甲壳素及其衍生物壳聚糖的应用研究进展
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甲壳素/壳聚糖相关研究资料11.1 国内外甲壳素发展大事记人类利用甲壳素资源始于中国,著名的《本草纲目》中就记载:蟹壳有破淤消积的功能。
“蟹”字本身即指:解毒的虫类。
除蟹之外,自古以来,地球上许多民族就有食用蜜蜂幼虫、蚂蚁的习惯,对健康大有裨益。
• 18世纪印第安人也用龟壳治病......• 1811年法国科学家布拉克诺(H.Braconnot) 首先从蘑菇中提取到一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体,把它命名为Fungine(蕈素)意为真菌纤维素。
• 1823年法国科学家欧吉尔(A.Odier)从甲壳昆虫的翅鞘中分离提取了这种物质,并命名为chitoin(几丁质)。
• 1859年C.Rouget将甲壳素用浓碱处理,得到了脱乙酸化的甲壳素,即变性甲壳素。
• 1894年F.Hoppe-Seiler将变性的甲壳素命名为壳聚糖(Chitosan)。
一百多年来,由于对甲壳素的化学结构和组成难以确定,限制了它的应用。
• 1950年前苏联医学院与列支敦士敦(LIECHTENSTEIN)公国共同合作研究甲壳素与壳聚糖,主要应用于军事工业。
• 1965年美国与中国大陆开始进行农业与工业领域的应用。
• 1977年4月第一次甲壳素、壳聚糖国际学术研讨会在美国召开。
• 1982年4月日本政府农水省制定了“未利用生物资源”的十年研究开发计划(1983-1992)。
这是世界上第一个由政府倡导的壳糖胺开发利用计划。
1985年文部省拨款60亿日元,资助全国13所大学及医疗机构,利用10年时间,上千人从事有关甲壳素的开发利用与基础研究。
• 1982年7月第二次甲壳素、壳聚糖国际学术研讨会在日本召开。
• 1985年第三次甲壳素、壳聚糖国际学术研讨会在意大利召开。
• 1986年2月日本东北药科大学发表了甲壳素及其寡糖在癌细胞增强上的抑制作用。
• 1986年3月日本九州大学发表研究成果,指出甲壳素与壳聚糖可以降低胆固醇量,增加HDL胆固醇,减少LDL胆固醇。
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。
甲壳素的应用研究与展望刘淑君090524115摘要:从虾和蟹的壳中提取的甲壳素是一种非常重要的生物材料,应用范围十分广阔,在食品,医药,环保等领域有极其广泛的用途,它在制成人造皮肤, 隐形眼镜, 化妆品, 纸张、食品等方面起着其他材料所无法替代的重要作用, 尤其在整个国际社会日益重视环境的今天, 它在污水处理和用来生产可自然分解的薄膜包装材料上大有用武之地,甲壳素的研究开发已成为世人瞩目的高新科技领域和获利颇丰的新兴产业。
本文主要介绍了甲壳素的应用以及国内外研究进展。
关键词:甲壳素,壳聚糖,应用,发展前景前言甲壳素广泛存在于海洋甲壳动物外壳、软体动物内骨骼、昆虫翅膀、菌类及藻类细胞壁内。
这些虾壳原本是废弃物,几乎成为环境污染源,经过近40多年国内外学者研究,竟变废为宝,一跃成为跨世纪的引人瞩目的全球性热门科研课题,并竞相开发出一系列的甲壳素类高科技产品,应用于工业、农业、国防、化工、环保、医药、保健、美容、纺织等诸多领域。
至今,国内发表的甲壳素研究成果已超过400多项,我国甲壳素事业呈现出欣欣向荣的发达景象,一些发达国家争相投入大量资金对甲壳素进行深入研究开发。
目前甲壳素是日本政府惟一准许宣传疗效的机能性食品。
1993 年日本厚生省受理了甲壳素作为癌细胞转移抑制剂静门注射药品的申请。
1996年,甲壳素又通过了美国药品、食品管理局(FDA)及欧共体(EC)检测,核准在美国、欧洲市场销售。
甲壳素的研究开发及其商业产品已出现了全球竞争趋势,并将保持持续稳定的高速发展趋势。
