《【2017年整理】甲壳质和壳聚糖的研究_开发和利用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】甲壳质和壳聚糖的研究_开发和利用（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、必 天 津 纺 织 科 技 第 卷 第 期 研 究 探 讨甲 壳 质 和 壳 聚 糖 的 研 究 、 开 发 和 利 用杨 俊 玲天 津 工 业 大 学 材 料 化 工 学 院 , 天 津摘 要 天 然 生 物 高 分 子 甲 壳 素 在 自 然 界 中 蕴 藏 丰 富 , 其 应 用 领 域 非 常 广 泛 。 如 何 开 发利 用 好 这 一 天 然 资 源 , 愈 来 愈 受 到 各 国 化 学 和 生 物 化 学 家 的 重 视 。 本 文 就 其 生 产 , 开 发 应 用 及前 景 展 望 几 部 分 进 行 讨 论 。前 言甲 壳 质 又 名 甲 壳 素 、 几 丁 质 、 壳
2、蛋 白 、 明角 质 其 化 学 结 构 与 天 然 纤 维 素 相 似 , 所 不同 的 是 纤 维 素 在 位 上 是 经 基 , 甲 壳 质 在位 是 乙 酞 胺 基 , 甲 壳 质 是 一 乙 酸 氨 基 葡 萄糖 的 多 聚 体 , 化 学 名 称 为 无 水 一 一 乙 酞 基一 一 氨 基 葡 萄 糖 的 缩 聚 体 , 它 是 由 许 多一 乙 酞 基 一 一 氨 基 葡 萄 糖 通 过 母 一 , 一 贰键 连 接 起 来 的 直 链 高 分 子 生 物 多 糖 , 其 分 子量 一 般 都 在 。 万 以 上 , 而 壳 聚 糖 则 是 甲壳 质 经 浓 碱 水 解 脱 去
3、 乙 酞 基 后 生 成 的 水 溶 性产 物 。 甲 壳 质 、 壳 聚 糖 和 纤 维 素 的 分 子 结 构 如下甲 壳 质 壳 聚 糖 纤 维 素甲 壳 质 的 主 要 原 料 来 源 是 各 类 虾 、 蟹 、 低 无 毒 , 无 味 , 耐 酸 碱 , 耐 腐 蚀 , 耐 高 温 , 耐 日 光 ,等 动 物 的 甲 壳 也 存 在 于 低 等 植 物 如 真 菌 、 藻 性 能 十 分 稳 定 。 不 溶 于 水 、 稀 酸 、 稀 碱 和 乙 醇 、类 的 细 胞 壁 中 门 , 其 资 源 十 分 丰 富 , 据 统 乙 醚 等 一 般 有 机 溶 剂 。 能 溶 于 浓 无
4、 机 酸 但 同计 而 我 国 水 产 品 加 工 过 程 中 的 甲 壳 副 产 物 时 其 主 链 发 生 降 解 , 产 物 粘 度 也 随 之 降 低 。每 年 约 十 几 万 吨 , 仅 浙 江 省 每 年 就 有 一 千 多 壳 聚 糖 是 白 色 或 灰 白 色 、 略 带 珍 珠 光 泽吨 而 海 洋 中 甲 壳 素 的 年 产 量 高 达 亿 吨 左 的 半 透 明 片 状 固 体 , 不 溶 于 水 和 碱 溶 液 及 一右 是 仅 次 于 纤 维 素 的 第 二 大 可 再 生 天 然 般 有 机 溶 剂 。 它 能 与 多 种 稀 酸 如 盐 酸 、 醋 酸 、 苯有
5、机 化 合 物 资 源 。 甲 酸 、 环 烷 酸 等 结 合 形 成 盐 类 而 溶 于 水 中 。节 肢 动 物 的 骨 骼 主 要 是 由 甲 壳 质 、 蛋 白 基 于 上 述 性 质 上 的 差 异 , 导 致 壳 聚 搪 的质 和 碳 酸 钙 组 成 的 , 由 于 原 料 的 种 类 、 产 区 、 用 途 多 于 甲 壳 质 。 但 应 提 醒 注 意 的 是 , 壳 聚 糖采 收 季 节 和 保 存 方 法 的 不 同 , 其 甲 壳 质 的 组 溶 于 稀 酸 中 , 其 分 子 链 会 发 生 降 解 , 并 导 致 溶成 比 例 也 有 较 大 差 异 。 详 见 表
