Harbin Institute of Technology
课程论文
课程名称：壳聚糖生物材料
设计题目：壳聚糖及其复合材料在水处理中的应用院系：能源科学与工程学院
作者：刘禹萱
学号： 1120200607
哈尔滨工业大学
目录
1 引言 (2)
2 壳聚糖的吸附与絮凝机理 (3)
3 壳聚糖及其复合材料在水处理中的研究与应用 (4)
3.1壳聚糖及其复合材料去除废水中金属离子的研究与应用 (5)
3.2 壳聚糖及其复合材料在印染废水处理中的研究与应用 (6)
3.4 壳聚糖在食品工业废水处理中的研究与应用 (7)
4 总结 (8)
参考文献 (9)
壳聚糖及其复合材料在水处理中的应用
摘要
随着工业带来的环境污染的加剧，水污染已成为全球化问题，水处理成为世界各国环境保护工作的重点。壳聚糖具有环境相容性好、可再生、资源丰富以及高度可降解性等优点，在水处理领域已引起越来越多的关注。随之发展起来的壳聚糖改性材料也进入研究者的视野。其中，物理改性即壳聚糖复合材料以其操作性强、应用范围广、制备过程简单、性能优良等优点被越来越多的学者探索。本文以壳聚糖为基础，结合其物理复合材料，综述了壳聚糖及其复合材料在水处理方面的研究与应用。
关键词：壳聚糖；复合材料；水处理
1 引言
壳聚糖是甲壳素经化学法处理脱乙酰基后的产物，是一种直链型的天然高分子化合物，化学名称为(l，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖。是至今发现的唯一天然碱性多糖。因制备工艺条件和需求不同，脱乙酰度由60%至100%不等，壳聚糖脱乙酰度越高，相对稳定性越低，但机械强度增大，生物相容性增加，吸附作用增强[1]。壳聚糖分子上含有三种类型的活性基团，即C2-NH2、C3-OH和C6-OH，因而可以通过物理、化学改性赋予壳聚糖衍生物各种功能特性，因此，壳聚糖复合材料作为正在兴起的功能材料之一，已经在多个领域得到应用。
随着工农业的发展，大量包括重金属的污染物排入河流，使水质恶化，水体污染已经成为当今世界上最严重的环境问题之一，世界各国政府以及广大环保工作者都在努力寻找科学有效的水治理方法。中国是全球水污染最严重的国家之一，全国多达70%的河流、湖泊和水库均受到影响。一项全国性调查表明，在2007年排入各种水体的有机污染物（以COD表示）中，近20%源自工业。而工业废水中，对环境与人体影响最大的几类分别为含重金属离子废水、含染料废水及含有机物废水。
在自然界中，甲壳素的年生物合成量约100亿吨，是地球上除纤维素以外的第二大有机资源，是人类充分利用的巨大资源宝库。因此，壳聚糖的来源相当丰富[2]。由于壳聚糖具有生物降解能力、生物相容性、生物活性以及无毒等独特的性能，近年来壳聚糖及其复合材料在水处理领域已得到高度重视和广泛研究。
2 壳聚糖的吸附与絮凝机理
吸附法是一种应用较早、应用范围广泛的方法。具有操作简单、成本低、材料易得、反应速度快、处理效果好等特点，对低浓度重金属废水和有毒废水的处理具有很大的优势活性炭是最常见的吸附剂，具有巨大的比表面积和较多的孔，吸附量大，处理效果好；但是活性炭的非选择性吸附、再生困难、再生成本高成为其使用的限制因素。目前，壳聚糖、木质素、沸石、腐殖酸、天然矿物如粘土、矿石等新型的吸附别逐渐被人们所重视，并广泛地研究。这些新型吸附壳聚糖在纺织、印染、医药、环保等各个行业都具有很广泛的应用。
壳聚糖含有氨基和羟基，通过氢键、静电吸引、离子交换、范德华力等对对染料产生极强的吸附、配位作用，这种吸附作用包括：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附，所以壳聚糖基吸附材料可以吸附各类分子[3，4]。
图1 壳聚糖的结构示意图
壳聚糖的物理吸附功能已经引起了很多学者的注意，与活性炭和离子交换树脂相比(表1)，壳聚糖具有资源丰富、吸附性能高、易再生、易生物降解等优点；同时，也具有孔隙率低、比表面积小、受pH 值影响大等缺点。因此，壳聚糖及其改性复合材料在物理吸附方面的应用进展缓慢。而壳聚糖材料在作为吸附剂应用时，其作用机理大多为化学絮凝作用、离子交换吸附及二者的结合。这两种性能也正是壳聚糖及其复合材料得以在吸附领域得到广泛应用的重要因素。
表1 活性炭、离子交换树脂和壳聚糖衍生物吸附剂的优缺点
吸附剂优点缺点
活性炭比表面积大; 多孔吸附
剂; 吸附能力高; 吸附
速度快; 吸附多种污染
物质; 快速动力学
吸附性能取决于活
性炭的种类; 需要交
联剂提高吸附能力;
非选择吸附性; 扩散
能力弱; 恢复活性
会导致碳损失
离子交换树脂
多孔结构; 物化性能
范围广; 表面积大;
恢复，无吸附剂损失
原材料来源于石油;
成本高; 吸附性能在
于树脂的种类; pH
值影响大; 亲水性低
壳聚糖衍生物
资源丰富; 环境友好;
吸附能力高; 扩散性
能高; 高吸附性和选择
吸附性; 多功能吸附
剂; 易恢复活性
无孔吸附剂; 受原料和脱
乙酰度的影响; 微珠性能
的多变性; pH 值影响大;
需化学改性提高吸附性能;
壳聚糖分子重复单元中带有活性基团、，在酸性溶液中会形成高电荷密度的阳离子聚电解质，显示良好的络合性能和絮凝性能。随着氨基的质子化，表现出弱阳离子絮凝剂的性质。因为分子中含有大量的氨基、羟基，性质较活泼，可修饰、活化和偶联，所以壳聚糖及其衍生物具备了絮凝剂的特性。
由于壳聚糖在C2上有一个乙酰氨基或氨基，在C3上有一个羟基，随着-NH2
的质子化，表现出阳离子型聚电解质的作用，能有效吸附溶液中的Cd2+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Ag+、Au3+、Pt4+、Pd2+等重金属离子，但壳聚糖不吸附天然水中的碱金属和碱土金属离子，原因是这些金属离子半径较小。壳聚糖对金属离子的吸附作用表明，壳聚糖的选择吸附主要是由于壳聚糖分子上的-NH2，氮原子上的孤对电子可投入到金属离子的空轨道中，形成配位键结合[5，6]。因此，壳聚糖及其复合材料已经被广泛应用到去除给水与工业废水中的有害金属离子中。
此外，壳聚糖能通过络合、离子交换等作用对染料、蛋白质、氨基酸、核酸、酚、卤素等进行吸附。带有磺酸基团的染料在硫酸水溶液中可通过离子交换作用被甲壳素吸附，通过对壳聚糖进行改性可以使其在处理带染料、有机物等有害水污染物的领域应用，进一步增加了壳聚糖材料在处理综合工业废水中的可实现性。
3 壳聚糖及其复合材料在水处理中的研究与应用
近年来壳聚糖及其复合材料的应用研究取得巨大进展，壳聚糖用于水处理是
其中最早的应用，它主要用作重金属离子螯合剂和活性污泥絮凝剂，其絮凝作用很强，而且无毒、不产生二次污染，并可生物降解。目前，国内外关于有机高分子絮凝剂絮凝机理的研究多处于假说阶段，有说服力的实际验证比较少。壳聚糖正是以其天然、无毒、易降解和对人体健康无害、具有杀菌作用，很快在水处理的应用中作为合成有机絮凝剂的有效替代品占据了特殊地位[7]。壳聚糖的复合改性是近年来发展起来的一种改性方法，主要是将壳聚糖和无机物、有机高分子、藻类等微生物复合，形成新型的核壳材料。
