年产300万吨壳聚糖的设计.
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版本号:医疗器械临床试验方案产品名称:型号规格:实施者:联系人及联系电话:承担临床试验的医疗机构名称:临床试验单位的通讯地址(含邮编):邮编:515041临床试验管理部门负责人及联系电话:临床试验类别:临床验证临床试验负责人(打印及签字):联系电话及手机:年04月28日说明1、医疗器械产品在临床试验前,必须制定临床试验方案。
2、临床试验方案由医疗机构和实施者共同设计、制定。
实施者与医疗机构签署双方同意的临床试验方案,并签订临床试验合同。
3、市场上未出现的第三类植入体内或借用中医理论制成的医疗器械,临床试验方案应当向医疗器械技术审评机构备案。
4、医疗机构和实施者应当共同制定每病种的临床试验例数及持续时间,以确保达到试验预期目的。
5、临床试验类别分为临床试用和临床验证。
一、临床试验的背景:壳聚糖(chitosan),化学名称是β-(1→4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖,壳聚糖是甲壳质脱乙酰衍生物(甲壳质是N-乙酰基-D-葡萄糖胺以β-1,4键结合而成的多糖,它是虾、蟹等甲壳类、甲虫等的外骨骼及蘑菇等菌类的细胞壁成分,广泛存在于自然界)。
壳聚糖载体采取网状式结构,使壳聚糖分子分布均匀,是一种来源丰富、安全无毒、广谱抗菌、增强免疫、促进伤口愈合的天然聚氨基葡萄糖,同时又有良好的生物相容性和生物降解性。
它是少见的带正电荷的高分子化合物,又是自然界唯一存在的碱性多糖。
人体直肠末端粘膜下和肛管皮肤下静脉丛发生扩张和屈曲所形成的柔软静脉团,称为痔,又名痔疮、痔核、痔病、痔疾等。
医学所指痔疮包括内痔、外痔、混合痔,是肛门直肠底部及肛门粘膜的静脉丛发生曲张而形成的一个或多个柔软的静脉团的一种慢性疾病。
痔疮分为内痔、外痔、混合痔,常见症状为出血、脱出、肿胀、疼痛,痔疮久拖不治,可以造成痔核脱出形成嵌顿,加重疼痛和病情,其次肛门感染,一旦形成痔疮出血症状,细菌、毒素、脓栓极易侵入血液引发脓毒败血症等。
此外由于痔块脱出导致括约肌松弛,黏液流出肛门外长期刺激周围皮肤,易导致瘙痒及皮肤湿疹。
目录摘要 (i)Abstract .............................................................................................................. i ii第一章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 保温隔热材料研究现状 (2)1.2.1 传统保温隔热材料概述 (2)1.2.2 气凝胶保温隔热材料概述 (4)1.2.3 保温隔热材料的隔热原理 (12)1.3 壳聚糖及其气凝胶概述 (17)1.3.1 壳聚糖的选择 (17)1.3.2 壳聚糖气凝胶概述 (19)1.4 选题依据 (20)1.5 主要研究内容 (21)第二章实验设计与研究方法 (24)2.1 实验原料与制备过程 (24)2.1.1 实验原料 (24)2.1.2 制备过程 (24)2.2 实验仪器与试样加工 (26)2.2.1 实验仪器 (26)2.2.2 试样加工 (26)2.3 微纳结构与化学组成 (27)2.3.1 表面形貌与微观结构 (27)2.3.2 化学组成与物相分析 (27)2.4 物性分析与性能测试 (28)2.4.1 物性分析 (28)2.4.2 性能测试 (28)第三章不同溶剂体系的壳聚糖凝胶特性研究 (30)3.1 引言 (30)3.2 结果与讨论 (30)3.2.1 乙醇/水二元溶剂体系的引入 (30)3.2.3 水溶剂体系下壳聚糖溶胶的凝胶特性 (32)3.2.4 乙醇/水二元溶剂体系下壳聚糖溶胶的凝胶特性 (33)3.2.5 壳聚糖溶胶的凝胶老化过程 (36)3.2.6 乙醇/水二元溶剂体系中壳聚糖溶胶的凝胶机制 (37)3.3 本章小结 (38)第四章二元溶剂体系下壳聚糖气凝胶的制备与性能研究 (40)4.1 引言 (40)4.2 结果与讨论 (40)4.2.1 壳聚糖气凝胶的制备工艺分析 (41)4.2.2 壳聚糖气凝胶的微纳形貌结构 (41)4.2.3 壳聚糖气凝胶的交联反应分析及其机制 (43)4.2.4 壳聚糖气凝胶的孔隙特征与吸附特性 (47)4.2.5 壳聚糖气凝胶的热稳定性能分析 (51)4.3 本章小结 (52)第五章微观形貌可控的壳聚糖气凝胶组成、结构与性能 (54)5.1 引言 (54)5.2 结果与讨论 (55)5.2.1 表面形貌可控壳聚糖气凝胶的制备工艺分析 (55)5.2.2 SCAs和ASCAs壳聚糖气凝胶的形貌表征 (56)5.2.3 SCAs和ASCAs壳聚糖气凝胶的化学交联 (60)5.2.4 SCAs和ASCAs壳聚糖气凝胶的骨架生长机理 (63)5.3 本章小结 (65)第六章壳聚糖杂化气凝胶的设计与性能 (68)6.1 引言 (68)6.2 结果与讨论 (69)6.2.1 壳聚糖杂化气凝胶的设计原理 (69)6.2.2 壳聚糖杂化气凝胶的交联反应及其构筑机理 (70)6.2.3 壳聚糖杂化气凝胶的微观形貌与骨架形成机制 (75)6.2.4 壳聚糖杂化气凝胶的孔结构分析 (77)6.2.5 壳聚糖杂化气凝胶的收缩特性 (79)6.2.6 壳聚糖杂化气凝胶的保温隔热性能 (83)6.2.7 壳聚糖杂化气凝胶的压缩特性与热稳定性 (84)第七章结论与展望 (90)7.1 结论 (90)7.2 展望 (93)致谢 (95)参考文献 (97)作者在学期间取得的学术成果 (117)表1.1 部分非硅源气凝胶的典型参数 (7)表1.2 SiO2气凝胶的物理性能 (9)表1.3 三种典型有机气凝胶的性能参数对照 (9)表1.4 部分溶剂的超临界条件及与常压下的表面张力对照 (11)表2.1 主要化学试剂 (24)表2.2 主要实验仪器 (26)表3.1 不同组成比例的乙醇/水二元溶剂体系 (31)表6.1 空白组壳聚糖气凝胶和P/CA壳聚糖杂化气凝胶的比表面积(SSA)与总孔体积数据 (78)图1.1 多孔材料中不同孔类型的孔径分布 (5)图1.2 不同孔径中的表面张力 (6)图1.3 多孔材料的孔类型 (6)图1.4 气凝胶的典型制备过程 (8)图1.5 热导率的主要影响因素 (14)图1.6 不同压力状态下的气-固耦合作用 (15)图1.7 不同微结构类型的隔热机理 (16)图1.8 纤维素分子结构 (18)图1.9 甲壳素分子结构 (18)图1.10 壳聚糖分子结构 (19)图1.11 总体研究方案 (21)图2.1 样品制备过程 (24)图3.1 以水为溶剂的壳聚糖溶胶w-CG4/Y1系列的凝胶状况 (32)图3.2 以水为溶剂的壳聚糖溶胶w-CG5/Y2系列的凝胶状况 (33)图3.3 以乙醇/水二元溶剂体系为溶剂的壳聚糖溶胶ew-CG4/Y3系列的凝胶状况 (34)图3.4 以乙醇/水二元溶剂体系为溶剂的壳聚糖溶胶ew-CG5/Y4系列的凝胶状况 (35)图3.5 壳聚糖在不同溶剂中的溶解情况 (35)图3.6 由(a)及(e)逐步升温条件下不同反应活性组分的反应过程 (36)图3.7 由(a)及(e)逐步升温条件下壳聚糖凝胶的老化过程示意图 (37)图3.8 逐步升温条件下ew-CG5/6的老化过程实物照 (37)图3.9 以乙醇/水二元溶剂体系为溶剂的壳聚糖溶胶的凝胶机制 (38)图4.1 不同配方组成制备的壳聚糖气凝胶的FESEM照 (42)图4.2 不同最高老化温度下制备的CA5/6气凝胶的FESEM照 (43)图4.3 壳聚糖、CA5/2、CA5/4、CA5/6和CA5/8的FTIR谱图 (44)图4.4 CA5/2、CA5/4、CA5/6和CA5/8的XPS谱图 (45)图4.5 CA5/6的XPS全谱图 (46)图4.6 壳聚糖气凝胶的形成机理 (46)图4.7 根据BET模型得到的CA5/2,CA5/4,CA5/6和CA5/8比表面积 (47)图4.8 CA5/6的氮气吸附脱附等温线 (48)图4.10 壳聚糖气凝胶对甲基橙(MO)的吸附实验 (49)图4.11 壳聚糖气凝胶吸附甲基橙的吸附机理 (50)图4.12 通过TG-DSC测试获得的壳聚糖气凝胶的热稳定性能 (51)图5.1 不同形貌结构壳聚糖气凝胶的制备工艺 (55)图5.2 不同放大倍数下SCAs的FESEM表面形貌 (56)图5.3 不同放大倍数下ASCAs的FESEM表面形貌 (57)图5.4 不同放大倍数下壳聚糖的TEM表面形貌(a, b)及其选区电子衍射图样(c) (57)图5.5 不同放大倍数下SCAs的TEM表面形貌(a, b)及其选区电子衍射图样(c) (58)图5.6 不同放大倍数下ASCAs的TEM表面形貌(a, b)及其选区电子衍射图样(c) (59)图5.7 壳聚糖、SCAs和ASCAs的XRD谱图 (59)图5.8 