6、一 。 液 的 粘 性 降 低 , 最 后 可 完 全 水 溶 解 成 氨 基 葡甲 壳 质 和 壳 聚 糖 的 物 理 性 质 如 下 萄 糖 。 故 使 用 壳 聚 糖 溶 液 时 最 好 临 用 前 配 置 ,甲 壳 质 为 白 色 或 白 色 半 透 明 片 状 固 体 , 以 防 水 解 失 效 。 甲 壳 质 和 壳 聚 搪 在 浓 盐 酸 中 天 津 纺 织 科 技 第 卷 第 期 研 究 探 讨 煮 沸 均 能 使 其 完 全 水 解 为 氮 基 有 萄 糖 、 充 二 搪 、 壳 三 精 等 低 分 子 氨 基 糖 。表 节 肢 动 物 甲 亮 中 的 主 要 成 份 组 成
7、 干 谷 质 , 分 数一一一一一一一一一一一一一一一一一动 物 种 类毛 蟹蜡 蟀螃 蟹青 虾松 叶 蟹河 虾 外 皮对 虾 头蚕蝎 子蜘 蛛栋 褐 角甲 壳 质 蛋 白 质 钙甲 壳 质 和 壳 聚 据 的 制 备自 然 界 中 的 甲 壳 质 都 不 是 以 纯 粹 的 形 式存 在 , 从 菌 类 、 藻 类 、 动 物 甲 壳 等 都 可 提 取 甲壳 质 , 一 般 来 讲 , 从 虾 、 蟹 壳 中 提 取 比 较 方 便 。提 取 工 艺 主 要 由 两 部 分 组 成 , 第 一 步 用 稀 盐 酸脱 除 碳 酸 钙 第 二 步 用 热 稀 碱 脱 除 蛋 白 质 , 再 经
8、脱 色 处 理 便 可 得 到 白 色 的 甲 壳 质 , 转 化 率 一 般在 之 间 其 工 艺 流 程 如 下 所 示虾 蟹 壳 一 挑 选 一 水 洗 叫 一 卜 酸 浸 器沙 碱 煮 旧一 一 一 目 一 日 卜酸 脱 色 一 干 燥 一 甲 壳 质甲 亮 质 竺 二 塑 九一 保温 脱 乙 酞 基 一 清 洗 一 干 燥 一 壳 聚 搪甲 壳 质 的 制 备 并 不 复 杂 , 关 键 是 要 提 高, 产 率 和 控 制 分 子 盘 。 上 述 工 艺 中 , 酸 处 理 采 用室 温 浸 演 小 时 , 使 甲 壳 中 所 含 的 碳 酸 钙 转化 为 氧 化 钙 溶 解 除
9、去 , 经 脱 钙 的 甲 壳 水 洗 后在 中 煮 沸 小 时 , 除 去 蛋白 质 得 粗 品 甲 壳 质 。 粗 品 甲 壳 质 在 高锰 酸 钾 中 搅 拌 漫 演 小 时 , 水 洗 后 在 的草 酸 中 于 搅 拌 分 钟 脱 色 ,经 充 分 水 洗 , 干 澡 后 即 得 白 色 精 品 甲 壳 质 。上 法 制 得 的 精 品 甲 壳 质 用于 加 热 小 时 , 得 白 色 沉 淀 , 即 为 壳 聚糖 脱 乙 酞 甲 壳 质 。以 上 是 甲 壳 质 的 传 统 生 产 方 法 , 用 此 法生 产 的 甲 壳 质 一 般 在 稀 酸 、 稀 碱 中 均 不 溶 解 ,仅
10、 有 少 数 有 机 溶 剂 能 溶 解 , 且 溶 解 度 不 商 , 溶液 过 建 性 能 差 为 了 改 进 甲 壳 质 的 生 产 工 艺和 提 高 其 溶 解 性 能 , 在 近 十 年 中 提 出 了 一 些新 的 制 备 方 法 如 、等 , 对 此 传 统 工 艺 进 行 改 进 , 甚至 有 人 采 用 微 波 辐 射 能 处 理 甲 充 质 , 可 大 大提 高 反 应 活 性 , 从 而 大 幅 度 缩 短 喊 处 理 时 间 。如 果 反 应 破 坏 其 分 子 的 二 级 结 构 , 可 得到 多 孔 徽 顺 粒 状 物 徽 晶 甲 壳 质 和 壳 聚搪甲 壳 质 、
11、 壳 班 箱 及 其 衍 生 物 的 应 用自 从 年 法 国 人 发 现甲 充 质 至 今 , 人 们 的 研 究 表 明 , 由 于 甲 壳 质 和壳 聚 搪 有 良 好 的 化 学 、 物 理 、 机 械 性 能 , 又 具 天 津 纺 织 科 技 第 卷 第 期 研 究 探 讨有 很 好 的 生 物 相 容 性 、 生 物 可 降 解 性 、 免 疫 抗原 性 小 、 无 毒 性 等 独 特 的 生 物 医 学 特 性 , 使 它们 不 仅 在 纺 织 、 印 染 、 化 工 、 造 纸 、 食 品 、 农 业 、环 保 、 水 处 理 等 领 域 有 广 泛 的 用 途 , 而 且
