壳聚糖国内外的研究及应用现状【文献综述】

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1、毕业论文文献综述食品科学与工程壳聚糖国内外的研究及应用现状[摘要]本文从壳聚糖的定义、性质、研究进展及其应用的现状进行了综述，并指出我国应重点开发和充分利用壳聚糖及其衍生物，扩大对壳聚糖研究的范围。[关键词]壳聚糖；研究；应用壳聚糖是一类重要的天然高分子化合物，英文名为(chitosan)又名脱乙酰几丁质、聚氨基葡萄糖、可溶性甲壳素，是由甲壳素经脱乙酰化反应转化而成的生物大分子，也是一种维持和保护甲壳动物和微生物躯体的线性氨基多糖，广泛存在于海洋节肢动物(如虾、蟹等)的甲壳中，也存在于昆虫、藻类、菌类和高等植

2、物的细胞壁中，分布极广泛，在自然界的存储量仅次于纤维素。作为地球上一类大量存在的有机资源，可以说是人类取之不尽、用之不竭的巨大再生资源宝库。壳聚糖由于其本身独特的多糖分子结构，通过化学改性可赋予各种功能特性。其阳离子食用纤维性，以及同生物体极好的兼容性等特点，使得壳聚糖及其衍生物在化妆品、吸水剂、药物、酶载体、细胞固化、聚合试剂、金属吸附和农用化学制剂的研制中具有广阔的应用前景。从1811年Braconnot首次描述甲壳素至今，人们对甲壳素和壳聚糖的认识与研究取得了长足进步。近几年，各国研究人员对壳聚糖及其衍

3、生物的实验探究开始越来越多，大家公认的是：在自然界迄今为止发现中，壳聚糖是的膳食纤维中唯一带阳离子的高分子基团，并因为它特有的结构和特性在医学、化妆品、农业、食品、生物工程、化工、环境等领域得到了广泛的推广和应用。现在，科学家们逐渐将壳聚糖看成继蛋白质、糖类、维生素、矿物质、脂肪之后人体生命活动必需的第六生命要素。1壳聚糖的研究概述1.1壳聚糖的结构与性质1.1.1壳聚糖定义与结构壳聚糖(Chitosan)是甲壳素(Chitin)脱乙酰基后的产物，是甲壳素最基本、最重要的衍生物。甲壳素又名甲壳质、几丁质，化学

4、名为(1,4)—2—乙酰胺—2—脱氧—β—D—葡聚糖，主要存在于虾、蟹、蛹及昆虫等动物外壳以及菌类、藻类植物的细胞壁中。节肢类动物的干外壳约含20~50%甲壳素。自然界中甲壳素有三种结构：α、β、γ，其中最为常见、普通的是α型。地球上每年甲壳素的生物合成量为数十亿吨，是产量仅次于纤维素的天然高分子化合物。下图1-1是甲壳素和壳聚糖的结构：1.1.2壳聚糖理化性质壳聚糖是甲壳质最主要的衍生物,不同程度的脱乙酰作用可以获得不同脱乙酰度的壳聚糖。粗壳聚糖相对分子质量为1.0×105～1.0×106,通常其脱乙酰度为

5、80%～95%。纯净壳聚糖为白色或灰白色、半透明的片状固体。主要特性有:1)不能完全溶解于水和碱溶液中,但可溶于稀酸(pH<6),游离氨基质子化促进溶解。溶于稀酸呈黏稠状,在稀酸中壳聚糖的β21,4糖苷键会慢慢水解,生成低相对分子质量的壳聚糖。2)壳聚糖在溶液中是带正电荷多聚电解质,具有很强的吸附性。3)壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、黏度有关,脱乙酰度越高,相对分子质量越小,越易溶于水;相对分子质量越大,黏度越大[2]。1.1.3壳聚糖的生物活性壳聚糖与其他的防腐剂相比具有三种优势1）天然2）无毒3

6、）可生物降解4）与机体之间有良好的生物相容性。壳聚糖的生物活性主要有4种：1）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。2）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液中结合1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[3]。3)壳聚糖可以形成不同的几何结构。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]。4)带有正电荷的壳聚糖与带有负电荷的蛋白

7、多糖、黏多糖等相互发生静电作用。这一生物活性有重要的意义,因为这样生长因子和细胞浆的移动都和黏多糖有关。特别是对于类肝素硫酸盐和肝磷脂,这两者都包含有黏多糖和壳聚糖的支架,并且借助于细胞繁殖可以用来促进和维持生长因子的分泌的水平。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[5]。1.2壳聚糖的研究进展和应用从1811年Braconnot首次描述甲壳素至今，人们对甲壳素和壳聚糖的认识与研究取得了长足进步。近几年，各国对壳聚糖及其衍生物的研究日益深

8、人，认为壳聚糖是自然界迄今为止发现的膳食纤维中唯一的阳离子高分子基团，并以其独有的结构和特性在医学、生物工程、化工、食品、化妆品、农业、环境等领域得到了广泛用。科学家们将壳聚糖誉为继蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质之后人体必需的第六生命要素。1.2.1在环保中的应用壳聚糖及其衍生物能够通过分子中的氨基和羟基与多种金属离子形成稳定的整合物且可帮助微粒凝聚，故广泛用作化工、轻工纺织等废水处理中的吸附剂