甲壳素、几丁质、壳聚糖的区别
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不可小觑的甲壳素!甲壳素,又叫甲壳质、几丁质,不溶于碱以及其他有机溶剂,也不溶于水。
在自然界中,它广泛存在于低等植物、菌类、虾、蟹、昆虫等甲壳动物的外壳、真细菌的细胞壁等。
话说甲壳素不溶于水,又怎么能够被植物所吸收利用呢?事实上,不管是医药上应用的甲壳素还是农业上应用的甲壳素,都已经不是原来的天然甲壳素,它在生产中经过酸碱法或者生物法,将天然甲壳素进行脱乙酰基处理,就变成可溶于稀酸的可溶性甲壳素。
这种经过脱乙酰基处理的可溶性甲壳素又称为几丁聚糖或者壳聚糖,而乙酰基脱去55%即可称为壳聚糖,目前转化率最高也就在85%左右,不到90%。
现在貌似还出现了水溶性甲壳素的制备,不过已经不是原来的壳聚糖,应当称之为低聚壳聚糖,还保留着壳聚糖的基本结构特征,这里就不做过多赘述了。
所以,农业上应用的甲壳素应当是几丁质与壳聚糖的合称,在农业生产中往往利用它的物理性质与化学性质,来起到防病抗病,乃至防虫杀虫的目的。
先说物理特性:由于其中的几丁质存在,所以它拥有很好的吸湿性与成膜性,在施用于作物表面时,可形成透气性好、耐雨水冲刷的保护膜,不仅能够抵御病虫害,还能够抵抗干旱、霜冻等不良环境的影响。
另外就得说说它的化学特性,以及生物活性了。
其实这部分还主要是几丁聚糖,即壳聚糖的特性,它拥有非常好的生物相溶性,比较利于作物吸收,在进入植物体内以后,能够诱导植物产生几丁质酶、壳聚糖酶等,进一步分解甲壳素。
并且由于甲壳素广泛存在于真细菌,以及昆虫体内,所以经壳聚糖诱导产生的酶,同样对病菌以及含有几丁质的昆虫有效,能够分解它们体内的甲壳素,达到抑制或者杀伤目的。
所以,在一些菌丝、孢子或虫卵等在接触到施用过甲壳素的作物以后,会被酶分解掉其中的几丁质以及壳聚糖,能够使单细胞细菌死亡,也可以对虫卵及线虫造成不错的杀伤作用。
说到甲壳素的抗菌特性,还得再细细分析一下,壳聚糖除了能够诱导作物产生几丁质酶以及壳寡糖酶以外,还能够产生植物抗毒素,以及葡聚烯糖酶,其中植物抗毒素自身就拥有抗菌活性,而葡聚烯糖酶与几丁质酶则可以在体外抑制病菌,而且壳聚糖还可以诱导植物产生愈创葡聚糖,增强植物细胞壁,进一步增强抗病能力,且壳聚糖能够改变病原菌细胞膜的通透性与流动性,阻断病原菌的代谢,起到抑菌效果。
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。
什么是甲壳素甲壳素是几丁质和几丁聚醣(几丁胺醣)的合称。
几丁质(chitin)与几丁聚醣(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n- Acetyl -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。
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。
几丁聚醣是几丁质去乙基醯基产物,通常将几丁质去乙醯基程度达70%以上即可变成可溶于酸性的几丁胺糖产物。
21世纪医药领域的新材料:甲壳素(上)甲壳素又名甲壳质、壳聚糖,是一种化学结构与纤维类似的高分子多糖,它广泛存在于昆虫、甲壳类动物的硬壳以及菌类的细胞壁中。
近年来,研究人员对甲壳素及其衍生物进行了研究,提供了许多有价值的资料,展示了它广阔的应用前景。
本文对甲壳素在医药上的应用做一简介,以利于这一资源的开发和利用。
一、甲壳素的药理作用1.抗菌抗感染甲壳素及其多种衍生物均具有不同程度的抗感染作用,以甲壳素六聚糖为最强。
小分子的脱乙酰甲壳素具有质子化铵,质子化铵与细菌带负电荷的细胞膜作用,吸附和聚沉细菌,同时穿透细胞壁进入细胞内,扰乱细菌的新陈代谢及合成而具有抗菌作用。
夏文水、吴焱楠研究认为,相对分子量为1500的脱乙酰甲壳素对大肠杆菌的抑制效果最强,随着分子量增大,则抑菌作用下降。