SCAs(a)和ASCAs(b)表面形貌的结构示意 (60)图5.9 壳聚糖、SCAs和ASCAs的FTIR谱图 (61)图5.10 SCAs(a)和ASCAs(b)的XPS全谱图 (62)图5.11 SCAs和ASCAs的XPS谱图 (62)图5.12 SPD-oxidized CTS壳聚糖衍生物的改性机理与SCAs的形成机制 (63)图5.13 APS-SPD-oxidized壳聚糖衍生物的改性机理与ASCAs的形成机制 (64)图5.14 SCAs的“纳米鳞片”状结构(a)和ASCAs的“纳米纤维”状结构(b)形成机理 (64)图6.1 P/CA壳聚糖杂化气凝胶的制备工艺与典型构筑原理 (70)图6.2 P/CA壳聚糖杂化气凝胶的XPS谱图 (71)图6.3 空白组壳聚糖气凝胶的XPS谱图 (72)图6.4 空白组壳聚糖气凝胶、壳聚糖以及P/CA壳聚糖杂化气凝胶的FTIR谱图 (73)图6.5 P/CA壳聚糖杂化气凝胶的构筑机理 (74)图6.6 不同放大倍数下空白组壳聚糖气凝胶的FESEM表面形貌 (75)图6.7 不同放大倍数下P/CA壳聚糖杂化气凝胶的FESEM表面形貌 (75)图6.8 壳聚糖、PVA(a)和空白组壳聚糖气凝胶、P/CA壳聚糖杂化气凝胶(b)的XRD谱图 (76)图6.9 P/CA壳聚糖杂化气凝胶的构筑过程示意 (77)图6.10 空白组壳聚糖气凝胶(a)和P/CA壳聚糖杂化气凝胶(b)的氮气吸附-图6.11 根据BJH模型获得的空白组壳聚糖气凝胶(a)和P/CA壳聚糖杂化气凝胶(b)的孔径分布 (79)图6.12 空白组壳聚糖气凝胶及其终态凝胶和P/CA壳聚糖杂化气凝胶及其终态凝胶的收缩特性照 (80)图6.13 壳聚糖气凝胶从终态凝胶到其气凝胶阶段的收缩特性示意 (81)图6.14 空白组壳聚糖气凝胶(a)和P/CA壳聚糖杂化气凝胶(b)从终态凝胶到其气凝胶阶段的收缩数据 (82)图6.15 空白组壳聚糖气凝胶和P/CA壳聚糖杂化气凝胶与已有文献中的收缩数据对比 (82)图6.16 P/CA壳聚糖杂化气凝胶的热导率测试样品(a)及其测试原理(b) (83)图6.17 不同压强下氧化硅气凝胶(a)与P/CA壳聚糖杂化气凝胶(b)的热导率数据对比 (84)图6.18 分别用于轴向(a)、径向(b)压缩性能测试的P/CA壳聚糖杂化气凝胶样品照 (85)图6.19 P/CA壳聚糖杂化气凝胶分别在轴向(a)、径向(b)的压缩应力-应变曲线 (85)图6.20 通过TG-DSC测试获得的P/CA壳聚糖杂化气凝胶从室温到500o C间的热稳定性曲线 (86)摘要壳聚糖气凝胶具有原料来源丰富、环境负荷低、隔热性能优异等优点,但存在凝胶活性较低、孔结构立体性不足、微观结构难以控制、超临界流体干燥前后材料收缩巨大等难题,限制了其在保温隔热领域的应用潜力。
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄[40]衣淑娟,孙志江,李衣菲,等.马铃薯中耕前期圆盘式中耕机设计与试验[J].农业机械学报,2020,51(8):98-108.[41]吕金庆,王英博,兑 瀚,等.驱动式马铃薯中耕机关键部件设计与碎土效果试验[J].农业机械学报,2017,48(10):49-58.[42]吕金庆,刘志峰,王鹏榕,等.驱动式碎土除草多功能马铃薯中耕机设计与试验[J].农业工程学报,2019,35(10):1-8.[43]王 莉,李庭贵.基于三点悬挂的驱动式马铃薯中耕机设计与试验[J].农机化研究,2021,43(12):138-142.[44]彭曼曼,吕金庆,兑 瀚,等.驱动式马铃薯中耕机的设计与仿真分析[J].农机化研究,2019,41(3):58-63.[45]孙 鹏,孔 皓,王 源,等.丘陵山地马铃薯中耕施肥机设计与试验研究[J].中国农机化学报,2019,40(9):37-42.[46]孙 鹏,沈 鹏,王 斌,等.马铃薯中耕施肥机的设计与试验研究[J].农机化研究,2020,42(4):105-108.[47]夏 敏,孙 鹏,孔 皓,等.马铃薯中耕施肥机的设计与试验[J].甘肃农业大学学报,2020,55(3):190-197,205.[48]沈 鹏,姚永亮,郑美英,等.基于离散元的山地马铃薯排肥器仿真优化[J].江苏农业科学,2019,47(15):256-258.[49]沈东华,孔 皓,姚忠志,等.基于自激振动减阻原理的马铃薯培土器设计与试验[J].农机化研究,2022,44(6):163-168,175.