纤维素_壳聚糖复合膜的制备及结构表征

第18卷第2期2010年6月

纤维素科学与技术

Journal of Cellulose Science and Technology

V ol. 18 No. 2

Jun. 2010

文章编号：1004-8405(2010)02-0033-06

纤维素/壳聚糖复合膜的制备及结构表征

马浩，郑长青，李毅群*

（暨南大学化学系，广东广州 510632）

摘要：通过氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑离子液体（[HeMIM]Cl）溶解微晶纤维素，

并与壳聚糖的醋酸溶液混合的方法制备了质量比为2∶1的再生微晶纤维素/壳聚糖

复合膜。利用红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜和数码相机照片对复合

材料的结构进行表征。IR结果表明再生微晶纤维素与壳聚糖分子之间存在着强烈的

氢键作用，且二者相容性较好；XRD、TGA结果表明复合材料中纤维素和壳聚糖有

较强的相互作用；SEM结果表明复合材料表面粗糙，比表面积较大，可以作为潜在

的生物医用材料。

关键词：纤维素；壳聚糖；复合膜

中图分类号：O636文献标识码：A

纤维素和壳聚糖是自然界中可生物降解、生物相容性较好的两种天然高分子材料。纤维素是由β-(1→4)-链接的D-葡萄糖组成，它含有大量羟基，易形成分子内和分子间氢键，具有一定的力学强度，但成膜性较差[1]。壳聚糖是由D-氨基葡萄糖通过β-1,4-糖苷键结合而成，具有抗菌性及多种生物活性、吸附功能等，但壳聚糖吸水性强，所形成的纤维或膜材料的湿态机械强度差，易溶胀，作为医用材料的应用受到限制[2-6]。纤维素/壳聚糖复合材料具有纤维素和壳聚糖共同的特点，具有生物相容性和可生物降解性。其复合膜可以弥补纤维素和壳聚糖存在的不足，在生物医药领域中应用有着重要意义[7]。由于纤维素难溶解[8]，目前主要是通过向壳聚糖的醋酸溶液中添加纤维素粒子的方法制备纤维素/壳聚糖复合材料[9-11]，但是这种固―液混合的方法无法像液―液混合一样制备混合均匀的复合材料，于是有待于建立一个制备均匀的纤维素/壳聚糖复合材料的新方法。由于离子液体为纤维素的直接溶剂，能有效地溶解纤维素[12]，因此，基于纤维素的离子液体溶液与壳聚糖的醋酸溶液能够实现液―液混合制备混合更加均匀的复合材料。本文正是通过混合微晶纤维素的离子液体溶液和壳聚糖的醋酸水溶液的方法，制备得到了质量比为2∶1的再生微晶纤维素/壳聚糖复合材料，并对这一材料的结构进行了初步表征。

收稿日期：2010-01-06 ?通讯作者

基金项目：国家自然科学基金（20672046）、广东省自然科学基金（8151063201000016）资助项目。

作者简介：马浩（1985~），男，安徽濉溪人，硕士研究生；从事功能高分子材料的研究。

34 纤维素科学与技术第18卷1 实验

1.1 仪器及试剂

Nicolet 6700红外光谱仪（美国热电Nicolet公司），KBr压片；Bruker A V ANCE 300核磁共振仪（瑞士Bruker公司）；XL-30ESEM扫描电镜（荷兰飞利浦公司）；MSAL-XRD2 X 射线衍射仪（北京布莱格科技有限公司），CuKα辐射，测试电压36 kV，电流20 mA；SDT Q600热重分析仪（美国TA公司）。

微晶纤维素（上海试剂二厂）；壳聚糖（上海伯奥生物科技有限公司），脱乙酰度≥90%；其它试剂为市售分析纯或化学纯试剂，未作进一步纯化处理。

1.2 功能化离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑盐的合成

按文献[13]制备，并经1H NMR确证。

1.3 纤维素活化

按文献[14]的方法进行，经无水乙醇洗涤并干燥后备用。

1.4 再生纤维素/壳聚糖复合膜的制备

称取一定质量的活化纤维素，于70℃逐份加入到离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑中，直到全部溶解，得粘稠透明的纤维素离子液体溶液（A）。另称取一定质量的壳聚糖，加至1%醋酸水溶液中，直到壳聚糖全部溶解，得粘稠透明的壳聚糖醋酸溶液（B）。迅速将脱泡的溶液A和B混合均匀，倾铺在洁净的玻璃板上，流延成膜。半小时后，将形成的复合膜浸泡在去离子水中以除去离子液体和醋酸，然后用去离子水洗涤至中性，得复合凝胶膜。凝胶膜经自然干燥得纤维素/壳聚糖复合膜。

2 结果与分析

2.1 纤维素/壳聚糖比例对复合膜成膜的影响

纤维素/壳聚糖的质量比对复合膜的成膜性影响较大。当纤维素/壳聚糖质量比分别为4∶1，3∶1，2∶1，1∶1，1∶2，1∶3，1∶4时，实验结果表明，纤维素含量高时成膜性差；壳聚糖含量高时复合膜易吸水溶胀（见图 1 ）。再结合SEM分析，纤维素/壳聚糖质量比为2∶1时，复合材料不仅成膜性好，不吸水溶胀，而且还具有较大的表面积。

a. 3∶1

b. 1∶2；经水溶胀、干燥后

图 1 纤维素/壳聚糖复合膜的数码相机照片

第2期马浩等：纤维素/壳聚糖复合膜的制备及结构表征 35

2.2 红外光谱分析

从图 2 可以看出，再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）和纤维素/壳聚糖复合膜（c ）的红外光谱有很大的相似性，这源于三者具有相似的分子结构和基团。纤维素分子内氢键和

分子间氢键的特征吸收波数分别在3410～3455 cm -1、

3340～3375 cm -1和3230～3310 cm -1 [15]。在3400 cm -1左右的宽吸收峰对应于O-H 和N-H 的伸缩振动吸收峰；2900 cm -1左右的吸收为C-H 的伸缩振动吸收峰，1100 cm -1左右吸收峰为C-O 伸缩振动及O - H 的弯曲振动吸收峰。在再生纤维素膜（a ）的红外光谱中，1635.6 cm -1处的峰吸收归属于多糖水解过程生成的羧基中羰基（C=O ）的伸缩振动吸收峰；在再生壳聚糖膜（b ）的红外光谱中，1633.2 cm -1处的吸收峰对应于壳聚糖残留酰胺基中羰基（C=O ）的伸缩振动吸收峰，1602.5 cm -1处的吸收峰对应于-NH 2的变形振动吸收[9]；在纤维素/壳聚糖复合膜（c ）的红外光谱中，3390 cm -1出现OH 特征吸收峰，比再生纤维素膜相应分子间羟基吸收峰3445.7偏低。2900 cm -1附近分别出现纤维素和壳聚糖的C-H 的伸缩振动吸收峰。1652.0 cm -1处的吸收峰归属于复合膜中C=O 的伸缩振动吸收峰，1592.2 cm -1处的吸收峰对应于-NH 2的变形振动吸收。在复合膜中N-H 和O-H 的红外吸收峰向低波数移动，原因是纤维素与壳聚糖分子之间有氢键存在。氨基的吸收峰由1602.5 cm -1处移至1592.2 cm -1处，且吸收强度增大也证明了这一点。另外，

