甲壳素与壳聚糖简介

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1811年 H.Braconnot 温热的稀碱容易反复处理 蘑菇,首次发现甲壳质,命名为Fungine(蕈素); 1823年 A.Odier 甲壳类昆虫翅鞘中分离,命名 Chitin 1843年 A.Payen 发现Chitin与纤维素性质不 同 J.L.Lassaigne 发现Chitin中有氮元素
甲壳素及壳聚糖
组员:XXX,XXX,XXX, XXX
甲壳素与壳聚糖
蝴蝶的头部和胸部被坚硬的甲壳 素板覆盖,而腹部被柔软的甲壳 素覆盖。翅膀也是一层甲壳素膜。
甲壳素与壳聚糖
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甲壳素与壳聚糖的发现与命名
甲壳素与壳聚糖的性质
甲壳素与壳聚糖的生产工艺
甲壳素与壳聚糖的应用
甲壳素与壳聚糖的发现与命名:
始使用,用量已与纺织印染业差不多,但整个行业还未引起重视。
我国已在档次较高的化妆品中使用壳聚糖,日化行业消耗的 壳聚糖数量不如印染和造纸行业,但用于化妆品的壳聚糖产品附
加值高,对提高化妆品的质量也较显著。
总结:
甲壳素在日本、美国、加拿大和 欧洲一些国家近年来无论是研究、开 发和使用,都有很大的发展;中国是 甲壳素重要的生产和使用国,且甲壳 素的数量很大。因此,甲壳素的利用 和研究值得注意与学习。
甲壳素与壳聚糖的Байду номын сангаас现与命名:
甲壳素(Chitin):
甲壳素与壳聚糖的发现与命名:
纤维素:
甲壳素与壳聚糖的发现与命名:
1859年 C.Rouget将甲壳素浸泡在浓度KOH溶液 中煮沸一段时间,取出发现可溶于有机酸中。
1894年 F.Hoppe-Seiler确认这种产物是脱掉了部 分乙酰基的甲壳素,并命名为Chitosan。
甲鱼壳、蝉蛹壳、比目鱼软骨入药治病 的记载。
甲壳素与壳聚糖的性质:
甲壳素:
也称几丁质(chitin) ,壳多糖,学名为N—乙酰—2—氨基—2—脱氧— B—D—葡聚糖,分子式为(C8HI3NO)是来源于海洋无脊椎动物的外 壳,真菌细胞壁和昆虫的外角质层和内角质层的一类天然高分子聚合 物,它属于氨基多糖。
甲壳素与壳聚糖的应用:
4.甲壳素在农业方面的应用:
甲壳素和壳聚糖在农业中的应用研究开展得并不多, 主要作为饲料的添加剂和种子处理剂受到人们重视。 此外还可用于液体土壤改良剂和农药载体。
甲壳素与壳聚糖的应用:
5.甲壳素在轻纺工业方面的应用:
壳聚糖在纺织印染工业中的应用由来已久,目前是使用壳聚 糖最多的行业之一。 在造纸工业中,壳聚糖也得到了应用,国内少数造纸厂已开
NHCOCH 3
n
NH2
n
甲壳素
壳聚糖
甲壳素是N-乙酰-2-脱氧-D-葡萄糖以β -1, 4糖苷键形式连接而成的多糖。 壳聚糖甲壳素脱乙酰基聚合产物,使用价 值高。
甲壳素与壳聚糖的性质:
物理性质:
甲壳素是白色或灰白色无定形、半透明固体,分子量因原料不 同而有数十万至数百万,不溶于水、稀酸、稀碱、浓碱、一般 有机溶剂,可溶于浓的盐酸、硫酸、磷酸和无水甲酸,但同时 主链反生降解。 壳聚糖也是白色无定形、半透明、略有珍珠光泽的固体,因原 料和制备方法不同,分子量也从数十万至数百万不等,不溶于 水和碱溶液,可溶于稀的盐酸、硝酸等无机酸和大多数有机酸, 不溶于稀的硫酸、磷酸。在稀酸中,壳聚糖的主链会缓慢水解, 溶液黏度会逐渐降低,所以壳聚糖溶液应随用随配。
