壳聚糖
壳聚糖的化学名称
壳聚糖的化学名称
壳聚糖的化学名称为N-乙酰葡聚糖，是一种天然的多糖类化合物。
它由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键连接而成。
壳聚糖在自然界中广泛存在，包括虾壳、蟹壳、贝壳等海洋生物的外壳中。
壳聚糖具有多种独特的化学性质和生物功能。
首先，壳聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性，可被人体内的酶降解成无毒的物质，不会对人体造成任何不良反应。
其次，壳聚糖具有优秀的吸附性能和离子交换性能，能够吸附和去除水中的金属离子、染料、有机物等污染物。
此外，壳聚糖还具有良好的膜形成性能，可用于制备膜材料，广泛应用于水处理、生物医学、食品工业等领域。
壳聚糖还可以通过化学修饰或改性得到不同的功能材料。
例如，通过引入阳离子官能团，可以制备具有吸附和杀菌功能的壳聚糖材料；通过引入羟基磷酸根，可以制备具有骨组织工程应用潜力的壳聚糖材料。
此外，壳聚糖还可以与其他功能材料复合，形成具有多种功能的复合材料，例如壳聚糖/明胶复合凝胶用于药物缓释、壳聚糖/纳米颗粒复合材料用于生物成像等。
壳聚糖作为一种重要的天然多糖类化合物，具有多种独特的化学性质和生物功能，广泛应用于水处理、生物医学、食品工业等领域。
通过化学修饰和复合等手段，可以获得不同功能的壳聚糖材料，为解决环境污染、药物缓释、组织工程等问题提供了新的思路和方法。
壳聚糖的研究和应用前景广阔，对于推动相关领域的发展具有重要
意义。
壳聚糖
性质
主要物理性质
不能完全溶解于水和碱溶液中，但可溶于稀 酸，游离氨基质子化促进溶解。溶于稀酸呈 粘稠状，在稀酸中壳聚糖的B-1,4糖苷键会慢 慢水解，生成相对分子质量的壳聚糖。 壳聚糖在溶液中市带正电荷多聚电解质，具 有很强的吸附性。
主要化学反应
酰化反应
羧基化反应
烷基化反应度、相对分子质量、 黏度有关，脱乙酰度越高、相对分子质量越 其他化学反应（如shiff碱反应 接枝共聚反应 小，越易溶于水。 交联反应） 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。
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。
自然界中的来源
甲壳素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
应用
药物载体 缓释药物 抗菌 功能性药物
1. 提高肽类药物的吸收 2. 制取抗癌药剂
絮凝剂 废水处理
壳聚糖（CHITOSAN）
定义
壳聚糖（chitosan），又名 脱乙酰甲壳素，是自然界广泛 存在的几丁质（chitin）经过 脱乙酰作用得到的，属于高分 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。
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14. 临界温度（ºC）：未确定15. 临界压力（KPa）：未确定16. 油水（辛醇/水）分配系数的对数值：未确定17. 爆炸上限（%,V/V）：未确定18. 爆炸下限（%,V/V）：未确定19. 溶解性：溶于PH<6.5的稀酸,不溶于水和碱溶液.主要用途1.主要应用于食品、医药、农业种子、日用化工、工业废水处理等行业。
壳聚糖
文献综述钟士亮 041511130壳聚糖(chitosan)是甲壳素N-脱乙酰基的产物，是由β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖单元和β-(1,4)-2-乙酰胺基-2-脱氧-D-葡萄糖单元组成的共聚体[1]。