C=O 的伸缩振动吸收峰的变化说明除了-NH 2与-OH 之间存在氢键外，

C=O 中的氧也与-NH 2和-OH 上的氢形成氢键，这种氢键的存在导致C=O 的伸缩振动吸收峰向高波数移动。氢键的存在说明壳聚糖与纤维素相容性较好，有利于进一步改善复合材料的性能。 4000300020001000 c b a 1592.2

1050.41652.02901.03398.01602.5

1051.91633.2

2924.33435.11055.01635.62922.73445.7ν / cm -1图2 再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）

和复合膜（c ）的红外吸收光谱

0102030

4050

20.8412.3620.13

10.53

22.1620.42

12.36c

a 2θ（o ）

图3 再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）

和复合膜（c ）的X 射线衍射图谱

2.3 X 射线衍射分析再生纤维素膜（a ）中，主要衍射峰位于12.36o、20.42o、22.16o，且为宽峰，属于Ⅱ型纤维素[16]；再生壳聚糖膜（b ）中，其衍射峰主要位于10.53o、20.13o两处宽峰；纤维素/壳聚糖复合膜（c ）中，其衍射峰主要位于12.36o、20.84o两处宽峰。由a 、b 、c 三者的衍射峰形状可以看出，c 中20.84o处宽峰是由a 的20.42o处和b 的22.16o处宽峰叠加的结果，这说明纤维素溶液与壳聚糖溶液在混合时有相互作用，破坏了它们的结晶度。另外，由c 中的12.36o处峰的强度和位置可以看出，纤维素与壳聚糖并不是简单的混合，它们之间存在着较强的相互作用。

36 纤维素科学与技术第18卷

2.4 热重分析由图4中可以看出，再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）、纤维素/壳聚糖复合膜（c ）三者开始分解的温度相差不大，这主要是由纤维素与壳聚糖相似的结构决定的。再生纤维素膜（a ）开始分解的温度为241.38℃，分解速率在288.77～36

3.20℃的范围内最大；再生壳聚糖膜（b ）开始分解的温度为233.61℃，分解速率在266.28～310.31℃的范围内最大；纤维素/壳聚糖复合膜（c ）开始分解的温度为

249.16℃，其主要分解温度在268.44～384.57℃的

范围内，且其分解曲线在328.72℃处有明显的转

折。结合三者的曲线图可以看出，在268.44～

310.10℃范围内，a 、b 的失重率均大于c ，这说

明纤维素与壳聚糖分子之间存在着较强的相互作

用，这种作用是c 失重率较小的主要原因，c 分

解完全时的温度较a 、b 高，且在328.72℃处失重

的转折点也说明了纤维素和壳聚糖两者之间有强

相互作用。

2.5 数码相机照片和扫描电镜分析

分别对再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）和复合膜（c ）进行了表面形貌分析。图5是再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）和复合膜（c ）的数码相机照片。图6是再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）和复合膜（c ）的扫描电镜照片。

数码相机照片表明，再生纤维素膜（a ）为半透明膜，再生壳聚糖膜（b ）为透明薄膜，纤维素/壳聚糖复合膜（c ）为半透明薄膜。复合膜中有较粗的纤维素颗粒，这可能是纤维素形成复合膜析出不均匀造成的。

a b c

图5 再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）和复合膜（c ）的数码相机照片

a b c

图6 再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）和复合膜（c ）的扫描电镜照片

241.38℃ 249.16℃ 233.61℃ 288.77℃328.72℃ 384.57℃ 268.44℃266.28℃310.10℃363.20℃ a b c 20406080100t /℃ w t / % 图4 再生纤维素膜（a ）、再生壳聚糖膜（b ）

和复合膜（c ）的热重曲线

第2期马浩等：纤维素/壳聚糖复合膜的制备及结构表征37

SEM结果表明，再生纤维素膜（a）由微小均匀的纤维素微粒组成，颗粒大小主要分布在5～10 μm范围；再生壳聚糖膜（b）表面光洁，均匀，未见明显的壳聚糖微粒；纤维素/壳聚糖复合膜（c）表面粗糙，含片状和颗粒结构，没有明显的分裂面，说明纤维素与壳聚糖相容性较好。

纤维素/壳聚糖复合膜表面粗糙，有利于细胞的粘附和生长，且表面粗糙，具有表面积大、有利于复合材料改性等优点，在生物医学材料方面有潜在的利用价值。

3 结论

通过将离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑纤维素溶液与壳聚糖醋酸溶液混合的方法制备得到了纤维素/壳聚糖复合膜。通过红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜和数码相机照片对其进行了表征。IR结果表明再复合膜中纤维素与壳聚糖分子之间存在着强烈的氢键，XRD、TGA结果也表明复合材料中纤维素和壳聚糖有较强的相互作用；SEM结果表明复合膜中纤维素与壳聚糖相容性较好，没有明显分裂面。纤维素/壳聚糖复合膜在生物医用材料方面有潜在的利用前景。

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Kraft Pulping of Maple

LIU Zhu-lan, CAO Yun-feng*, YANG Yi-qin, XIONG Lin-gen （Jiangsu Provincial Key Laboratory of Pulp and Paper Science and Technology, Nanjing 210037, China）

Abstract: A three factor and four level orthogonal experiment was designed to study the effect of alkali charge, sulfidity, cooking temperature and holding time on maple kraft pulping process. It was found that the influence on the pulp yield and kappa number of alkali charge is the greatest and that of sulfidity is the least. The results also indicated that the optimal pulping condition is as follows: alkali charge 17% (based on sodium oxide), sulfidity 20%, cooking temperature 165℃, holding time 60 min and liquor ratio 1∶6. In addition, it obtained good effect on the selectivity of delignification by adding anthraquinone into Maple kraft pulping process.

Key words: Maple; kraft pulping; anthraquinone

（上接第37页）

Preparation and Characterization

of Cellulose/Chitosan Composite Film

MA Hao, ZHENG Chang-qing, LI Yi-qun*

（Department of Chemistry, Jinan University, Guangzhou 510632, China）

Abstract: This paper reports a facile preparation of the cellulose-chitosan (m/m＝2/1) composite film by mixing a solution of cellulose in ionic liquid of 1-(2-hydroxylethyl)-3-methylimidazolium chloride and a solution of chitosan in acetic acid solution. The composite film was characterized by Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), thermal gravimetric analysis (TGA), digital picture and scanning electron microscope (SEM). The results of IR, XRD, TGA showed that composite film is composed of cellulose and chitosan molecules and exists an interaction including hydrogen bond between the molecular of cellulose and chitosan. SEM showed the surface of the composite is uniform and rough. The as-prepared composite film may be a potential biomedical material.