1.甲壳素分子组成和分布1. 1甲壳素分子组成甲壳素又名甲壳质和壳多糖,是法国科学家布拉克诺1811 年首次从蘑菇中提取的一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体, 被命名为Fungine( 茸素) 。
1823年法国科学家欧吉尔( Odier)在甲壳动物体外壳中也提取了这种物质, 并命名为几丁质和几丁聚糖, 是几丁胺粉的合称。
经结构分析甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物, 它由几丁质与几丁糖组成, 是天然无毒性高分子, 并且具有生物可分解性, 它的构造类似于纤维素, 由1 000~ 3 000个n- 2葡萄糖胺聚合物组成, 属于直链氨基多糖。
壳聚糖的制备改性及其应用进展摘要:扼要地介绍了甲壳素及壳聚糖的主要性质、结构、及制法。
重点论述了壳聚糖的一些主要的改性方法,包括醚化、氧化、酰化、交联、烷基化、接枝共聚、季铵化及和其他材料复合等方法;并综述了壳聚糖及其衍生物在食品工业、日用化学、医药行业、环保、轻工业及其他领域的应用现状。
关键词:壳聚糖;衍生物;化学改性;应用1 前言壳聚糖(chitosan) , 学名为(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖,是甲壳素(chitin) 脱乙酰的产物, 而甲壳素是仅次于纤维素的第2 大天然有机高分子物质, 每年地球上甲壳素自然生成量高达百亿吨, 其产量与纤维素相当, 储量巨大[1] 。
由于它具有良好的絮凝能力、成膜性和生物相容性等较为独特的功能, 近年来在纺织、医药、日化、农业、环保、生物工程等领域有了广泛的应用。
目前壳聚糖在全世界范围内供不应求。
我国有丰富的甲壳素资源和巨大的壳聚糖产品的潜在市场, 应充分利用资源优势, 加快研究和开发壳聚糖系列产品的步伐, 满足不同用途的需要。
2 壳聚糖的制备方法壳聚糖可由甲壳素通过脱乙酰基反应制的,其反应式如下:反应的实质是酰胺的水解反应,一般在40%的NaOH溶液中于100~180℃加热非均相进行,得到可溶于稀酸、脱乙酞度一般为80%左右的壳聚糖。
与一般的胺类物质不同,壳聚糖中的氨基在碱液中十分稳定,即使在50%的NaOH中加热到160℃也不分解[2]。
提高反应温度、碱液浓度及延长反应时间可提高脱乙酞度,但在碱液中壳聚糖的主链降解也变得严重,其表现为随着脱乙酞度的提高,通常伴随粘度及分子量的下降[3](表1-1)。
为了避免大分子链被破坏,可采用加入1 %NaBH 4[4]或通入惰性气体的办法。
最近有报道通过降低脱乙酞反应的温度、缩短反应时间、增加反应次数并进行中间产物的溶解一沉淀处理,可得到脱乙酞度达99%的高分子量(M W =59万)的壳聚糖[5]。
甲壳素/壳聚糖及其衍生物抗菌、抗肿瘤活性研究进展作者:何乃普, 宋鹏飞, 王荣民, 张慧, 王云普作者单位:西北师范大学甘肃省高分子材料重点实验室,兰州,730070刊名:高分子通报英文刊名:POLYMER BULLETIN年,卷(期):2004(3)被引用次数:25次1.Muzzarelli R A A查看详情 19972.Dumitriu S;Chornet E查看详情 19983.Majeti N V;Ravi K查看详情 20004.张文清;柴平海;金鑫荣;应东飞查看详情 19995.谭天伟查看详情 19996.Ueno H;Mori T;Fujinaga T查看详情[外文期刊] 20017.Cho Y W;Cho Y N;Chung S H Water-soluble chitin as a wound healing accelerator.[外文期刊] 1999(22)8.夏文水;吴焱楠查看详情 1996(04)9.鲁从华;罗传秋;曹维孝壳聚糖的改性及其应用[期刊论文]-高分子通报 2001(6)10.Jeon Y J;Park P J;Kim S K查看详情[外文期刊] 200111.No H K;Park N Y;Lee S H查看详情[外文期刊] 200212.Cuero R G查看详情 199913.Jeon Y J;Kim S K查看详情 199814.