而甲壳素是地球上最丰富的高分子化合物之一，每年的天然产量达上百亿吨，仅次于纤维素。
甲壳素与Ca2+是虾、蟹、昆虫的外壳、藻类、菌类细胞壁的主要构成成分[2]。
壳聚糖是迄今发现的唯一具有明显碱性、带正电荷的天然多糖类有机高分子。
壳聚糖分子结构中含有氨基、羟基、氧桥以及富含电子的吡喃环活性基团，通常在生物体内表现出极强的亲和性，同时具有抗菌活性等，但是，壳聚糖结构上大量的羟基和氨基，使得壳聚糖分子间与分子内有强烈的氢键作用，所以壳聚糖不溶于一般溶剂和水，但可以溶解于稀酸，如醋酸，盐酸等，这使得壳聚糖的推广应用受到很大程度上的限制，因此改善壳聚糖的溶解性能特别是改善其水溶性，是壳聚糖改性研究中最重要的方向之一[3-4]。
壳聚糖在生物学和医学上都具有潜在的应用价值。
据报道壳聚糖单体，有许多独特的生理活性，促进脾脏抗体生长，抑制肿瘤细胞[5]；强化肝脏功能，降低血压，吸附胆固醇；在微酸环境中具有较强的抗菌作用和显著的吸湿保湿力；活化植物细胞，促进植物快速生长[6]。
壳聚糖能促进血液凝固，可用作止血剂。
它还可用于伤口填料物质，良好的生物相容性和生物可降解性，还具有消炎、减少创面渗出和促进创伤组织再生、修复和愈合的作用。
壳聚糖结构如下图1.1：图 1.1 壳聚糖的结构式它分子链上的胺基和羟基都是很好的配位基团。
1 壳聚糖的性质1.1壳聚糖物理化学性质1811年法国科学家Braconno提取得到的甲壳素，甲壳素通过脱乙酰化得到壳聚糖，从此人们对它的研究越来越多。
壳聚糖呈白色或灰白色，略有金属光泽，为透明且无定形固体。
在185 ℃下开始分解，不溶于水和稀碱，可溶于大多数有机酸和部分无机酸中，壳聚糖分子中同时存在大量的氨基和羟基，因此可以进行相应的修饰、接枝、以及活化等[7]壳聚糖以其氢键相互交联成网状结构，利用适当的溶剂，可制成透明的的薄膜，壳聚糖的溶液具有粘性是一种理想的成膜物。
壳聚糖的结构_性质和应用
壳聚糖的结构_性质和应用壳聚糖（Chitosan）是一种重要的生物高分子材料，在生物医学、食品、环境和农业领域有广泛的应用。
它是由葡萄糖与脱乙酰化合而成的线性共聚物，具有多种独特的化学性质和生物功能。
下面将详细介绍壳聚糖的结构、性质和应用。
壳聚糖的性质：1.可降解性：壳聚糖是可生物降解的材料，可以通过酶或微生物的作用在自然环境中迅速降解，不会对环境造成污染。
2.生物相容性：壳聚糖具有良好的生物相容性，能够与生物体组织亲和，不会引起免疫反应和排斥反应，适用于生物医学领域的应用。
3.凝胶性：壳聚糖在酸性溶液中易形成凝胶，可以通过调节pH或温度控制凝胶的形成和溶解，具有良好的胶体稳定性。
4.亲水性：壳聚糖具有较强的亲水性，能够吸附水分并保持水分平衡，可以用于保湿剂和水凝胶材料的制备。
5.电荷性：壳聚糖是一种阳离子高分子，表面带正电荷，可以与带负电荷的物质发生吸附和离子交换反应。
6.生物活性：壳聚糖具有抗菌、抗氧化、促进伤口愈合、增强细胞黏附和生长等生物活性，有助于促进组织修复和治疗。
壳聚糖的应用：1.医药领域：壳聚糖具有良好的生物相容性和生物活性，可以用于制备药物输送系统、伤口敷料、组织工程支架、缓控释药物等。
其独特的凝胶性质可以用于制备药物凝胶和水凝胶材料。
2.食品工业：壳聚糖具有保湿、抗菌和稳定乳化等性质，在食品加工中常用作食品包装材料的抗菌涂层、保湿剂、稳定剂和乳化剂等。
此外，壳聚糖还可以用于食品油脂的净化、脱色和脱臭等处理过程。
3.环境保护：壳聚糖具有吸附重金属离子、有机物和染料等的能力，在环境污染的治理中有广泛应用。
