壳聚糖国内外的研究及应用现状【文献综述】.doc

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］木文从壳聚糖的定义、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I韦1［关键词］売聚糖；研究；应用壳聚糖是一类重要的天然高分了化合物，英文名为(chitosan)又名脱乙酰儿丁质、 聚氨基葡萄糖、可溶性甲売索，是由甲壳索经脱乙酰化反应转化而成的生物大分子，也 是一种维持和保护中売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、菌类和高等植物的细胞壁中，分布极广 泛，在白然界的存储量仅次于纤维索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Z不竭的巨大再生资源宝库壳聚糖由于其木身独特的多糖分了结构, 通过化学改性可赋予各种功能特性其阳离了食用纤维性，以及同生物体极好的兼容性 等特点，使得売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。

近儿年，各 国研究人员对壳聚糖及其衍生物的实验探究开始越来越多，大家公认的是：在H然界迄 今为I卜-发现中，売聚糖是的膳食纤维中唯一带阳离子的高分了基团，并因为它特冇的结 构和特性在医学、化妆品、农业、食品、生物丁•稈、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、维生索、矿物质、脂肪 Z后人体生命活动必需的第六生命要索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)是甲売素(Chitin)脱乙酰基后的产物，是甲売素最基木、最重要的 衍生物甲壳素又名甲売质、几丁质，化学名为(1,4)—2—乙酰胺一2—脱氧一B—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 肢类动物的干外売约含20〜50%甲壳素白然界中甲壳素有三种结构：a、B、Y,其 中最为常见、普通的是＜i型地球上每年甲壳素的生物合成量为数I•亿吨，是产量仅 次于纤维素的天然高分子化合物下图1-1是甲壳素和売聚糖的结构：Fig.1-1 The configuration schematic of chitin and chitosan1.1.2壳聚糖理化性质売聚糖是甲壳质最主要的衍生物，不同稈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 X 10$〜1.0 X 10；通常其脱乙酰度为 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），游离氨基质了化促进溶解溶于 稀酸呈黏稠状，在稀酸中売聚糖的32 1, 4糖廿键会慢慢水解，生成低相对分了质量的 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、相对分了质量、黏度有关，脱乙酰度越高，相对分了质量越小， 越易溶于水;相对分了质量越大，黏度越大°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）可生物降解4）与 机体之间有良好的生物相容性売聚糖的生物活性主要有4种：1）売聚糖具有抗菌性 研究表明,它可以减缓实验门兔金葡萄球菌引起的骨髓炎感染壳聚糖在细菌细胞膜表 而可以抑制生物介成,破坏穿过细菌细胞膜的能暈传输,加快细菌的死亡2）壳聚糖属 天然高分了化合物，其分了链上的游离氨基在弱酸溶液中结合1个质了生成阳离了聚 合体，有很强的吸附能力，是一种良好的絮凝剂厂3）売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）带有 正电荷的壳聚糖与带有负电荷的蛋白多糖、黏多糖等相互发生静电作用这一生物活性 有重要的意义，因为这样生长因了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，这两者祁包含有黏多糖和売聚糖的支架，并且借助于细胞繁殖可以用 来促进和维持生长因了•的分泌的水平此外，壳聚糖还可作为药物释放载体，如与疑基磷 灰石等复合能够持续帑放力•古霉素和磷霉素,在骨科感染疗程中发挥作用1.2壳聚糖的研究进展和应用从1811年Braconnot首次描述甲売素至今，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，备国对壳聚糖及其衍生物的研究日益深人，认为売聚糖是自 然界迄今为止发现的膳食纤维中唯一的阳离了高分了基团，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 売聚糖誉为继蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质之示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了中的氨基和疑基与多种金属离了形成稳定的整合 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了和有机物，并可以抑制 细菌生长，使污水变清，特别是对于汞、骼、铜、铅、钻、锌和神等元索的离子有明显 的吸附滤除作用161 O1.2.2在医药卫生方面的应用随着生化、医学的快速发展，壳聚糖作为一类新兴的生物医学材料，在医药、医 疗方面得到了大量的应用。