(1)液体的处理剂; (2)食品添加剂; (3)功能材料(如抑菌保鲜剂、减肥食品等); (4)抑菌和保鲜作用。
甲壳素与壳聚糖的应用:
(1)液体处理剂
甲壳素和壳聚糖可作为许多液体产品或半成品的除杂处 理剂和脱酸剂,对于除杂处理来说,实质上大部分也是发挥 壳聚糖的絮凝作用。 在我国工业中,在以下方面已广泛使用它们:澄清糖汁、 净化糖蜜、酒类除浊、果酒和果汁的澄清等。
(2)添加剂
甲壳素与壳聚糖的应用:
(a)组织形成剂
壳聚糖与酸性多糖反应,生成壳聚糖的酸性多糖络盐,次络盐呈肉 状组织纤维,可作为组织形成剂,与猪肉、牛肉等混合制成优质和低热 量的填充食品,也可以通过添加香料、调料和色素等制成各种人造肉。
(b)增稠剂
微晶甲壳素可使水中分散体物质的粘度不断增加,可形成均匀的凝 胶状触变分散体,可作为食品的增稠剂和稳定剂,用于蛋黄酱、花生酱、 玉米糊罐头、奶油代用品等的制作。
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甲壳素与壳聚糖的生产工艺:
晒干(烘干) 清洗 脱乙酰基
壳 聚 糖
甲 壳 素
浓碱液保温
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%。
(c)调味剂 (d)豆制品凝固剂 (e)用于提取酵母
甲壳素与壳聚糖的应用:
(3)制作功能食品
壳聚糖有许多保健功能,如减肥、降血甘油三酯、降胆 固醇、强化肝脏功能、调节肠内微生物菌群、补充微量元素、 排除体内的毒素、清洁口腔保护牙齿等。
甲壳素与壳聚糖的应用:
(4)抑菌和保鲜作用
(b a)抑菌作用: )保鲜作用 壳聚糖以其独特的结构,对许多真菌具有抑制作用。已发现壳 甲壳素和壳聚糖及它们的衍生物对果蔬具有明显的保鲜 聚糖对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、小肠结炎耶尔森菌、鼠伤寒沙 防腐作用,这些作用来源于来源于它们很好的成膜性和抑菌 门菌和李斯特单核增生菌这几种常见食物中毒菌具有较强的抑制作 作用,甚至能激发一些有益酶的作用及抑制一些有害酶的作 用。 用。 在日本已有将壳聚糖作为食品防腐剂的专利。 壳聚糖具有很好的成膜性,将壳聚糖溶液喷涂到果蔬表 面,干燥后即在果蔬表面形成一层无色透明的可食用薄膜, 由于壳聚糖膜的独特物理和生物学作用,可起到有效的保鲜 、防腐效果。在壳聚糖溶液中可以添加增稠剂、表面活性剂 、防腐剂改善其膜性能,增强保鲜防腐效果。
Chitin在《英汉化学化工词汇》(第三版)中译为“几丁质”、 “壳多糖”、“聚乙酰氨基葡糖”、“甲壳质”;《辞海》中称 其为“甲壳质”、“甲壳素”、“壳糖”;中文(包括港、澳、 台)期刊和报纸上除了以上几种名称外还有“几丁”、“蟹壳 素”、“蟹壳多糖”、“甲壳胺”、“几丁聚糖”、“几丁糖”、 “明角质蛋白”、“明角质”、“壳蛋白”等等,十分混乱。 近年来我国学术界众多学者倡导并希望将“Chitin”统一译 为“甲壳素”。
甲壳素与壳聚糖的性质:
壳聚糖:
也称几丁聚糖(chitosan),它是由几丁质在碱性条件下加热,脱 去N—乙酰基后生成的。其学名为(1,4)—2—氨基—2—脱氧— B—D—葡聚糖。几丁聚糖外观是白色或淡黄色半透明状固体, 略有珍珠光泽。
甲壳素与壳聚糖的性质:
CH2OH O OH O OH O CH2OH O
甲壳素与壳聚糖的性质:
2.醚化:
甲壳素和壳聚糖的羟基与烃基化试剂反应生成醚(甲基 醚、乙基醚、苄基醚等),广泛用于日化工业。 此外,用低分子冠醚通过接枝于高分子化合物分子上, 可制备具有高分子化合物和冠醚化合物双重结构特性的高分 子冠醚。
3.氧化:
甲壳素和壳聚糖可以被氧化剂氧化。 氧化剂不同,反应的pH不同,机理和产物也不同,既可 使C6-OH氧化成醛基或羧基,也可使C3-OH氧化成羰基 (成酮),还可能发生部分脱氨基或脱乙酰氨基,甚至破坏 吡喃环及糖苷键。
甲壳素与壳聚糖的性质:
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, XRD照片给出的螺距为0.515nm,一个螺旋平面由6个糖残基组 成。
甲壳素与壳聚糖的性质:
化学性质:
1.含氧无机酸酯化:
甲壳素和壳聚糖的羟基,尤其是C6-OH,可与一些含 氧无机酸(或其酸酐)发生酯化反应,类似于纤维素的反应。 在含氧无机酸的酯化反应中,最常见的是甲壳素和壳聚 糖的硫酸酯。 这些酯类的结构与肝素相似,也具有抗凝血作用,而 肝素的提取和生产较为困难,价格很高。肝素还有引起血浆 脂肪酸浓度增高的副作用。
(1)数量: 估计自然界每年生物合成的甲壳素将近100亿吨。 甲壳素也是地球上除蛋白质外数量最大的含氮有机天然化合物。 (2)自然界中,甲壳质存在于低等植物菌类、藻类的细胞, 甲壳动物虾、蟹、昆虫的外壳,高等植物的细胞壁等。
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。
1.在毒理学方面: 2.羧甲基壳聚糖具有抗心律失常的作用; 3.降脂、降胆固醇和防治动脉粥样硬化; 4.提高机体的免疫能力:壳聚糖及其一些衍生物是很好的免疫促进 剂; 5.副作用:易造成营养吸收障碍和生长迟缓,尤其是造成脂溶性维 生素的吸收和降低矿物质的吸收。 6.凝血作用和抗凝血作用:壳聚糖本身有很强的凝血作用,可是将 其硫酸化后,又变成肝素类似物而具有抗凝血作用。 7.抗肿瘤作用 8.杀虫、抗感染作用(前面所讲抗菌作用); 9.医用纤维和人造组织材料,如可制成手术缝合线、医用纤维纸和 膜、人工肾脏、人造皮肤、骨骼修护、人工肝脏和受伤神经的修补; 10.药物载体; 11.药物制剂。
甲壳素与壳聚糖的应用:
2.壳聚糖在环境中的应用主要体现在3个方面:
(1)水处理的絮凝剂
如净化自来水,生产饮用水的净化,重金属废水的处理等;
(2)污泥脱水剂
(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。
甲壳素与壳聚糖的应用:
3.甲壳素在医药卫生方面的应用:
甲壳素与壳聚糖的发现与命名:
壳聚糖(Chitosan):
壳聚糖是甲壳素的N-脱乙酰基的产物,一般而言,N-乙酰基 脱去55%以上就可以称之为壳聚糖,这种脱乙酰度的壳聚糖 能溶于1%乙酸或1%盐酸。
甲壳素与壳聚糖的发现与命名:
中国古代医著《神农本草》、《本草纲
目》、《千金药食治》等都有关于螃蟹壳、
甲壳素与壳聚糖的性质:
4.螯合:
甲壳素和壳聚糖的糖残基在C2上有一个乙酰氨基或氨 基,在C3上有一个羟基,它们都是平伏键,这种特殊结构 使得它们对具有一定离子半径的一些金属离子在一定的pH 条件下具有螯合作用,尤其是壳聚糖。
甲壳素与壳聚糖的生产工艺:
地球上存在的天然有机化合物中,数量最大的 是纤维素,其次是甲壳素,前者主要由植物合成, 后者主要由动物生成。
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