Key words: cellulose; chitosan; composite film

壳聚糖的制备与纯化

甲壳素是一种白色或灰白色的半透明无定形固体，通常在270℃分解。甲壳素基本上不溶解于水、乙醇、乙醚、稀酸以及稀碱等物质，它可溶于浓度较高的无机酸，但不溶于稀硫酸等稀酸。壳聚在溶液状态时，需要被放置在酸性环境中，但是，由于壳聚糖具有醛基结构，因此，壳聚糖在酸性溶液中易发生降解，从而使壳聚糖溶液粘度下降，通过加入甲醇、丙酮、乙醇等物质可以使壳聚糖的溶液粘度升高，在试验中一般常用乙醇，作用最为明显。由于甲壳质中含有羟基，壳聚糖中同时含有羟基和氨基，因此，壳聚糖和甲壳质可以通过酚化、羧基化、氰化、螫合、水解、醚化、酯化、醛亚胺化、烷化、叠氮化、羟基化、成盐、氧化、卤化、接枝与交联等反应生成不同结构和不同性能的衍生物[29]。甲壳质通过脱乙酰反应可制得壳聚糖，通常使用质量分数为50%左右的氢氧化钠溶液处理甲壳质并加热到105℃，在该温度下保持两小时，然后将材料水洗至中性，经过抽滤、干燥即可得到白色的壳聚糖。壳聚糖的脱乙酰度和相对分子量受反应温度、反应时间以及碱液浓度的影响，使用蟹虾壳海蟹壳、对虾壳、河虾壳和蚕蛹等原料在同一方法和条件下制备壳聚糖，其中以海蟹壳的产率最高，可见海蟹壳是制备壳聚糖的最佳原料。除此之外，还以使用酶法、微波法等方法制备壳聚糖[30]。2.1.2.2 壳聚糖的纯化及脱乙酰壳聚糖（Chitosan）的纯化：（1）用天平称取6 g chitosan 于800 ml 1％（V/V）的醋酸溶液中，磁力搅拌溶解2h，待完全溶解后静置2h，可见烧杯底有大量沉淀；（2）将壳聚糖溶液倒入离心管，用普通天平平衡后，再用高速离心机9 000 rmp, 离心10 min 收集上清，倒入另一干净的1 L 烧杯中；（3）边用磁力搅拌器搅拌，边用5 ％NaOH 溶液缓慢调pH 值到9，静置2 h，待chitosan 完全析出；（4）再用高速离心机9 000 rmp, 离心10 min，或者使用真空泵抽滤以收集纯化的chitosan；（5）放入－70 ℃冰箱过夜，用冻干机干燥备用[31]。壳聚糖（Chitosan）的脱乙酰： 1）用500 ml 三口瓶配40 ％(W/V) NaOH 溶液，与壳聚糖混合，然后将洗净的磁力搅拌子放入其中；（2）打开磁力搅拌器总开关及加热开关，将反馈式温度计插入硅油中，并将温度计导线接入仪器后座插口，调节温度计旋钮将温度设定为95℃，待温度达到预定值时，将三口瓶架入油浴槽，装好冷凝管，打开自来水水龙头和搅拌开关，反应2 h；（3）关闭仪器各开关，将三口瓶架在空中，让瓶底的油滴到用油浴槽内，同时让温度自然冷切；（4）加入三蒸水稀释后，倒入垫有双层定性滤纸的陶瓷漏斗中，用真空泵抽滤，多次稀释抽滤洗涤至中性；（5）收集脱乙酰壳聚糖，放入－20 ℃冰箱过夜，用冻干机干燥[31]。脱乙酰度测定测定脱乙酰度的方法很多，常用的有FT－IR、NMR、紫外、元素分析等，但是常用为双突跃电位滴定法，其步骤如下[31]：（1）配制壳聚糖溶液：用电子天平精确称量0.2 g Chitosan 于100 ml 烧杯中，加入20 ml 0.1 M HCl 溶液，再加40 ml 三蒸水，用保鲜膜封口后磁力搅拌至充分溶解；（2）配制0.4 g/ml NaOH 标准溶液：用电子天平精确称量1.6 g NaOH 于50 ml 烧杯中，溶解后用100 ml 容量瓶定容；（3）用标准缓冲液校正酸度计；（4）边搅拌边滴定，记录数据；（5）用Excel 和Origin 处理数据，画出滴定曲线,得出取代度。 2.1.2.3 壳聚糖改性

壳聚糖的制备方法及研究进展

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/914011702.html, 壳聚糖的制备方法及研究进展作者：张立英来源：《山东工业技术》2018年第02期摘要：壳聚糖作为一种碱性多糖被广泛应用于食品、生物、化工、医疗等领域。本文重点介绍了壳聚糖的制备方法及其研究进展，并对其发展趋势进行了展望。关键词：壳聚糖；碱性多糖；制备方法 DOI：10.16640/https://www.360docs.net/doc/914011702.html,ki.37-1222/t.2018.02.016 壳聚糖本身的分子结构类似于纤维素，因其多了一个带正电荷的胺基，使其化学性质较为活泼。目前壳聚糖正因其优良的生理活性在食品、化妆品、医药、化工、污水处理等方面展现出广阔的应用前景，近十年来国内外对于壳聚糖的开发研究热度一直持续不减，各种新颖的制备方法也是层出不穷。 1壳聚糖的来源壳聚糖通常是由甲壳素（又名几丁质）经脱乙酰基作用获得，甲壳素在自然界中广泛存在于高等真菌以及节肢动物（虾、蟹、昆虫等）的外壳中，其中虾壳、蟹壳是工业生产壳聚糖的主要原料。由于大分子间的氢键作用，天然存在的甲壳素构造坚固，化学性质稳定，不溶于水、酸碱和一般的有机溶剂，这也使得甲壳素的应用范围非常有限，因此甲壳素只有经脱乙酰基处理成壳聚糖才能获得广泛应用。 2壳聚糖的制备方法（1）化学降解法。传统的壳聚糖生产多采用化学降解法。作为壳聚糖工业生产最常用的制备方法，化学降解法简便易行，效率高，整个生产过程容易控制，但该法环境污染较为严重，对周边环境具有一定的破坏性。欧阳涟等从蟹壳中获取甲壳素，并通过脱乙酰反应制备出了壳聚糖。试验探究了影响产物壳聚糖脱乙酰反应的各种因素，如反应温度、碱液含量及反应时间等，最终确定制备高脱乙酰度壳聚糖的条件为反应温度70℃，碱液质量分数47%，反应时间10 h。（2）微生物培养法。微生物发酵法生产壳聚糖起源于美国，我国从上世纪90年代开始研究。其主要原理是利用微生物自身生产的酶进行催化，从而脱去甲壳素中的乙酰基，进而制备壳聚糖。目前该领域研究重点主要集中在优良菌株的选育和培养基的优化上。贺淹才等首先采用电解法从培养的黑曲霉湿菌体中制得甲壳素，然后采用碱提取法从培养的黑曲霉湿菌体中制备壳聚糖。试验基于黑曲霉细胞壁的主要成分为蛋白质与甲壳素，而蛋白质带有可电离的基团，于溶液中可形成带电荷的阳离子和阴离子，在外加电场作用下发生迁

壳聚糖的结构、性质及其应用--综述

壳聚糖的结构、性质及其应用张洁海洋药学0844130 摘要：生物相容性好、可降解、对组织和细胞无毒副作用的生物材料一直是生物医学领域研究的热点。壳聚糖(α(1-4)2-氨基2-去氧β-D葡聚糖)是甲壳素脱乙酰得到的天然多糖中惟一的碱性多糖,具有很多优良的特性。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。关键词：壳聚糖，结构，性质，应用壳聚糖(Chitosan，简称CTS)，壳聚糖是由N-乙酰糖胺组成,其中糖胺的含量超过90%,具有黏多糖相似的结构特点,而黏多糖在组织中分布广泛,是细胞膜有机组成成分之一,故壳聚糖具有优异的生物相容性⑴~⑵。表现为无毒、无刺激、无免疫抗原、无热原反应、不溶血,有抗菌消炎、促进伤口愈合,抗酸、抗溃疡、降脂和降低胆固醇的作用⑶~⑸。而且具有直接抑制肿瘤细胞的作用,并可通过活化免疫系统显示抗癌活性,与现有的抗癌药合用可增强抗癌效果,近年来其作为药物微球材料的研究也受到了极大的重视⑹,是一种安全可靠的天然生物活性多糖。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。一．壳聚糖的结构与性质 1.壳聚糖的来源—甲壳素壳聚糖来源于一种自然资源十分丰富的线性聚合物一甲壳素，是甲壳素经脱乙酰化反应后得到的一种生物高分子Ⅲ。甲壳素是一种天然多糖类生物高分子聚合物，在自然界中广泛存在于低等生物菌类、藻类的细胞，节支动物虾、蟹、昆虫的外壳，软体动物(如鱿鱼、乌贼)的内壳和软骨，高等植物的细胞壁等，将甲壳动物的外壳通过酸碱处理，脱去钙盐和蛋白质，即可得到甲壳素。甲壳素化学名为[(1，4)一2一乙酰胺基一2一脱氧一B—D-葡萄糖]，分子式为(C8H13N05)。，单体之间以B(1-4)糖苷键连接，分子量一般在lO6左右，理论胺含量为6．9％。甲壳素的化学结构与植物中广泛存在的纤维素结构非常相似(见图l)，故又称为动物纤维素。（a）甲壳素（b）纤维素图1甲壳素和纤维素的结构

