壳聚糖的介绍--课程ppt
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关于壳聚糖的溶解性以及应用PPT讲稿
• 壳聚糖是一种阳离子型天然多糖，能与DNA形成聚电介质，因此壳聚
糖可用作基因转移工具。
• 3.1 在医药领域的应用
• 壳聚糖可以用来制备伤口覆盖膜，具有很
好的生物相容性和抗病毒性，并能促进创 面的愈合。例如，用壳聚糖制成的口腔溃 疡膜，疗效可靠，无不良反应。
• 壳聚糖及衍生物在人体内可生物降解，并
相类似，分子呈直链状，极性强，易结晶，但由于熔点高于其自身分 解温度，故不易得到非晶态的壳聚糖。
• 在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷
基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、 卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反 应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍 生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。
• 其结构为下图所示：
• 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、
• 3.3 在生化领域的应用
• 壳 聚糖具有生物降解的特性，可制成可降解的薄膜。壳聚糖的游离氨
基，对各种蛋白质的亲和力非常高，可用来作为固定化酶、抗原、抗 体等的载体。改性甲壳素固定化酶不影响酶的活性，且有很高的催化 能力，可重复使用。
• 壳聚糖的外观是白色或淡黄色半透明状固体，但壳聚糖不溶于水和碱
溶液，也不溶于硫酸和磷酸。溶于质量分数为1%的乙酸溶液后形成 透明豁稠的壳聚糖胶体溶液是最重பைடு நூலகம்的性质之一。
• 壳聚糖无毒、无害，具有良好的保湿性、润湿性，但吸湿性较强，遇
水易分解。其吸湿性仅次于甘油，优于山梨醇和聚乙二醇。
• 壳聚糖的相对分子质量为10万到30万之间。壳聚糖分子结构与纤维素
• 方法：将壳聚糖用高温浓碱浸泡，然后洗
糖可用作基因转移工具。
• 3.1 在医药领域的应用
• 壳聚糖可以用来制备伤口覆盖膜，具有很
好的生物相容性和抗病毒性，并能促进创 面的愈合。例如，用壳聚糖制成的口腔溃 疡膜，疗效可靠，无不良反应。
• 壳聚糖及衍生物在人体内可生物降解，并
相类似，分子呈直链状，极性强，易结晶，但由于熔点高于其自身分 解温度，故不易得到非晶态的壳聚糖。
• 在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷
基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、 卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反 应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍 生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。
• 其结构为下图所示：
• 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、
• 3.3 在生化领域的应用
• 壳 聚糖具有生物降解的特性，可制成可降解的薄膜。壳聚糖的游离氨
基，对各种蛋白质的亲和力非常高，可用来作为固定化酶、抗原、抗 体等的载体。改性甲壳素固定化酶不影响酶的活性，且有很高的催化 能力，可重复使用。
• 壳聚糖的外观是白色或淡黄色半透明状固体，但壳聚糖不溶于水和碱
溶液，也不溶于硫酸和磷酸。溶于质量分数为1%的乙酸溶液后形成 透明豁稠的壳聚糖胶体溶液是最重பைடு நூலகம்的性质之一。
• 壳聚糖无毒、无害，具有良好的保湿性、润湿性，但吸湿性较强，遇
水易分解。其吸湿性仅次于甘油，优于山梨醇和聚乙二醇。
• 壳聚糖的相对分子质量为10万到30万之间。壳聚糖分子结构与纤维素
• 方法：将壳聚糖用高温浓碱浸泡，然后洗
壳聚糖的介绍课程
表面处理、相纸、无碳复印纸
医学
绷带、海绵、人造血管、血液中胆固醇的控制 、肿瘤抑制、治疗烧伤、人造皮肤、眼睛的玻
璃体、隐形眼镜、药物控制释放
P2a0gG2e1o▪o/11s/e41n2M. in Applications of Chitinand Chitosan. Technomic Publishing Inc, PA. 1997
壳聚糖的介绍课程
目录
I 定义、来源 II 结构特征 III 理化性质 IV 制备方法 Ⅴ 应用
2P0a2g1e /▪1/212
2
1.定义、来源
壳聚糖（chitosan），又名脱乙酰 甲壳素，是由自然界广泛存在的几 丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的, 属高分子直链型多糖，是自然界唯 一的碱性多糖。壳聚糖作为一种天 然、绿色的环保高分子物质，具有 可生物降解性、可食用性及生物相 容性等特点，且安全无毒，对环境 无公害。
Franca E F, Leite F L, Cunha R A, Oliveira O N, Freitas L C G .Designing an enzyme-based nanobiosensor using
molecular modeling techniques. Physical Chemistry Chemical Physics. 2011，13: 8894-8899.
