殼聚糖纖維簡介殼聚糖研究發(fā)展歷史1811年法國科學家H.braconnet（布拉科諾）最早發(fā)現(xiàn)甲殼素；1823年法國人Odier（歐吉爾）為其取名為甲殼素；1859年法國人Rouget將甲殼素與氫氧化鈉溶液加熱得到一種新物質；直到1894年德國人Hoppe-Seyler才將這種脫乙酰物質取名為殼聚糖；

之后各國科學家開始對殼聚糖的開發(fā)和應用越來越感興趣。對其研究最多的是日本和美國，已經開始大規(guī)模生產甲殼素和殼聚糖。我國從50年代開始對甲殼素的制備和應用進行研究，1977年起每隔幾年召開一次關于甲殼素和殼聚糖的國際會議，這極大的促進了這方面的研究。殼聚糖的來源

地球上存在的天然有機化合物中，數量最大的是纖維素，其次就是甲殼素，前者主要由植物生成，后者主要由動物生成。估計自然界每年生物合成的甲殼素將近100億噸。甲殼素亦是地球上除蛋白質外數量最大的含氮天然有機化合物。僅此兩點，就足以說明甲殼素的重要地位。甲殼素在自然界的存在，還有一個重要的方面往往被人忽視，那就是在自然界生長、繁衍著的含有甲殼素的各種各樣的生物，在其死亡腐爛后成為肥料的同時釋放出甲殼素，甲殼素在自然界經受降解和脫乙?；^程，產生不同分子量的甲殼素及不同分子量、不同脫乙酰度的殼聚糖。在廣袤的田野、森林和大草原的土壤中，都有甲殼素和殼聚糖的存在甲殼素甲殼素

水溶性殼聚糖

殼聚糖殼聚糖概述

殼聚糖是甲殼素的N-脫乙?；漠a物，又稱為可溶性甲殼質、甲殼胺、幾丁聚糖等，是自然界中唯一的堿性多糖。一般而言，N-乙?；撊?5%以上就可以稱之為殼聚糖，這種脫乙酰度的殼聚糖能溶于1%乙酸或1%鹽酸。作為有實用價值的工業(yè)品殼聚糖，N-脫乙酰度必須在70%以上。殼聚糖概述殼聚糖纖維素甲殼素

殼聚糖及甲殼素的結構與纖維素非常相似，如結構圖，不同的是纖維素葡萄糖單元二位碳上是羥基，殼聚糖是氨基，甲殼素是乙酰氨基。殼聚糖的性質化學性質添加文本生物性質物理性質物理性質一般物理性質

殼聚糖也是白色無定形、半透明、略有珍珠光澤的固體，因原料和制備方法不同，分子量也從數十萬至數百萬不等，不溶于水和堿溶液，可溶于稀的鹽酸、硝酸等無機酸和大多數有機酸，不溶于稀的硫酸、磷酸。在稀酸中，殼聚糖的主鏈會緩慢水解，溶液黏度會逐漸降低，所以殼聚糖溶液應隨用隨配。物理性質根據N-脫乙酰度可以把殼聚糖分為：

55%-70%為低脫乙酰度殼聚糖

70%-85%為中脫乙酰度殼聚糖

85%-95%為高脫乙酰度殼聚糖

95%-100%為超高脫乙酰度殼聚糖（極難制備）物理性質結構特征物理性質紅外光譜物理性質核磁共振氫譜（1HNMR）物理性質成絲成膜性吸濕、透氣、滲透溶解性物理性能化學性質化學性能123甲殼胺中的胺基可進行能應用于有機胺化合物的大多數反應甲殼質、甲殼胺分子中的羥基、氨基可以與離子起螯合作用，因此是良好的陽離子絮凝劑可以凝聚溶液中帶負電荷的懸浮物、有機物（如染料、蛋白質、氨基酸、核酸、脂肪、酸、鹵素等）化學性質O-?；蚇-?；?/p>

殼聚糖可與多種有機酸的衍生物（酸酐、酰鹵）反應，導入不同分子量的脂肪族或芳香族?；?。殼聚糖分子鏈的糖殘基上既有羥基，又有氨基，?；磻瓤稍诹u基上成酯，也可在氨基上成酰胺?；瘜W性質含氧無機酸酯化

甲殼素和殼聚糖的羥基，尤其是C6-OH，可與一些含氧無機酸（或其酸酐）發(fā)生酯化反應，類似于纖維素的反應。在殼聚糖的氨基上也可能發(fā)生反應。化學性質含氧無機酸酯化