[50]孔 皓,宁楚峰,张永华,等.单行马铃薯中耕追肥机的设计与试验[J].农机化研究,2022,44(9):74-79.王 淼,周 杰,陈 鸽,等.纳米生物农药的设计及控缓释研究进展[J].江苏农业科学,2023,51(17):9-18.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2023.17.002纳米生物农药的设计及控缓释研究进展王 淼1,2,周 杰1,陈 鸽1,李凌云1,李 森2,郭兆将1,徐东辉1,2,黄晓冬1,刘广洋1(1.中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京100081;2.山西农业大学园艺学院,山西晋中030801) 摘要:生物农药是一种环境无害、生物友好、病虫害防治特异性高的绿色农药。
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靶向药物载体——壳聚糖磁性微球的制备和性能研究的开题报告一、研究背景及意义靶向药物是指通过设计特定的药物分子结构,使其能够选择性地作用于特定的生物分子或组织,从而达到更好的治疗效果。
传统的药物治疗常常是广谱的,虽然能够起到一定的治疗作用,但会对健康细胞造成一定的损害。
而靶向药物则能够达到更精准、更有效的治疗效果,减少药物在人体中的副作用。
壳聚糖是一种来源丰富、重要的生物材料,具有良好的生物相容性、生物活性,是一种理想的药物载体材料。
磁性微球则是一种新型的药物载体形式,具有较大的比表面积、活性位点丰富,能够实现更高的药物吸附量和释药效率。
因此,将壳聚糖与磁性微球相结合制备靶向药物载体,具有良好的应用前景。
二、研究内容和目标本课题旨在制备一种具有良好生物相容性和药物靶向性的壳聚糖磁性微球靶向药物载体,并研究其在药物吸附、释药方面的性能,并针对其在实际应用中的一些问题进行优化。
研究内容包括:1、制备壳聚糖磁性微球靶向药物载体;2、对制备的载体进行物理化学性质测试;3、对载体的药物吸附、释药性能进行研究;4、探究载体在不同条件下的吸附、释药性能差异,并对其性能进行优化。
研究目标包括:1、成功制备壳聚糖磁性微球靶向药物载体;2、对所制备的载体进行全面的物理化学性质测试,明确其性能;3、研究所制备的载体在不同条件下的药物吸附和释药特性,并探究其优化方法;4、为进一步的药物靶向研究提供一定的理论和应用基础。
三、研究方法和步骤1、制备壳聚糖磁性微球靶向药物载体壳聚糖磁性微球靶向药物载体的制备可采用化学共沉淀法,将铁盐和碱性纤维素(如纤维素、壳聚糖等)在水解和还原剂的作用下共沉淀,形成一种纳米粒子尺寸的壳聚糖磁性微球。
2、对制备的载体进行物理化学性质测试通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、荧光分光光度计等测试方法,对制备的壳聚糖磁性微球靶向药物载体进行形态、颗粒大小、表面形貌等物理化学性质的测试。
3、对载体的药物吸附、释药性能进行研究通过体外模拟实验试验,研究壳聚糖磁性微球靶向药物载体的药物吸附、释药特性,并对其性能进行分析、探讨和优化。
逸盛大化石化有限公司年产300万吨多功能聚酯切片项目环境影响报告书(简本)目录1项目概况 .................................................................................... 错误!未定义书签。
1.1项目背景 .......................................................................... 错误!未定义书签。
1.2项目概况 .......................................................................... 错误!未定义书签。
1.3项目主要建设内容 .......................................................... 错误!未定义书签。
1.4原辅材料及产品 .............................................................. 错误!未定义书签。
1.5生产工艺 .......................................................................... 错误!未定义书签。