烷基化反应
羧基化反应是指用氯代烷酸或乙醛酸，在甲壳素或壳聚糖的6-羟基或胺基上引入羧烷 基基团，研究最多的是羧甲基化反应
醚化反应
甲壳素与聚氧乙烯反应生成的醚化物具有良好的保水性能，几乎与透明质酸相当。
酯化反应
常见的酯化反应有硫酸酯化和磷酸酯化[22]。用含氧无机酸作酯化剂，使甲壳素或壳 聚糖中的羟基形成有机酯类衍生物。
壳聚糖ppt课件
2019 13
四 壳聚糖抑菌性能影响因素、机 理及应用
1 壳聚糖的抑菌性能影响因素
（1） 分子量对壳聚糖抑菌性能的影响：
壳聚糖分子量对其抑菌性能的影响初步认为与不同 分子量壳聚糖的不同作用机理及细菌的不同结构与特性有关。
（2）浓度对壳聚糖抑菌活性的影响：
水溶性壳聚糖的抗菌活性随其浓度的增加而增加， 且它的抗真菌活性强于抗细菌活性。
2019 9
3 水溶性甲壳素的热性质
水溶性甲壳素的玻璃化转变温度( Tg)是 219．6℃。而脱乙酰度为95．8l％的壳聚糖的玻璃 化温度是202.6℃。水溶性甲壳素的玻璃化转变温 度高于壳聚糖，主要是因为水溶性甲壳素含有较多 的乙酰基，分子间的作用较壳聚糖强，分子运动更 困难。从水溶性甲壳素和壳聚糖的热失重结果分析， 二者在60℃附近开始脱水，水溶性壳聚糖脱去总重 的4.61％，而壳聚糖脱去了3.69％，说明水溶性甲 壳素的亲水性更好，在环境条件下样品含水量高， 与水的作用更强。
（3）壳聚糖在农业中的应用
可做种子处理剂、生物农药
2019 17
（4）壳聚糖在医疗卫生中的应用
壳聚糖可用于伤口填料物质，具有杀菌、促进伤口 愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩，减少疤痕的生 成等作用。
（5）壳聚糖在环保中的应用
利用壳聚糖的抗菌性，可将壳聚糖用于生化水处理 方面。
（6）壳聚糖在化妆品中的应用
2019
-
19
6 金福生-壳聚糖抗菌成膜喷雾剂
简介：今福生是一种喷雾型分子级隐形敷料，喷洒在皮
肤、黏膜患处及损伤表面，通过全新的物理及生物双重抗 菌机制，隔离、杀灭病原微生物，同时促进组织修复与再 生。 作用机理：物理及生物双重抗菌机理。 使用范围：普通外科、皮肤科、妇产科、烧伤科、整形 美容外科、肛肠科、褥疮的预防与治疗、预防医院内感染 等。
四 壳聚糖抑菌性能影响因素、机 理及应用
1 壳聚糖的抑菌性能影响因素
（1） 分子量对壳聚糖抑菌性能的影响：
壳聚糖分子量对其抑菌性能的影响初步认为与不同 分子量壳聚糖的不同作用机理及细菌的不同结构与特性有关。
（2）浓度对壳聚糖抑菌活性的影响：
水溶性壳聚糖的抗菌活性随其浓度的增加而增加， 且它的抗真菌活性强于抗细菌活性。
2019 9
3 水溶性甲壳素的热性质
水溶性甲壳素的玻璃化转变温度( Tg)是 219．6℃。而脱乙酰度为95．8l％的壳聚糖的玻璃 化温度是202.6℃。水溶性甲壳素的玻璃化转变温 度高于壳聚糖，主要是因为水溶性甲壳素含有较多 的乙酰基，分子间的作用较壳聚糖强，分子运动更 困难。从水溶性甲壳素和壳聚糖的热失重结果分析， 二者在60℃附近开始脱水，水溶性壳聚糖脱去总重 的4.61％，而壳聚糖脱去了3.69％，说明水溶性甲 壳素的亲水性更好，在环境条件下样品含水量高， 与水的作用更强。
（3）壳聚糖在农业中的应用
可做种子处理剂、生物农药
2019 17
（4）壳聚糖在医疗卫生中的应用
壳聚糖可用于伤口填料物质，具有杀菌、促进伤口 愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩，减少疤痕的生 成等作用。