3.1壳聚糖及其复合材料去除废水中金属离子的研究与应用
壳聚糖及其复合材料与金属离子的配位主要在于分子链中存在大量的羟基、氨基等功能团，可以借助氢键和离子键形成具有类似网状结构的笼形分子，从而对金属离子有稳定的配位作用。因此，壳聚糖可作为金属离子的富集剂，有效地去除水中有毒的重金属离子，也可以对一些贵重金属离子进行回收。近年来，国际先进的水处理剂正趋向于高效能、无公害、多功能、复合化的绿色产业方向发展。壳聚糖及其衍生物作为一种天然高分子材料的吸附剂，因其来源广泛、无毒、易降解、易回收等特点，在水处理领域得到高度重视和广泛研究，发展很快[8，9]。
王茹[10]以工业级壳聚糖（脱乙酰度为83%）为吸附剂，去除水溶液中的Pb2+，在室温条件下，处理100mg·L-1的Pb2+溶液时，最佳条件为壳聚糖用量100mg，粒度20～40目，pH值6～8，吸附时间15h，Pb2+的去除率高达99.7%以上，残余Pb2+的浓度小于等于0.6mg·L-1，已能达到国家废水排放标准（≤1.0mg·L-1）的要求。
何松裕[11]等人用非均相制得脱乙酰度75%的壳聚糖对有毒及放射性离子
Cd2+、Pb2+、U6+、Th4+进行吸附，在pH≥7时，除Pb2+的吸附率较低外，其余三种离子的吸附率均大于90%。在非均相得到的壳聚糖通过螯合作用对水溶液中的金属离子Hg2+、Cu2+进行吸附时，吸附量随着脱乙酰化产物结晶性的下降和脱乙酰度的提高而提高，同时，在均相条件下得到的壳聚糖在脱乙酰度50%-60%时，由于对水的亲和性最大，吸附量也最大。
Liu[12]等利用离子印迹技术制备了壳聚糖/南海马尾藻复合材料。制备得到的复合材料对Cu2+的吸附容量达到1.08mmol/g，而且多次使用后吸附容量几乎没有变化。
图2 壳聚糖/南海马尾藻复合材料合成过程示意图
周利民[13]等人利用共沉淀法（FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O）制备出磁性Fe3O4将羧甲基化改性的壳聚糖和磁性Fe3O4包裹，形成的羧甲基壳聚糖-磁性Fe3O4具有磁性。实验制得的新型纳米核壳材料用于吸附去除水体中的Zn2+，最大吸附容量为20.4mg/g。
徐云龙[14]等人利用插层复合法合成了壳聚糖和蒙脱土的纳米复合材料，并用XRD、FTIR、SEM、等检测手段对合成的材料进行测试和表征。表征结果为：复合结构提高了壳聚糖的热稳定性，降低了溶胀性。
3.2 壳聚糖及其复合材料在印染废水处理中的研究与应用
印染废水是指棉、毛、化纤等纺织品在预处理、染色、印花和整理过程中所排放的废水。其成分复杂、色度大、COD高，含有多种有毒有害物质，一般难以降解，已成为中国各大水域的重要污染源。目前印染废水的处理技术主要有絮凝法、吸附法等。在絮凝法中，传统的无机絮凝剂对水溶性染料、分子量较小的染料脱色效率较差，处理效果往往不能达标。而高分子絮凝剂由于具有投加量少，污泥脱水容易等优点而倍受青睐[15]。
刘秉涛等[16]用硅胶负载壳聚糖处理印染废水，并比较了相同条件下其与硅胶粉、粒状活性炭、聚合氯化铝的脱色效果。结果表明，硅胶粉、粒状活性炭的脱色效果均不高，聚合氯化铝脱色效果好，但产生的污泥量大，易造成二次污染。硅胶负载壳聚糖不仅可以避免壳聚糖在酸性条件下的流失，而且脱色效果明显，脱色率达96~61%，成本费用低，是一种工艺简便、经济合理的新型废水处理方法。
壮亚峰等[17]采用氢氧化镁-壳聚糖复合絮凝剂对印染废水进行脱色处理，其脱色效果较单纯的无机絮凝剂的脱色效果好。
丁仕强[18]研究了壳聚糖与聚合氯化铝复合吸附剂处理印染废水，用正交实验分析：当PH=6时，壳聚糖用量4mg/L，聚合氯化铝用量为200mg/L，浊度去除率均达90%以上，去除率达50%以上。
蒋明等[19]将壳聚糖与三种常用的无机絮凝剂（硫酸铝、氯化铁和聚合铝铁）的复合，发现复合絮凝能够同时表现出有机絮凝剂和无机絮凝剂的絮凝特性，使除浊和去除有机物得到统一。其中壳聚糖聚合铝铁复合絮凝剂的效果最好：在最佳条件下，其浊度、CODmn和UV254的去除率分别达到了97%、44%和55%。
袁毅桦[20]采用醚化方法合成了壳聚糖/海藻酸钠交联聚合物（E-CS/SA）。多种分析测试结果表明：壳聚糖与海藻酸钠分子链之间产生了明显的醚化反应，反应是按照设定的路径进行。以脱色率、COD去除率、除浊度等作为评价指标，在最佳条件下，对实际染料废水的脱色率达到86％，去除率达到92％，除浊率达到97％。
图3 壳聚糖/海藻酸钠交联聚合物的SEM图
3.4 壳聚糖在食品工业废水处理中的研究与应用
在粮食加工、肉类加工、家禽加工、水产品加工、乳制品加工以及果蔬菜加工等食品行业中，总要排出大量含悬浮物的废水。
周能等[21]用壳聚糖的吸附柱来处理味精废水，壳聚糖用量为废水量的1%，浸泡10h，pH为4，处理后COD的去除率可达89.7%，处理后的渣可加工成饲料和饵料。蔡伟民等[22]用壳聚糖季铵盐对味精废水进行处理，加入100mg/L脱乙酰度92.6% 的壳聚糖季铵盐絮凝处理味精废水时，可使浊度去除99.5%，COD去除率为37.9%，且pH范围宽。花蓓等[23]用壳聚糖作絮凝剂和螯合剂，能有效地降低啤酒废水中的糖分、蛋白质、浊度、COD、Fe3+以及重金属离子和悬浮物的含量，效果优于活性炭。壳聚糖、活性炭和沸石若按一定质量比混合，其处理效果优于壳
聚糖[24]，而且由于活性炭和沸石的存在，可基本消除废水中的臭味。黄慧等[25]研究了壳聚糖为絮凝剂絮凝沉降粉丝废水的条件及效果。结果表明，絮凝沉降速度快，COD除去率为86%，蛋白质回收率为81%。在pH条件一定时，高浓度和较低浓度的壳聚糖絮凝效果好，煮沸废水有利于沉降。郝月等[26]研究了废水pH值、搅拌时间、壳聚糖投加量、沉降时间对絮凝效果的影响，通过正交实验确定优化处理条件。对高浓度味精废水进行混凝预处理研究表明，当pH一定时，搅拌时间为10min，壳聚糖浓度为2700mg/L，沉降时间为48h时，絮凝效果最佳，COD去除达76.0%。朱启忠等[27]研究了在不同的蛋白质浓度、壳聚糖浓度、吸附时间、温度及pH值条件下，采用Bradford染色法测得吸附后蛋白质浓度，得到了壳聚糖对蛋白质的最佳吸附条件，其结果为壳聚糖在工业废水处理中的应用提供一定的理论基础。
4 总结
壳聚糖及其复合材料有着优越的性能，最大的优点是可生物降解，同时兼具多种特性，是绿色的水处理剂，而且中国壳聚糖的资源极为丰富，探索其在工业废水处理中的应用有着重要的价值。但是由于目前国内壳聚糖及其复合材料产业化程度较低，导致壳聚糖价格较高，而且可与壳聚糖复合的材料种类有限，严重制约了壳聚糖类水处理剂的实际应用。随着对壳聚糖及其复合材料研究的不断深入，特别是合成性能优良的改性壳聚糖，以及加强与其他技术的复合使用，壳聚糖及其衍生物终将成为二十一世纪环境污染治理中的一项重要内容。
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《文献检索与科技论文写作》作业 壳聚糖的改性在水处理中的应用进展 年级： 学院： 专业：高分子材料 学生： 学号： 指导教师： 提纲
