剂等。

例如，通过接枝共聚将壳聚糖与聚丙烯酸制成高分子复合材料，可用于制备可生物降解的塑料袋等环保材料。

在生物医学领域，壳聚糖可用于药物传递、组织工程、生物传感器等方面。

例如，利用壳聚糖制备的药物载体能够实现药物的定向传递，提高药物的疗效并降低毒副作用。

在生物医学领域，壳聚糖还可用于组织工程。

通过将壳聚糖与胶原等生物活性物质结合，可以制备出具有良好生物相容性和生物活性的组织工程支架。

这些支架可为细胞生长提供适宜的微环境，促进组织的再生和修复。

壳聚糖还可用于制备生物传感器，用于检测生物分子和有害物质。

例如，将壳聚糖与酶或抗体结合制成生物传感器，可实现对血糖、胆固醇等生物分子和有害物质的快速、灵敏检测。

壳聚糖作为一种天然高分子材料，具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性，在工业、生物医学等领域得到了广泛的应用。

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∕壳聚糖及衍生物在水处理中的应用摘要：甲壳素具吸附及螯合性，可以和重金属离子形成错合物，再加上其生物可分解特性，不致于造成二次公害，因此为一良好的环境友好型水处理材料。

本文主要介绍了甲壳素∕壳聚糖及衍生物在水处理中的应用研究进展。

关键词: 壳聚糖;螯合; 水处理一．壳聚糖简介甲壳质是1811年由法国学者布拉克诺(Braconno)发现，1823年由欧吉尔(odier)从甲壳动物外壳中提取，并命名为CHITIN，译名为几丁质。

外观及性质：淡米黄色至白色，溶于浓盐酸/磷酸/硫酸/乙酸,不溶于碱及其它有机溶剂,也不溶于水。

甲壳质的脱乙酰基衍生物(Chitosan derivatives)可溶于水。

甲壳素具有抗癌抑制癌、瘤细胞转移，提高人体免疫力及护肝解毒作用。

尤其适用于糖尿病、肝肾病、高血压、肥胖等症，有利于预防癌细胞病变和辅助放化疗治疗肿瘤疾病。

因此,甲壳素/壳聚糖越来越多地被国内外研究者所重视,对它的研究也日益深入,现在,甲壳素/壳聚糖的应用领域已覆盖环保、食品、生物医用材料、生物农药等诸多方面。

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。

二．1、壳聚糖的制备壳聚糖是许多低等动物,特别是节肢类动物(如昆虫、甲壳类动物等)外壳的主要成分,主要以无机盐及蛋白质结合形式存在.但其中尤以虾蟹壳中含量最高，因此通常以是虾蟹壳为原料。

（1）传统工艺[1]以虾蟹壳为原料，常温下用稀释盐酸分解无机盐，用稀碱脱除蛋白质得甲壳素，甲壳素再经浓碱脱乙酰基得壳聚糖。

其简易流程如下：虾蟹壳——清洗、去杂质、烘干（加稀HCL）——脱无机盐（加稀NaOH）——脱蛋白质（加浓NaOH）——脱乙酰基——烘干得壳聚糖壳聚糖的主要质量指标是粘度及胺基含量，在制备壳聚糖过程中，用稀盐酸分解虾蟹壳无机盐的同时，壳聚堂的链也会发生不同程度的水解作用，因此在分解无机盐的过程中盐酸的浓度、处理时间及温度对壳聚糖制品的粘度、胺基含量均有影响。

农用甲壳素的功效与作用农用甲壳素（chitosan），也被称为壳聚糖，是一种天然生物聚合物，由脱乙酰壳聚糖（chitin）经过酸碱处理而得到。

作为一种生物功能材料，农用甲壳素在农业领域发挥着重要的作用。

它具有多种功能，包括抗病虫害、提高植物抗逆性、增强植物生长、改善土壤质量等。

本文将对农用甲壳素的功效与作用进行介绍。

一、抗病虫害作用农用甲壳素具有良好的抗病虫害作用，可以用于预防和控制多种农作物病虫害。

研究表明，农用甲壳素可以通过调节植物自身抵御能力，提高植物对病原菌的抵抗性。

农用甲壳素对于多种病原真菌和细菌均具有抑制作用，例如对于大米纹枯病、水稻白叶枯病、黄瓜炭疽病等具有显著的防治效果。

此外，农用甲壳素还可以抑制多种昆虫、螨类等害虫的生长和繁殖，对于多种农作物害虫的防治也具有一定的效果。

二、提高植物抗逆性植物在生长发育过程中会受到各种逆境的影响，例如高温、低温、干旱、盐碱等。

农用甲壳素可以增加植物对逆境的耐受性，提高植物的生长和产量。

研究表明，农用甲壳素可以通过激活植物的防御系统，提高植物的抗逆性。

在高温胁迫下，农用甲壳素可以减轻植物叶片的损伤，提高光合作用效率，并降低氧化胁迫。

在干旱胁迫下，农用甲壳素可以增加植物根系的活力，提高植物对水分的利用效率。

在盐碱胁迫下，农用甲壳素可以降低土壤的盐碱度，改善土壤环境，从而提高植物对盐碱的适应性。

三、增强植物生长农用甲壳素可以促进植物的生长和发育，增加作物的产量和品质。

研究表明，农用甲壳素可以促进植物的根系和叶片的生长，增加植物的光合作用效率，提高植物对养分和水分的吸收利用效率。

此外，农用甲壳素还可以提高植物的免疫力，减少植物叶片的病害发生。

农用甲壳素还可以促进植物的开花结果，增加作物的花果实数量和质量。

四、改善土壤质量农用甲壳素可以改善土壤的物理性、化学性和生物性，提高土壤的保水保肥能力。

研究表明，农用甲壳素可以改善土壤的结构，增加土壤的团粒结构和渗透性，减少土壤的压实度和泥化度。

甲壳素/壳聚糖生物学活性及应用4.1 甲壳素/壳聚糖的生物学活性4.1.1 调节脂类代谢甲壳素、壳聚糖有脂粘连性的特殊功能，可降低动物血脂、胆固醇、甘油三脂含量，也可降低动物产品如鸡蛋中的胆固醇含量。

