壳聚糖

    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。青岛市立医院妇科孙宝治

[研究历史]

早在400年前，《本草纲目》中就有螃蟹壳应用的记载，这是甲壳素最早的应用纪录。

1811年，法国科学家布拉克诺（H.Brocronnat）教授最早分离出甲壳素，他用温热的稀碱处理蘑菇，得到一些纤维状的残渣，他以为是纤维素，并命名为Fungine,意思是真菌纤维素。

12年后也就是1823年，另一位法国科学家A.Odier从昆虫的翅鞘中分离出同样的物质，命名为Chitin，即铠甲、信封的意思。

1859年法国C.Rouget第一次分离出壳聚糖，命名为Chitosan。从发现甲壳素后的一个半世纪，甲壳素的研究进展缓慢。

1977年英国Muzzarelli教授发起并在美国主持了第一届甲壳素和壳聚糖国际会议，以后每2年召开一次。

在1991年的会议上，美、欧的医学科技界、营养食品研究机构将其誉为“第六要素”。

1995年，美国食品药品管理局（FDA）通过对甲壳素的审核，批准生产。

1997年，我国研究开发课题列入国家科委九五攻关计划，归属863计划。

 

 [化学结构]

甲壳素和壳聚糖的结构示意图：

 

 

[理化性质]

纯净的甲壳素和壳聚糖均为白色片状或粉状固体，比重0.3，常温下能稳定存在。甲壳素分子之间存在强烈的氢键作用，使得甲壳素形成高度的结晶结构，因而甲壳素分子高度难溶。甲壳素不溶于水及绝大多数有机溶剂，也不溶于稀酸、稀浓碱，只溶于浓酸和某些溶剂。壳聚糖分子的活性基团为氨基而不是乙酰基，因而化学性质和溶解性较甲壳素有所改善，可溶于稀酸、甲酸、乙酸，但也不溶于水和绝大多数有机溶剂。由于氨基和羟基比较活泼，壳聚糖的化学性质较甲壳素活泼，可以发生多种化学反应，比如烷基化、酰基化反应等。

[壳聚糖及其衍生物产品的应用]

壳聚糖及其衍生物由于其可再生性、生物相容性以及结构中的多种活性基团，具有多种优良的性质，已经广泛应用于环保、纺织、造纸、农业、食品、化妆品、医药等多个行业中。

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和絮凝剂。壳聚糖作为吸附剂和絮凝剂，能够有效地捕集溶液中的重金属离子和有机物，并可以抑制细菌生长，使污水变清，特别是对于汞、铬、铜、铅、钴、锌和砷等元素的离子有明显的吸附滤除作用^[1-2]。

2．在纺织工业中的应用
　　用壳聚糖醋酸溶液作直接染料和疏化染料的固化剂，不仅可以增进织物和花布的耐光和耐磨性，而且可使织物富有滑爽和硬挺的外观。

3．在造纸工业中的应用

壳聚糖及其衍生物可有效地提高纸张的干、湿强度和改善表面印刷性，广泛地应用于印刷的生产，以适应高速印刷、高粘度油墨的要求。

4．在食品中的应用

壳聚糖在食品中的应用很广。在补充微量元素方面，人体需要吸收微量元素。在适宜的pH值条件下，壳聚糖分子所含有的氨基和羟基可以有效地螯合某些金属离子。把这些螯合物添加到食品中，就可以制成微量元素补充剂。此外，在食品中添加壳聚糖，可以在胃内的环境下结合一些微量元素，起到防止这些微量元素流失的作用。

5．在日用化妆品工业中的应用
　　壳聚糖及其衍生物具有极强的附着力，同时有成膜、保温、防尘、抗静电等优良性能，因此可用于制备发型固定剂、毛发保护剂、柔软剂等，不仅能使头发蓬松、易于梳理、保持头发的色泽，而且还具有促进毛发生长的作用，广泛应用于配制香波、润肤剂、固发摩丝和洗发水等，其性能优于传统的配料产品。

6．在医药工业中的应用
　　由壳聚糖制得的手术缝合线机械强度好，可长期存放，能用常规方法消毒，能被人体内组织液降解而吸收，伤口愈合后无须拆除手术线。

由壳聚糖制成的人造皮肤，具有柔软、舒适的特点，覆盖在烧伤面上能减轻疼痛，加速伤口愈合，促进皮肤再生 。

壳聚糖及其衍生物具有抗细菌及真菌活性并能直接抑制肿瘤细胞，甲壳素及壳聚糖的低聚物有增强巨噬细胞的吞噬功能，刺激巨噬细胞产生淋巴因子，启动免疫系统，有效提高机体抗肿瘤免疫等功能

壳聚糖及其衍生物具有提高食欲，调节肠胃功能、胰岛素分泌量，调节内分泌系统的功能，促进恢复胰岛β细胞功能，通过其双向调节作用，使胰岛素分泌量趋于正常，维持血糖的正常代谢。

壳聚糖及其衍生物具有防治高血压，降低血脂、降胆固醇的作用，降低心脑血管疾病的发病率。

壳聚糖及其衍生物具有增强肝脏功能作用，能够促进产生肝炎病毒抗体。

甲壳素及壳聚糖经硫酸酯化后，其结构与肝素相似，具有抗凝血活性，有类肝素药物样作用。曹农等对壳聚糖进行改性后做抗凝血活性实验，不同壳聚糖衍生物的抗凝血活性顺序是:羧甲基壳聚糖>壳聚糖>羟乙基壳聚糖>乙基壳聚糖。