改性壳聚糖的研究进展

改性壳聚糖的研究进展 1壳聚糖的理化性质壳聚糖(chitosan，(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)是甲壳素(chitin,(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖)部分脱乙酰化的产物。甲壳素广泛存在于蟹、虾以及藻类、真菌等低等动植物中，含量极其丰富，自然界每年产量约在100亿吨，是仅次于纤维素的第二大多糖。它是由葡萄糖结构单元组成的直链多糖，此多糖中含有数千个乙酰己糖胺残基，因此在分子间形成很强的氢键，导致其不溶于水和普通有机溶剂，这就大大限制了其应用范围。将甲壳素在碱性条件下加热，脱去N-乙酰基后可生成壳聚糖。人们常将N-脱乙酰度和粘度(平均相对分子质量)作为衡量壳聚糖性能的两项指标。N-脱乙酰度是判定壳聚糖溶解性的依据，脱乙酰度越高，分子链上的游离氨基就越多，在酸中的溶解性就越好；而壳聚糖相对分子质量越大，分子之间的缠绕程度就越大，溶解度就越小。壳聚糖是自然界中唯一的一种碱性多糖，它一般是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体。壳聚糖可溶于大多数稀酸，如盐酸、醋酸、苯甲酸溶液，且溶于酸后分子中氨基可与质子结合，使自身带上正电荷。甲壳素及壳聚糖的结构式如图1所示：

图1壳寡糖与壳聚糖的结构式甲壳素和壳聚糖在自然界可以被各种微生物降解。微生物中的甲壳素酶(chitinase)可以随机地水解甲壳素的N-乙酰-β-(1-4)糖苷键。而壳聚糖可以被多种酶水解，包括壳聚糖酶(chitosanase)、麦芽糖酶、脂肪酶、以及各种来源的蛋白酶。在人体内甲壳素酶和壳聚糖酶并非普遍存在，通过测定显示N-乙酰壳聚糖在人血清中可以被人体内普遍存在的溶菌酶(lysozyme)降解。壳聚糖的主链结构中引入了2-氨基，化学性质区别于3,6-羟基，与甲壳素相比增加了反应选择性的功能基团。由于C6-OH是一级羟基，C3-OH是二级羟基，空间位阻不同反应活性也不同，再加上C2-NH2，壳聚糖就具有三个活性不同的可供修饰的基团。根据不同的需要，被修饰的壳聚糖作为一种功能大分子广泛用于各种领域。由于壳聚糖只在酸性水溶液中溶解，而在中性或碱性水溶液中以及多数有机溶剂中不溶，限制了它的应用范围，因此科学家们采用衍生化的方法对壳聚糖进行改性获得了多种水溶性和可溶解于某些有机溶剂的衍生物，大大扩展了壳聚糖的应用范围。其中包括对壳聚糖进行N-,O-酰化，含氧无机酸酯化，醚化，N-烷基化，C6-OH和C3-OH的氧化，以及鳌合、交联等，在此过程中获得了许多性能良好，甚至是

纤维素_壳聚糖复合膜的制备及结构表征

第18卷第2期2010年6月纤维素科学与技术 Journal of Cellulose Science and Technology V ol. 18 No. 2 Jun. 2010 文章编号：1004-8405(2010)02-0033-06 纤维素/壳聚糖复合膜的制备及结构表征马浩，郑长青，李毅群* （暨南大学化学系，广东广州 510632）摘要：通过氯化1-(2-羟乙基)-3-甲基咪唑离子液体（[HeMIM]Cl）溶解微晶纤维素，并与壳聚糖的醋酸溶液混合的方法制备了质量比为2∶1的再生微晶纤维素/壳聚糖复合膜。利用红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜和数码相机照片对复合材料的结构进行表征。IR结果表明再生微晶纤维素与壳聚糖分子之间存在着强烈的氢键作用，且二者相容性较好；XRD、TGA结果表明复合材料中纤维素和壳聚糖有较强的相互作用；SEM结果表明复合材料表面粗糙，比表面积较大，可以作为潜在的生物医用材料。关键词：纤维素；壳聚糖；复合膜中图分类号：O636文献标识码：A 纤维素和壳聚糖是自然界中可生物降解、生物相容性较好的两种天然高分子材料。纤维素是由β-(1→4)-链接的D-葡萄糖组成，它含有大量羟基，易形成分子内和分子间氢键，具有一定的力学强度，但成膜性较差[1]。壳聚糖是由D-氨基葡萄糖通过β-1,4-糖苷键结合而成，具有抗菌性及多种生物活性、吸附功能等，但壳聚糖吸水性强，所形成的纤维或膜材料的湿态机械强度差，易溶胀，作为医用材料的应用受到限制[2-6]。纤维素/壳聚糖复合材料具有纤维素和壳聚糖共同的特点，具有生物相容性和可生物降解性。其复合膜可以弥补纤维素和壳聚糖存在的不足，在生物医药领域中应用有着重要意义[7]。由于纤维素难溶解[8]，目前主要是通过向壳聚糖的醋酸溶液中添加纤维素粒子的方法制备纤维素/壳聚糖复合材料[9-11]，但是这种固―液混合的方法无法像液―液混合一样制备混合均匀的复合材料，于是有待于建立一个制备均匀的纤维素/壳聚糖复合材料的新方法。由于离子液体为纤维素的直接溶剂，能有效地溶解纤维素[12]，因此，基于纤维素的离子液体溶液与壳聚糖的醋酸溶液能够实现液―液混合制备混合更加均匀的复合材料。本文正是通过混合微晶纤维素的离子液体溶液和壳聚糖的醋酸水溶液的方法，制备得到了质量比为2∶1的再生微晶纤维素/壳聚糖复合材料，并对这一材料的结构进行了初步表征。收稿日期：2010-01-06 ?通讯作者基金项目：国家自然科学基金（20672046）、广东省自然科学基金（8151063201000016）资助项目。作者简介：马浩（1985~），男，安徽濉溪人，硕士研究生；从事功能高分子材料的研究。