（5）壳聚糖在环保中的应用
利用壳聚糖的抗菌性，可将壳聚糖用于生化水处理 方面。
（6）壳聚糖在化妆品中的应用
2019
-
19
6 金福生-壳聚糖抗菌成膜喷雾剂
简介：今福生是一种喷雾型分子级隐形敷料，喷洒在皮
肤、黏膜患处及损伤表面，通过全新的物理及生物双重抗 菌机制，隔离、杀灭病原微生物，同时促进组织修复与再 生。 作用机理：物理及生物双重抗菌机理。 使用范围：普通外科、皮肤科、妇产科、烧伤科、整形 美容外科、肛肠科、褥疮的预防与治疗、预防医院内感染 等。
环境友好型材料-壳聚糖
05 壳聚糖的未来研究方向
新应用领域探索
生物医学领域
壳聚糖在药物载体、组织工程和再生医学等领域具有广泛应用前景，未来可探索其在肿瘤治疗、细胞 培养和基因治疗等方面的应用。
环保领域
壳聚糖具有较好的吸附性能和生物降解性，可应用于水处理、土壤修复和重金属离子吸附等方面，未 来可进一步研究其在环保领域的应用潜力。
组织工程
壳聚糖可用于构建组织工 程支架，支持细胞生长和 分化，促进受损组织的再 生。
生物材料
壳聚糖可作为生物材料用 于制造医疗器械、人工器 官等，提高医疗设备的生 物相容性和安全性。
食品工业
食品添加剂
壳聚糖可作为食品添加剂用于改善食品的口感、 质地和稳定性，如增稠剂、乳化剂等。
食品包装材料
壳聚糖可制成可降解的食品包装材料，减少塑料 污染，提高食品安全性和环保性。
发现与历史
发现
壳聚糖最初是从蟹壳和虾壳中提取出 来的。
历史
壳聚糖的研究始于19世纪，经过一个 多世纪的发展，其应用领域不断扩大 ，成为一种重要的环境友好型材料。
生产与应用
生产
壳聚糖的生产主要通过甲壳素的脱乙酰化实现，通常采用化学法或酶法进行。
应用
壳聚糖在医药、环保、食品、化妆品等领域有广泛应用，如药物载体、生物材 料、环保包装材料、食品保鲜剂等。
02 壳聚糖的环境友好性
可生物降解性
壳聚糖可在自然环境中被微生物分解 为水和二氧化碳，这一特性使其成为 一种理想的可降解材料。
与传统的塑料材料相比，壳聚糖在降 解过程中不会释放有害物质，从而减 少了对环境的污染。
低毒性
壳聚糖本身具有低毒性，对生物体无害，因此在接触过程中 不会对生物造成伤害。
在使用壳聚糖作为包装材料、药物载体或其他与生物体接触 的场合，其低毒性特性确保了安全性。
壳聚糖
•
生理活性
1、化妆品专用壳聚糖 化妆品专用壳聚糖具有良好的吸湿、保湿、调理、抑菌等功能；适用于润肤霜、 淋浴露、洗面奶、摩丝、高档膏霜、乳液、胶体化妆品等；有效的弥补了一般壳聚糖 的缺陷。 2、絮凝剂专用壳聚糖 壳聚糖及其衍生物都是具有良好的絮凝、澄清作用。作为饮料的澄清剂，可使悬 浮物迅速絮凝，自然沉淀，提高原液的得率；在中药提取液中，大分子的蛋白质、鞣 酸和果胶，可以用壳聚糖溶液方便地除去，精制出纯度较高的中药有效成份；利用壳 聚糖的吸附性，在水质净化方面有良好的效果。
将甲壳素用浓碱加热处理，脱去乙酰基就得到壳聚糖。由虾、蟹壳制取甲壳素、壳聚糖 的简要流程如下： 5%HCl 10%NaOH 40%～45%NaOH ↓ ↓ ↓ 虾或蟹壳→ 脱 钙 → 脱蛋白→甲壳素 → 脱酰基→壳聚糖 ↓ ↓ ↓ CaCl2、CO2 蛋白质 CH3COONa
将虾、蟹壳洗净干燥后，以5％稀盐酸于室温浸泡2ｈ，除去原料中的碳酸钙，然后 过滤水洗至中性，再置于10％的ＮａＯＨ溶液中煮沸2ｈ脱蛋白，过滤水洗至中性， 干燥即得甲壳素。而后置于45％～50％ＮａＯＨ溶液中，在100～100水解4ｈ或用 40 ％ＮａＯＨ溶液，于（84±1）℃的烘箱中保温17ｈ，然后过滤，水洗至中性，干燥 即得壳聚糖。为加快脱乙酰反应，可进行间断性水洗。