1.6项目实施进度安排 .......................................................... 错误!未定义书签。
1.7项目政策符合性 .............................................................. 错误!未定义书签。
2项目周围环境现状 .................................................................... 错误!未定义书签。
目录1.建设项目概况 --------------------------------------------------------------- 1 1.1建设项目的地点及相关背景------------------------------------------------------------- 1 1.2建设项目情况 ------------------------------------------------------------------------------- 1 1.3建设项目政策符合分析 ------------------------------------------------------------------- 41.4建设项目选址合理性分析---------------------------------------------------------------- 52.建设项目周围环境现状 ------------------------------------------------------ 5 2.1建设项目所在地的环境现状------------------------------------------------------------- 52.2建设项目环境影响评价范围------------------------------------------------------------- 63. 建设项目环境影响预测及拟采取的主要措施与效果 ------------------------ 7 3.1污染源及治理措施 ------------------------------------------------------------------------- 7 3.2环境保护目标 ------------------------------------------------------------------------------ 10 3.3环境影响预测与评价 --------------------------------------------------------------------- 11 3.4环境风险评价 ------------------------------------------------------------------------------ 14 3.5建设项目环境保护措施的技术、经济论证------------------------------------------ 16 3.6建设项目对环境影响的经济损益分析结果------------------------------------------ 193.7建设单位拟采取的环境监测计划及环境管理制度--------------------------------- 194.公众参与 ------------------------------------------------------------------- 21 4.1公众参与的组织形式 --------------------------------------------------------------------- 21 4.2信息公示 ------------------------------------------------------------------------------------ 214.3公众参与问卷调查 ------------------------------------------------------------------------ 245.环境影响评价结论---------------------------------------------------------- 296.联系方式 ------------------------------------------------------------------- 29 6.1建设单位联系方式 ------------------------------------------------------------------------ 29 6.2环评机构联系方式 ------------------------------------------------ 错误!未定义书签。