水溶性壳聚糖的制备方法

水溶性壳聚糖的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（１）、原料处理：将壳体去除肉后，清水漂洗备用；（２）、稀酸处理：用壳体重２～４倍４～１０％的盐酸浸泡１～２天，再用清水漂洗；（３）、碱煮除蛋白脱脂：用２～４倍８～１２％氢氧化钠煮沸２～４小时，用清水漂洗；（４）、再脱钙处理：用２～４倍１０～１５％盐酸浸泡，以除去碳酸钙和磷酸钙，再用清水漂洗；（５）、脱色处理：用２～４倍清水调节ＰＨ值在５左右、在酸性条件下加入１％的ＫＭｎＯ↓［４］至紫红色不褪为止，以除去壳体的有机色素，再用清水漂洗；（６）、还原除去ＭｎＯ↓［２］：将脱色后的壳体浸泡于１～３％的ＮａＨＳＯ↓［３］溶液中，以除去ＭｎＯ↓［２］，再用１～４％的草酸漂白得到白净甲壳素；（７）、脱乙酰度：用２～４倍５５～７０％的浓氢氧化钠在７５～９５℃处理１０～２０小时，获得壳聚糖粗品；（８）、纯化分离：将粗品溶于８～１０倍３～６％稀醋酸，慢慢加入１０％左右的浓碱至出现粘液，冷却至５～２５℃，静置水解２～４小时，用稀盐酸中和至ＰＨ值在８～９，并产生絮状物，不断搅拌，至絮状物不再产生，过滤，洗涤除去氯化钠获得可溶性壳聚糖精品。壳聚糖的结构、性质及其应用张洁海洋药学0844130 摘要：生物相容性好、可降解、对组织和细胞无毒副作用的生物材料一直是生物医学领域研究的热点。壳聚糖(α(1-4)2-氨基2-去氧β-D葡聚糖)是甲壳素脱乙酰得到的天然多糖中惟一的碱性多糖,具有很多优良的特性。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。关键词：壳聚糖，结构，性质，应用壳聚糖(Chitosan，简称CTS)，壳聚糖是由N-乙酰糖胺组成,其中糖胺的含量超过90%,具有黏多糖相似的结构特点,而黏多糖在组织中分布广泛,是细胞膜有机组成成分之一,故壳聚糖具有优异的生物相容性⑴~⑵。表现为无毒、无刺激、无免疫抗原、无热原反应、不溶血,有抗菌消炎、促进伤口愈合,抗酸、抗溃疡、降脂和降低胆固醇的作用⑶~⑸。而且具有直接抑制肿瘤细胞的作用,并可通过活化免疫系统显示抗癌活性,与现有的抗癌药合用可增强抗癌效果,近年来其作为药物微球材料的研究也受到了极大的重视⑹,是一种安全可靠的天然生物活性多糖。本文就壳聚糖的结构、性质及其应用进行综述。一．壳聚糖的结构与性质1.壳聚糖的来源—甲壳素壳聚糖来源于一种自然资源十分丰富的线性聚合物一甲壳素，是甲壳素经脱乙酰化反应后得到的一种生物高分子Ⅲ。甲壳素是一种天然多糖类生物高分子聚合物，在自然界中广泛存在于低等生物菌类、藻类的细胞，节支动物虾、蟹、昆虫的外壳，软体动物(如鱿鱼、乌贼)的内壳和软骨，高等植物的细胞壁等，将甲壳动物的外壳通过酸碱处理，脱去钙盐和蛋白质，即可得到甲壳素。甲壳素化学名为[(1，4)一2一乙酰胺基一2一脱氧一B—D-葡萄糖]，分子式为(C8H13N05)。，单体之间以B(1-4)糖苷键连接，分子量一般在lO6左右，理论胺含量为6．9％。甲壳素的化学结构与植物中广泛存在的纤维素结构非常相似(见图l)，故又称为动物纤维素。

改性壳聚糖富集研究综述范文【精编】

改性壳聚糖富集研究综述摘要:壳聚糖及其衍生物是一种天然高分子,随着对其研究的深入发展,涉及的内容和应用范围越来越广泛。本文综合概述了壳聚糖的结构、性质、富集及其化学改性的方法,简单介绍了它们的应用领域。关键词:壳聚糖;富集;化学改性;应用。引言: 壳聚糖具有许多独特的化学物理性质,根据其酸化、酉旨化和氧化、接枝与交联、经基化、经烷基化等反应还可制备成多种用途的产品,而且从氨基多糖的特点出发具有比纤维素更为广泛的用途。对壳聚糖的应用开发研究,自本世纪六十年代以来就十分活跃,近年来国际更是十分重视对它的深入开发和应用。通过对甲壳质和壳聚糖进行化学修饰与改性来制备性能独特的衍生物已经成为当今世界应用开发的一个重要方面。 1、壳聚糖及其改性吸附剂壳聚糖(chitosan)是一种天然化合物,属于碳水化合物中的多糖,是甲壳素N-脱乙酰基的产物,其学名是β(1→4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。壳聚糖本身的基本结构是葡萄糖胺聚合物,与纤维素类似。但因多了一个胺基,带有正电荷,所以使其化学性质较为活泼。且因其聚合分子结合键角度自然扭转之故,对于小分子或元素会发生凝集螫合作用。根据甲壳素脱乙酰化时的条件不同,壳聚糖的脱乙酰度和分子量不同,壳聚糖的分子量通常在几十万左右。但一般来说N-乙酰基脱去55%以上的就可称之为壳聚糖。壳聚糖本身性质十分稳定,不会氧化或吸湿。鉴于壳聚糖及其衍生物具有优良的生理活性,在食品、生物制药、水处理方面显示出非常诱人的应用价值。近年来,国内外对壳聚糖的开发研究十分活跃。 2、壳聚糖富集工艺的研究现状由于壳聚糖吸附剂有以上的优点,学者们对其富集的工艺已经有了较为深入的研究。李斌,崔慧[1]研究了以壳聚糖作富集柱,稀H2SO4为洗脱剂,稀NaOH 为再生剂,火焰原子吸收光谱法简便、快速分离富集测定水中痕量Cu(Ⅱ)的方法,于波长325nm 处测定,检出限为20ng·ml-1,线性范围为10~20μg·ml-1。此法的优点在于简便、快速、选择性好、经济实用、效果良好。但由于壳聚糖易降解,在实际操作中存在着流速控制难,富集效果不均一,空白大的问题。