开发抗凝血材料是研究各种与血液相接触的人工器官的基础甲売素的硫化衍生物 具有类似肝素的性质设想将壳聚糖硫酸盐固定在壳聚糖制品，如人造血管或纤维上， 制成抗凝血医用生物材料目前肝素的生产靠活体细胞提取成木较高，如果能开发出具 具有抗凝血作用，价格又低廉的壳聚糖复合材料将会有广阔的市场前景除此Z外有人 从分了设计的角度合成新的抗凝血材料张守松⑼选用两种具有良好生物相容性的材 料-壳聚糖和聚硅氧烷，通过共同混合、交联来制备具有微相分离结构的符合材料微 相分离结构理论是根据仿生学理论提出的，是目前影响较大的关于抗凝血材料的分了设 计的理论，通过对该材料生物学评价表明此材料的血液相容性很好，有开发前景除此 Z外，屠美等P把肝素键-整合到売聚糖上，合成抗凝血活性的复合膜，临床效果很好 除此Z外，它还可以当做伤口填料物质，有灭菌、促进伤口愈合、吸收伤口渗出物、 不易脱水收缩等作用此外，売聚糖是具特殊结构的溶胶性能，经过使用适当的交联反 丿应和制备方法，可以控制药物持续放出，提高溶解性和吸收性，使分散在売聚糖中的 药物达到理想的释放速度所以说，用它作药物缓释剂具有较大的优越性売聚糖的酸性溶液有优良的成膜性能,青岛海洋大学和军事医学科学院卫生装备 研究所利用壳聚糖的这一特点，成功地研制了人造皮肤和生物敷料，为治疗大面积深 度烧伤，烫伤提供了皮源这种修饰材料具有天然皮肤的功能，不但能使伤口免受 细菌的感染，而且还可以渗透空气和水分，促进伤口愈合。

壳聚糖和甲売素混合示可制 成高强度的丝状纤维，用作手术线这种手术线能被生物体内的溶菌酶降解，伤口愈合 后不需拆除，能被机体充分吸收，不会产生过敏反应売聚糖可增强动物免疫监控系统，具有调节内分泌系统的功能，使除岛素分泌正 常，抑制血糖升高，降低血脂可降低血清和肝脏中的月川古I醇浓度，用作降胆同醇剂 ：，，：o売聚糖能调节体内的pH值到弱碱性，提高胰岛素的利用率，有利于防治糖尿病1.2.3在食品中的应用壳聚糖在食品工业中的应用主要有：①壳聚糖有成膜性,所以在果蔬上使用壳聚糖, 进行喷涂，壳聚糖在果蔬表而形成薄膜，通过薄膜阻止果蔬水分蒸发，通过薄膜将果蔬 与环境分隔开来，减少果蔬对环境中氧的吸收，从而达到降低呼吸消耗，延长果蔬贮藏 时间的目的涂膜法简单易行，成木低，可以结合冷藏进行果蔬保鲜，正在受到国内外 的广泛研究【力②作为食品添加剂，壳聚糖是无毒的，美国食品与医药一卫生管理局 (FDA)U批准貝作为食品添加剂利用壳聚糖与酸性多糖反应，可生成売聚糖的酸性多 糖络盐，它可作为组织填充剂使用，从而可以制成有保健功能的仿生肉利用壳聚糖制 备的氨基術萄糖及其盐可作为调味品使用；③作为特用食品辅料,売聚糖和壳聚糖的脂 肪酸络盐可作为脂肪清除剂添加到食品中，成为紧俏的减肥食品。