在含氧無機酸的酯化反應中，最常見的是甲殼素和殼聚糖的硫酸酯。這些酯類的結構與肝素相似，也具有抗凝血作用，而肝素的提取和生產較為困難，價格很高。肝素還有引起血漿脂肪酸濃度增高的副作用?；瘜W性質醚化

甲殼素和殼聚糖的羥基與烴基化試劑反應生成醚（甲基醚、乙基醚、芐基醚等），廣泛用于日化工業(yè)。此外，用低分子冠醚通過接枝于高分子化合物分子上，可制備具有高分子化合物和冠醚化合物雙重結構特性的高分子冠醚?；瘜W性質N-烷基化

殼聚糖的氨基是一級氨基，有一孤對電子，具有很強的親核性，能發(fā)生很多反應。

甲殼素的乙酰氨基的N上只有一個H，很穩(wěn)定，但在一些強烈條件下，也能發(fā)生取代反應?；瘜W性質氧化

甲殼素和殼聚糖可以被氧化劑氧化。氧化劑不同，反應的pH不同，機理和產物也不同，既可使C6-OH氧化成醛基或羧基，也可使C3-OH氧化成羰基（成酮），還可能發(fā)生部分脫氨基或脫乙酰氨基，甚至破壞吡喃環(huán)及糖苷鍵。化學性質螯合

甲殼素和殼聚糖的糖殘基在C2上有一個乙酰氨基或氨基，在C3上有一個羥基，它們都是平伏鍵，這種特殊結構使得它們對具有一定離子半徑的一些金屬離子在一定的pH條件下具有螯合作用，尤其是殼聚糖。化學性質

殼聚糖與金屬離子通過離子交換、吸附、螯合三種形式發(fā)生結合。特點:殼聚糖與金屬離子螯合后，本身的結構并未改變，但產物性質變了。正因為堿金屬和堿土金屬不會被殼聚糖螯合，因此殼聚糖可在存在這些離子的水溶液中螯合分離過渡金屬離子?；瘜W性質交聯(lián)

為了使殼聚糖得到很好的應用，需要把它制成交聯(lián)產物。交聯(lián)劑有戊二醛、甲醛、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)硫氯丙烷及二異氰酸酯等。交聯(lián)后的產物不溶于稀酸，吸附性能好，可再利用。生物學性質1、良好的生物相容性天然材料具有人工材料所不具有的優(yōu)點，甲殼素及殼聚糖是自然界中極少存在的帶正電荷的聚合多糖，含有某些有助于細胞黏附和保持細胞分化功能的信息。它可以減少成纖維細胞的生長，減少瘢痕形成，從而促進內皮細胞、毛細血管、心肌細胞及神經軸突的再生。具有良好的生物相容性將殼聚糖植入小鼠體內，全部存活，皮毛無異常，切開皮膚局部無充血、無水腫。2、無毒性

對動物進行全身毒性急性實驗、熱源實驗、原發(fā)性皮膚刺激實驗、皮內注射實驗、眼結膜刺激實驗和溶血實驗，均證明對機體無毒副作用，并且能廣泛用于全身多個部位。4、生物降解性甲殼素及殼聚糖可被人體內的酶如甲殼素酶和溶菌酶等水解成相應的氨基葡萄糖，被人體吸收。降解率與其結晶度及脫乙酰化作用成反比。在兔體內試驗觀察，甲殼素手術縫合線4個月可以完全吸收。5、可修飾性殼聚糖具有自由氨基，呈陽離子性，因此可用多種化學試劑進行修飾，增強其性能。6、生物學活性甲殼素及殼聚糖具有良好的生物活性，主要有以下幾個方面免疫調節(jié)調節(jié)pH值調節(jié)荷爾蒙及內分泌系統(tǒng)排出體內重金屬離子、化學毒物排出體內多余膽固醇，對防止動脈硬化、心腦血管疾病有積極作用殼聚糖的生產技術資源化法微生物法微波法資源化法綜合生產法蠅蛆殼（干蛆皮含有30%~54.8%的甲殼素）蠶蛹殼（含有33%~44%的甲殼素）檸檬酸發(fā)酵渣（發(fā)酵廢渣主要是廢菌絲體，含有20%~22%的甲殼素，成本低）蟬蛻（產率約27.0%~33.3%）微生物法

甲殼素是絕大多數真菌細胞壁的主要組成成分，只有少數真菌的細胞壁不含甲殼素。甲殼素處于真菌細胞壁的內層部位，臨近質膜，是真菌菌絲尖端延長部位的主要組分。

真菌中的甲殼素是α-甲殼素。微波輻射法

微波輻射能技術取代傳統(tǒng)的加熱方法而應用于有機合成微波加熱不同于一般的出外部熱源通過由表及里的傳導式加熱，而是材料在電磁場中出于介質損耗而引起的體積加熱.具有高頻率，熱速度快，可以精確地控制和使用等特點。