二、水溶性壳聚糖的制备
提出两种降解制备水溶性壳聚糖的新方法: (1)UV-H_2O_2联合 制备水溶性低聚壳聚糖:
(2)在壳聚糖-水异相体系中,磷钨酸催化H_2O_2 制 备水溶性低聚壳聚糖。
降解实验结果表明:两种方法均可以有效地制备 水溶性低聚壳聚糖, 降解产物保持壳聚糖的基本 结构特征。
壳聚糖的应用价值
⑥织物的整理剂。壳聚糖可作为织物的永久整理剂，使织物耐水洗，耐磨擦，具有 固色和增强作用，提高织物的坚牢度，减少皱缩率，并使织物具有滑爽光洁和挺括 的外观和手感。衬领和衣衬垫使用壳聚糖处理后既硬挺又不怕水洗。电线的绝缘包 布用壳聚糖处理后可提高其绝缘性能及热老化性能。 此外，甲壳素和壳聚糖也可制 成具有特殊用途的纤维。 ⑦日用化学品。壳聚糖溶于稀的弱酸中即为阳离子型高分子电解质，它无色无味、 无嗅、无毒副作用，有很高的吸湿和保湿作用，因其含有氨基，与毛、发、皮肤有 很好的亲和、渗透作用，而且还有抗菌作用，因此是一种理想的化妆品用高分子化 合物。可以用于固发剂、头发调理剂、洗发香波、护肤剂、口腔卫生剂等。 此外，壳聚糖在生物大分子物质的回收，以及功能材料方面也有很好的应用。
关于壳聚糖的溶解性以及应用PPT课件
➢ 4.2 综上所述 ，可以看出壳聚糖的应用极为广泛而且前景非常诱人。自20世纪80 年代以来，在全世界范围内掀起开发甲壳素、壳聚糖的研究热潮后，世界各 国都在加大甲壳素、壳聚糖的开发力度，日本当前处于各国的前列，是世界 上第一个生产壳聚糖的大国。目前美国和日本年需壳聚糖已达3000t ,50 % 需进口。我国从20世纪80年代开始生产壳聚糖，目前年产量为400 t，主要 生产厂家集中在沿海地区。
第十一页，共17页。
➢ .3.2 在环保领域的应用
➢ 由于游离氨基的存在，壳聚糖类在酸性溶液中具有阳离子型聚电介质的性质， 因此可作为凝聚剂用于水的澄清。还可用于工业废水的脱氯酚和造纸污水脱木 质素处理等。
➢ 壳聚糖是高性能的重金属离子捕集剂，因此可用于含重金属离子的污水处理 和贵金属的回收。将壳聚糖用于溶液中Cu2十、Cr3十 、Ni'+金属离子的脱 除和回收，最高回收率达95%一100%。例如，壳聚糖可速有效地吸附含Cr 废水中的Cr， 除Cr率达90%以上。用D-半乳糖改性的壳聚糖能吸附 Ga,In,Nd,Eu,Cu,Ni,Co等金属离子，壳聚糖分子的氨基和经基起了鳌合配位 体的作用。壳聚糖类也能用于放射性元素铀的捕集和核工业污水的处理。
第七页，共17页。
➢ 2.4外界环境Ｔ改变溶解性 ➢ 温度升高，分子(离子)的热运动加剧，使得分子间混台加快， 壳聚糖的溶解性
能同样能受到温度的影响。 ➢ 原理：由于升高温度之后，氢离子的运动速率加快，使得氢离子对氨基和羟基
作用加强同时大分子链运动加快，从而加快了壳聚糖有序结构的破坏，促进了 壳聚糖的溶解。 ➢ 但是升高温度对壳聚糖溶液也带来了不利的影响。由于壳聚糖的缩醛键结构， 在氢离子的攻击下很容易发生水解，使壳聚糖降解。当温度升高时壳聚糖降解 更为严重，所以溶解壳聚糖温度不宜过高，一般２０～３０度为宜，对于必须 加热的才能溶解的溶剂，也要尽量采取最低温度下使其溶解。
第十一页，共17页。
➢ .3.2 在环保领域的应用
➢ 由于游离氨基的存在，壳聚糖类在酸性溶液中具有阳离子型聚电介质的性质， 因此可作为凝聚剂用于水的澄清。还可用于工业废水的脱氯酚和造纸污水脱木 质素处理等。