X加罗等（1996）试验表明，大鼠摄入一定剂量的壳聚糖能有效抑制血清总胆固醇升高（P＜0.01），但能使高度密度脂蛋白胆固醇（HCL-C）升高（P＜0.01）；同时表明壳聚糖降低血清总胆固醇（TC）效应可能主要表现在降低密度脂蛋白（LDL-C）和极低密度脂蛋白胆固醇（VLDL-C）上，而对HDL-C有升高用。

另外，壳聚糖对食欲及体重影响不大，对脏器无明显的损害作用。

甲壳素、壳聚糖之所以具有此项功能大多数人认为是由于此类物质成分中的葡萄糖胺连带由4个铵离子，它具有较高的阴离子交换能力，与胆汁酸有很好的结合能力，可阻止胆肝汁酸的循环，降低脂肪的吸收，增加粪中脂肪的排出量。

另外甲壳素、壳聚糖也能与脂类化合物络合，形成不易被胃酸水解和消化系统吸收的络合物，降低机体对脂肪类物质的吸收。

4.1.2 抗微生物活性壳聚糖有较强的抑菌、杀菌能力。

脱乙酰化度为30％和70％的甲壳素（DAC-30及DAC-70）能提高宿主抗Sendai病毒及大肠杆菌感染的能力，提高静脉注射甲壳素的水有产物N-乙酰氨基葡萄糖六聚体（NACOS-6），对绿脓杆菌感染的大鼠有较强的保护作用。

Mnzzarelir（1987）对N-羧丁基壳聚糖的抗微生物活性作了研究，试验表明，浓度为4mg.ml-1、PH5.4-6.8的N-羧丁基壳聚糖-3，6-二硫酸酯对体外培养的金黄色葡萄球菌，链球菌、奇异变形菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、肺炎杆菌和柠檬酸细菌有抑制作用（韩新燕等，2000）。

壳聚糖抗微生物的可能机理是此类物质的分子中所带的正电荷及其聚合分子结构可与病原菌表面的鞭毛及套膜吸附凝集，抑制病原菌繁殖，改进小肠代谢功能。

4.1.3 增强免疫、抗肿瘤活性雷朝亮等（1997）往小鼠腹腔注射2％甲壳素水溶液5、10、20ml，结果发现甲壳素可增加小鼠腹腔巨噬细胞及NK细胞的活性，对细胞免疫及体液免疫均有增强的作用。

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。

甲壳素及壳聚糖在纺织工业中的应用1 概述甲壳素（Chitin）又名甲壳质、几丁质等，是一种丰富的自然资源，每年生物合成近10亿吨之多，是继纤维素之后地球上最丰富的天然有机物。

甲壳素的结构与纤维素极其相似，是一种天然多糖，可命名为（l，4）-2-乙酸氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖。

甲壳素兼有高等动物组织中胶原质和高等植物组织中纤维素两者的生物功能，对动、植物都具有良好的适应性，同时还具有生物可降解性和口服无毒性，因此近年来它已成为一种用途广泛的新型材料。

壳聚糖（Chitosan）是甲壳素脱乙酸化的产物，能溶于低酸度的水溶液中，因其含有游离氨基，能结合酸分子，故具有许多特殊的物理化学性质和生物功能。

壳聚精是甲壳素最重要的衍生物，是甲壳素脱乙酸度达到70％以上的产物，也是迄今为止发现的唯一天然碱性多糖，具有无毒性、可生物降解性、良好的生物兼容性等特性。

另外，壳聚糖分子中存有大量的氨基和羟基，可以通过化学反应在其上引入各种功能性基团进行化学修饰作为低等动物组织中的纤维成分，所以表现出了极高的应用价值和广泛的发展前景，是一种新型的多功能织物整理剂，在印染、抗折皱、防毡缩、抗菌和纤维滤嘴等方面应用广泛。

此外，将甲壳素或壳聚糖纺成纤维，进而加工成外科用的可吸收手术缝合线、伤口敷料、人造皮肤等医用材料则是近年来科学家们研究的重要课题。

2 在纺织领域中的应用壳聚糖具有许多天然的优良性质，如吸湿透气性、反应活性、生物活性、吸附性、粘合性、抗菌性等，人们利用这些性能来提高棉、毛、丝绸等天然纤维织物的染色、抗菌、防皱、防缩等性能，并可应用于纺织领域的污水处理。

2．1 手术缝合线用壳聚糖纤维制成的缝合线，在预定时间内有很强的抗张强度，在血清、尿、胆汁、胰液中能保持良好的强度，在体内有良好的适应性，尤其是经过一定时间，壳聚糖缝合线能被溶菌西每解，被人体自行吸收。

因此，当伤口愈合后，不必再拆线。

理想的外科缝合线应满足：愈合前与组织兼容；愈合时所有缝合线不拆除，逐渐被人体吸收而消失；缝合线不破坏愈合。