壳聚糖还可以用于水处理、土壤修复、污水处理和废气处理等领域。
4.农业领域：壳聚糖可以作为植物生长调节剂和农药增效剂等农业化学品的新载体和添加剂。
壳聚糖也可以制备水凝胶耕作剂、农药缓控释剂和土壤调理剂等。
总结：壳聚糖是一种重要的生物高分子材料，具有多种独特的化学性质和生物功能。
它在医药、食品、环境和农业等领域有广泛的应用，如药物输送系统、伤口敷料、食品包装材料、环境污染治理和农业化学品等。
壳聚糖的制备方法
壳聚糖的制备方法
壳聚糖可以通过多种方法制备，以下是一些常见的制备方法：
1. 天然提取法：天然提取法是直接从自然界中提取壳聚糖的方法。
例如，从虾、蟹等甲壳类动物的外壳中提取壳聚糖。
这种方法得到的壳聚糖纯度较高，但产量较低。
2. 化学合成法：化学合成法是通过化学反应在实验室里制备壳聚糖的方法。
这种方法可以大规模生产壳聚糖，但需要使用大量化学试剂，且产物的纯度可能不如天然提取法。
3. 生物合成法：生物合成法是利用微生物发酵的方法生产壳聚糖。
这种方法可以大规模生产壳聚糖，且不需要使用化学试剂，因此对环境友好。
但需要选择合适的微生物和发酵条件，以确保产物的纯度和产量。
4. 酶促合成法：酶促合成法是利用酶催化反应制备壳聚糖的方法。
这种方法可以在温和的条件下进行，且使用的酶通常对环境友好。
但需要选择合适的酶和反应条件，以确保产物的纯度和产量。
总的来说，制备壳聚糖的方法有很多种，可以根据实际需求选择合适的方法。
壳聚糖及其结构特点
壳聚糖及其结构特点壳聚糖是一种天然高分子化合物，是由一种重要的葡萄糖多糖-2-氨基-2-脱乙酰壳聚糖构成的。
壳聚糖在自然界中广泛存在于海洋生物、昆虫和真菌中，并在酿酒、食品、生物医药等领域具有广泛的应用。
壳聚糖的结构特点主要包括分子量、胺基官能团、空间构型和溶解性等方面。
首先是壳聚糖的分子量，壳聚糖的分子量通常在几千到几十万之间。
它的分子量对于其应用性能具有重要影响，分子量较高的壳聚糖在药物控释和生物医学领域具有更好的应用前景。
其次是壳聚糖的胺基官能团，壳聚糖分子中的氨基官能团赋予它良好的生物活性和可改性。
通过适当的化学修饰，壳聚糖可以与其他物质发生共价键结合，形成更稳定的复合物，广泛应用于药物控释系统、生物传感器等领域。
壳聚糖的空间构型是其重要的结构特点之一、壳聚糖的葡萄糖环通过1,4-β连接方式形成线性链状结构，而线性链之间通过1,6-β连接方式形成混乱的空间网络结构。
这种空间构型使得壳聚糖在水中形成网状结构，表现出较强的黏度和凝胶性质。
这种凝胶性质使得壳聚糖在药物控释、组织工程和伤口愈合等领域具有重要的应用潜力。
最后是壳聚糖的溶解性。
壳聚糖是天然来说是溶于酸性溶液和醇类溶剂中的，而在中性和碱性溶液中很难溶解。
然而通过化学修饰或物理处理，可以改善壳聚糖的溶解性，并使其在更广泛的溶剂体系中可溶解。
这对于壳聚糖的应用来说具有重要意义。
总的来说，壳聚糖作为一种天然高分子化合物，具有许多重要的结构特点。
这些特点决定了壳聚糖在药物控释、组织工程和生物医药等领域具有广泛的应用前景。
同时，对壳聚糖的结构特点的深入研究也为其进一步改性和提高应用性能提供了重要的理论基础。
什么是壳聚糖壳聚糖主要功效和作用机理
什么是壳聚糖壳聚糖主要功效和作用机理壳聚糖是一种具有多种生物活性的聚合物，它由葡萄糖分子通过β-1,4-糖苷键链接而成。
壳聚糖可分为两个主要类型：壳聚糖和壳寡糖。
壳聚糖分子较大，分子量较高，壳寡糖则较小，分子量较低。
壳聚糖主要存在于甲壳动物(如虾、蟹、龙虾等)的外骨骼、貉腹、蚕茧、蘑菇等生物体中。