正光华发现,脱乙酰甲壳素对金黄葡萄球菌、大肠杆菌、小肠结尖耶尔氏菌、鼠伤害沙门氏菌和李斯特单核增生菌,均有较强的抑制作用。
中国纺织大学吴清基教授已成功地将甲壳素制成无纺布、流延膜、涂层纱布等多种医用敷料用于临床,其中甲壳素与醋酸制成的无纺布透气透水性能极佳,用于大面积烧伤烫伤,抗感染和促进伤口愈合效果很好。
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(chitos an)。
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。
浅析甲壳素及衍生物壳聚糖0前言:甲壳素(chitin) 又名几丁质,是自然界中含量仅次于纤维素的一种多糖,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(主要是甲壳纲如虾、蟹等,含甲壳素高达58~85 %) 、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等中,另外在动物的关节、蹄足的坚硬部分,动物肌肉与骨结合处,以及低等植物中均发现有甲壳素的存在。
壳聚糖是甲壳素脱去大部分乙酰基后的产物是甲壳素最为重要的衍生物。
自从1811 年,法国科学家H.Braconnnot 发现甲壳素以来,甲壳素逐渐被认识与利用。
近年来,国内外相关的研究日趋活跃,甲壳素和壳聚糖已被现代科学称之为继糖、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等五大生命要素之后的第六生命要素。
甲壳素和壳聚糖经过改性之后生成的改性高分子具有无毒、可以完全被生物降解在自然界形成良性循环等诸多优点,显示了良好的应用前景。
关键词: 甲壳素,壳聚糖,利用,开发1. 结构及理化性质1.1 结构甲壳素是一种天然高分子化合物,其学名是β- (1 →4) - 2 - 乙酰氨基- 2 - 脱氧- D - 葡萄糖,是由N - 乙酰氨基葡萄糖以β- 1 ,4 糖苷键缩合而成的。
如果把此结构式中糖基上的N - 乙酰基大部分去掉的话,就成为甲壳素最为重要的衍生物壳聚糖。
1.2 理化性质1.2.1 物理性质甲壳素是白色或灰白色无定型、半透明固体,相对分子质量因原料不同而有数十万至数百万,不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱、一般有机溶剂,可溶于浓的盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸,但同时主链发生降解[7] 。
壳聚糖是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体,因原料不同和制备方法不同,相对分子质量也从数十万至数百万不等,不溶于水和碱溶液,可溶于稀的盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸,不溶于稀的硫酸、磷酸。
在稀酸中,壳聚糖的主链也会缓慢水解,溶液的粘度逐渐降低1.2.2 化学性质甲壳素和壳聚糖化学性质的研究,内容十分广泛, 其分子结构当中含有羟基、氨基和自由基,可以发生酰化、酯化、醚化、氧化、烷基化、螯合、接枝共聚及交联等一系列化学反应,这对于研究认识它们的本质,进行创新性工作,开发新产品有重要意义。
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 agentAbstract: 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 finishing1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。
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。