➢ 壳聚糖是高性能的重金属离子捕集剂，因此可用于含重金属离子的污水处理 和贵金属的回收。将壳聚糖用于溶液中Cu2十、Cr3十 、Ni'+金属离子的脱 除和回收，最高回收率达95%一100%。例如，壳聚糖可速有效地吸附含Cr 废水中的Cr， 除Cr率达90%以上。用D-半乳糖改性的壳聚糖能吸附 Ga,In,Nd,Eu,Cu,Ni,Co等金属离子，壳聚糖分子的氨基和经基起了鳌合配位 体的作用。壳聚糖类也能用于放射性元素铀的捕集和核工业污水的处理。
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➢ 2.4外界环境Ｔ改变溶解性 ➢ 温度升高，分子(离子)的热运动加剧，使得分子间混台加快， 壳聚糖的溶解性
能同样能受到温度的影响。 ➢ 原理：由于升高温度之后，氢离子的运动速率加快，使得氢离子对氨基和羟基
作用加强同时大分子链运动加快，从而加快了壳聚糖有序结构的破坏，促进了 壳聚糖的溶解。 ➢ 但是升高温度对壳聚糖溶液也带来了不利的影响。由于壳聚糖的缩醛键结构， 在氢离子的攻击下很容易发生水解，使壳聚糖降解。当温度升高时壳聚糖降解 更为严重，所以溶解壳聚糖温度不宜过高，一般２０～３０度为宜，对于必须 加热的才能溶解的溶剂，也要尽量采取最低温度下使其溶解。
壳聚糖、甲壳素应用PPT课件
涂依
戊二醛为交联剂， 以涂覆的方法制备了壳聚糖 /羧甲基壳聚糖双层复合 膜， 羧甲基壳聚糖的分子量不同， 研究对比不同分子量羧甲基壳聚糖 双层复合膜的创伤修复效果。实验结果表明: 制备的双层复合膜对创伤 都有一定的修复效果，但是羧甲基壳聚糖的分子量越小，创伤修复效 果越好
余丕军
通过观察胶原蛋白 － 壳聚糖( 80: 20) 复合纳米纤维膜修复 SD 大鼠背部全层皮
营养药物载体 针对壳聚糖微球作为药物载体的研究已经有很多，但其作为营养药物载体的研究则比较少。目前，
壳聚糖微球在营养物运送方面的研究主要是作为维生素载体。
8
甲壳素生物质转化为高附加值化合物
随着全球石油、天然气等传统化石资源逐渐枯竭，人们正在努力寻求新的替代能源。生物质是 一种天然可再生资源，数量巨大，价格低廉，丰富的生物质资源有望成为未来获取燃料和高附加值 化学品的主要来源。新加坡国立大学的颜宁教授等提出了甲壳素生物质精炼的概念，同时指出甲壳 素生物质来源丰富，应该像纤维素生物质一样被充分利用，使其转化成为具有较高价值的化学品。
表面释放
壳聚糖微球 溶蚀释放
扩散释放
7
壳聚糖微球在药物载体中的应用
普通药物载体 壳聚糖微球作为普通药物的载 体，能提高药 物稳定性，保持药物长期活性。目前已有多种药物可通
过壳聚糖微球缓释，如四环素、奈普生、阿司匹林等。药物经过壳聚糖微球负载后缓释作用十分明显， 释放时间与原药相比都显著地延长。
生物大分子药物载体 用 壳聚糖微球作为多肽、蛋白质类药物的载体，不仅可以保护药物免受消化道酶的破坏及ｐＨ值的
肤缺损创面的作用， 修复后14d 实验组创面已经基本对合; 而仅用油纱及干纱布
包扎并在创伤外缘打包固定的对照组创面对合不整齐， 创面较实验组大。证实
甲壳素与壳聚糖简介课件
你现在学习的是第18页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的生产工艺：
制备甲壳素的主要操作是：脱钙和脱蛋白。
? 酸的作用即为脱钙，即用于浸泡虾蟹壳时使其中的碳酸钙
和无机盐变为水溶性溶液和二氧化碳等。 碱的作用即为脱蛋白，因为蛋白质在碱液中比在酸液中溶
解得较快也较完全。 这样剩余下来的就是甲壳素。