它具有多种生物功能，包括抗菌、抗氧化、抗肿瘤、免疫增强和生物黏附等。
壳聚糖还具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此被广泛应用于医药、食品、化妆品及其他领域。
壳聚糖的主要功效包括以下几个方面：1.抗菌作用：壳聚糖具有广谱的抗菌活性，能够抑制多种细菌、真菌和病毒的生长。
其抗菌机理主要有两种：一是通过改变细胞膜结构，影响物质的渗透和转运；二是通过释放出的阳离子与细菌细胞的负离子结合，破坏细菌的结构和功能。
2.抗氧化作用：壳聚糖具有良好的抗氧化活性，可以清除自由基，减少氧自由基对细胞和组织的损伤，起到抗衰老和抗病变作用。
3.抗肿瘤作用：壳聚糖对多种肿瘤细胞具有抑制作用，可以通过抑制肿瘤细胞的增殖、促进肿瘤细胞凋亡和抑制肿瘤细胞侵袭和转移等方式起到抗肿瘤作用。
4.免疫增强作用：壳聚糖能够增强机体的免疫功能，包括增强巨噬细胞的吞噬活性、促进T淋巴细胞的增殖和活化等，从而提高机体对病原体的抵抗能力。
5.保健作用：壳聚糖还具有一定的保健作用，可以调节血糖和血脂水平，改善肝脏功能，促进钙吸收和骨骼健康，调节肠道菌群平衡等。
壳聚糖的作用机理是多方面的，主要包括以下几个方面：1.细胞外反应：壳聚糖可以与细胞外基质结合，形成一种保护屏障，阻止病原体侵入机体。
同时，它还可以与胞外酶结合，抑制其活性，减少组织炎症和损伤。
2.细胞内反应：壳聚糖可以通过与细胞膜融合，改变膜的性质和功能，影响物质的传递和通道的打开。
此外，壳聚糖还可以与细胞内的一些关键蛋白相互作用，调控细胞的生理过程，如调节细胞凋亡、增殖和分化等。
3.免疫系统调节：壳聚糖可以通过与免疫细胞相互作用，提高免疫细胞的活性和功能，促进免疫细胞的分化和增殖，增强机体的免疫反应。
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壳聚糖的作用和功效
壳聚糖是目前自然界中发现的唯一带正电荷的可食性动物纤维，也是一种脂质吸附剂。
小分子量的壳聚糖能与脂肪、胆固醇等形成包裹，降低其在肠胃的吸收，起到降脂、降胆固醇的作用。
胆固醇在体内积累过多，易导致人体动脉硬化，引起冠心病、心肌梗塞等疾病。
壳聚糖可减少胆汁酸在体内储存，阻止胆固醇在人体内吸收，胆汁酸减少，有促使肝脏中的胆固醇转化成胆汁酸，因为血液中的胆固醇含量必然下降。
壳聚糖可升高体液PH值，改善体内酸性环境，可清除自由基，抑制过氧化物对人体组织细胞的损害，活化T淋巴细胞。
壳聚糖能有效地增加巨噬细胞的吞噬功能和水解酶的活性，通过增加机体非特异性免疫系统的功能而抑制肿瘤的生长。
同时通过巨噬细胞的激活而分泌多种免疫因子调节其他细胞免疫与体液免疫；此外，壳聚糖还可显著促进脾脏细胞生成抗体能力。
1、控制胆固醇
人类健康的最大问题之一是胆固醇，它导致许多严重的疾
病。
壳聚糖有两个机制降低胆固醇。
一个是阻止脂肪的吸收，另一个是将人体血液内的胆固醇排泄掉。
首先，壳聚糖抑制那些助于脂肪吸收的脂肪酶的活性。
脂肪酶分解脂肪使人体进行吸收。
另外一个是排泄胆酸。
一旦胆酸排泄，则血液中的胆固醇被用于制造胆酸。
这两种机制使得壳聚糖成为强胆固醇清除剂。
壳聚糖是一种天然材料，具有强大的阴离子吸附力，适用于降低胆固醇而没有任何副作用。
2、抑制细菌活性
壳聚糖在弱酸溶剂中易于溶解，特别值得指出的是溶解后的溶液中含有氨基（NH2+），这些氨基通过结合负电子来抑制细菌。
壳聚糖的抑制细菌活性，使其在医药、纺织和食品等领域有着广泛的应用。
3、预防和控制高血压
对高血压最有影响力的因素之一就是氯离子（cl-）。
它通常通过食盐摄入。
2010年以来许多人都过量消费盐。