壳聚糖结构壳聚糖结构壳聚糖(chitosan)甲壳素N-脱乙酰基的产物,甲壳素(几丁质)、壳聚糖、纤维素三者具有相近的化学结构,纤维素在C2位上是羟基,甲壳素、壳聚糖在C2位上分别被一个乙酰氨基和氨基所代替,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]壳聚糖分子结构中的氨基基团比甲壳素分子中的乙酰氨基基团反应活性更强,使得该多糖具有优异的生物学功能并能进行化学修饰反应。
因此,壳聚糖被认为是比纤维素具有更大应用潜力的功能性生物材料。
[1]壳聚糖为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物,具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌、抗癌、降脂、增强免疫等多种生理功能,广泛应用于食品添加剂、纺织、农业、环保、美容保健、化妆品、抗菌剂、医用纤维、医用敷料、人造组织材料、药物缓释材料、基因转导载体、生物医用领域、医用可吸收材料、组织工程载体材料、医疗以及药物开发等众多领域和其他日用化学工业。
[1] 结构特征化学名:β-(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖分子式:(C6H11NO4)n单元体的分子量为:161.2氨基葡萄糖是壳聚糖的基本组成单位,壳二糖是壳聚糖的基本结构的糖单元,采用壳聚糖酶自然降解壳聚糖得到的最终产物是壳二糖。
[1]壳聚糖呈现双螺旋结构特征,螺距为0.515 nm,6个糖残基组成一个螺旋平面。
甲壳素和壳聚糖的氨基、羟基、N-乙酰氨基形成的氢键,形成了甲壳素和壳聚糖大分子的二级结构。
壳聚糖的氨基葡萄糖残基的椅式结构中有2种分子内氢键,一种壳聚糖分子间氢键是C3-OH与相邻的另一条壳聚糖分子链上的糖苷基形成的,另一种分子间氢键是氨基葡萄糖残基的C3-OH与相邻壳聚糖呋喃环上的氧原子形成的。
甲壳素和壳聚糖的C3-OH、C2-NH2、C6-OH等官能团均可形成分子内和分子间氢键。
[1]壳聚糖分子的基本单元是带有氨基的葡萄糖,分子内同时含有氨基、乙酰氨基和羟基,故性质比较活泼,可进行修饰、活化和偶联。
甲壳素、壳聚糖、壳寡糖的区别甲壳素、壳聚糖、壳寡糖有相同的原料来源,都是从甲壳类生物体(蟹壳等)中提取的物质,但是产品形式和萃取技术、阶段不同,其作用效果也不是很相同,那么,甲壳素、壳聚糖、壳寡糖有什么区别呢?下面小编就为大家介绍一下甲壳素、壳聚糖、壳寡糖的区别。
甲壳素、壳聚糖、壳寡糖有什么区别甲壳素Chitin.甲壳质是1811年由法国学者布拉克诺发现,1823年由欧吉尔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。
甲壳素是第一个实际应用的产品,也是在日本第一个被批准的“功能性食品”。
但是甲壳素不溶于水、碱、一般的酸和有机溶剂,只溶于部分浓酸,是依靠人体胃肠道中的甲壳素酶、溶菌酶等的作用少部分分解,因此其吸收率极低,服用量较大,产生的服用反应也高达70%以上。
对甲壳素进行化学处理,脱掉其中的乙酰基,就变成了壳聚糖。
壳聚糖壳聚糖(chitosan),化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖,是由甲壳素(chitin)经过脱乙酰作用得到的,一般而言,N-乙酰基脱去55%以上的就可称之为壳聚糖。
壳聚糖已经可以溶于稀酸,比甲壳素进了一步。
但是甲壳素和壳聚糖都是大分子,分子量在几十万到几百万,都不溶于水。
甲壳素经脱乙酰基处理得到壳聚糖,再经过进一步降解,就成为壳寡糖。
壳寡糖利用壳聚糖为原料,把壳聚糖降解为小分子,就是壳寡糖。
其分子量在3000Da左右,聚合度为2-20。
因此壳寡糖本身是一种混合物,里面有单糖一直到壳十糖,每一种糖类都有其一定的功能性。
