甲壳素壳聚糖的制备与应用概况【文献综述】

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1、毕业论文文献综述食品科学与工程甲壳素/壳聚糖的制备与应用概况[摘要]甲壳素是一种极其有前途和极其重要的天然高分子多聚糖，是不造成环境污染的新型高分子材料。本文全面的综述了甲壳素/壳聚糖的制备以及在食品工业、医药卫生、农业和作为功能高分子方面的应用。[关键字]甲壳素/壳聚糖；制备；应用1概述甲壳素(Chitin)又名壳多糖、几丁质等，化学名为1,4-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，是N-乙酰基-D-葡萄糖胺(GlcNAc)以β-1,4键结合而成的直链多聚物(C16H26O10N2)n。1811年，法国

2、学者Braconnot于第一次从蘑菇中发现，1823年，法国科学家Odier首次从甲壳类昆虫翅鞘中分离出并命名。甲壳素广泛存在于甲壳纲动物如昆虫的甲壳，虾、蟹的甲壳，真菌（酵母，霉菌）、藻类及植物细胞壁中[1]。甲壳素自然界年生物合成的量有将近100亿t之，仅次于纤维素。同时，甲壳素是自然界中除蛋白质之外数量最大的含氮有机化合物[2]，据此可以说明甲壳素的重要地位。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基之后的产物。甲壳素(Chitin)和壳聚糖(Chitosan)的结构式见图1:甲壳素壳聚糖图1甲壳素(Chitin)和壳聚

3、糖(Chitosan)结构式甲壳素为生物提取物，已经有很多科学家证明其本身及其降解产物具有对生物无毒性等特点[3]，自然界中甲壳素含量很大，因此可以被开发提取而广泛使用，但是因为甲壳素本身的结晶度高，水溶性比较差，直接应用有一定的困难，因此要对甲壳素作一个相应的改性，而壳聚糖为甲壳素改性后最主要的产物，具有无毒、亲水性、生物可降解性、生物相溶性、抗菌性等优点，因而受到广泛的关注，近四十多年以来，国内外学者竞相研究，已经开发出很多种高科技的产品，这些产品被应用于诸多领域。2甲壳素和壳聚糖的制备2.1甲壳素的制

4、备自然界的甲壳素并不是以纯的物质形式存在的，它总是跟一些不溶于水的无机盐，如钙、镁的碳酸盐及磷酸盐以及蛋白质紧密地结合在一起。因此，工业上制备甲壳素的过程，实质上就是甲壳素无机盐和蛋白质分离的过程，归纳起来主要有：三步法、五步法、酶法和酸碱交替法等[4]。一般过程就是用稀盐酸在常温下分解碳酸盐，用稀碱经加热分解蛋白质，然后用高锰酸钾处理，除去色素，即可得到产品甲壳素。此外，随着人们对甲壳素、壳聚糖及其衍生物研究的逐渐深入，也同时在寻找新的甲壳素和壳聚糖原料资源和它的生产方法，以解决原料短缺的问题，来减轻现有

5、的生产方式对环境造成的污染。王敦等[5]从金龟子，王稳航等[6]从卤蝇蛆壳，戴云等[7]从蝉壳制备出甲壳质和壳聚糖。真菌也同样有望成为生产甲壳素和壳聚糖的新原料[8]。曹健等[9]以发酵的黑曲霉菌丝体为原料，对采用电解法提取的甲壳素进行了研究。赵继伦等[10]利用柠檬酸生产的废液渣，提取制备出壳聚糖，这些方法都改变了单一依靠虾壳、蟹壳为原料的被动局面。2.2壳聚糖的制备由甲壳素再经过脱乙酰化，可以得到壳聚糖。生产壳聚糖的过程可被称为“三脱”，目前应用较广泛的由甲壳素制备壳聚糖的主要方法有化学法、酶法。其中，

6、化学法中主要的就是碱脱乙酰法，它又可分两种方法，一种是甲壳素和固体烧碱加热共熔，另一种是甲壳素与40%以上的NaOH水溶液，在110℃下加热。这些方法的代表有Hackman法、Whistler法和Peniston法等[11]。化学法制备壳聚糖的关键是脱乙酰基的条件，提高碱溶液浓度、反应温度和加长反应时间均可提高脱乙酰度，但同时伴随着主链的降解，从而影响壳聚糖的黏度和相对分子质量，所以它对脱乙酰度、脱乙酰的速度和壳聚糖黏度影响很大。生产可以根据目的用途的不同，而采用不同的反应条件，来获得不同脱乙酰度的壳聚糖。

7、对于脱乙酰度的测定方法，主要有电位滴定法[12]、红外光谱法、胶体滴定法、气相色谱法、苦味酸分光光度法[13]、热分析法和核磁共振法等。对于化学法中存在的种种弊端，可以通过改进实验条件，优化生产工艺来避免。如严伯奋等[14]通过对生产设备的改进，从而达到降低生产成本，提高产品质量的目的。如可以用微波加热来代替普通加热，研究甲壳素脱乙酰基的反应，结果证明此方法可大大缩短反应时间，产品的黏度也有很大的提高。周安娜等[15]的“一步法”是壳聚糖生产的新工艺研究，与一般的传统工艺相比，缩短了生产所用周期，简化了生产

8、的工艺步骤，同时减少了废水的排放量，节省了原料的消耗，也降低了生产的成本，产品壳聚糖的质量和产率都有所提高，因此，有了较大的市场竞争力。还有张天成[16]运用膜分离技术来分离回收甲壳素废液，使酸碱原料得到了最大限度利用。甲壳素废液进一步回收处理，还可得到CaCO3、蛋白质、CH3COOH等副产品。酶法降解甲壳素制备壳聚糖有许多的优点，但目前也存在着某些问题，如获得的甲壳素脱乙酰酶菌株的产酶能力低，酶活不够稳定等，