血管紧缩素转换酶（ACE:Angiotensin Converting Enzyme）产生血管紧缩素II，一种引起血管收缩的材料，其活力来自氯离子。
高分子壳聚糖象膳食纤维一样发挥作用，在肠内不被吸收。
壳聚糖通过自身的氯离子和氨根离子之间的吸附作用，排泄氯离子。
因此，壳聚糖降低血管紧缩素II。
它有助于防止高血压，特别是那些过量摄入食盐的人群。
4、吸附和排泄重金属
壳聚糖的一个显著特性是吸附能力。
许多低分子量的材料，比如金属离子、胆固醇、甘油三酯、胆酸和有机汞等，都可以被壳聚糖吸附。
特别是壳聚糖不仅可以吸附镁、钾，而且可以吸附锌、钙、汞和铀。
壳聚糖的吸附活性可以有选择地发挥作用。
这些金属离子在人体中浓度太高是有害的。
比如，血液中铜离子（Cu2+）浓度过高会导致铜中毒，甚至产生致癌后果。
现已证明壳聚糖是高效的螯合物介质。
壳聚糖的吸附能力的大小取决于其脱乙酰度。
脱乙酰度越大，吸附能力越强。
5、免疫效果
壳聚糖具有更高的蛋白吸附能力；在降解酶（溶解酵素lysozyme、kitinase）的作用下，壳聚糖具降解性；壳聚糖很容易加工成线，适合做成线状或片状的医用材料；壳聚糖具有亲和力和溶解性，适用于生产各类衍生物；壳聚糖具有更高的化学活性；壳聚糖的持水性高；在血清中，壳聚糖易降解吸收；壳聚糖具有更高的生物降解性；壳聚糖表现出有选择性的高度抑制口腔链球菌生长的作用，同时并不影响其他有益细菌的生长。
促进凝血和伤口愈合
壳聚糖具有促进血液凝固的作用，可用作止血剂。
它还可用于伤口填料物质，具有灭菌、促进伤口愈合、吸收伤口渗出物、不易脱水收缩等作用。
作为药物的缓释基质
壳聚糖能被生物体内的溶菌酶降解生成天然的代谢物,具有无毒、能被生物体完全吸收的特点，因此用它作药物缓释剂具有较大的优越性。
日本已有以壳聚糖作为基质的缓释药物出售。
用于人造组织和器官
壳聚糖与磷酸钙的复合物可作为骨的替代物,用于骨的修补及牙的填料;壳聚糖衍生物与聚酯的复合材料可用作人造血管。
Abewidra曾推出一种修饰烧伤、溃疡及皮肤感染的新型材料———“人造皮肤”,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。
壳聚糖和甲壳素混合后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就能被机体充分吸收，不会产生过敏反应。
具有免疫调节活性
壳聚糖具有激活机体系统、介导机体系统的系列生物学效应,提高吞噬细胞的系统功能。
巨噬细胞表面存在着细菌多糖的受体，而壳聚糖作为细菌多糖的类似物，能刺激巨噬细胞活化，产生如下反应：促进其吞噬功能，增强它在其它免疫应答中的协同效应，从而实现机体对T细胞、NK细胞和B 细胞的调节，介导机体的细胞免疫应答和体液免疫应答。
因此，壳聚糖具有对机体的免疫调节作用。
其它医学用途
壳聚糖凝胶可作为牙抗菌素的载体，具有止血、消炎和伤口愈合的功能；可降低血清和肝脏中的胆固醇浓度,用于降胆固醇剂。
壳聚糖能强化肝脏机能,防止由于过量饮酒引起的肝脏宿醉，并对残留在体内的重金属、毒素、农药、化学色素具有吸附和排泄的功效。
癌症患者服用壳聚糖后，可激活体内具有免疫功能的淋巴细胞,使其能分辨正常细胞和癌细胞，并杀死癌细胞。
壳聚糖能调节体内的pH值到弱碱性，提高胰岛素的利用率,有利于防治糖尿病。
此外，它还具有调节内分泌系统的功能，使胰岛素分泌正常，抑制血糖升高，降低血脂。
荣格牌壳聚糖胶囊是以现代医学理论为基础，采用唯一的小分子量天然碱性多糖壳聚糖为原料，用现代的制剂工艺制成胶囊。
具有提高产品稳定性和生物利用度的特点，同时便于服用、携带。