壳寡糖可以直接溶于水,水溶性大于99%,人体吸收率99.88%,服用量和服用后反应大为减少,直接参与人体的生理调节效果比壳聚糖更为显著,具有许多优于高分子量壳聚糖的功能。
而壳聚糖则要通过人体的生物酶降解先得到部分小分子量的壳寡糖,一般情况下,降解比例为1-5%,其余95%的聚糖则通过人的肠道系统而排除,所以壳寡糖增加机体免疫功能比壳聚糖更强。
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。
(二)甲壳素结构式:
1.如将虚线方块去掉(即去乙酰基),则实线括号内的结构,即为壳聚糖分子式。
如把虚线方块去掉再把 -NH ˉ换成 OH, 则实线内的结
构即为葡萄糖分子式。
2 .甲壳素结构式中的 n ,代表 1~2,000 个分子。
壳聚糖结构式中的 n ,代表 1~2,000 分子。
葡萄糖结构式中的 n ,代表 1~1,000 个分子。
如 n 数为 350~1,000 时叫植物性纤维素。
亦然,甲壳素叫动物性纤维素。
3 .虚线虚括号内的二个甲壳素结构式或二个壳聚糖结构式,分别为甲壳素或壳聚糖的结构单元。
即甲壳素或壳聚糖的结构单元,分别二个分子的甲壳素分子或二个壳聚糖的分子。
4.甲壳素链上脱去乙酰基的多少用脱乙酰度 % 表示。
5 .甲壳素分子式: C8H13NO5; 壳聚糖分子式: C6H11O4N 。
(三)甲壳素生产工艺
1.原料。
虾或蟹壳,用水洗净。
如短期内不加工需要贮藏时,必须洗净晒干后贮藏。
2.浸酸。
将净壳浸于6%~8%的稀盐酸内(壳与稀盐酸的比例为1:1.5)拌匀,壳不得露出。
经过28~48小时,气泡不再产生时,壳软化,说明碳酸钙已全部溶解。
用清水反复清洗 (以除去壳内杂质)当pH试纸测定的洗水呈中性时,表明清洗完成。
3.浸碱煮。
将酸处理后的软壳放人锅内加入清水和8%~10%的氢氧化钠,煮沸约1.5小时,使蛋白质、脂肪完全溶解,然后用水洗,直到洗水呈中性。
4.氧化脱色。
将上述酸碱处理的壳,加水并加入适量高锰酸钾
溶液,除去色素,然后用水洗净。
5.晒干。
将脱色后的虾壳或蟹壳,压去水分,摊开晒干。
即成不溶性甲壳素。
6.脱乙酰基。
将不溶性甲壳素置于夹层锅内,加入40%烧碱溶液,拌匀,在60~65℃温度下保持24小时,并定时搅拌。
当壳在1%冰醋酸溶解中能溶解时,说明脱乙酰基已完成。
取出用水洗呈中性,晒干后,得可溶性甲壳素(或称壳聚糖)。
(四)甲壳素和壳聚糖的性质
甲壳素的性质:白色或灰白色,半透明片状固体,不溶于水、稀酸、稀碱和一般有机溶剂,可溶于浓无机酸。
壳聚糖的性质:白色或灰白色,略有珍珠光泽,半透明片状固体,不溶于水或碱液,可溶于大多数稀酸。
(五)壳聚糖与人工制备壳寡糖的区别
1.壳聚糖溶解于胃酸,在胃酸中能自然分解为寡糖被人体吸收.分子量在10000左右的聚糖总吸收率为98.23%;
2.人工制备的寡糖纯度较低,一般在30%以下;分子量在3000以下,吸收能力较强,但因为分子量小,吸附能力较弱.
3.人工制备的寡糖是将聚糖通过降解酶(如硫酸镁)和生物激素的降解制备而成的,在寡糖中残留有降解酶和生物激素,而降解酶和生物激素对身体有害无益.
4.其实聚糖在胃酸作用下可自然分解,无需人工制备为寡糖。
(六)甄别优质甲壳素保健食品的方法
1.性状:纯粹的甲壳素保健食品为类白色结晶状粉末,表层有珍珠样光泽,无臭无味,取材于深海的蟹虾壳,确保清洁无污染。
能溶于盐酸、硝酸等无机酸及醋酸、水杨酸、酒石酸、抗坏血酸等有机酸。
如果甲壳素粉末偏黄色或偏红色或呈面粉状,则取材于内河内江的龙虾等廉价的节肢动物。
2.纯度:纯度指除水分、灰份、金属元素和杂质外的有效成分含量。
纯度越高,价值越高。
3.脱乙酰度:脱乙酰度是评价甲壳素质量的一个重要标准,目前世界上甲壳素脱乙酰度最高的为97%。
4.分子量:甲壳素保健食品分子量为10000左右最为适宜。
分子量越大,吸附能力越强,但越不能为人体吸收;分子量较小,单粒吸附能力较弱,但容易为人体吸收。