杨冬芝;刘晓非;管云林;李志,姚康德查看详情[外文期刊] 200115.Jia Z S;Shen D F;Xu W L查看详情[外文期刊] 200116.沈东风;孔祥东;贾之慎壳聚糖及其衍生物的抗菌活性研究进展[期刊论文]-海洋科学 2000(07)17.Shahidi F;Arachchi J K V;Jeon Y J Food applications of chitin and chitosans [Review][外文期刊] 1999(2)18.杨冬芝;刘晓非;管云林壳聚糖的降解改性及其应用[期刊论文]-牙膏工业 1999(2)19.庄品;李治;刘晓非;李松晔,管云林壳聚糖/纤维素抗菌纤维的研究与展望[期刊论文]-化工进展 2002(05)20.黄立新;谢林明;崔毅华蛹壳聚糖对真丝织物的抗菌防皱整理[期刊论文]-丝绸 2003(04)21.赵铁;杜予民;唐汝培壳聚糖水杨酸盐-明胶共混膜结构表征及其抗菌性[期刊论文]-分析科学学报 2002(02)22.郑化;杜予民纤维素/羧甲基壳聚糖共混膜结构与抗菌性能[期刊论文]-高分子材料科学与工程 2002(04)23.严瑞瑄水溶性高分子 199824.何学斌;薛存宽;杜予民;肖玲壳多糖抗肿瘤作用的实验研究[期刊论文]-中成药 2003(07)25.何学斌;薛存宽;沈凯;蒋鹏壳多糖抗肿瘤作用及对荷瘤小鼠免疫功能的影响[期刊论文]-医学导报 2003(04)26.Suzuki K;Mikami T;Okawa Y查看详情 198627.Tokoro A;Tatewaki N;Suzuki K查看详情 198828.Mizunu T;Kawagishi H;Mizun K静冈大学农学部研究报告 198629.Shiratori Y;Nagtsuyu H;Umishio K查看详情30.文镜;吕菁菁;戎卫华;金宗濂查看详情31.Qin C Q;Du Y M;Xiao L查看详情[外文期刊] 200232.刘艳如;余萍水溶性壳聚糖对小鼠免疫功能与移植性肿瘤的影响[期刊论文]-福建师范大学学报(自然科学版) 1999(04)33.王芳宇;何淑雅;李邦良;费树荣水溶性壳聚糖抗肿瘤作用的实验研究[期刊论文]-中国生化药物杂志 2001(01)34.Maria G;Jan I;Elzbieta W查看详情 1996(05)35.郭振楚;韩永生;封惠侠三种多糖的光谱鉴定、化学改性及活性[期刊论文]-光谱学与光谱分析 1999(01)36.Claus T查看详情 199837.Murata J;Saki I;Nishi N查看详情 1989(09)38.Murata J;Saki I;Matsuno K查看详情 1990(05)39.Saki I;Murata J;Nakajina M查看详情 1990(12)40.Murata J;Saki I;Makabe T查看详情 1991(01)41.Tokura S;Tamura H;Azuma I查看详情 199942.Lee J K;Lim H S;Kim J H查看详情 200243.Kimura Yoshiyuki;Okuda Hiromichi查看详情[外文期刊] 1999(07)44.Kimura Yoshiyuki;Okuda Hiromichi甲壳素,壳聚糖研究 1999(02)45.Pavis H;Wilcock A;Edgecombe J查看详情 2002(06)46.Nsereko S;Amiji M查看详情[外文期刊] 200247.Son Y J;Jang J S;Cho Y W查看详情[外文期刊] 200348.Chen W R;Liu H;Nordquist J A;Nordquist R E Reactive ion etching of ZnSe, ZnSSe, ZnCdSe and ZnMgSSe by H-2/Ar and