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壳聚糖的制备及其应用进展
作者：左一萌 申冲冲 李婉聪 苟志豪
来源：《科学与财富》2019年第10期
摘 要：壳聚糖是几丁质脱乙酰化而形成的一种生物高分子材料，本文综述了壳聚糖的来源及其在农业、食品、医药、环境保护等诸多领域的应用，归纳整理壳聚糖的酸碱水解法、EDTA法、酶解法、生物发酵法等制备方法，并比较总结了各种方法制备壳聚糖的优缺点，最后讨论了目前壳聚糖工业化过程的瓶颈问题，并做出展望，以期为壳聚糖的进一步利用提供理论基础。
关键词：壳聚糖；生物材料；生物发酵法；展望
几丁质是由N-乙酰氨基葡萄糖聚合而成的一种天然高分子黏性多糖，广泛存在于虾壳，蟹壳中及许多节肢动物外壳、低等植物体内。相关数据显示，每年几丁质产量在天然聚合物和含氮有机化合物中均位列第二，仅海洋生物体内的几丁质储量就高达0.1亿t。壳聚糖是几丁质脱乙酰化的产物，是一种碱性多糖，高黏、具有强吸潮性与良好的生物活性，如消炎、抗氧化等，因此被广泛应用于农业、食品、医药、环境保护等诸多领域。
壳聚糖的大多来自于节肢动物、真菌和藻类。一些甲壳类昆虫体内的壳聚糖含量较高，但不易提取，而工业废料虾壳、蟹壳等因易富集、含量高等优点成为壳聚糖的制备的首要原材料。
1 壳聚糖的制备方法
1.1酸碱水解法
几丁质脱掉乙酰基后就是壳聚糖，酰胺键可被强酸或强碱水解。目前，经过浓酸浓碱脱乙酰法在工业上占主导地位。在实验室研究中，孙丽发现甲壳素在低温条件下的主反应为降解反应；浓酸一般选用浓盐酸，而石国宗则用硫酸，制备过程中无酸雾产生，对此法有了一定的创新。但此法仍存在诸多缺陷：获得的壳聚糖不稳定，又消耗了大量的酸碱，几丁质碳链也易被浓酸破坏，环境污染严重，且后续工艺复杂，增加了成本。
1.2 EDTA法
EDTA络合生物体内的金属离子而使其沉降以纯化甲壳素。王婷[3]将克氏原螯虾壳内的无机盐用EDTA除去，蛋白质用NaOH处理来制备甲壳素；张士康等[4]以虾蛄壳为原料，研究了EDTA法提取甲壳素的最佳条件；孟凡欣使用响应面分析拟合期望函数对此法进行了工艺优化，提取率增加了1/5。EDTA溶解
壳聚糖的结构、性质及其应用
张洁海洋药学0844130
摘要：生物相容性好、可降解、对组织和细胞无毒副作用的生物材料一直是生物医学领域研究的热点。壳聚糖(α(1-4)2-氨基2-去氧β-D葡聚糖)是甲壳素脱乙酰得到的天然多糖中惟一的碱性多糖,具有很多优良的特性。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。关键词：壳聚糖，结构，性质，应用
壳聚糖(Chitosan，简称CTS)，壳聚糖是由N-乙酰糖胺组成,其中糖胺的含量超过90%,
具有黏多糖相似的结构特点,而黏多糖在组织中分布广泛,是细胞膜有机组成成分之一,
故壳聚糖具有优异的生物相容性⑴~⑵。表现为无毒、无刺激、无免疫抗原、无热原反应、
不溶血,有抗菌消炎、促进伤口愈合,抗酸、抗溃疡、降脂和降低胆固醇的作用⑶~⑸。而
且具有直接抑制肿瘤细胞的作用,并可通过活化免疫系统显示抗癌活性,与现有的抗癌药
合用可增强抗癌效果,近年来其作为药物微球材料的研究也受到了极大的重视⑹,是一种
安全可靠的天然生物活性多糖。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。
一．壳聚糖的结构与性质
1.壳聚糖的来源—甲壳素
壳聚糖来源于一种自然资源十分丰富的线性聚合物一甲壳素，是甲壳素经脱乙酰化反应
后得到的一种生物高分子Ⅲ。甲壳素是一种天然多糖类生物高分子聚合物，在自然界中广泛
存在于低等生物菌类、藻类的细胞，节支动物虾、蟹、昆虫的外壳，软体动物(如鱿鱼、乌
贼)的内壳和软骨，高等植物的细胞壁等，将甲壳动物的外壳通过酸碱处理，脱去钙盐和蛋
白质，即可得到甲壳素。甲壳素化学名为[(1，4)一2一乙酰胺基一2一脱氧一B—D-葡萄糖]，
分子式为(C8H13N05)。，单体之间以B(1-4)糖苷键连接，分子量一般在lO6左右，理论胺含
量为6．9％。甲壳素的化学结构与植物中广泛存在的纤维素结构非常相似(见图l)，故又称为动物纤维素。