你现在学习的是第19页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的生产工艺：
壳 聚 糖
甲 壳 素
你现在学习的是第20页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的应用：
1.甲壳素与壳聚糖在食品工业上的应用：
国内外大量研究表明，甲壳素和壳聚糖是无毒的，美国食品与医 药卫生管理局（FDA）已批准其为食品添加剂。
在日本，甲壳素或壳聚糖在食品工业中使用的数量，要占到总 量的70%。
你现在学习的是第24页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的应用：
（4）抑菌和保鲜作用
（ba））抑保菌鲜作作用用： 壳甲聚壳糖素以和壳其聚独糖特及的它结们构的，衍对生许物多对真果菌蔬具具有有抑明制显的作保用鲜。防已腐发作现用壳，
聚这糖些对作金用黄来色源葡于萄来球源菌于、它大们肠很杆好菌的、成小膜肠性结和炎耶抑尔菌森作菌用、，鼠甚伤至寒能沙 门激菌发和一李些斯有特益单酶核的增作生用菌及这抑几制种一常些见有食害物酶中的毒菌作具用有。较强的抑制作 用。壳聚糖具有很好的成膜性，将壳聚糖溶液喷涂到果蔬表面，干燥后即 在果蔬在表日面本形已成有一将层壳无色聚透糖明作的为可食食品用防薄腐膜，剂由的于专壳利聚。糖膜的独特物理和生
（3）分离树脂 可用来回收重金属、核酸、核苷酸、氨基酸，作高压液相色谱柱的载体
，薄层色谱的载体。
你现在学习的是第26页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的应用：
甲壳素与壳聚糖的生产工艺：
制备甲壳素的主要操作是：脱钙和脱蛋白。
? 酸的作用即为脱钙，即用于浸泡虾蟹壳时使其中的碳酸钙
和无机盐变为水溶性溶液和二氧化碳等。 碱的作用即为脱蛋白，因为蛋白质在碱液中比在酸液中溶
解得较快也较完全。 这样剩余下来的就是甲壳素。
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甲壳素与壳聚糖的生产工艺：
壳 聚 糖
甲 壳 素
你现在学习的是第20页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的应用：
1.甲壳素与壳聚糖在食品工业上的应用：
国内外大量研究表明，甲壳素和壳聚糖是无毒的，美国食品与医 药卫生管理局（FDA）已批准其为食品添加剂。
在日本，甲壳素或壳聚糖在食品工业中使用的数量，要占到总 量的70%。
你现在学习的是第24页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的应用：
（4）抑菌和保鲜作用
（ba））抑保菌鲜作作用用： 壳甲聚壳糖素以和壳其聚独糖特及的它结们构的，衍对生许物多对真果菌蔬具具有有抑明制显的作保用鲜。防已腐发作现用壳，
聚这糖些对作金用黄来色源葡于萄来球源菌于、它大们肠很杆好菌的、成小膜肠性结和炎耶抑尔菌森作菌用、，鼠甚伤至寒能沙 门激菌发和一李些斯有特益单酶核的增作生用菌及这抑几制种一常些见有食害物酶中的毒菌作具用有。较强的抑制作 用。壳聚糖具有很好的成膜性，将壳聚糖溶液喷涂到果蔬表面，干燥后即 在果蔬在表日面本形已成有一将层壳无色聚透糖明作的为可食食品用防薄腐膜，剂由的于专壳利聚。糖膜的独特物理和生
（3）分离树脂 可用来回收重金属、核酸、核苷酸、氨基酸，作高压液相色谱柱的载体
，薄层色谱的载体。