CH4/H-2/Ar[外文期刊] 2000(6A)49.Chen W R;Adams R L;Carubelli R;Nordquisa R E查看详情 199750.Tokumitsu H;Hiratsuka J;Sakurai Y查看详情[外文期刊] 2000(02)51.Tokumitsu H;Ichikawa H;Fukumori Y查看详情[外文期刊] 1999(12)52.Futoshi Shikata;Hiroyuki Tokumitsu;Hideki Ichikawa;Yoshinobu Fukumori查看详情[外文期刊] 200253.Shim B C;Park K B;Jang B S查看详情[外文期刊] 200154.Kim J R;Kim Y M;Park K B查看详情 19961.王磊.潘可风.黄远亮.WANG Lei.PAN Ke-feng.HUANG Yuan-liang甲壳素、壳聚糖在骨修复方面的研究进展[期刊论文]-口腔颌面外科杂志2007,17(4)2.马继安甲壳素的应用和制造[期刊论文]-现代渔业信息2002,17(5)3.玉顺子甲壳素及其衍生物药理作用的研究进展[期刊论文]-时珍国医国药2006,17(10)4.宋超.吉爱国.宋淑亮.梁浩.王伟莉甲壳素及其衍生物在医用领域的最新研究进展[会议论文]-20065.周彦斌.曾庆孝.吴小勇.宁初光壳聚糖与胃肠道健康[期刊论文]-广州食品工业科技2004,20(z1)1.张晓菲.刘丽宏.丁春雷.杨润涛.赵长琦印迹壳低聚糖在小鼠体内的代谢与组织分布[期刊论文]-中国药理学与毒理学杂志 2011(3)2.覃容贵.吴建伟.国果.付萍蝇蛆壳聚糖急性毒性实验[期刊论文]-时珍国医国药 2009(3)3.杨靖亚.吴宏忠.于有军.刘建文羧甲基壳聚糖抗肿瘤及免疫增强活性研究[期刊论文]-中国临床药理学与治疗学2007(12)4.杜经武.来水利.颜珩烨H2O2/ClO2法制备低聚壳聚糖[期刊论文]-陕西科技大学学报(自然科学版) 2008(4)5.吴迪.柴云甲壳素及其衍生物在制剂中的应用和前景[期刊论文]-实用医技杂志 2006(19)6.孔高原.王军强.闫训友壳聚糖对金顶侧耳液体发酵可溶性糖含量的影响[期刊论文]-西南农业学报 2012(5)7.史振霞.吴智艳壳聚糖对香菇菌丝生长代谢的影响[期刊论文]-食用菌学报 2011(4)8.孙芳利.段新芳.毛胜凤.吕建全.王建辉壳聚糖金属配合物处理后竹材的防褐腐作用及力学性能[期刊论文]-林业科学 2007(8)9.吴智艳.史振霞.王利荣壳聚糖对平菇菌丝体生长代谢的影响[期刊论文]-北方园艺 2007(7)10.吴智艳.史振霞.王利荣不同浓度壳聚糖对平菇菌丝体生长代谢的影响[期刊论文]-食用菌 2007(4)11.张瑞娟甲壳素及其衍生物的药理作用及研究进展[期刊论文]-内蒙古中医药 2013(29)12.许云辉.杜兆芳.刘新壳聚糖亚胺改性棉纤维的结构与性能[期刊论文]-纺织学报 2012(9)13.钟志梅.邢荣娥.刘松.汲霞.郭占勇.李鹏程壳聚糖在饲料添加剂中的应用研究[期刊论文]-海洋科学 2008(3)14.李和生.孙玉喜.王鸿飞果胶酶降解壳聚糖工艺优化及特性动态变化分析[期刊论文]-农业机械学报 2006(1)15.吴秋小.黄冠庆.潘俊福.曾得寿壳聚糖对0~3周龄三黄肉仔鸡生产性能和免疫力影响的初探[期刊论文]-饲料工业 2007(2)16.刘琨.侯本祥.杨圣辉.李金陆壳聚糖体外抑菌实验研究[期刊论文]-现代口腔医学杂志 2007(3)17.何康.冯有辉.艾春媚硫酸壳聚糖体内抗肿瘤作用的实验研究[期刊论文]-中国临床药理学与治疗学 2008(1)18.孙振玲.刘俊龙抗菌塑料的制备及应用研究进展[期刊论文]-塑料科技 2007(10)19.刘琨.侯本祥.杨圣辉氢氧化钙、甲壳素体外抑菌实验研究[期刊论文]-牙体牙髓牙周病学杂志 2006(12)20.李冰.封桂英几丁糖的生物学性能及其在口腔颌面外科领域的应用[期刊论文]-承德医学院学报 2006(1)21.