万吨功能性低聚糖生产基地工程项目第一期项目环境影响报告书项目名称:万吨功能性低聚糖生产基地工程项目第一期项目项目内容:年产2000吨木糖生产线项目一、项目概况本项目旨在建设万吨功能性低聚糖生产基地工程,第一期项目规划建设年产2000吨木糖生产线。
木糖是一种功能性低聚糖,在医药、食品等领域具有广泛的应用前景。
项目总投资预计为XX亿元,预计可带动周边经济发展,提供就业机会,并为地方贡献税收。
二、环境影响分析1.大气环境影响木糖生产过程中会产生废气排放,主要包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等。
我们将采用现代化的生产工艺和设备,配备相应的高效环保设施,以减少废气的排放量和对大气环境的影响。
2.水环境影响项目建设中需要大量用水,主要用于原料处理、设备冷却等。
我们将采用循环冷却和废水处理等技术措施,减少水的消耗,同时对废水进行严格处理,确保排放符合相关标准,不对周边水环境造成污染。
3.噪声与振动影响项目建设中会产生噪声和振动,主要来自设备运行、物料搬运等。
我们将采取隔音、减振等措施,降低噪声和振动对周边居民的影响,确保符合相关环保标准。
4.固体废物处理木糖生产过程中会产生一定量的固体废物,主要包括废渣、废料等。
我们将进行合理的分类、收集和处理,尽量实现废物资源化利用,减少对环境的不良影响。
5.生态环境保护项目建设过程中,我们将注意保护生态环境,尽量保留周边植被和生物多样性,减少对生物栖息地的破坏。
同时,项目建设完成后,我们将开展环境监测和定期检测,及时发现和解决环境问题,确保项目的可持续发展和环境的长久保护。
三、环境保护措施1.严格控制废气排放。
采用高效环保设施,精确控制废气排放,减少对大气环境的影响。
2.废水处理与回用。
采用循环冷却和废水处理技术,将废水经过处理后回用,同时准确控制排放,确保符合相关标准。
3.噪音与振动控制。
采取隔音、减振等措施,有效降低噪音和振动对周边居民的影响。
4.固体废物资源化利用。
合理分类、收集和处理固体废物,推动资源化利用,减少对环境的负面影响。
第一章综述壳聚糖(chitosan)是一种由甲壳素脱乙酰基后的产物,壳聚糖是一种天然聚高分子多糖。
壳聚糖能溶于低酸度水溶液中,因其含有游离氨基,能结合酸分子,是天然多糖中唯一的碱性多糖,因而具有许多特殊的物理化学性质和生物功能。
几十年来,科学家们对甲壳素和壳聚糖的医疗保健作用及在农业上的应用投入了很大的力量,搞清楚了许多作用机理,取得了很多成果,在食品、医药方面显示出非常诱人的应用价值。
近年来,国内外对甲壳素以及壳聚糖的开发研究十分活跃。
中外专家认为,低聚甲壳素和低聚壳聚糖将会在医疗保健作用和药物研究方面为人们打开一扇大门,会让人看到一片广阔的天地。
壳聚糖是由大部D-氨基葡萄糖和少量的N-乙酰-D-氨基葡萄糖组成,以β-(1,4)糖苷键连接起来的直链多糖,其结构类似于纤维素。
常见的制备法有化学法和酶法,本次设计采用的是化学法,是通过酸碱脱除钙盐、蛋白质、乙酰基制得壳聚糖的。
首先通过酸碱法脱除钙盐和蛋白质制得甲壳素,然后利用碱液法脱除甲壳素中乙酰基得到壳聚糖产品。
1.1 壳聚糖的来源1.1.1壳聚糖的发展史18ll年,法国科学家H.Braconot在蘑菇提取出一种类似纤维素的物质,首次发现甲壳素,并命名为Fungine。
1823年,法国科学家Odier在昆虫表面角质部分也发现类似物质,为其取名甲壳素。
1843年,Lassigne用氢氧化钠和亚氯酸钾从蚕中分离出甲壳素。
1878年,Ledderhose明确指出甲壳素是由葡萄胺和乙酸组成的,并写出了水解方程式。
1859年,Rouget将甲壳素置于氢氧化钠溶液中加热后得到一种可溶于有机酸的一种新物质,首次发现壳聚糖。
1894年,德国Aoppe-Seuler将这种脱乙酰物质命名为几丁多糖。