巯基化壳聚糖衍生物自组装纳米球的制备与表征

文章编号:1001-9731(2014)06-06140-04 巯基化壳聚糖衍生物自组装纳米球的制备与表征? 刘英杰1,段瑞平1,刘玲蓉1,杜一博1,王静洁1,熊青青1,张其清1,2 (1.中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所,天津市生物医学材料重点实验室,天津300192; 2.福州大学生物和医药技术研究院,福州350002) 摘一要:一以N-羟基琥珀酰亚胺(N H S)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(E D C四H C l)为催化剂,将制备的双羧基聚乙二醇(C O O H-P E G-C O O H)和部分巯基化聚乙烯亚胺(P E I-S H x)先后接枝于壳聚糖分子,得到巯基化壳聚糖衍生物(C S-P E G-P E I)三利用傅立叶红外光谱仪(F T-I R)和核磁共振仪(1H NM R)对其结构进行表征;通过透析法制备自聚集纳米粒,透射电子显微镜(T E M)和动态激光粒度分析仪(D L L S)分析测试自聚集纳米粒显示,自聚集纳米粒为球状纳米胶束,该纳米球有望成为纳米药物及基因的载体三关键词:一壳聚糖;聚乙二醇;巯基化聚乙烯亚胺;自组装中图分类号:一O629文献标识码:A D O I:10.3969/j.i s s n.1001-9731.2014.06.030 1一引一言巯基化合物是一类重要的医药中间体而受到人们的广泛研究,主要集中应用于纳米药物载体[1]二生物凝胶材料制备[2]二基因载体[3]以及与纳米金结合[4]等方面三巯基化壳聚糖因其良好的生物特性得到广大研究者的青睐三壳聚糖(C h i t o s a n,C S)又叫脱乙酰甲壳素,是自然界存在的唯一碱性多糖,具有良好的生物相容性二低毒性二可降解性及粘附性,被广泛应用于化工二食品二化妆品二生物医药等方面三但是壳聚糖在水中的溶解性小,限制了其在生物医药材料方面的应用,通过与壳聚糖分子中的活性基团反应引入改性基团如胆甾醇[5]二聚乙二醇[6]二巯基等可以改变其物理化学性能,有利于其在生物医学材料领域的应用三聚乙二醇(P E G)是一种应用广泛的水溶性聚醚,它可用于医药二卫生二食品二化工等行业三本课题组已报道了聚乙二醇单甲醚接枝壳聚糖自组装纳米球用于甲氨蝶呤缓释释放的研究[6],该研究表明壳聚糖经聚乙二醇改性后,壳聚糖水溶性增加并能够自组装成胶束三低分子量聚乙烯亚胺(P E I)具有较低的生物毒性,其大分子链上拥有大量可与多种活性基团反应的氨基三因此,本文将低分子量聚乙烯亚胺与巯基乙酸甲酯反应得到部分巯基化的聚乙烯亚胺,并用羧基化聚乙二醇和部分巯基化聚乙烯亚胺接枝到壳聚糖上,得到巯基化壳聚糖衍生物,利用其在水溶液中自组装的性质制备成纳米球三由于巯基化壳聚糖衍生物中含有丰富的羧基和氨基,可进一步与其他活性基团或药物反应,可作为一种新型的药物载体在药物制剂研究中得到应用三 2一实一验 2.1一主要原料与仪器壳聚糖(C S,M w=200k D a,脱乙酰度为90.1%,浙江澳兴生物技术有限公司),采用先酸化溶解,再碱化沉淀的方法纯化;聚乙烯亚胺(P E I,M w=800D a, M n=600D a,S i g m a);5,5 二硫代双(2-硝基苯甲酸) (D T N B,S i g m a);4-二甲氨基吡啶(D MA P,F l u k a);N-羟基琥珀酰亚胺(N H S,F l u k a);1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(E D C四H C l,上海延长生化科技发展有限公司);巯基乙酸甲酯(F l u k a);聚乙二醇(P E G,M n=2000D a,上海生工生物工程有限公司);丁二酸酐(天津市福晨化学试剂厂),其它试剂均为市售分析纯,实验用水均为纯水三探头超声仪(UH-500A,A u t o m a t i cS c i e n c eI n-s t r u m e n tC O.,L T D);透射电子显微镜(T E M,J E M-100C XⅡ,J a p a n);紫外-可见分光光度计(U V-V i s, L a m b d a35,P e r k i n e l m e r);冷冻干燥机(G O L D-S I M, S I M);透析袋(MW C O8000-14000,U S A);核磁共振仪(NM R,V a r i a n I n o v a500,U S A);傅立叶变换红外光谱仪(F T-I R,N i c o l e tN e x u s470-E S P,U S A);动态激光粒度分析仪(D L L S,M a l v e r nN a n o-Z S,U K)三2.2一聚乙二醇基壳聚糖(C S-P E G)的合成按文献[7-8]方法制备双羧基聚乙二醇,再以双羧基聚乙二醇与壳聚糖为原料通过NH S/E D C催化反应[9-10]合成聚乙二醇基壳聚糖三称取0.2g(0.91m m o l N H2)纯化壳聚糖溶于磷酸盐缓冲液(0.1m o l/L, P B S,p H值=6.0)中,搅拌溶解过夜,充分溶解后向溶 0416 02014年第6期(45)卷 ?基金项目:国家自然科学基金资助项目(31271023,91323104);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(院所1304) 收到初稿日期:2013-09-18收到修改稿日期:2013-11-10通讯作者:张其清,E-m a i l:z h a n g q i q@126.c o m 作者简介:刘英杰一(1989-),女,河南禹州人,在读硕士,师承张其清教授,主要从事纳米药物缓控释制剂方面研究三

材料表征方法思考题答案

第一章XRD 1.X射线的定义、性质、连续X射线和特征X射线的产生、特点。答：X射线定义：高速运动的粒子与某种物质相撞击后猝然减速，且与该物质中的内层电子相互作用而产生的。性质：看不见；能使气体电离，使照相底片感光，具有很强的穿透能力，还能使物质发出荧光；在磁场和电场中都不发生偏转；当穿过物体时只有部分被散射；能杀伤生物细胞。连续X射线产生：经典物理学解释——由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X射线谱。量子力学解释——大量的电子在到达靶面的时间、条件均不同，而且还有多次碰撞，因而产生不同能量不同强度的光子序列，即形成连续谱。特点：强度随波长连续变化特征X射线产生：当管电压达到或高于某一临界值时，阴极发出的电子在电场的加速下，可以将物质原子深层的电子击到能量较高的外部壳层或击出原子外，使原子电离。此时的原子处于激发态。处于激发态的原子有自发回到激发态的倾向，此时外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量降低。原子从高能态变为低能态时，多出的能量以X射线的形式释放出来。因物质一定，原子结构一定，两特定能级间的能级差一定，故辐射出波长一定的特征X射线。特点：仅在特定的波长处有特别强的强度峰。 2.X射线与物质的相互作用答：X射线与物质的相互作用，如图所示一束X射线通过物体后，其强度因散射和吸收而被衰减，并且吸收是造成强度衰减的主要原因。散射分为两部分，即相干散射和不相干散射。当X射线照射到物质的某个晶面时可以产生反射线，当反射线与X射线的频率、位相一致时，在相同反射方向上的各个反射波相互干涉，产生相干散射；当X射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，产生波长比入射X射线波长长的X射线，且波长随着散射方向的不同而改变，这种现象称为不相干散射。其中相干散射是X射线在晶体中产生衍射现象的基础。物质对X射线的吸收是指X射线通过物质时，光子的能量变成了其它形式的能量，即产生了光电子、俄歇电子和荧光X射线。当X射线入射到物质的内层时，使内层的电子受激发而离开物质的壳层，则该电子就是光电子，与此同时产生内层空位。此时，外层电子将填充到内层空位，相应伴随着原子能量降低，放出的能量就是荧光X射线。当放出的荧光X射线回到外层时，将使外层电子受激发，从而产生俄歇电子而出去。产生光电子和荧光X射线的过程称为光电子效应，产生俄歇电子的过程称为俄歇效应。示意图见下：

壳聚糖的制备

壳聚糖及其衍生物的制备甲壳素（chitin）在自然不仅含量十分丰富，而且可生物降解，是环境友好产品，利用沿海地区丰富的虾蟹壳为原料，可生产出甲壳素，变废为宝，净化环境。甲壳素经浓碱处理去掉乙酰其后得壳聚糖（chitosan），分子结构如下： O O CH2OH OH NH2n O 壳聚糖经化学改性可得系列的衍生物，如：羧甲基壳聚糖、低聚壳聚糖等。这些系列产品在许多方面有着极其广泛的用途。如在医学方面可作为抗癌制剂、手术缝线、人造皮肤、药物载体等；在轻工业上可作为化妆品填料、增白剂、固发剂或增强纸张的光洁度；在环保方面可作为絮凝剂、吸附剂，用于污水处理，还可用作饮料的澄清剂、无毒包装材料等；在农业方面是一种新型植物生长调节剂，促进植物生长、增加产量、提高品质、诱导植物的广谱抗病性，还可用于生产生物农药，用于果蔬保鲜。因此壳聚糖及其衍生物系列产品有很好的潜在需求和市场前景。一、实验目的 1.了解壳聚糖及其衍生物的应用概况； 2.学习壳聚糖及其衍生物的制备原理和方法； 3.强化学生环保意识，变废为宝； 4.制备2～5g的产品。二、实验内容 1．利用强碱制备壳聚糖； 2．测定壳聚糖的脱乙酰度。三、实验原理