付小蓉.朱昊.黄丹棉织物壳聚糖衍生物抗菌整理[期刊论文]-印染 2010(13)22.张爱英.王学东.邓树娥.孙凤祥.王振松磺化壳聚糖对MCF-7的体外抑制作用研究[期刊论文]-现代生物医学进展 2010(10)23.张礼华.胡人峰.沈青植物多酚在高分子材料中的应用[期刊论文]-高分子通报 2007(8)24.李冰几丁糖关节腔内注射对兔颞下颌关节骨关节病的预防作用[学位论文]硕士 200525.杨黎明壳聚糖的改性及其智能水凝胶的研究[学位论文]博士 2005引用本文格式:何乃普.宋鹏飞.王荣民.张慧.王云普甲壳素/壳聚糖及其衍生物抗菌、抗肿瘤活性研究进展[期刊论文]-高分子通报 2004(3)。
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。
壳聚糖及衍生物用于降血糖21世纪的最新研究进展来水利王克玲(陕西科技大学化学与化工学院,陕西西安,710021)【摘要】壳聚糖是甲壳质的脱乙酰基产物,分子中含有多个氨基和羟基等活性基团,经化学修饰得到的衍生物可具有新的性能。
壳聚糖及其衍生物不但本身具有降血糖的生物活性,而且可以作为胰岛素基因载体制成治疗胰岛素依赖型糖尿病的生物技术药物,还可以用于制备胰岛素口服制剂,从而达到缓释的目的。
【关键词】壳聚糖,衍生物,降血糖,胰岛素基因,口服制剂壳聚糖(chitosan)是甲壳素脱乙酞化的产物,于1859年由法国人Rouget首先得到,由于该多糖结构的特殊性,生物可降解性,安全无毒和多功能性,已在农业、轻工业、医药、健康食品、医用功能材料、环保等领域得到广泛的研究和应用。
可溶于稀酸,高度脱乙酞壳聚糖可溶于水,分子中含有多个氨基和羟基等活性基团,经化学修饰可具有新的性能。
壳聚糖是自然界中少见的带正电荷的高分子聚合物,这类多糖既可生物合成,又可生物降解,与动物的器官组织及细胞有良好的生物相容性,无毒,降解过程中产生的低分子寡聚糖在体内不积累,几乎没有免疫原性。
糖尿病是一组由遗传和环境因素相互作用而引起的临床综合征。
病情严重或应激时可发生多种急性代谢性紊乱。
1998年世界卫生组织资料表明,全世界有 1.48亿糖尿病患者,预测到2025年将达到3亿[1]。
糖尿病的治疗,目前所用的方法有:口服药物治疗、胰岛素治疗和非药物治疗,还缺少特效药,现有的传统治疗方法,很难达到既能使患者24 h血糖维持在正常水平或接近正常水平,又能避免发生严重低血糖的治疗目标。
因此,如何防治糖尿病已成为国内外科学工作者的一个重要课题。
壳聚糖及其衍生物不但本身具有降血脂、降血糖、抗菌、降血压等生物活性,而且还可以作为胰岛素基因载体和用于制备胰岛素口服制剂,用于胰岛素依赖型糖尿病的治疗。
本文着重对21世纪以来壳聚糖及其衍生物对糖尿病作用的研究作一综述。
2018年06月浅谈壳聚糖的应用研究进展白玉爽刘悦李跃程立(沈阳师范大学化学化工学院,辽宁沈阳110034)摘要:壳聚糖及其衍生物作为一种资源丰富、用途广泛的天然高分子材料,在很多方面都有广泛的应用。
本文对壳聚糖在相关领域的应用及研究进行了综述,并提出了展望。
关键词:壳聚糖;应用;研究进展壳聚糖(Cs)是甲壳素经脱乙酰化的产物,即脱乙酰基甲壳素,又名可溶性甲壳质、甲壳胺。
化学名称为(1,4)聚-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖,是由单体通过β-1,4-糖苷键连接起来的直链状高分子化合物。
1壳聚糖及其衍生物的应用1.1在食品方面的应用壳聚糖具有良好成膜性。
果蔬经浸泡或涂抹晾干后,在其表面形成一层无色透明的薄膜,可调节果蔬采摘后的生理代谢、减少水分损失、并对微生物产生抑制作用,减少了致病菌的侵染,提高果蔬的耐驻性。
壳聚糖与酸性多糖反应可生成壳聚糖的酸性多糖络盐,酸性多糖络盐是一种组织填充材料,利用这种功能可以制成有保健效果的仿生肉。
1.2在医疗卫生方面的应用壳聚糖及其衍生物中的氨基葡萄糖或N-乙酰基葡萄糖易与巨噬细胞表面的受体结合,可以促进肿瘤坏死因子的产生,调节生物体的免疫功能。