④ 液体澄清剂，该剂 利用壳聚糖的絮凝作用，可作为许多液体产品或半成品的除杂剂例如，用于糖汁澄清， 取得了极好的效果单宁酸与壳聚糖并用处理糖蜜，能有效地澄清糖蜜，即使糖蜜的同 形物含量高达50%〜60%,胶体杂质也能迅速凝集沉降另外，在洒类、果汁除浊方而， 也取得了良好的效果〔，2]o⑤壳聚糖具有抑菌作用张燕婉I⑷研究发现，売聚糖溶液浓 度在（）.5%〜2.5%范围内对大肠肝菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门菌、单核细胞增 生李斯特菌和小肠结肠炎耶尔森菌等食物中毒菌的生长有显著的抑制作用売聚糖的抑 菌作用受pH值影响，在pH值515时效果明显，而在pH值615时抑菌作用较弱，且 只对金黄色葡萄球菌有较强的抑制作用壳聚糖对荧光假单胞菌（Pseudom onas）的抑制 效果随脱乙酰度的增加而增加;壳聚糖对冷却猪肉的保鲜效果，随着脱乙酰度的升高，保 鲜效果也随之提高;对革兰阳性菌来说，壳聚糖的分了质量越大，抗菌作用越强，因为大 分了形成致密外膜，阻止营养物质进入细菌细胞;对革兰阴性菌来说，随壳聚糖分了质量 减小，抗菌作用增强，因为分了质量越小，越容易进入细胞壁的空隙结构内，干扰细胞 的新陈代谢，达到杀菌的目的。

蒋玉燕【⑷报道，壳聚糖醋酸溶液对肠杆菌科抑菌作用最 强，对乳酸杆菌、葡萄球菌也有一定的抑菌效果，同时对冷却肉贮存过稈中的脂肪氧化 也有明显的延缓作用1.2. 3.1壳聚糖国内外保鲜剂具体应用例子在我国，有一家叫利中用壳质的生物公司，研究开发出了一种以売聚糖及其衍生 物做成的生物保鲜剂经测试与实际应用，其保鲜效果明显，具有广谱抗菌性，对于瓜果 蔬的保鲜作用明显,在水果蔬菜的采摘、贮藏、运输到销售的整个过程部有不错的保鲜 效果，除此Z外对人体无任何毒副作用实验表明，使用该保鲜剂好果率达99%在加拿大，那边的研究者研制了一种果蔬保鲜剂，保鲜剂原料是从昆虫、龙虾的外 壳提取的甲売质的聚合衍生物此种保鲜剂在食物的表面能形成具有很好效果的密封 膜，保护作用优良利用此种保鲜剂调配成的极稀溶液，如果喷洒在水果上，马上就会 在水果的表面形成半透性涂层这涂层就像在水果的表面覆盖上了保鲜膜,阻隔了氧气 的进入、大大延长水果休眠期、使水果的货架期大大延长，最大的货架期可达9个月如 果加以冷藏的条件，保鲜期就可以延长达18个月Z久在I」木的一家叫I」清公司，他们的科研人员成功研制出了一种甲壳质衍生物保鲜剂, 该产品对于在肉制品和水产品表面产生的细菌抑制率可以达至IJ99%,效果相当明显。

根据 他们实验，使用此种生物保鲜剂可使鲜肉在35°C的情况下，保质达到7到10天;如果用在 此生物保鲜剂（lmg/L浓度的壳聚糖溶液）来浸泡樱桃、桃了等鲜果和新鲜蘑菇,保鲜天 数可延长到8天以上;如果在鲜鱼表面使用（质量浓度在20^30mg/L）,夏季防腐保鲜的天 数也可达到5天以上1.2.4在纺织方面的应用西安工程大学的陈志锋2对经双氧水漂白后的毛织物用壳聚糖整理，用酸性染料 分别对经漂H和売聚糖整理的2批羊毛织物染色，测试2批羊毛织物染色的K/S值， 并计算同色率实验结果表明，壳聚糖一整理能显著提高毛织物的染色深度1.2.5在其他领域中的应用除了上述领域的应用外，売聚糖还应用于科学标记方法里，例如：范妮以売聚糖一 海藻酸钙微球在体检测为研究背景，建立壳聚糖的荧光标记方法*还有在口化品小 的应用，例如:南伟就将其用在一些化妆品中，因为売聚糖及其衍生物具有软化角质层， 对皮肤有良好的柔和调理作用，还具有很好的保湿性及。