（a）甲壳素（b）纤维素图1甲壳素和纤维素的结构甲壳素是白色或灰白色无定型、半透明固体，不溶于水、稀酸、碱和一般的有机溶剂，
成都纺织高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ ３４卷第２期（总第１２４期） ２０１７年４月 ｖｏｌ｜３４．Ｎ０．２ｆＳｕｍ １２４
壳聚糖的性能及应用
郭昌盛，林海涛，蒋 芳
（广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州５４５０００）
摘要：壳聚糖独特的双重大分子结构，赋予其优异的生物特性，使其应用领域非常广泛。
介绍了壳聚糖的结构、性能和应用，为其研究提供一定的理论参考。
关键词：壳聚糖双重结构相容性应用
中图分类号：ＴＳ１０２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８．５５８０（２０１７）０２．０２１２—０４
严格意义上，壳聚糖（ｃｈｉｔｏｓａｎ）是指甲壳质
（ｃｈｉｔｉｎ）经过浓碱、高温处理脱去乙酰基制取的甲
壳质，但是１００％脱乙酰基的壳聚糖是不存在的，脱
乙酰度（指甲壳质分子中其脱乙酰基的链节数占
总链接数的百分数）一般在７０％以上。甲壳素来
源非常广，如虾、蟹甲壳类动物的外壳，昆虫的鞘翅
类、双翅类甲壳，真菌类细胞壁，和植物的细胞壁
中，甲壳质的生物合成量可达１００亿吨，是第二大
生物资源，是一种用之不竭的天然可再生资
源ｌ１－３］。２０１５年产能约为０．３万吨，在中国生物基
纤维“十三五”总量发展目标中，２０２０年年产能达
到２万吨。目前，壳聚糖纤维已经在航天、军队、医
疗、防护、服装等领域得到广泛应用，特别是医疗方
面，主要产地为山东、天津等。随着全球石油资源
的逐渐耗竭、周围环境的恶化，人们对绿色环保再
生资源研究投人比重越来越大，对壳聚糖研究也越
来越深入。本文从壳聚糖的结构、性能、应用等不
同方面进行简单综述介绍，希望为其未来研究提供
一定的理论参考。
１壳聚糖的结构
壳聚糖又称聚乙酰氨基葡萄糖，化学名称（１，
４）－２－乙酰氨基－２－脱氧－１３－Ｄ－葡萄糖，结构如图
１。高纯度的壳聚糖是一种白色或灰白色半透明片
状或粉状固体，无毒无味，且略带珍珠光泽。壳聚
第一章 绪论
1 第一章 绪 论
1．1 壳聚糖及其结构特点
壳聚糖(Chitosan)是甲壳素(Chitin)脱乙酰基后的产物，是甲壳素最基本、最
重要的衍生物。甲壳素又名甲壳质、几丁质，化学名为(1,4)—2—乙酰胺—2—脱
氧—β—D—葡聚糖，主要存在于虾、蟹、蛹及昆虫等动物外壳以及菌类、藻类
植物的细胞壁中。节肢类动物的干外壳约含20~50%甲壳素。自然界中甲壳素有
三种结构：α、β、γ，其中最为常见、普通的是α型。地球上每年甲壳素的生物
合成量为数十亿吨，是产量仅次于纤维素的天然高分子化合物。下图1-1是甲壳
素和壳聚糖的结构：
图1-1 甲壳素、壳聚糖分子的结构示意图
Fig.1-1 The configuration schematic of chitin and chitosan
纯净的甲壳素和壳聚糖均为白色片状或粉状固体，比重0.3，常温下能稳定
存在。甲壳素分子之间存在强烈的氢键作用，使得甲壳素形成高度的结晶结构，
因而甲壳素分子高度难溶。甲壳素不溶于水及绝大多数有机溶剂，也不溶于稀酸、
稀浓碱，只溶于浓酸和某些溶剂。壳聚糖分子的活性基团为氨基而不是乙酰基，
因而化学性质和溶解性较甲壳素有所改善，可溶于稀酸、甲酸、乙酸，但也不溶
于水和绝大多数有机溶剂。由于氨基和羟基比较活泼，壳聚糖的化学性质较甲壳
素活泼，可以发生多种化学反应，比如烷基化、酰基化反应等等。
1．2 壳聚糖及其衍生物产品的应用
壳聚糖及其衍生物由于其可再生性、生物相容性以及结构中的多种活性基
团，具有多种优良的性质，已经广泛应用于化妆品、食品、医药、农业、环保等
多个行业中。
1．2．1 在环保中的应用
壳聚糖及其衍生物能够通过分子中的氨基和羟基与多种金属离子形成稳定
的整合物且可帮助微粒凝聚，故广泛用作化工、轻工纺织等废水处理中的吸附剂
和絮凝剂。壳聚糖作为吸附剂和絮凝剂，能够有效地捕集溶液中的重金属离子和
有机物，并可以抑制细菌生长，使污水变清，特别是对于汞、铬、铜、铅、钴、OCH2OH