现下,海绵和纤维、支架和纳米粒子、膜和片及水凝胶等创口敷料类型,均与现下壳聚糖具有一定的关系。
刘起群制备的羧甲基壳聚糖碘仿复合膜剂,其制备工艺简单、质量控制方法稳定可靠、重现性好,能满足临床治疗冠周炎的要求。
周应山等制备了一种壳聚糖水凝胶敷料,其制备的壳聚糖生物相容性好,且没有使用含有毒性的醛类交联剂,有利于创面的愈合。
同时,壳聚糖及其衍生物也具有一定的免疫功能作用。
主要是壳聚糖进入人体内后,其所富有的正电荷能与人体内的负电荷能相互吸引,从而提升患者身体的免疫能力。
1.3在轻纺业方面的应用1.3.1在纺织印染工业方面的应用壳聚糖在纺织品印染过程中,在提高上染速率、固色等方面起关键作用,还可作为天然印花原料。
壳聚糖可用于抗皱性欠好的棉类、真丝、麻类织物等的抗皱整理;对聚酯织物作抗静电整理;由于壳聚糖具有抗菌性,经壳聚糖整理的织物具有抗菌能力,所以还可进行抗菌整理。
甲壳素及其衍生物壳聚糖的应用研究进展
(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,
自从1811年法国科学H·Braconnnot发现甲壳素以来,甲壳素逐渐被认识和利用。
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类、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[1]。
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。
本文主要介绍近年来甲壳素/
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Papineau等认为,由于壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上负电荷的相互作用,使细胞内的蛋白酶和其他成分泄漏,从而达到抗菌、杀菌作用。
他们研究发现,用量为0.2mg/ml的壳聚糖乳酸盐对大肠杆菌具有较好的抑制作用,而且壳聚糖谷氨酸盐对酵母菌如酿酒酵母的繁衍也具有较好的抑制效果,1mg/ml的壳聚糖乳酸盐会使酵母菌在17min内完全失去活性。
Sudharshan等指出,由于壳聚糖可渗入细菌的核中并和DNA结合,抑制mRNA的合成,从而阻碍了mRNA与蛋白质的合成,达到抗菌作用。
他们研究了水溶性壳聚糖如壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸和壳聚糖氢化谷氨酸对不同细菌
增殖的影响。
结果发现,壳聚糖乳酸盐和壳聚糖谷氨酸盐对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有较好的抗菌作用。
Chen等[2]研究了脱乙酰度为69%的壳聚糖、磺化度为0.63%的壳聚糖、磺化度为13.03%的壳聚糖和硫代苯甲酰壳聚糖对牡蛎的防
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败变质,从而缩短肉制品的贮存寿命和破坏肉制品的风味。
Darmadji和Izumimoto研究了用壳聚糖处理的牛肉的氧化稳定性效果。
结果发现,加入1%的壳聚糖,在4℃下贮藏3d,牛肉中的硫化巴比土酸减少70%。
Shahidi[3]报道,N,O-羧甲基壳聚糖(NOOC)及其乳酸盐,吡咯烷羧酸盐对抑制熟肉的氧化非常有效,冷藏9d后的熟肉风味几乎不变。
他指出,NOOC及前面提到的壳聚糖衍生物在500~3000ppm之间的抑制氧化效果分别为69.9%、43.4%和66.3%。
这种抑制氧化作用是与肉中自由铁离子和壳聚糖有关的。
当肉在热处理过程中,自由铁离子便从肉的血红蛋白中释放出来,并与壳聚糖螯合形成螯合物,从而抑制铁离子
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品的质量,近年来得到广泛研究。