采用微波輻射加熱制備殼聚糖，不僅作用時間短，能耗低，而且可避免長時間在堿液作用下帶來的分子鏈降解。目前，常用50％NaOH，微波5分鐘(500W下)制備殼聚糖。應用微波輻射技術，若用50%NaOH溶液對甲殼素采用間歇式中間水洗、多次微波處理工藝方法制備殼聚糖，脫乙酰度可高達99%。殼聚糖的質量控制脫乙酰度的測定黏度的測定灰分的測定砷、汞、鉛的測定含氮量的測定水分測定微生物檢測殼聚糖的脫乙酰度（縮寫為D.D.）可定義為殼聚糖分子中脫乙?；奶菤埢鶖嫡細ぞ厶欠肿又锌偟奶菤埢鶖档陌俜謹怠Ｒ簿褪菤ぞ厶欠肿渔溕献杂砂被暮?，是一項極為重要的技術指標之一。脫乙酰度的高低，直接關系到它在稀酸中的溶解能力、黏度、離子交換能力、絮凝性能和與氨基有關的化學反應能力，以及許多方面的應用。脫乙酰度的測定方法：酸堿滴定法電位滴定法氫溴酸鹽法等膠體滴定法紫外光譜法紅外光譜法特種殼聚糖的制備高黏度殼聚糖高脫乙酰度殼聚糖水溶性殼聚糖羧甲基殼聚糖低聚糖殼聚糖纖維的生產工藝干濕法紡絲靜電紡絲濕法紡絲濕法紡絲工藝牽伸6溶解2紡絲原液3過濾4定型8二浴7甲殼質1一浴5洗滌9干燥10纖維11紡絲過程中出現(xiàn)的問題殼聚糖溶解紡絲過程中

采用傳統(tǒng)的濕法紡絲生產殼聚糖纖維時，工藝過程比較復雜，存在著生產成本高，耗時耗力的特點。后道工序由于固含量只有4%左右，需采用分絞水洗和干燥等措施，不能實施連續(xù)化生產，并且生產的殼聚糖纖維可紡性差，粘連嚴重。物料雜質不易去除，溶解速度慢，溶解不均勻，溶液粘度大，紡絲液性能不穩(wěn)定，使得溶液過濾與脫泡非常困難。一、農業(yè)領域二、化妝行業(yè)三、環(huán)保行業(yè)四、保健領域五、食品行業(yè)六、醫(yī)學領域七、紡織行業(yè)八、其他方面的應用甲殼素與殼聚糖的應用應用一、在農業(yè)上的應用

1）促進種子發(fā)育：經過殼聚糖處理的植物種子發(fā)芽率高，并能促進MRNA的重新合成。

2）提高抗菌力：小麥種子經過殼聚糖處理后，可以增強抗土壤真菌的能力，提高麥稈的抗倒伏能力，可提高產量。還有阻止植物病原菌細胞的發(fā)育生長，誘導出宿主植物對病原菌的防護機能。

3）藥物膠囊：一次施藥后，可達長期發(fā)揮藥效的作用。

4）地膜材料：用甲殼素作降解地膜，能在土壤中分解。

5）土壤改良劑二、在化妝品原料中的應用

1）洗發(fā)香波、頭發(fā)調理劑：甲殼素粉沫比表面積大，孔隙率高，吸收皮脂類油脂遠大于淀粉或其他活性物質，是洗發(fā)劑理想的活性物質。

2）固發(fā)劑：殼聚糖分子中的氨基質子化帶正電，能和頭發(fā)的負電荷相互作用，有很強的親合力，在頭發(fā)表面形成薄層，是理想的固發(fā)劑原料。

3）牙膏添加劑：殼聚糖是良好的牙膏添加劑，它能夠中和由口腔鏈球菌產生的有機酸，減弱非溶性葡萄糖在牙齒表面的附著能力，對抗腐蝕、潔齒起一定的作用。三、在環(huán)保領域中的應用

甲殼素和殼聚作為絮凝劑或吸附劑在廢水處理中得到了廣泛的應用。殼聚糖因其獨特的分子結構，對許多類型的染料、有機物具有極高的親合力，同時殼聚糖分子結構上含有大量的伯氨基，通過配位鍵結合，形成極好的高分子螯合劑，因此它既可凝集廢水中的有機物、染料，無毒，又不產生二次污染。四、在保健領域中的應用

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