0 引言 壳聚糖是性能优异、应用广泛且具有开发价值的天然高分子絮凝剂。虽然在应用中有一些不足，但可以通过物理或化学改性来提高其性能，拓展其应用围。本文主要介绍壳聚糖改性后在水处理中的应用进展。 1 壳聚糖的改性在饮用水处理中的应用 从对氟离子的吸附及对浊度的降低介绍改性壳聚糖的应用效果； 2 壳聚糖的改性在工业废水中的应用 2.1 印染废水 从对偶氮染料的吸附及对阳离子染料的吸附介绍改性壳聚糖的应用； 2.2 重金属离子 2+、Th4+的吸附及对Cr(VI)的吸附，主要从对铜离子、对镍离子的吸附；对UO 2 来介绍改性壳聚糖的应用； 2.3 造纸废水 主要介绍接枝改性壳聚糖和壳聚糖微球对造纸废水的处理效果； 3 壳聚糖的改性在城市污水和海水中的应用 主要介绍改性壳聚糖对SS、浊度、BOD5及COD等的处理效果； 4 结语与展望 介绍目前的改性研究情况及未来研究的方向。 5 参考文献
壳聚糖的改性在水处理中的应用进展 --------大学材料科学与工程学院14级高分子材料专业马舒颜摘要：本文阐述了壳聚糖絮凝剂改性后在水处理方面的应用进展，着重说明其在重金属离子处理、印染废水处理中的应用。壳聚糖絮凝剂在水处理中应用极广，环境友好，从可持续发展角度来看有着巨大的发展潜力和研究意义。 关键词：壳聚糖的改性絮凝水处理 0 引言 水是人类生存最基本的需求，传统的水处理剂会在水中有残留，对人体健康及环境造成危害。因此，兼具环境友好、可再生、来源广泛的绿色水处理剂备受关注。而壳聚糖就是性能最为优异的的天然高分子材料之一。 壳聚糖是由自然界广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的，又称脱乙酰甲壳素，一般而言，甲壳素的N-乙酰基脱去55％以上就可称为壳聚糖，其分子式为 (C 6H 11 NO 4 )N。壳聚糖结构中含有大量活泼的氨基和羟基，在酸性溶液中能形成阳离 子型聚电解质，有良好的絮凝作用；且可通过表面侵蚀、酶降解、溶解等多种降解方式进行可控性降解，无毒副作用；同时还具有很好的生物相容性、吸附性、吸湿性、成膜性、抵抗免疫反应性和抗菌性等，广泛应用于造纸、纺织、制革、工业废水处理；在医药、食品保健品等领域也发挥着巨大的作用。因此，壳聚糖是一种用途广泛且富开发价值的天然高分子絮凝剂。 然而，壳聚糖在实际应用中还存在一些不足，譬如：化学性质不活泼、溶解性较差、分子量相对较低等，在一定程度上限制了它的使用围。但因其结构中含有羟基、乙酰基和氨基等官能团，故可以利用烷基化、酯化、接枝、交联等改性方法来改善壳聚糖的性质，提高其性能，从而拓展应用围，得到更大的利用空间。 1 壳聚糖的改性在饮用水处理中的应用 饮用水的处理，目的是将水处理为对人体有生物安全性和化学安全性的水，同时水的浊度、色度、硬度、气味等给人的感受要好[1]。壳聚糖因其天然、无毒、安全性，在饮用水处理中显示了其独特的优越性。壳聚糖特有的分子结构，可有效去除水中的悬浮物、有机物、颜色和气味，可降低水中COD含量并减少水中毒副物质的产生；此外，壳聚糖可以有效吸附去除饮用水中重金属及其藻类物质；还可以去除无机絮凝剂处理后残留的铝离子，且能一定程度上抑制水中微生物的繁殖和生长，从而具有一定的杀菌作用[2]。 我国是世界上地方性氟中毒较严重的国家之一。氟离子是人体不可或缺的微
关于壳聚糖及其衍生物的医药的研究进 展 （作者:___________单位: ___________邮编: ___________） 作者：凌沛学荣晓花张天民 论文关键词：壳聚糖；衍生物；纳米粒；研究进展 论文摘要：壳聚糖是天然多糖甲壳素的脱乙酰基产物，是一种含有游离氨基的碱性多糖，其相对分子质量从数十万到数百万不等，具有多种生理功能。经降解和化学修饰后的壳聚糖，在某些方面具有比壳聚糖更好的生物活性。壳聚糖及其降解物和修饰物安全性良好，且具有可降解性和组织相容性，在医药领域具有很高的应用价值。多年来，壳聚糖及其衍生物一直是医药研发领域的热点之一。本文根据国内外的参考文献，对壳聚糖及其衍生物的最新医药研究进展进行综述。 壳聚糖（chitosan）是天然多糖甲壳素的脱乙酰基产物，学名聚氨基葡糖，是由N-乙酰-D-氨基葡糖单体通过β-1，4-糖苷键连
接起来的直链状高分子化合物。壳聚糖是一种含有游离氨基的碱性多糖，其相对分子质量（Mr）从数十万到数百万不等。目前已知壳聚糖及其衍生物具有抗微生物、增强免疫、调节血脂、抑制肿瘤等药理活性[1]。另外，由于壳聚糖及其衍生物安全性良好，且具有可降解性和组织相容性，因此在药物传递系统中也得到广泛应用。本文从药理活性和在药物传递系统中的应用两部分，对壳聚糖及其衍生物的研究进展进行综述。 1壳聚糖及其衍生物的药理活性 1.1抗菌活性 已有大量的研究证实壳聚糖及其衍生物具有广谱的抗菌活性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、枯草杆菌、八叠球菌、放线菌和热带白色念珠菌等均具有抑制作用。壳聚糖的抑菌活性和多种因素有关。壳聚糖只有在酸性溶液中才具有抑菌活性，并且溶液的pH值越低抑菌活性越强。壳聚糖的抑菌活性也受到其脱乙酰度的影响，脱乙酰度越高，抑菌活性越强。不同Mr的壳聚糖对于细菌的抑制活性不同，整体上抑菌活性随分子量的升高而呈降低趋势。Seyfarth等[1]最近对一系列不同Mr的壳聚糖衍生物的抗真菌活性进行了研究，发现其抗真菌活性随着Mr的减小而降低，随着功能团掩蔽质子化的氨基而增强。陈威等[2]最近提出，不同Mr的壳聚糖对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌都具有较好的抑菌效果，但是引起钾离
壳聚糖基复合材料在水处理中的应用研究进展 田清源，费梦飞 山东农业大学化学与材料科学学院 摘要：介绍了壳聚糖的结构、性质及其在水处理中的应用原理，综述了壳聚糖与粘土、二氧化硅、无机高分子絮凝剂及其它无机材料复合得到的壳聚糖基复合材料在水处理中的应用研究进展，提出未来的发展应加强处理机理的研究、对重金属离子外的其它无机物和有机物的处理研究以及产业化应用研究。 壳聚糖（Ｃｈｉｔｏｓａｎ，ＣＴＳ）是唯一一种碱性天然多糖，是甲壳素经脱乙酰作用的产物。壳聚糖分子链上存在大量的氨基和羟基，具有很高的反应活性，同时还具有良好的生物相容性、无毒性和生物可降解性，此外，壳聚糖还是天然的高分子絮凝剂，作为吸附剂和絮凝剂在水处理领域具有很好的应用前景。鉴于壳聚糖在酸性溶液中易溶解、沉降慢、稳定性差，片状和粉状的壳聚糖使其再生、贮存很不方便，通常人们将其改性、交联制成如微球、多孔小珠等树脂产品，但是在乳化交联过程中，交联剂的用量直接影响着微球的机械性能和饱和吸附量，两者难以兼顾，因此，壳聚糖树脂微球的性能仍不够理想。近年来，随着聚合物／无机杂化材料研究的发展，壳聚糖／无机物复合材料的制备和性能的研究进展很快。