这些外层膜可提供辅助的甚至是必需的方法来抑制食品的生理、形态和物化变化。
高密度聚乙烯膜(一种常见保护食品的包装材料),易使食品发酵,且由于储藏温度波动而导致水分凝聚,这些都促使霉菌生长。
用包装膜来延长货架期所涉及的机理有:抑制食品与周围环境的水分传递,抗微生物物质、抗氧化剂等的控制释放,降低氧分压从而降低新陈代谢率,控制
呼吸率,对有些物质如脂肪、油脂的高不渗透性,温度控制,食品结构的加强,以及以微胶囊形成包裹风味成分和发酵剂[4]
都准许用N,O-羧甲基壳聚糖膜长期保藏水果[5]。
壳聚糖膜形成的半透膜,可调节包装食品的内部的空气,同时减少蒸腾损失和延缓水果成熟。
(如戊二醛、二价金属离子,聚电解质,甚至阴离子多糖)都可以制备较硬的壳聚糖膜。
含有抗微生物剂的壳聚糖和壳聚糖迭层膜,提供了一种活性包装,从膜中释放的防腐剂沉淀于食品表面,抑制微生物生长。
Torres等评价了食品表面覆以山梨酸酯的食用膜对霉菌的抑制作用。
Filed等[6]提出用葡萄糖氧化酶/葡萄糖作为浸液来延长鱼的货架期。
壳聚糖膜的防腐性减少了分子间的静电作用并有助于分子内氢键的形成。
Chen等观察到由甲基纤维素、壳聚糖和
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Takanori等将壳聚糖或它的有机酸水溶液用作蛋黄酱、调味酱、奶油或人造黄油的稳定剂,使这些食品具有较好的味道和较高的稳定性。
例如,将10g 醋、0.1g壳聚糖、3g调味品、15g蛋黄和65g色拉油混合制成蛋黄酱,其中壳聚糖是此乳液的稳定剂[7]。
δ-葡萄糖酸内酯用作豆腐的凝固剂。
向1000份豆浆(固形物含量2.96%)中加入60份含0.4%壳聚糖的0.2%乙酸溶液,搅拌使大豆蛋白凝聚,过滤后得88份含水率为76.8%的豆腐,滤液清澈透明[8]
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Tetsuya等用甲壳素、CaCO
作为日本面条的增稠剂和稳定剂,用量为0.4%~
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0.8%[9]。
Tomohiho用不溶或低溶解性的多糖粉末提高凝胶状食品的硬度和弹性,例如以甲壳素改进以鸡蛋清制得的食品凝胶[10]
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[11]将微晶甲壳素用作冰淇淋乳化剂,微晶甲壳素制备方法如下:小片状甲壳素与50%浓硫酸以1∶10~15的比例放入烧杯,搅拌数小时,滤液稀释数倍,用NaOH中和,室温静置,离心过滤,水洗沉淀物呈中性,干燥后粉碎得微晶甲壳素。
按以下配方制作冰淇淋:稀奶油21.25%,鲜牛奶50.13%,脱脂炼乳13.13%,蔗糖15%,稳定剂0.2%,微晶甲壳素(乳化剂)0.3%,所制得的冰淇
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/壳聚糖的低聚糖不仅有非常爽口的甜味,而且与其它低聚糖类似,具有以下功能:能促进肠道有益菌的增殖,改善肠道微生态环境;热量比蔗糖低许多,有明显的防发胖效果;在消化道中不被吸收,几乎全部进入肠道,也不增加血中胰岛素水平,是一种“无糖”之糖[12]。
/壳聚糖作为一种资源丰富,用途广泛和性能优良的天然高分子化合物,在食品工业中都表现出良好应用效果。
因此很有必要对其进行更深入、更全面地系统研究。
首先,在甲壳素/壳聚糖及其衍生物的各种物化、功能性质方面进行更为系统的详细研究,并以此开拓更多食品工业方面的应用;其次,要注意应用热点的研究,如对食品中微生物的抗菌性,对不同有用酶固定化效果和差异性的研究及特殊功能的生物保健品及临床效果的研究。
总之,从目前
的研究进展及应用前景看,甲壳素/壳聚糖及其衍生物在食品工业中具有不可估量的应用潜力。