你现在学习的是第26页，课件共31页
甲壳素与壳聚糖的应用：
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β(1→4)linked D-glucos units
Page 6
2.结构特征
研究证实，甲壳素与其他多糖一样，其分子链也是螺旋形，X射线 衍射照片给出的螺距为0.515nm,一个螺旋平面由6个糖残基组成
Chitosan secondary structures as determined by solid X-ray crystallography. A) twofold; B)3-fold; C) 4-fold; D) 5-fold; and, E) two-relaxedfold.
医学
Page 14
Goosen M. in Applications of Chitinand Chitosan. Technomic Publishing Inc, PA. 1997
5.应用
透水性反应墙
蓄水层
Fungicide seed coating(杀菌剂种子涂层 ).au/agronomy/past ures/research/pastureresearc.htm 弱透水层
Chitosan soap, lotion, · · .my/gallerie s.html
thank you
1.定义、来源
自然界中的甲壳素
节肢动物的外骨骼
软体动物的壳
硅藻的刺
真菌、霉菌、酵母的细胞壁
其他无脊椎动物
Page 5
2.结构特征
4
6 5 3 2 1
4
6 5 3 2 1
β(1→4)linked N-acetyl-D-glucos-2-amine units
β(1→4)linked D-glucos-2-amine units Degree of DeAcetylation > 60%
生物降解性 生物相容性 黏附性
DD
WM
作用（Fuction）
降解速率与 DD 成负相关， 与 MW 成正相关 DD > 35% 时， 毒副作用较小 ；DD < 35% 时，毒副作用与 DD 成 量效依存关系 黏附强度与 DD、 MW 均成正相关 -NH3+ 可与肿瘤细胞表面的负电荷相互作用， 抑制细胞活性和迁 移行为 ； 低 MW 的壳聚糖更易与细胞相互作用。其降解产生的 六聚体产物有较强的抗肿瘤活性
Franca E F, Leite F L, Cunha R A, Oliveira O N, Freitas L C G .Designing an enzyme-based nanobiosensor using molecular modeling techniques. Physical Chemistry Chemical Physics. 2011，13: 8894-8899.
5.应用
应用（application） 化妆品 生物工程 农业 食品 薄膜 水处理 制浆造纸 举例 化妆粉、指甲油 酶和细胞固定化、蛋白分离、色层分析葡萄糖 电极. 种子/叶涂层、培养液/肥料、农药控制释放 去除染料和酸、防腐剂、颜色稳定剂、动物的 饲料 萃取分离、磁导率控制 去除金属离子、絮凝剂/混凝剂、过滤/筛选 表面处理、相纸、无碳复印纸 绷带、海绵、人造血管、血液中胆固醇的控制 、肿瘤抑制、治疗烧伤、人造皮肤、眼睛的玻 璃体、隐形眼镜、药物控制释放
Journal of Scientific & Industrial Research，Vol.63，January 2004，，pp 20-31.