无机物与壳聚糖的复合，一方面改善了壳聚糖材料的机械性能，另一方面又赋予壳聚糖新的功能，对于提高壳聚糖的应用价值意义重大［１］。作者在此对壳聚糖基复合材料在水处理方面的应用研究进展进行了综述。 １壳聚糖的结构和性质 壳聚糖是由β－（１→４）－２－氨基－２－脱氧－Ｄ－葡糖胺和β－（１→４）－２－乙酰氨基－２－脱氧－Ｄ－葡糖胺两种糖单元间隔连接而成的链状聚合物，分子量根据脱乙酰度的不同从数十万到数百万不等［２］。壳聚糖分子链上分布着大量羟基、Ｎ－乙酰氨基和氨基，形成各种分子内和分子间的氢键，不仅是配位作用和反应的位点，同时也形成了壳聚糖大分子的二级结构［３］。壳聚糖的结构式如图１所示。 图１壳聚糖的结构式 壳聚糖分子链上丰富的羟基和氨基基团，使其具有许多独特的化学和物理性质。例如，壳聚糖上的氨基使其呈一定的碱性，可以从溶液中结合氢离子，从而使壳聚糖成为带正电荷的聚电解质而溶于酸；壳聚糖分子中活泼的Ｃ２位氨基和Ｃ６位羟基，使其易于发生化学反应，可进行多种化学修饰，形成不同结构和性能的衍生物，从而拓宽了其应用领域。另外，作为一种生物高分子化合物，壳聚糖还具有优良的生物相容性和生物可降解性。 评价壳聚糖性能的两项重要指标是脱乙酰度和平均分子量，一般而言，脱乙酰度越高、平均分子量越小，壳聚糖的溶解性就越好［４，５］。壳聚糖独特的结构和性质，使其具有良好的粘合性、生物可降解性、生物相容性、再生性和抗菌性，因此，广泛应用于生物医学、药学、食品、造纸、纺织以及环保等领域。 ２壳聚糖在水处理中的应用原理［６］ ２．１吸附与絮凝作用 壳聚糖分子链上存在大量的氨基、羟基和Ｎ－乙酰氨基，使其可借助氢键、盐键形成网
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
壳聚糖特性及其应用 作者简介：孔佳琦，女，本科，西北民族大学化工学院，专业：制药工程。 力芬，女，本科，西北民族大学化工学院，专业：环境工程。 摘要：壳聚糖是自然界中储量丰富天然高分子化合物，壳聚糖及其衍生物具有各种优良的性质，本文主要介绍了壳聚糖的特性以及其在不同方面的应用情况，为壳聚糖的研究发展提供依据和思路。 关键词：壳聚糖；特性；应用 壳聚糖（chitosan）又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质（chitin）经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺（1-4）-2-氨基-B-D葡萄糖。纯甲壳素和纯壳聚糖都是一种白色或灰白色透明的片状或粉状固体，无味、无臭、无毒性，纯壳聚糖略带珍珠光泽。在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物，从而扩大了壳聚糖的应用围。本文就壳聚糖的特性和应用进行阐述，为其研究和发展提供依据和思路。
1.特性 1.1抗菌性。壳聚糖是唯一一种天然的弱碱性多糖在弱酸溶剂中易于溶解，溶解后的溶液中含有氨基（NH2+），这些氨基通过结合负电子来抑制细菌。壳聚糖的抗菌性会随着其浓度的增加而增强。壳聚糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有较强的抑制作用。 1.2吸附性。壳聚糖具有很强的吸附功能，特别是对重金属离子的吸附如对铜、汞、铅等离子的吸收。壳聚糖的吸附活性可以有选择地发挥作用。当然还可以吸附胆固醇、甘油三酯、胆酸、油脂[1]等。 1.3保湿性。壳聚糖衍生物分子中有许多活泼的亲水极性基团如-OH、-COOH及-NH2，这些基团可以使其显示出保湿性。对于羧基化壳聚糖，其羟基的含量远大于其他衍生物，且羧基的亲水性所以能够结合更多的水分。因此羧基化壳聚糖的吸湿、保湿性也就明显高于其他类型的壳聚糖衍生物。 1.4成膜性。壳聚糖是线性高分子聚合物，理化性能稳定，可生物降解，粘合性好，成纤成膜性能优良。吴国杰[2]等人研究了壳聚糖膜的制备方法和性能，探讨了壳聚糖溶液成膜的最佳工艺条件。 1.5调节作用。壳聚糖可激活体具有免疫功能的淋巴细胞，使其能分辨正常细胞和癌细胞，并杀死癌细胞。还能调
壳聚糖和壳聚糖衍生物的抑菌作用 摘要：壳聚糖是一类有着广谱抑菌活性的天然多糖，其生物相容性好、易降解、无毒，因而作为一种可再生资源在抑菌领域受到了越来越多的关注。本文通过对壳聚糖来源、性质、壳聚糖衍生物的化学改性的方法和抑菌作用的分析，并对今后壳聚糖衍生物抑菌情况进行了初步的展望。为研制和开发新型的高抑菌活性的壳聚糖衍生物的开发提供理论参考。 关键词：壳聚糖；衍生物；抑菌；机理 引言 壳聚糖是无毒、无污染，具有可再生、无毒副作用，生物相容性和降解性良好的天然氨基多糖。目前已被广泛应用于医药[1-2]、农业[3]、食品[4-5]等领域，并成为最近生物新材料研究的热点[6-7]。壳聚糖具有抗菌活性，对多种植物病原细菌和真菌均抑制作用[8]。但由于其不溶于水和大多数有机溶剂，只溶于稀酸，在很大程度上限制了其应用范围。壳聚糖通过化学改性，可以得到具有一定官能团的壳聚糖衍生物。与壳聚糖相比，这些衍生物的性能往往有较明显的改善。对于壳聚糖的化学修饰研究较多的有壳聚糖的酰基化、烷基化、羟基化、醛亚胺基化、硫酸酯化、羧甲基化、季铵化等，其中季铵化、羧甲基化和硫酸酯化的产物由于具有良好的水溶性而备受重视[9]。有关壳聚糖的结构修饰和构效关系的研究已成为研究热点[10],因此，研究开发具有更高抗菌活性的壳聚糖衍生物，对于改善人们的生活质量具有重要意义。 1壳聚糖的来源和性质 1.1壳聚糖的来源 壳聚糖是自然界唯一的碱性天然多糖，壳聚糖的历史得追随到19世纪，当时Rouget 在甲壳素的天然聚合物中发现了其脱乙酰化的形式[11]。壳聚糖是白色或淡黄色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体。由于其原料和制备方法的不同，其分子量也有所不同，可以从数十万到数百万不等。甲壳素在浓碱中加热处理后，就可以脱去部分乙酰基，得到壳聚糖，反应路线如下。