12、是 一种 极 为 理 想 的 天 然 医 用 高 分 子 材 料 。关 于 甲 壳 质 和 壳 聚 糖 的 第 一 次 国 际 学 术讨 论 会 是 年 在 美 国 波 士 顿 召 开 的 , 此 后国 际 上 对 其 应 用 研 究 又 进 人 了 一 个 新 的 高潮 。 日 本 对 甲 壳 质 资 源 的 开 发 利 用 比 较 早 , 发表 的 专 利 最 多 , 其 次 是 美 国 、 苏 联 、 德 国 、 法国 、 意 大 利 、 韩 国 、 印 度 、 波 兰 等 国 都 十 分 重 视这 一 资 源 的 开 发 利 用 。 我 国 年 代 起 就 对 甲壳 质 的 制 备 和
13、 应 用 进 行 了 一 定 的 研 究 山 , 现将 其 应 用 分 述 如 下壳 聚 糖 可 作 为 涂 料 印 花 的 成 模 剂 , 替 代阿 克 拉 明 应 用 于 印 染 工 业 。 近 几 年 又 用 于 染色 增 深 无 甲 醛 织 物 整 理 剂 和 粘 合 剂 中 。 壳 聚糖 中 的 氨 基 能 与 酸 性 染 料 的 负 电 荷 基 团 牢 固结 合 在 一 起 故 能 改 善 色 调 , 提 高 染 料 的 附 着牢 度 “ 。甲 壳 质 和 壳 聚 糖 可 用 作 医 用 材 料 。 如 制成 可 吸 收 手 术 缝 合 线 、 人 造 皮 肤 、 止 血 棉 、
14、绷带 、 药 布 、 隐 形 眼 镜 材 料 等 。在 医 药 领 域 中 , 用 甲 壳 质 和 壳 聚 糖 制 造免 疫 促 进 剂 、 抗 肿 瘤 剂 、 药 物 缓 释 胶 囊 、 降 胆固 醇 剂 、 凝 血 剂 将 甲 壳 质 水 解 成 氨 基 葡 萄搪 可 进 一 步 合 成 一 种 新 的 水 溶 性 抗 癌 药 物氯 尿 霉 素 闭 。 我 国 中 医 早 就 视 膀 蟹 为 良 药 , 据医 书 记 载 , 螃 蟹 有 攻 霉 、 散 风 、 消 积 、 行 寮 之说 , 现 代 科 学 将 甲 壳 质 称 为 继 糖 、 脂 肪 、 蛋 白质 、 纤 维 素 、 矿 物
15、 质 五 大 生 命 要 素 之 后 的 第 六生 命 要 素 。食 品 工 业 中 , 甲 壳 质 和 壳 聚 塘 及 其 衍 生物 可 用 于 加 工 生 产 功 能 保 健 食 品 添 加 剂 、 食品 包 装 膜 、 食 品 防 腐 剂 、 保 鲜 保 湿 剂 、 脱 酸 脱色 剂 和 饮 料 制 品 中 的 乳 化 剂 、 分 散 剂 和 絮 凝澄 清 剂 等 。在 农 业 上 , 竣 甲 基 壳 聚 糖 可 用 作 抑 制 甲壳 酶 和 壳 聚 糖 酶 的 活 性 , 促 进 植 物 的 生 长 , 用壳 聚 搪 处 理 粮 食 作 物 的 种 子 , 可 增 强 作 物 的抗 病
16、 虫 害 的 能 力 , 提 高 产 量 , 甲 壳 质 和 壳 聚 糖还 可 用 于 制 作 地 覆 盖 膜 , 此 膜 可 以 生 物 降 解 ,无 环 境 污 染 , 和 全 梭 甲 基 化 壳 聚 糖 可 用作 水 果 保 鲜 剂 。在 日 化 工 业 中 , 由 于 甲 壳 质 和 壳 聚 糖 属于 氨 基 多 糖 化 合 物 , 它 们 是 天 然 多 糖 中 很 少见 的 带 正 电 荷 的 高 分 子 物 质 , 从 而 使 它 们 在许 多 领 域 内 均 具 有 诸 多 独 特 的 功 能 。 所 以 , 此类 化 合 物 用 于 发 用 制 品 时 , 具 有 能 保 持 头 发表 面 的 成 膜 通 透 性 、 湿 润 、 光 泽 、 柔 软 、 飘 柔 、易 梳 理 、 抗 静 电 、 防 止 灰 尘 、 止 痒 祛 头 屑 、 增 强头 发 细 胞 的 新 陈 代 谢 和 给 头 发 提 供 营 养 等 功能 在 护 肤 美 容 化 妆 品 中 , 此 类 化 合 物 具 有 易成 膜 、