甲壳素是酰胺类多糖，壳聚糖的制备过程，就是酰胺的水解过程。酰胺有如下几种结构：酰胺可在强酸或强碱条件下水解，对于低分子的酰胺，水解可以进行得比较完全，但对于多糖来说，强酸更容易水解糖苷键，所以甲壳素的脱乙酰基，一般情况下不采用强酸水解；相对说来，强碱造成糖苷键的断裂不像强酸那么严重，所以都用强碱来脱乙酰基。酸碱滴定法的原理是壳聚糖的自由氨基呈碱性，可与酸定量地发生质子化反应，形成壳聚糖地胶体溶液：溶液中游离的H+用碱反滴定，这样，从用于溶解壳聚糖的酸量与滴定用去的碱量之差，即可推算出壳聚糖自由氨基结合酸的量，从而计算出壳聚糖中自由氨基的含量。四、实验材料与设备 1．实验设备与仪器水浴锅，电炉，烧杯，三角瓶，碱式滴定管，电子天平。 2．实验材料与试剂甲壳素，NaOH，HCl，甲基橙指示剂，乙醇、丙酮。五、实验步骤 1．壳聚糖的制备（1）取三个烧杯，编号1﹟、2﹟、3﹟，于每个烧杯中加入甲壳素5g，于1﹟ 烧杯中加入40％NaOH 100mL,2﹟烧杯中加入50％NaOH 100mL, 3﹟烧杯中加入 60％NaOH 100mL,100℃煮沸2h,脱乙酰基。（2）反应完毕取出，用蒸馏水洗至中性，再用乙醇、丙酮洗涤后，干燥，即得白色壳聚糖。 2．脱乙酰度的测定准确称取上述方法制备的三种壳聚糖各0.5g，分别置于250mL三角瓶中，加入

壳聚糖

壳聚糖壳聚糖(chitosan)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，自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。分子式:C56H103N9O39 分子量:1526.4539 简介壳聚糖是甲壳质经脱乙酰反应后的产品，脱乙酰基程度(D.D)决定了大分子链上胺基(NH2)含量的多少，而且D.D增加，由于胺基质子化而使壳聚糖在稀酸溶液中带电基团增多，聚电解质电荷密度增加，其结果必将导致其结构，性质和性能上的变化，至今壳聚糖稀溶液性质方面的研究都忽略了D.D值对方程的影响。壳聚糖是以甲壳质为原料，再经提炼而成，不溶于水，能溶于稀酸，能被人体吸收。壳聚糖是甲壳质的一级衍生物。其化学结构为带阳离子的高分子碱性多糖聚合物，并具有独特的理化性能和生物活化功能。近年来国内外的报导主要集中在吸附和絮凝方面。也有报道表明，壳聚糖是一种很好的污泥调理剂，将其用于活性污泥法废水处理，有助于形成良好的活性污泥菌胶团，并能提高处理效率。但研究其对活性污泥中微生物活性的影响以及其强化生物作用的机理，国内外均未见有报导。

在甲壳素分子中，因其内外氢键的相互作用，形成了有序的大分子结构．溶解性能很差，这限制了它在许多方面的应用，而甲壳素经脱乙酰化处理的产物一壳聚糖，却由于其分子结构中大量游离氨的存在，溶解性能大大改观，具有一些独特的物化性质及生理功能，在农业、医药、食品、化妆品、环保诸方面具有广阔的应用前景。物性数据 1. 性状:白色无定形透明物质，无味无臭。 2. 密度（g/mL,25℃）：未确定 3. 相对蒸汽密度（g/mL,空气=1）：未确定 4. 熔点（oC）：未确定 5. 沸点（oC,常压）：未确定 6. 沸点（oC,5.2kPa）：未确定 7. 折射率：未确定 8. 闪点（oC）：未确定 9. 比旋光度（o）：未确定 10. 自燃点或引燃温度（oC）：未确定 11. 蒸气压（kPa,20oC）：未确定 12. 饱和蒸气压（kPa,60oC）：未确定 13. 燃烧热（KJ/mol）：未确定

壳聚糖

壳聚糖的制备改性及其应用进展摘要:扼要地介绍了甲壳素及壳聚糖的主要性质、结构、及制法。重点论述了壳聚糖的一些主要的改性方法，包括醚化、氧化、酰化、交联、烷基化、接枝共聚、季铵化及和其他材料复合等方法；并综述了壳聚糖及其衍生物在食品工业、日用化学、医药行业、环保、轻工业及其他领域的应用现状。关键词：壳聚糖；衍生物；化学改性；应用 1 前言壳聚糖(chitosan) , 学名为(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖,是甲壳素(chitin) 脱乙酰的产物, 而甲壳素是仅次于纤维素的第2 大天然有机高分子物质, 每年地球上甲壳素自然生成量高达百亿吨, 其产量与纤维素相当, 储量巨大[1] 。由于它具有良好的絮凝能力、成膜性和生物相容性等较为独特的功能, 近年来在纺织、医药、日化、农业、环保、生物工程等领域有了广泛的应用。目前壳聚糖在全世界范围内供不应求。我国有丰富的甲壳素资源和巨大的壳聚糖产品的潜在市场, 应充分利用资源优势, 加快研究和开发壳聚糖系列产品的步伐, 满足不同用途的需要。 2 壳聚糖的制备方法壳聚糖可由甲壳素通过脱乙酰基反应制的，其反应式如下：反应的实质是酰胺的水解反应，一般在40%的NaOH溶液中于100~180℃加热非均相进行，得到可溶于稀酸、脱乙酞度一般为80%左右的壳聚糖。与一般的胺类物质不同，壳聚糖中的氨基在碱液中十分稳定，即使在50%的NaOH中加热到160℃也不分解[2]。提高反应温度、碱液浓度及延长反应时间可提高脱乙酞度，但在碱液中壳聚糖的主链降解也变得严重，其表现为随着脱乙酞度的提高，通常伴随粘度及分子量的下降[3](表1-1)。

壳聚糖复合膜的制备及其性能研究(可编辑)

摘要本文的目的是采用涂布法以聚乙烯醇(PVA)膜作为基膜制备壳聚糖复合膜, 以得到具有高阻隔性、较好力学性能、可降解性和抗菌性的食品包装材料,用乌氏粘度计测定壳聚糖的相对黏均分子质量。所用 3 种壳聚糖的相对黏均分 5 5 5 子质量分别为:4.68×10 、4.77×10 、6.68×10 。比较抑菌圈法、比浊法、稀释平板计数法发现,比浊法结合稀释平板计数法用于空白组与实验组的活菌计数,可以更准确地显示壳聚糖的抑菌效果。壳聚糖溶液浓度为 0.01%的 LB 培养液在培养过程中出现絮状沉淀,而高浓度(0.1%)和空白实验则不出现。这一有趣现象未见文献报导。相对分子质量大的壳聚糖的抑菌作用较强。太低浓度的壳聚糖溶液,如 0.01%浓度,对两种细菌的抑菌效果不理想。对 E. coli 抑菌活性昀好的壳聚糖溶液浓度是 0.05%;而对 S. aureus 抑菌活性昀好的浓度则是 0.025%。合成的两种壳聚糖衍生物样品(PCS、TMC)为白色絮状,都能溶于中性水。