第26卷第1期潍坊工程职业学院学报Vol．26No．1 2013年1月JOURNAL OF WEIFANG ENGINEERING VOCATIONAL COLLEGE Jan．2013 doi：10．3969/j．issn．1009－2080．2013．01．028 壳聚糖在污水处理中的应用研究 赵殿英 （潍坊职业学院，山东潍坊261041） 摘要：壳聚糖是一种天然无毒的高分子聚合物，本身及其改性产品都具有很好的絮凝性能，在污水处理方面具有重要作用。本文主要介绍了壳聚糖的絮凝原理及其在污水处理中的应用研究。 关键词：壳聚糖;絮凝原理;污水处理;应用研究 中图分类号：X703文献标志码：A文章编号：1009－2080（2013）01－0086－03 工农业生产的发展在给人类创造丰富财富的同时，也对环境造成了不同程度的危害，特别是水资源的污染问题，越来越受到人们的关注。对污水处理方面的研究，也显得越来越重要。目前污水处理的方法主要有物理法、化学法、物理化学法、生物法等，有些方法在处理污水的同时又造成了二次污染，有些方法投资大，不适于中小型企业。因此低成本、易降解、无二次污染的污水处理方法成为污水处理方面研究的热点、难点。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物，生产原料丰富，生产工艺简单，价格便宜，安全无毒，容易降解，对水中的污染成分絮凝效果好，不会造成二次污染，这些特点使壳聚糖及其改性产品被广泛应用于污水处理中。 1壳聚糖处理污水的原理 甲壳素广泛存在于蟹、虾的外壳中，属于天然高分子化合物，是多糖类，含量约为10% 30%，化学式为：（C6H11NO4）n，化学名称：聚－N－乙酰－D－葡糖胺，结构式如图1。 图1甲壳素结构式 在甲壳素中加入40% 60%浓碱液，加热到80? 120?数小时，脱去乙酰基即得到壳聚糖。壳聚糖化学名称为：（1，4）－2－氨基－2－脱氧－β －D－葡萄糖，是一种白色半透明的片状固体，为线型分子，分子链中含有游离的羟基（－OH）和氨基（－NH 2 ），其结构如图2。 图2壳聚糖结构图 从图2可以看出，壳聚糖分子中含有多个－NH2，能与水中的质子结合形成－NH+3而带正电荷，因此壳聚糖是阳离子型絮凝剂，可通过电中和作用中和水中带负电荷的胶体杂质、有机物质等表面的负电荷，使其脱稳凝聚而沉淀。同时壳聚糖分子中的羟基O 和氨基N上有孤对电子，与金属离子具有很好的配位螯合作用，可去除水中的一些金属离子，如Hg2+、Cd2+、Ni2+、Pb2+、Cu2+、Cr6+等。壳聚糖分子中的－ OH和－NH 2 还可以与蛋白质、氨基酸、核酸、脂肪酸、染料、卤素等形成氢键或共价键、配位键，吸附去除废水中的有机物。但由于壳聚糖只溶于稀酸和一些特定溶剂，限制了它的应用范围，因此对壳聚糖进行酰基化、烷基化、羧甲基化、硫酸酯化、接技、交联等处理，引入各种功能基团，得到其改性产品，不仅絮凝效果提高，也大大扩大了它的应用范围。 2壳聚糖在污水处理方面的应用研究 2．1在造纸废水处理方面 造纸行业产生的废水中含有大量的木质素、纤维 收稿日期：2013－01－17 作者简介：赵殿英（1965－），女，山东高密人，潍坊职业学院化学工程学院副教授。68
壳聚糖的功用详解，每位卫康家人必备的资料 壳聚糖的应用 1、食道癌——壳聚糖兑水，虫草兑水喷。每小时交替使用。 2、降压——壳聚糖每天6粒。 3、拉肚子——孩子1粒壳聚糖抖在饭里。 4、孩子长的过快——肌肉裂断，加壳聚糖。 5、癌症——每天50粒，可以活命。 6、身上所有包块——均需壳聚糖。 7、肾衰竭——壳聚糖加虫草。 8、减肥——壳聚糖加银兰。 9、肠胃不好，便秘——壳聚糖。 10、白癜风——壳聚糖，虫草，金苓，五个月。 11、糖尿病——壳聚糖加虫草。 12、脑血栓——壳聚糖，银兰，虫草。 壳聚糖溶液的作用 2粒壳聚糖+纯净水35毫升+白醋2毫升——壳聚糖啫喱水 一、浓度：加200毫升纯净水 1、去角质，每天2-3次 2、足，手上的白癣 3、伤口愈合，淡化瘢痕 4、喂鱼5-10毫升 二、浓度：1000毫升
1、皮肤过敏 2、黑斑，汗斑，湿疹，皮炎 3、香港脚，富贵手 4、代替洗发精 三、浓度：2000毫升 1、面疮，颜面白癣 2、荨麻疹 3、基础化妆 4、男士剃须后使用 壳聚糖的妙用 1、外伤：有外伤、烧伤烫伤、溃疡时可以将产品直接敷于伤口处，有止血止疼、止痒、杀菌、消炎之功效，且愈后不留疤痕。 2、治带状疱疹：用白醋把产品调成稠糊状，涂抹于患处，3-7天可痊愈。 3、治褥疮：将伤处清理消毒后，把产品直接敷于患处，1-3天可结痂愈合。 4、治口腔、食道溃疡：将产品直接倒入口中含放2-3次/日，1-2天可痊愈。 5、治红斑狼疮：内服：每日3次，每次4-6粒；外涂：把产品用白醋调匀，涂抹于患处，一个疗程可痊愈。 6、治面瘫：每天3次,每次3-4粒,2-7天(麻痹的面部神经修复)痊愈。 7、治便秘：早晚服2-4粒/次,饭前服用,多喝水。多吃水果蔬菜效果明显。对肠胃炎和痔疮有奇效！8、治脚气：将产品直接敷于患处，2-3天痊愈不复发。用白醋调和以后，涂抹于手脚表面可预防、治疗脚气、手脚发痒、脱皮。 9、治疗湿疹：用白醋把产品调匀，涂于患处2-4天可痊愈。此法对治疗男女阴部瘙痒、阴湿、湿疹有奇效！2-3次可痊愈。 10、减肥：早晚服用,每次6-10粒，饭前服用，配合晚餐少吃主食效果显著。
壳聚糖絮凝剂在水处理中的应用研究进展 发表时间：2018-10-08T16:39:40.963Z 来源：《防护工程》2018年第13期作者：窦彤灵[导读] 随着经济的增长以及人们对物质文化追求的日益增加，我国工业的迅速发展，纺织产业、染整行业等规模不断扩大 窦彤灵 无锡新吴环保科技有限公司江苏无锡 214028 摘要：随着经济的增长以及人们对物质文化追求的日益增加，我国工业的迅速发展，纺织产业、染整行业等规模不断扩大，工业废水污染日趋加剧，所以加强废水污染治理的工作十分紧迫。本文将通过对我国在废水治理中使用的主要药剂材料和存在的问题进行分析，进而探讨壳聚糖作为絮凝剂在水处理中的应用。关键词：壳聚糖；絮凝剂；废水处理；进展 1前言 壳聚糖对许多物质具有吸附作用，可以用于污水絮凝的处理，达到普通絮凝剂的效果。采用丙烯酰胺改性壳聚糖，经改良后的改性壳聚糖比壳聚糖本身表面结构更加粗糙，对于吸附架桥能力有较大提升，对污水中小颗粒的絮凝作用大大提高。 2目前我国在废水治理中使用的主要药剂材料和存在的问题 2.1无机纳米材料 目前使用最广泛的废水处理的药剂是纳米固载材料，它相对于传统的重金属材料，具有重复利用性高、水体环境下分子存在稳定、对水体污染物的吸收性好等优点，因此，在废水处理中受到了极大的应用和推广。纳米材料在废水处理技术上的应用仍然也存在着一定的问题。譬如纳米粒子在吸收污染物的过程中同时也会释放出有毒离子，对水体环境造成二次伤害和污染，甚至对生物及环境的安全性都有巨大的影响和危害。 2.2有机合成的高分子材料 这种材料的主要作用是作为一种絮凝剂的存在，并通过各种各样的形式对水体中的目标污染物进行获取和捕捉，这些高分子由小到大的进行聚集，产生强烈的重力作用，逐渐下沉。而分子当中携带污染物的絮体则从水体中脱落出来，使污染物很容易的进行分离与去除。但是，虽然这种絮凝剂有着很好的去除效果，仍然存在着一定的不足和缺点，例如，有机分子形成的絮凝剂难以降解、个体分子携带生物毒性和污染的概率较高。 2.3天然高分子材料 这种材料的最大优点是成本低廉，对于工厂节省开支，降低废水处理费用具有很大的优势和好处，因此受到了工厂的普遍青睐。目前常用的天然吸附污染物材料有纤维素及其衍生物、壳聚糖以及腐殖酸等。壳聚糖的特点是在酸性溶液中可溶解，其他条件不溶于水，并且对于重金属产生一定的亲和力，对水体中的半径较大的重金属污染物具有选择性的吸附作用。但是，壳聚糖的机械程度较差，并且对环境的适应范围比较小，只能在酸性环境中溶解，因此在废水处理中也存在着一定的局限性。因而，本文对改性壳聚糖絮凝剂的制备及其在污水处理中的性能进行了研究。 3实验部分 3.1实验材料及设备 实验材料：丙烯酰胺；硝酸铈铵；冰乙酸；无水乙醇；硫酸均为分析纯；壳聚糖（工业级，脱乙酰度≥95%，）。