微生物法 微 甲壳素是绝大多数真菌细胞壁的主要组成成分，许多制药企业和酶 制剂的发酵过程产生的下脚料中含有真菌的菌丝体，可从中提取甲 壳素。如黑曲霉、雅致放射毛霉鲁氏毛霉等
抗氧化活性
DD
WM
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Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery, October 2010, Vol. 24, No.10
3.理化性质
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3.理化性质
主要化学反应
主要化学反应
酰化反应
甲壳素和壳聚糖通过与酰氯或酸酐反应，在大分子链上导入不同分子量的脂肪族或芳 香族酰基，所得的产物在有机溶剂中的溶解度可大大提高。
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3.理化性质
主要物理性质
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B一 1，4糖苷键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。
2
3
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。
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
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1.定义、来源
壳聚糖是甲壳素脱N-乙酰基的产物，一 般而言，N-乙酰基脱去55%以上的就可 称之为壳聚糖，或者说，能在1%乙酸或 1%盐酸中溶解1%的脱乙酰甲壳素，这 种脱乙酰甲壳素被称之为壳聚糖。
事实上，N-脱乙酰度为55%以上的甲壳 素，就能在这种稀酸中溶解。
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Jolanta Kumirska .Application of Spectroscopic Methods for Structural Analysis ofChitin and Chitosan，Mar. Drugs 2010硫酸酯化和磷酸酯化[22]。用含氧无机酸作酯化剂，使甲壳素或壳 聚糖中的羟基形成有机酯类衍生物。
其他化学反应
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Shiff碱反应 接枝共聚反应 交联反应
4.壳聚糖的制备
化学法 化学法 壳聚糖的制取通常采用化学法，制备工艺程序为： 甲壳一脱钙—脱蛋白质一脱色一甲壳质一脱乙酰基一壳聚糖。
Crini G. Progress in Polymer Science, 30 (2005) 38
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ChitoSan® fibers and chitin socks http://cd.tradehelper.o r.kr/
微波法 微波法比常规法达到相同的脱乙酰度所需的反应时间可以缩 短9/10，壳聚糖的黏度也有提高
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4.壳聚糖的制备
壳
真菌
清洗和粉碎
收割、洗涤、晒干
盐酸脱盐
粉碎然后用NaOH处理
NaOH脱蛋白质 甲壳素粉末
用LiCl/DMAc提取
水中沉淀，干燥
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Kohr E. Chitin: fulfilling a biomaterials promise. Elsevier Science, 2001
DD DD DD
WM ---WM
抗肿瘤活性
DD
WM
抑菌活性
DD
WM
壳聚糖中有效 -NH3+ 的数量是决定其抑菌活性的关键因素。随着 DD 的增加， 壳聚糖与细胞膜的结合能力增强， 渗透能力增强 ；而较高的 MW 会减少有效 -NH3+ 的暴露量以及壳聚糖向细胞 的渗透能力 随着 DD 的增高， 壳聚糖的抗氧化能力增强 ；但对自由基的清 除能力和对金属离子的螯合力则随MW的增加而降低
壳聚糖（chitosan）
叶客诚
目录
I
定义、来源
II
结构特征
III
理化性质
IV
制备方法
Ⅴ
应用
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1.定义、来源
壳聚糖（chitosan），又名脱乙酰 甲壳素，是由自然界广泛存在的几 丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的, 属高分子直链型多糖，是自然界唯 一的碱性多糖。壳聚糖作为一种天 然、绿色的环保高分子物质，具有 可生物降解性、可食用性及生物相 容性等特点，且安全无毒，对环境 无公害。
4
壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纤性、吸湿性 和保湿性
脱乙酰度（ deacetylation degree， DD）和相对分子质量（ molecular weight， MW ）为最重要结构参数
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3.理化性质 壳聚糖生物学性能与结构表征的关系
生物学性能（Biological properties）
羧基化反应
羧基化反应是指用氯代烷酸或乙醛酸，在甲壳素或壳聚糖的6-羟基或胺基上引入羧烷 基基团，研究最多的是羧甲基化反应
烷基化反应
羧基化反应是指用氯代烷酸或乙醛酸，在甲壳素或壳聚糖的6-羟基或胺基上引入羧烷 基基团，研究最多的是羧甲基化反应
醚化反应
甲壳素与聚氧乙烯反应生成的醚化物具有良好的保水性能，几乎与透明质酸相当。