壳聚糖特性及其应用

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。姚力芬，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范围。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。壳聚糖可激活体内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。还能调节体内的pH值到弱碱性，提高胰岛素的利用率，有利于防治糖尿病。此外，它还具有调节内分泌系统的功能，使胰岛素分泌正常，抑制血糖升高，降低血脂。2.应用2.1水处理方面的应用。壳聚糖具有吸附作用，改性后的壳聚糖具有更好的优良特性，因此为了进一步拓展壳聚糖的应用范围，开发出一些有优良性能的新型化合物，人们对壳聚糖进行了各种各样的改性研究。壳聚糖树脂[3]作为一种优良的吸附材料，已被广泛应用于处理金属离子废水的研究。壳聚糖树脂机械性能提高且具有更好的亲和力和选择性，除了壳聚糖树脂还有磁性壳聚糖微球[4]和壳聚糖超滤膜[5]等被应用在水处理方面。还有其他改性壳聚糖被应用在造纸行业[6]。由此，壳聚糖在环保领域的节水处理方面有了巨大贡献。2.2化妆品方面应用。壳聚糖具有良好的吸湿、保湿、护发、润肤等功效，所以被广泛用于化妆品行业。壳聚糖在酸性条件下可成为带正电荷的聚电解质用于香波、洗发精[7]等的配方中。壳聚糖能在毛发表面形成一层有润滑作用的覆盖膜来保护头发。壳聚糖可以做面膜[8]来美白保湿抗菌治疗痤疮。在护肤用品[9]中被用作保湿剂、抗氧化剂、抑菌剂、促进皮肤再生、乳化稳定剂等。2.3在医药方面应用。壳聚糖及其衍生物在医药领域应用广泛。抗菌材料、敷料[10]、组织构架和缓释载药[11]体系都是其应用形式。壳聚糖的促进血液凝固的作用被用作止血剂。敷料是因为壳聚糖的促进伤口愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩等作用。载药体系中，壳聚糖被改造成水凝胶[12]、微囊、微球[13]、靶向制剂等形式。2.4在食品方面应用。已知壳聚糖具有良好的抗菌性和成膜性所以被广泛用于食品方面。随着低分子量的降低壳聚糖抗菌性增加。研究表明[14-15]，在果蔬上涂膜后，壳聚糖所形成的膜有一定的隔氧性和阻水汽性，同时还可调节果蔬生理代谢，因此对果蔬都有良好的保鲜作用。其还被用作保健食品添加剂、果汁的澄清剂等。壳聚糖具有提升免疫力、改善消化机能、降低胆固醇、调节人体酸碱平衡、吸附和排除体内有害重金属、减肥等多种保健功能所以壳聚糖也在保健食品中广泛使用[16]。3.展望壳聚糖在自然界中的储量仅次于数量最大的纤维素，来源广泛且价格便宜。壳聚糖以其独特的生理活性及良好的成膜性、保湿性、吸附性、抗菌性、等特性已经广泛应用在环保、化妆品、医药、食品保健等领域。同时人们对壳聚糖的研究热情经久不衰，随着研究的深入壳聚糖的应用会更加广泛其良好性能将更加突出。因此，壳聚糖具有非常广阔的发展前景。（作者单位：西北民族大学化工学院）国家级大学生创新创业训练计划资助项目（项目编号：201510742069）。参考文献：[1]程霜，牛梅菊，薛勇.壳聚糖油脂中游离脂肪酸的吸附研究[J].食品工业科技，2002，10，13～15.[2]吴国杰，黎碧娜，崔英德.壳聚糖膜的研制[J].现代化工，2000，20（6）：34～35.[3]杨文进，杨欣，翁连进，等.壳聚糖树脂在废水处理中的应用研究进展[J].应用化工，2014，43（3）：527～530.[4]宋艳艳，孔维宝，宋昊，等.磁性壳聚糖微球的研究进展[J].化工进展，2012，31（2）：345～352.[5]于丽青，孙建民.壳聚糖超滤膜的制备及在低含量重金属废水处理中的应用[J].化学世界，2005，24～25.[6]马永生，邱化玉.壳聚糖类造纸化学品的应用现状及研究进展[J].中国造纸.2004，23（8）：51～54.[7]张文清，柴平海，金鑫荣.壳聚糖及其衍生物在化妆品中的应用[J].高分子通报，1999，2，73～75.[8]李晶，吴燕芬，刘常坤.以芦荟、壳聚糖为原料制备面膜[J].河南化工.2004，08，19～20[9]张文清.壳聚糖及其衍生物在化妆品中的应用[D].无锡：江南大学，2013：7～9.[10]吴杰.壳聚糖多层水刺复合功能性医用敷料的纤网结构及其性能的研究[D].上海：东华大学，2014：1～50.[11]邵晓虹.壳聚糖的功能化修饰及其在药物释放系统上的应用研究[D].广州：暨南大学，2013：1～57.[12]李智文.壳聚糖的改性及其智能水凝胶的研究[D].兰州：西北师范大学，2009：1～56.[13]周旋.壳聚糖微球制备优化及其乙酰化微球作为潜在栓塞材料的研究[D].山东：中国海洋大学，2012：1～123.[14]周挺，陈洁，夏文水.壳聚糖的膜性质及其在果蔬保鲜方面的应用研究进展.食品工业科技，2001，06：81～83.[15]陈志周，牟建楼，臧蕊，等.壳聚糖的成膜性及其在食品保鲜、包装上的应用[J].纤维素科学与技术.2004，12（3）：43～47.[16]李艳欢.壳聚糖的生物活性及其在保健食品中的研究进展[J].食品研究与开发.2009，30（4）：187～189.