实验设备：JJ300型电子天平；玻璃仪器；WGZ-I型数字式浊度仪；JJ-4型六联电动搅拌器；S-3000N型扫描电镜；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器；TENSOR27型傅里叶变换红外光谱分析仪。 3.2改性壳聚糖的制备和提纯启动电热恒温水浴锅，调节到50℃预热至指定温度。将0.5g干燥后的壳聚糖放置于250mL反应瓶中，放入水浴锅加热。移取一定量1.5%冰乙酸溶液和蒸馏水于反应瓶中。搅拌直至壳聚搪完全溶解，通入氮气15~30min，驱除氧气，加入硝酸铈铵（引发剂）溶液，搅拌20min后，加入质量分数为33%丙烯酰胺，搅拌3h。反应结束后在混合溶液中加入少量乙醇，并用NaOH调节pH至弱碱性析出共聚物。产物用无水乙醇洗涤并真空干燥。 3.3污水中COD和浊度的测定在水中添加葡萄糖、淀粉、油脂和一些细小的悬浮颗粒，经搅拌形成配制好的摸拟污水。人工模拟污水后，测定其初始COD浓度和浊度，然后再用配置好的改性絮凝剂处理污水，再次测定其COD浓度和浊度，依据污水处理前后的浓度数据，计算二者的去除率。（1）污水COD的测定 接通电源，打开COD恒温加热器电源开关，加热到170℃恒定。在加热管中加入沸石或小瓷粒，20mL混合均匀水样或重蒸馏水，10mL重铬酸钾标准溶液，30mL硫酸-硫酸银溶液，并混匀，使用前小心摇动）。加热器接冷凝管，放入加热器中，沸腾后计时回流两小时，回流结束后进行冷却，用水清洗冷凝管壁，并加水稀释至140mL。加3滴试亚铁灵指示液（溶解0.7g七水合硫酸亚铁于50mL蒸馏水中，加入1.5g邻菲罗啉，搅动至溶解，加水稀释至100mL），用硫酸亚铁铵标准溶液进行滴定（溶解39g硫酸亚铁铵于水中，冷却后稀释至1000mL），滴定时用恒温磁力搅拌器进行搅拌，使其混合均匀，最终溶液由黄色经蓝绿色至棕褐色为滴定终点。（2）污水浊度的测定 使用浊度仪测定空白水样以及待测水样。将浊度为零的水倒入试样瓶中直至刻度线。将装好浊度水的试样瓶放置于试样座内，保证试样瓶的刻度线与准试样座上的定位线齐平，盖上遮光盖，待读数稳定后调节调零旋钮。采用同样的方法装置测定待测水样，记录下水样的浊度值。若样品超过100NTU时，需进行稀释测定。 3.4分析计算 污水中CODCr去除率的计算：
壳聚糖的应用及发展 单位：贵阳中医学院姓名：代奎学号;s20085311019 摘要：高分子缓控释材料因其原材料来源广泛药剂应用能力强受环境影响因素多而成为调节药物释放载体材料的研究重点，极具发展前景分类祥述了壳聚糖的性质，生物活性，抗菌性，衍生物以及它们的性能特点和应用，并简明介绍了壳聚糖的研究价值与动向。 关键词：壳聚糖；降解；抗菌性；缓释材料；衍生物 壳聚糖（ｃｈｉｔｏｓａｎ）又名β－１，４聚葡萄糖胺，是迄今为止发现的唯一天然碱性多糖，具有良好成膜性、安全性、生物降解性，在化工、食品、农业等领域有着广泛的用途。壳聚糖是一种新型的天然医用生物材料虾蟹类作为壳聚糖的原料，在我国具有分布量大，资源丰富的特点，从环保经济可持续发展的角度来考虑，1）壳聚糖作为一种天然的材料不仅无毒无污染，而且还具有很好的生物降解性和相容性因此非常有必要加大对壳聚糖的研究，以开发更多的产品本文综述了壳聚糖的结构性质制备体内降解过程及其在生物医用材料的应用等方面。 一、壳聚糖的生物活性 壳聚糖是一种天然无毒可生物降解的化合物，与机体之间有良好的生物相容性主要壳聚糖的研究进展物活性有：（1）壳聚糖属天然高分子化合物，其分子链上的游离氨基在弱酸溶中结合一个质子，生成阳离子聚合体，有很强的吸附能力，是一种良好的絮凝剂（2）带有正电荷的壳聚糖与带有负电荷的粘多糖蛋白多糖等相互发生静电作用，这一特性是相当有意义的，因为大量的细胞浆和生长因子的移动都和粘多糖有关，特别是对于肝磷脂和类肝素硫酸盐，包含有壳聚糖和粘多糖的支架借助于细胞繁殖可以维持和促进生长因子分泌（3）壳聚糖可以做成不同的几何结构，例如容易形成多孔结构，多孔支架可用于体内细胞生长和骨重建（4）壳聚糖具有抗菌性，研究表明它可以减缓实验白兔金葡萄球菌引起的骨髓炎感染壳聚糖在细菌细胞膜表面可以抑制生物合成，破坏穿过细菌细胞膜的能量传输，加快细菌的死亡此外，壳聚糖还可作为药物释放载体，如与羟基磷灰石等复合能够持续释放万古霉素和磷霉素，在骨科感染疗程中发挥作用2） 二、壳聚糖的抗菌性 壳聚糖具有广泛抗菌性, 对几十种细菌和霉菌生长都有明显的抑制作用。大分子壳聚糖通过正负电荷的相互作用吸附在细胞表面, 破坏细胞壁原有结构,造成细胞代谢混乱,从而起到抑菌杀菌的作用。小分子壳聚糖通过渗透进入细胞内, 与带有阴离子的生物大分子发生絮凝!的作用,扰乱细胞的正常生物功能, 改变核酸代谢,阻断DNA的生物合成,从而抑制细菌的繁殖。此外,甲壳素能诱导微生物产生甲壳素酶, 促使细胞分解, 从而抑制细胞生长。 三、壳聚糖及其衍生物的应用 1、促进凝血和伤口愈合 壳聚糖是一种新型天然高分子材料,生物兼容性好且可降解吸收, 有促进创 面愈合的作用。壳聚糖具有很强的可塑性, 可形成多种不同形式的止血材料。壳聚糖还具有抗菌、促进伤口愈合、防止腹膜粘连等一系列作用, 可用于伤口填料物质,具有灭菌、促进伤口愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩等作用。 2、作为药物的缓释基质 壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天然的代谢物,具有无毒、能被生物体完全吸收的特点, 因此用它作药物缓释剂具有较大的优越性。国际上已有以壳聚糖作
中国实用口腔科杂志2011年7月第4卷第7期 甲壳素（chitin）是N-乙酰基-D-葡萄糖胺以β-l，4键结合而成的多糖，是蟹、虾等甲壳类、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（chitosan）是甲壳素脱去乙酰基的产物，安全无毒具有良好的生物兼容性，与人体细胞有良好的亲和性，无免疫原性，具有抗癌和抗肿瘤的作用。壳聚糖及其衍生物因其特有生物活性对多种细菌、真菌具有广谱抗菌的功能，在口腔抗微生物方面的应用逐渐得到重视。本文就壳聚糖及其衍生物抗菌性能方面研究现状进行综述。 1壳聚糖的抗菌活性 1.1壳聚糖对细菌的抗菌作用壳聚糖具有广谱抗菌作用。近年来研究发现，壳聚糖可抑制大肠杆菌、沙门菌属、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、李斯特单核细胞增生菌、小肠结肠炎耶尔森菌、链球菌、霍乱弧菌、志贺痢疾杆菌、产气单胞菌属及某些真菌等的生长［1］。 邓婧等［2］采用纸片药敏试验法，在pH6.5时对不同浓度壳聚糖进行抑菌实验，发现其对变形链球菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、幽门螺杆菌、牙龈卟啉单胞菌均有抑制作用。