浓度为 0.1%的 PCS 和 TMC 溶液都能有效抑制 E. coli 的生长。壳聚糖衍生物对细菌的抑菌活性有一定的选择性。TMC 对 E. coli 菌比对 S. aureus 菌具有更好的抑菌效果。以 PVA 膜作为基材,采用涂布法制备了 PVA/壳聚糖复合膜。用万能材料试验机测定复合膜的力学性能。复合膜的弹性模量随所用壳聚糖浓度的增大而增大。复合膜的断裂伸长率和抗拉强度比 PVA 膜略微减小。用透湿仪测定了复合膜的水蒸汽透过系数。各类复合膜的水蒸汽透过系数略高于 PVA 膜。用 CS-1 和 CS-2 制得的复合膜的水蒸汽透过系数随壳聚糖浓度的增大而增大;然而涂布 CS-3 的复合膜的水蒸汽透过系数却随着壳聚糖浓度的增大而减小。复合膜的水蒸汽透过系数受环境相对湿度影响较大。用透氧仪测定了复合膜的氧气透过系数,涂布壳聚糖可以提高 PVA 膜对 O 阻隔性能。 2 采用 QB/T 2591-2003 标准方法评价了复合膜对 E. coli 和 S. aureus抑菌效果。复

材料结构表征及应用课程教学大纲

《材料结构表征及应用》课程教学大纲一、《材料结构表征及应用》课程说明（一）课程代码：08131016 （二）课程英文名称：Characterization and Application of Material structure （三）开课对象：物理系材料物理专业（四）课程性质：本课程是材料物理专业的一门专业必修课。（五）教学目的全面理解材料的结构与性能之间的关系，掌握材料结构表征的基本方法，从材料的成分分析、结构测定和形貌观察等方面出发探寻结构与性能之间的内在关系，从而实现材料设计的功能。（六）教学内容：介绍一些目前比较流行的基本的材料研究方法，从材料的成分分析、结构测定和形貌观察等方面出发探寻结构与性能之间的内在关系。（七）学时数、学分数及学时数具体分配学时数：72 学分数：4 （八）教学方式：课堂教学（九）考核方式和成绩记载说明：考核方式为考试。严格考核学生出勤情况，达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据出勤情况、平时成绩和期末成绩评定，出勤情况占20％，平时成绩占20％，期末成绩占60％。二、讲授大纲与各章的基本要求第一章绪论教学要点：通过本章的教学使学生初步了解表征材料结构的几种方法及其基本特点，概略的介绍本书将要介绍的内容。

1．了解材料的内在结构决定了材料的外在性能。 2．了解材料表征的基本方法教学时数：2 教学内容：第一节材料结构与材料性能的关系第二节材料结构表征的基本方法一、化学成分分析二、结构测定三、形貌观察考核要求： 1．材料的结构决定材料的性能（领会） 2．材料结构表征的基本方法（识记）第二章红外光谱及激光拉曼光谱教学要点：了解红外光谱的基本原理，掌握红外光谱实验的制样技术和结果分析方法，了解红外光谱实验的应用范围和前景，了解激光拉曼光谱的基本概念、实验原理和应用范围。教学时数：16 教学内容：第一节：红外光谱的基本原理一、双原子分子的振动——谐报子和非谐振二、多原子分子的简正振动三、红外光谱的吸收和强度第二节：红外光谱与分子结构一、基团振动与红外光谱区域的关系二、影响基团频率的因素第三节：红外光谱图的解析方法一、谱带的三个重要特征二、解析技术三、影响谱图质量的因素第四节：红外光谱仪及制样技术一、红外光谱仪的进展二、傅里叶变换红外光谱仪原理三、傅里叶变换红外光谱法的主要优点四、红外光谱的表示方法五、样品的制备技术第五节：红外光谱在材料研究领域中的应用一、高分子材料的研究二、材料表面的研究三、无机材料的研究四、有机金属化合物的研究第六节：红外光谱新技术及其应用一、时间分辨光谱二、红外光热光声光谱技术

壳聚糖的制备

壳聚糖的制备甲壳素是许多甲壳类动物(如虾、蟹)及昆虫等外壳的重要组成成分,同时也存在于菌类的细胞壁中，还可来源于有机酸类，抗生素与酶酿造副产物。甲壳素是一种十分丰富的天然资源，在自然界蕴藏量仅次于纤维素。它不溶于水和酸性介质，甲壳素脱乙酰后形成壳聚糖（CTS）。其溶解性较甲壳素大。它是生物合成的天然高分子, 葡聚糖,酰度 ( 滴定法、热分析法、气相色谱法、元素分析法、紫外光谱一阶导数、苦味酸分光光度法等。常用的有酸碱滴定法、红外光谱法、紫外光谱法、电位滴定法等。一、壳聚糖的制备将虾壳去腿去杂质后,流水冲洗,洗净残余的虾肉,于60℃烘箱中烘干，用研钵

磨碎.称取10g虾壳3份,于100mL5%HCl中浸泡4h至无气泡冒出,再补加50mL5%HCl,浸泡2h,除去虾壳中的钙质和无机盐,抽滤用去离子水洗至中性,加100mL10%NaOH于50℃水浴中加热2h,除去蛋白,过滤,用去离子水80℃水浴中反应4h,水洗至中性,抽滤,烘干后得白色粉末状甲壳素分别为2.08,2.00,2,12g，平均产率为20.6%。二、壳聚糖制备工艺的设计 30%以下,,但是 ℃进行 , ,真空干燥, 1. ,可与酸定量反应生成盐,且胺基特别稳定,即使在50%氢氧化钠溶液中，在150℃也不会分解,基于上述特性来测定脱乙酰度。准确称取0.2g样品置于250ml三角烧瓶中,加入0.2mol/L盐酸标准溶液25ml,搅拌0.5～1h完全溶解,以甲基橙作指示剂,0.2mol/L氢氧化钠标准溶液滴定过量的盐酸至终点,另取1份样品于105烘箱中

至恒重,测定样品含水量。这种方法简单,但由于达到终点时,壳聚糖析出沉淀,使终点判定容易产生误差,尤其在样品摩尔质量较大情况下更是如此,从而导致实验的重复性差。而且样品受溶解度影响较大,有时需加热才能使样品完全溶解,这样使盐酸挥发,测定结果受到影响。但这种方法不需大型仪器,操作简便易行,经常操作,积累一定操作经验,会改 2. ,作单,,应 3. , , 红88与壳聚糖的作用。酸性红88这种带负电荷的染料与壳聚糖大分子上质子化的氨基以1∶1的化学计量形成络和物,此时酸性红88的最大吸收波长为505nm,吸光度达到最低点,可以定量利用这一变色作用。本文用酸性红143,与已知含量壳聚糖作用,测定未知含量壳聚糖。

壳聚糖及其结构特点

第一章绪论 1．1 壳聚糖及其结构特点壳聚糖(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。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：图1-1 甲壳素、壳聚糖分子的结构示意图 Fig.1-1 The configuration schematic of chitin and chitosan 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、酰基化反应等等。 1．2 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，已经广泛应用于化妆品、食品、医药、农业、环保等多个行业中。 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、3n n 甲壳素壳聚糖

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