1991年欧、美医学界把可溶性甲壳素称为六大生命元素之一,即蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质和可溶性甲壳素。
1.1.2壳聚糖的原料来源甲壳素广泛存在于甲壳纲动物(虾、蟹等)、昆虫(甲虫、蝇蛆、蚕蛹等)、软体动物(鱿鱼、牡蛎)的甲壳、真菌(酵母、霉菌、蘑菇等),除此之外,在植物及藻类的细胞壁中也发现了甲壳素。
估计地球上的自然生成量有近100亿吨之多,因此,它是地球上己知的除了蛋白质外的含氮天然有机化合物中数量最大的,同时又是仅次于纤维素的第二大可再生资源。
甲壳素制取原料主要来自于虾、蟹壳,甲壳素含量达到20%~40%。
我国沿海地区广阔,每年捕捞的虾蟹及贝类数量极大,除去供食用的肉外,还剩下大量的废弃物——甲壳,可谓是取之不尽。
而虾、蟹的养殖在水产养殖业中又占有相当一部分的比重,虾、蟹壳的来源比较广泛且易得,故虾、蟹壳成为制取壳聚糖的主要原料。
如何开发利用这些甲壳,做到变废为宝,已经受到人们更多的重视。
1.2壳聚糖的性质1.2.1壳聚糖物理性质纯甲壳素和纯壳聚糖都是一种白色或者灰白色的半透明的片状或者粉状固体,无味、无臭、无毒性,纯壳聚糖略带珍珠光泽。
生物体中甲壳素的相对分子质量为1×106到2×106,经提取后甲壳素的相对分子质量约为3×105~7×105,由甲壳素制取壳聚糖的相对分子质量更低,约为2×105~5×105。
壳聚糖为阳离子聚合物,可溶解于矿酸、有机酸及弱酸稀溶液。
因制备工艺条件和需求的不同,脱乙酰度为55%~100%不等。
脱乙酰度和平均分子量是壳聚糖的两项主要性能指标。
另外一项重要的质量指标是黏度,不同黏度的产品有不同的用途。
目前国内外根据产品黏度不同分为3大类:(1)高黏度壳聚糖,1%壳聚糖溶于1%醋酸水溶液中,黏度大于1000mPa·s;(2)中黏度壳聚糖,1%壳聚糖溶于1%醋酸水溶液中,黏度为100~500mPa·s;(3)低黏度壳聚糖,2%壳聚糖溶于2%醋酸水溶液中,黏度为25~50mPa·s。
1.2.1壳聚糖化学性质甲壳素的化学名称为(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖,分子式为(C8H13O5N)n,是由N-乙酰氨基葡萄糖以β-(1,4)糖苷键形式缩合而成的,是一种天然高分子化合物,属于碳水化合物中的多糖,其分子量可以达到几十万至几百万。
甲壳素是多糖化合物中最重要的一种聚氨基葡萄糖,其结构式如图1-1所示。
壳聚糖(Chitosan,简写CTS),是甲壳素脱去部分乙酰基的氨基多糖,学名聚氨基葡萄糖,又名脱乙酰多糖、脱乙酰几丁质、聚甲壳糖、几定糖等。
一般而言,甲壳素的脱乙酰度达到55%以上就可称之为壳聚糖,壳聚糖是甲壳素最重要的衍生物。
壳聚糖其化学名称为(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖。
分子式为(C6H11O4N)n,壳聚糖是由N-乙酰-D-氨基葡萄糖单体通过β-(1,4)-糖苷键连接起来的直链状高分子化合物,是迄今为止发现唯一的天然阳离子碱性多糖,结构式如图1-2所示。
图1-1 甲壳素结构图图1-2壳聚糖结构图通过图1-1和图1-2的对比可以看出,壳聚糖与甲壳素的不同之处在于糖基上的N-乙酰基脱去程度。
甲壳素分子中由于存在着-O…H-O-型及-O…H-N-型氢键的作用,不仅使甲壳素大分子链间存在着有序结构,而且导致甲壳素不能溶化,很难溶于一般溶剂中,因而这大大制约了甲壳素的用途。
甲壳素在浓碱作用下,脱掉乙酰基,生成壳聚糖。
由于壳聚糖同时含有氨基和羟基,其性质相对甲壳素来说要活泼的多,基本反应类型有:酰化反应,羧基化反应,醚化反应,N-烷基化,酯化、季铵化反应,水解反应等反应。
常见的有N-羟乙基壳聚糖、N-酸化壳聚糖、O-羧甲基壳聚糖等,通过不同的修饰反应形成不同结构和不同性能的衍生物,可以扩大壳聚糖的应用范围。
壳聚糖有α、β、γ三种构象,其分子链是以螺旋形式存在,其中研究α-型的较多,因为这种构象的壳聚糖存在最多也最易制得。
β-型则关注的相对较少,然而这种构象的特征是具有很弱的分子间作用力,并且被证实了在不同的调节反应中会显示出比α-型更高的反应活性和对溶剂有更高的亲和力。
低分子量的壳聚糖及其衍生物在水溶液中的构象变化现象对其生理活性及功能性质有极其重要的影响。
壳聚糖分子量与水溶液性质的研究、壳聚糖衍生物的液晶行为的研究均受到了国内外的关注。