2％壳聚糖对变形链球菌、金黄色葡萄球菌的抑制效果最好，1.5％、1.0％、0.5％对变形链球菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑制效果优于幽门螺杆菌和牙龈卟啉单胞菌。有研究发现，在pH5.5时，1.0%壳聚糖（脱乙酰度为88.7%）对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌有强抑制作用［3］。 由于壳聚糖良好的成膜性和独特的抗菌性，它能有效抑制2种牙周致病菌——伴放线放线杆菌和牙龈卟啉菌的生长。Ikinci等［4］将壳聚糖凝胶或膜与洗必泰联用，证明壳聚糖对牙龈卟啉菌有一定的抑制作用，可避免洗必泰的不良反应，既可延长其作用时间，也能够明显抑制细菌生长。壳聚糖对促进血链球菌生物膜脱落有显著作用，且小分子量壳聚糖的作用效果最佳。壳聚糖对几种常见口腔致病菌不仅有抑制作用，而且经高温处理后其作用也很稳定，所以在治疗口腔感染方面壳聚糖将是有效药物［2］。1.2壳聚糖对真菌的抑制作用壳聚糖还具有抗真菌活性。壳聚糖可有效抑制皮肤浅表真菌的生长。刘晓等［5］研究壳聚糖凝胶对皮肤浅表真菌的抑制作用，发现壳聚糖凝胶剂对红色毛癣菌、断发毛癣菌均有较强抑菌作用，抑菌质量浓度为2.5～5g／L。Rhoades等［1］使用脱乙酰度为89%、质量浓度为1g／L的天然壳聚糖对念珠菌和白色隐球菌进行抑菌实验，发现其对2log cfu／mL念珠菌有明显的抑制作用，而对白色隐球菌却无抑制作用。Muhannad 等［6］在pH5.0条件下，使用0.5%壳聚糖（脱乙酰度92%）的乳剂对白色念珠菌的抗菌效果进行观察，发现24h后能使白色念珠菌数量减少达99%、黑曲霉菌减少达90%。可见壳聚糖对真菌也有很广泛的抑制作用，且作用效果与抗细菌作用类似。 作者单位：中国医科大学口腔医学院牙体牙髓科，沈阳110001 通讯作者：于静涛，电子信箱：Yjtao555@https://www.doczj.com/doc/b15079948.html, 综述 壳聚糖及其衍生物抗菌性能研究进展 刘扬，于静涛，孙莹莹，宋雪莲 文章编号：1674-1595（2011）07-0437-03中图分类号：Ｒ78文献标志码：Ａ 提要：壳聚糖由天然多糖甲壳素经脱乙酰化处理而成，是生物相容性和水解性较好的低聚糖，具有较好的广谱抗菌性。近年来，壳聚糖及其衍生物的抗菌性是医药、保健、食品和化妆品等领域的研究热点，本文就壳聚糖及其衍生物抗菌性能方面研究进行综述。 关键词：壳聚糖；壳聚糖衍生物；抗菌性；抗菌机制 Research on antibacterial action of chitosan and chitosan derivatives.LIU Yang，YU Jing-tao，SUN Ying-ying，SONG Xue-lian.Department of Endodontics，School of Stomatology，China Medical University，Shenyang 110001，China Summary：Chitosan，made by dehydration of natural polysaccharide chitin，is a biocompatible and soluble oligosaccha?ride and a good broad-spectrum antimicrobial.In recent years，antibacterial activity of chitosan and its derivatives is of special interest of research in the field of medicine，health，food and cosmetics，etc.This paper is a review on anti-bacte?rial performance of chitosan and its derivatives. Keywords：chitosan；chitosan derivatives；antibacterial action；antibacterial mechanism 437
壳聚糖及其衍生物的护肤作用 何芷筠 （仲恺农业工程学院化学化工学院化学工程与工艺072广东广州510225） 摘要：壳聚糖及其衍生物是一种资源丰富、用途广泛的天然高分子材料。甲壳素、壳聚糖已经被广泛应用于日用化工、环保、食品工业、农业和医疗等行业。本文主要综述壳聚糖及其衍生物的保湿护肤作用与发展前景。 关键词：壳聚糖壳聚糖衍生物保湿护肤 1.引言 壳聚糖（Chitosan）是甲壳素脱乙酰化而得到的一种生物高分子。由于壳聚糖分子中有大量游离氨基的存在，其溶解性大大优于甲壳素，而且兼具有甲壳素的天然性、无免疫原性、无毒无味、生物相容性好与易于降解等优点，所以壳聚糖有十分良好的经济应用价值，在食品、环保、医药、化工等领域具有广阔的应用前景[1,2]。人们对壳聚糖的研究十分活跃，其应用领域也不断拓宽。 壳聚糖及其衍生物溶于酸性溶液形成直链聚阳离子，成膜性好，可附于角蛋白与类脂质上，有一定的水分调节功能。配入化妆品中具有保湿、抑菌作用，又不引起任何的过敏刺激反应[3,4]，是良好的护肤品原料之一。 2.1壳聚糖及其衍生物的护肤原理 壳聚糖来源于生物体结构物质，与人体细胞有很强的亲和性，可被体内的酶分解而吸收，对人体无毒性和副作用[5,6]。另外，虽然壳聚糖分子内和分子间存在许多氢键，使其分子比较僵硬和缠结在一起，在水中的溶解度降低。然而，对壳聚糖结构上的羟基、活泼的氨基等基团进行化学改性后得到的衍生物，由于分子中含有羟基、羧基等易溶于水的基团，使其在水中的溶解度大大提高[7]，从而使其具有良好的吸湿性、保湿性、纺丝性和成膜性。 此外，壳聚糖及其衍生物具有抑制细菌、霉菌生长的活性，是抗菌谱较广的天然抗菌物质，运用在护肤品上可起到保护皮肤的作用。 2.2壳聚糖及其衍生物在护肤品中的应用优势 壳聚糖及其衍生物在化妆品方面的应用主要是利用其优良的保湿增湿性能。壳聚糖本身具有成膜功能，又具有良好的透气性能，是一种强的吸湿剂与保湿剂，与传统的保湿增湿剂相比，壳聚糖及其衍生物的保湿增湿
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。壳聚糖的粘度通常随着盐酸浓度的增加、反应时间的延长而降低。因此为了获得较高粘度及胺基含量的壳聚糖制品，通常控制盐酸浓度为5%—10%，温度
甲壳素/壳聚糖的制备与应用 郭建民1,徐晓军2,李林1 (1.宁波市环境保护科学研究设计院,浙江宁波315010; 2.青岛建筑工程学院,山东青岛266000) [摘要]甲壳素/壳聚糖是一种资源丰富、用途广泛的天然高分子。简介了其物理化学性质及 常见的制备方法;详细介绍了功能化甲壳素/壳聚糖近期的研究状况;综述了甲壳素/壳聚糖的应用;展望了我国甲壳素/壳聚糖资源的开发利用趋势。[关键词]甲壳素;壳聚糖;制备;功能化;应用 [中图分类号]TQ282 [文献标识码]A [文章编号]1006-1878(2004)07-0126-03 甲壳素(chitin )学名为无水-N -乙酰基-D -氨基葡聚糖,是一种重要的天然高分子,其结构与纤维素相似,通常分子量为几百万,是多糖化合物中最重要的一种聚氨基葡萄糖。甲壳素因主要来源于节肢动物如虾、蟹等的甲壳而得名。它也广泛存在于低等植物如真菌、藻类的细胞壁中。据统计,自然界中每年甲壳素的生物合成量在1000kt 以上,可见其自然界储量之丰富。 壳聚糖(chitosan )是甲壳素脱乙酰化而得到的一种生物高分子。由于壳聚糖分子中有大量游离氨的存在,其溶解性大大优于甲壳素,兼具有甲壳素的天然、无毒、生物相容性好与易于降解等优点,所以壳聚糖有十分良好的经济应用价值。人们对壳聚糖的研究十分活跃,其应用领域也不断拓宽。 我国有着丰富的甲壳素资源。充分利用现有资源,结合区域优势,加强对甲壳素的开发研究及产业化是我国甲壳素化学工业发展的必然趋势。 1 甲壳素的提取 目前,甲壳素主要还是从工业废弃的虾、蟹壳中 提取。把甲壳中的甲壳素,蛋白质和无机物质分离开,最后再进行脱色,获得纯净的甲壳素,其工艺流程为:虾蟹壳—水洗—酸浸(6%HCl )—碱煮(10% NaOH )—脱色(KMnO 4)—干燥—甲壳素成品。可见甲壳素的制备过程主要由简单的酸碱处理 工艺组成,技术难度不大。但是以这种传统的工艺制得的甲壳素存在着一些不足,如溶解度不高,溶液过滤性差等。近年来又提出了一些新的方法,使传统工艺得到了改进。如采用浓度递减,循环酸浸以及脱蛋白质交叉工艺制取的甲壳素可以获得较高的粘度。但是在甲壳素的制取过程中,对于动物壳中 的蛋白质和有机肥料的综合利用程度低及工艺过程中排放的废水量大等缺点,仍然是甲壳素制备工艺中需要改进的问题。此外,从蚕蛹壳、蝉和蝇蛹中提取甲壳素都有过系统的报道。 由于壳聚糖还是真菌细胞壁的常见组成部分,因此以微生物发酵来制取壳聚糖也有着巨大的环保意义。陈忻等采用生物发酵放射毛霉为原料制备了壳聚糖。研究表明,在反应温度为28℃,摇床转速为250r/min ,p H 为7.4～7.6,培养时间为45h 的条件下,壳聚糖对菌丝体产率为15.68%,脱乙酰度85%～90%。谭天伟等提出了以发酵工业废菌丝体为原料生产壳聚糖的新工艺。该工艺成本低廉,经济效益可观。 2 甲壳素的功能化改性 活性侧基的存在,赋予甲壳素较之其他多糖更强的功能性,而通过化学修饰在高聚物骨架上引入其他基团,从而改变高分子的物理化学性质,赋予其新的功能,即高分子的功能化。它已经成为甲壳素应用研究的一个热点。甲壳素/壳聚糖的功能化主要是利用分子结构中的羟基/氨基等活性基团,通过对其进行酰化、酯化、交联、醚化等反应来完成。功能化后的甲壳素/壳聚糖的物化性质得到了改善而具有优异的功能。2.1 交联反应 为了使壳聚糖得到很好的应用,需要把它制成[收稿日期]2003-12-18;[修订日期]2004-02-12 [作者简介]郭建民(1977— )男,河北省宣化市人,宁波市环境保护科学研究设计院工程师,硕士,主要从事环保药剂的开发与三废处理技术研究。 ? 621?2004年第24卷 化 工 环 保 ENV IRONMEN TAL PRO TECTION OF CHEMICAL INDUSTR Y
文章编号:1004- 1656(201101-0001-08壳聚糖及其衍生物在农业上的应用 陈佳阳1,乐学义 1,2* (1.华南农业大学理学院应用化学系,广东广州510642; 2.华南农业大学生物材料研究所,广东广州510642 收稿日期:2010-07-12;修回日期:2010-10-10基金项目:华南农业大学211工程项目(2009B010100001 联系人简介:乐学义(1961-,男,教授,主要从事生物无机化学研究。 Email :lexyfu@https://www.doczj.com/doc/b15079948.html, 摘要:壳聚糖是一种具有许多优良的特性且来源丰富的可再生绿色高分子材料。本文简要介绍了近几年来应用化学、 物理和酶催化三种方法对壳聚糖的改性。同时介绍了壳聚糖及其衍生物作为生物调节剂、农药、化肥和果蔬保鲜剂等在农业上应用的研究进展。关键词:壳聚糖;改性;植物调节剂;农药;果蔬保鲜中图分类号:O636.1 文献标识码:A Applications of chitosan and its derivatives in agricultural production CHEN Jia-yang 1,LE Xue-yi 1,2*
(1.Department of Applied Chemistry ,College of Sciences ,South China Agricultural University ,Guangzhou 510642,China ; 2.Institute for Biomaterial Engineering ,South China Agricultural University ,Guangzhou 510642,China Abstract :Chitosan is a kind of reproducible and green polymer material with various excellent qualities and abundant source.The main objective of the paper was to deptict methods of chemical ,physical and enzymatic of chitosan to modify chitosan.Moreovre ,the development of applications of chitosan and its derivatives in agricultural production were reviewed ,such as plant growth regulator ,pesticide ,fertilizer and fresh-keeping of fruits and vegetables. Key words :chitosan ;modification ;plant growth regulator ;agrochemicals ;fresh-keeping of fruits and vegetables 甲壳素(Chitin 存在于虾、蟹、昆虫等的外壳 中以及菌类、藻类低等植物细胞壁中,是自然界中产量排列第二的多糖类物质[1] 。在温度为120?C 时,对甲壳素进行碱性水解1-3h 可制得壳聚糖[2]。一般把脱乙酰度＞70%的甲壳素称为壳聚糖 [3] 。壳聚糖(Chitosan 又称脱乙酰几丁质、聚氨 基葡萄糖和可溶性甲壳素,是天然多糖中唯一的碱性多糖,也是迄今为止发现的唯一阳离子碱性多糖,其学名为(1,4-2氨基-2-脱氧-8-壳聚糖,结构与纤维素相似,无毒害、无味、易生物降解,不污染环境,且有良好的吸附性、成膜性、吸湿性等