1.3壳聚糖的应用研究壳聚糖是迄今为止发现的自然界中唯一存在的阳离子型可食用纤维,在医药、食品、化妆品和农业等方面都有广泛且重要的应用价值。
1.3.1在医药和保健食品中的应用壳聚糖在1991年被欧美学术界誉为继蛋白质,脂肪,糖类,维生素和无机盐之后的第六生命要素。
近来被作为保健食品的发展较快。
据文献报道,壳聚糖对疾病的预防和保健作用有:强化免疫功能;降低胆固醇;降血压,降血糖,强化肝脏机能;对神经内分泌系统有调节作用;使血管扩张,从而改善腰酸背痛症状;治疗烧伤,烫伤,加速外伤愈合;增殖肠道有益菌,调节免疫功能,防治痛风及尿酸过多症,防治胃溃疡,吸附体内有害物质并排出体外等。
(1)壳聚糖在药物缓释载体中的应用壳聚糖具有很好的生物相容性和可生物降解性,可被溶菌酶降解成低聚糖,无不良反应。
其分子内具有活性基团一NH2,可与含双官能团的醛或酸酐药物化学偶联,使药物大量分布于偶联结构内,缓慢释放。
因此,近年来壳聚糖作为药物缓释载体被广泛应用于医药领域。
(2)壳聚糖在抗肿瘤方面的应用近几年,对壳聚糖作为抗肿瘤药物转运载体的研究引起了人们的广泛关注。
用壳聚糖包裹各种抗肿瘤药物后。
可提高药物靶向性,增强药效或降低药物毒性。
当药物经过壳聚糖微囊化后。
可避免与消化酶直接接触,并通过控制药物释放时间,使其在肠道内释放药物,或通过对药物微囊表面改性。
使药物微囊在特定的肠道部位吸收,从而进一步提高口服药物的药效。
(3)壳聚糖在肥胖及其并发症治疗中的应用壳聚糖是天然、无毒、可生物降解的化合物,有优良的生物相容性、抗菌和吸附性。
对脂肪和胆固醇具有良好的吸附性能。
这些优良的生理活性使其开始应用于肥胖及其并发症的预防和治疗上,成为一种新型的减肥药物 (食品) 。
(4)壳聚糖在其他医药领域中的应用壳聚糖还具有免疫调节、调理肠胃、抗结核口、抗凝血和促进组织修复等多种生物活性和优良的抗菌性,可用于防治胃病、高血压、糖尿病、疗伤用药、外科手术缝合线、人工皮肤、人工透析膜、人工血管与隐形管等。
在口腔医学、医用膜剂、伤口敷料、眼科等方面都有广泛的应用。
1.3.2在食品工业中的应用壳聚糖特别是甲壳低聚糖具有很好的抗菌活性,其抗菌机理与其结构中的氨基有关,将其添加到固液食品中,既会对汁液有一定的澄清作用,又可起防腐保鲜作用,特别适合于酸性或低酸性的食品保鲜。
壳聚糖的稀酸溶液或其衍生物的水溶液喷涂在果蔬或鲜肉制品的表面后可制成膜,该膜对O2,CO2等气体有选择通透性,既具隔氧透气的功能,可以抑制果蔬的呼吸强度,达到保湿、护色、延长保鲜效果。
且这种膜是可食用膜,同时又可在水和热水中保持原状,特别适合于固体、液体食品的包装。
壳聚糖与其它物质复合可制成如香肠肠衣等的膜。
壳聚糖特别是分子量很低的甲壳低聚糖,由于极性基团的存在,对水有很高的亲和力和持水性,这对于半干半潮食品的保湿有重要的作用。
作为食品成分或加工辅助剂主要是应用其絮凝等功能性质对食品加工的废液,发酵液等进行处理,回收蛋白质,分离氨其酸和有机酸等以及对果蔬汁、糖液进行澄清,达项技术的应用有利于果蔬清汁的加工贮藏。
用壳聚糖从工业废水中分离重金属离子的技术已进入工业化实施阶段。
1.3.3壳聚糖在人体内的消化吸收研究壳聚糖作为功能性食品或保健食品的商业化生产近来发展很快,那么壳聚糖在人体内的水解和消化吸收机理是一个急需探明的问题。
根据国内外的研究来看,壳聚糖在人体内的代谢途径仍不十分清楚,但是壳聚糖作为食品必须要水解断裂至单糖才能被消化吸收。
壳聚糖水解成氨基葡萄糖或N-乙酰氨葡萄糖,通常需要两种酶的作用,一种是壳聚糖酶,将壳聚糖水解成2-8个单位的聚合体;另一种为β-氨基己糖苷酶,能水解多聚体为游离单糖。
这类酶存在于脊椎动物的消化道中,典型的食昆虫动物如鸟类、鱼类及海洋微生物也能有效降解和代谢壳聚糖,而在人类的消化道中则缺乏这类酶。
据推测脂肪酶和淀粉酶在人体内对壳聚糖的水解起了一定的作用。
从人体内食物的消化过程来看,壳聚糖在胃酸中溶胀,有可能被胃液中存在的一些酶类部分有限的水解,当达到中性或碱性的肠道时,壳聚糖则相应成为不溶性沉淀物,而肠道微生物对不溶物的消化作用是较小的。
1.3.4壳聚糖在其它领域的应用壳聚糖作为酶固定化的载体的研究应用较多,目前常见的方法是壳聚糖为载体,戊二醛为偶联剂将酶固定。
这种方法比其定固定酶的方法可以更好的保留酶活性,国内学者对多种蛋白酶的固定化的研究成果较多。
甲壳低聚糖对多种水果、蔬菜、粮食等作物在抗病虫害和促生长方面有显著作用,这将在农业生产上得到大力推广应用。