殼聚糖
殼聚糖（chitosan）甲殼素N-脫乙酰基的產(chǎn)物，甲殼素、殼聚糖、纖維素三者具有相近的化學(xué)結(jié)構(gòu)，纖維素在C2位上是羥基，甲殼素、殼聚糖在C2位上分別被一個(gè)乙酰氨基和氨基所代替，甲殼素和殼聚糖具有生物降解性、細(xì)胞親和性和生物效應(yīng)等許多獨(dú)特的性質(zhì)，尤其是含有游離氨基的殼聚糖，是天然多糖中唯一的堿性多糖。
殼聚糖分子結(jié)構(gòu)中的氨基基團(tuán)比甲殼素分子中的乙酰氨基基團(tuán)反應(yīng)活性更強(qiáng)，使得該多糖具有優(yōu)異的生物學(xué)功能并能進(jìn)行化學(xué)修飾反應(yīng)。因此，殼聚糖被認(rèn)為是比纖維素具有更大應(yīng)用潛力的功能性生物材料。 [1]
殼聚糖為天然多糖甲殼素脫除部分乙?；漠a(chǎn)物，具有生物降解性、生物相容性、無(wú)毒性、抑菌、抗癌、降脂、增強(qiáng)免疫等多種生理功能，廣泛應(yīng)用于食品添加劑、紡織、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、美容保健、化妝品、抗菌劑、醫(yī)用纖維、醫(yī)用敷料、人造組織材料、藥物緩釋材料、基因轉(zhuǎn)導(dǎo)載體、生物醫(yī)用領(lǐng)域、醫(yī)用可吸收材料、組織工程載體材料、醫(yī)療以及藥物開(kāi)發(fā)等眾多領(lǐng)域和其他日用化學(xué)工業(yè)。 [1]
抗菌性能
殼聚糖結(jié)構(gòu)式
殼聚糖具有較強(qiáng)的抗真菌性的事實(shí)已為人熟知。Alen等人對(duì)46種真菌的抑菌實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)殼聚糖對(duì)薄狀菌屬、脈孢菌屬、座線孢菌屬等32種真菌具有抑制作用。一般地，當(dāng)殼聚糖的濃度達(dá)到100μg/mL時(shí)，即可表現(xiàn)出抗真菌性，且抗真菌性與殼聚糖顆粒的大小成反比。殼聚糖的聚合度對(duì)其抗真菌性有較大的影響，聚合度降低，則殼聚糖所能抑制的真菌種類減少，但抑制的程度加強(qiáng)。Kendra等人還發(fā)現(xiàn)，七聚體的殼聚糖具有最強(qiáng)的抗真菌性。 [5]
殼聚糖對(duì)大腸桿菌、熒光假單胞菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌等有良好的抑制作用，并且還能抑制鮮活食品的生理變化。殼聚糖天然無(wú)毒，適用于偏酸性及含蛋白質(zhì)少的食品保鮮，遇高分子和離子性復(fù)合物可凝集。例如水果的防腐保鮮，用量為醋酸0.1%+殼聚糖0.05%-0.1%。 [3]
殼聚糖的衍生物也有很好的抗菌性，甚至強(qiáng)于殼聚糖。 [3]
應(yīng)用方向
殼聚糖被發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有100多年，也有許多人在對(duì)它進(jìn)行研究，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)療、工業(yè)。 [6]
甲殼素及其衍生物的用途大量研究表明，甲殼質(zhì)及其衍生物具有成膜性、可紡性、抗凝血性，促進(jìn)傷口愈合等功能。因此，甲殼質(zhì)及其衍生物在食品、生化、醫(yī)藥、日用化妝品及污水處理等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，將其主要用途歸納如下。 [5]
在食品工業(yè)中的應(yīng)用
殼聚糖在食品工業(yè)中可作為黏結(jié)劑、保濕劑、澄清劑、填充劑、乳化劑、上光劑及增稠穩(wěn)定劑；而作為功能性低聚糖，能降低膽固醇，提高機(jī)體免疫力，增強(qiáng)機(jī)體的抗病抗感染能力，尤其有較強(qiáng)的抗腫瘤作用。因其資源豐富，應(yīng)用價(jià)值高，已被大量開(kāi)發(fā)使用。工業(yè)上多用酶法或酸法水解蝦皮或蟹殼來(lái)提取殼聚糖。 [4]
1.作為固定酶載體
微晶殼聚糖
將殼聚糖醋酸溶液噴入到堿液中進(jìn)行凝固，經(jīng)分離再生得殼聚糖微細(xì)顆粒，它可作為固定化酶的載體，被殼聚糖固定的酶可用于制糖、釀酒、造醋蛋白質(zhì)水解等生物制備工程。 [5]
2.用作食品添加劑
微晶殼聚糖作為食品増稠劑和穩(wěn)定劑可用于蛋黃醬、花生醬、芝麻醬、玉米糊罐頭、奶油代用品等調(diào)味品的生產(chǎn)，通常食醋久放常產(chǎn)生沉淀，這主要是其中的金屬離子與單寧等酚酸類物質(zhì)形成大分子復(fù)合物所致。用甲殼素與殼聚糖處理后的食醋貯存一年也未發(fā)生沉淀。生產(chǎn)醬油時(shí)，添加適量殼聚糖，可除去蛋白質(zhì)防止沉淀，在大醬中加入少量殼聚糖，可適當(dāng)降低食鹽添加量，且產(chǎn)品長(zhǎng)期貯存也不會(huì)變質(zhì)。 [5]
3.用作食品包裝膜
將殼聚糖、淀粉與水混合均勻制成薄膜，干燥后再用堿液處理，可制成殼聚糖-淀粉合成食品包裝膜，此膜無(wú)毒、可食、耐油，不溶于冷、熱水，抗張強(qiáng)度髙，可用于包裝固體、半固體和液體食品，該膜能自動(dòng)生物降解，故無(wú)白色環(huán)境污染。 [5]
4.用于食品防腐保鮮
殼聚糖可用于在蔬菜保鮮、肉制品保鮮、海產(chǎn)品保鮮、淀粉、大豆制品保鮮以及蛋、乳與豆制品保鮮。 [3]
果蔬摘采后由于生理成熟作用影響，其會(huì)軟化，導(dǎo)致硬度下降，給運(yùn)輸帶來(lái)困難，品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值下降，對(duì)細(xì)菌的抵御能力也隨之減弱。因此，怎樣對(duì)果蔬進(jìn)行保鮮長(zhǎng)期受到人們的關(guān)注。殼聚糖具有成膜性，不僅對(duì)人體無(wú)害，還具有生理保健作用，其對(duì)果蔬的保護(hù)作用越來(lái)越得到人們的肯定。將殼聚糖覆蓋于果蔬表面，可減少果蔬的蒸騰作用，而且對(duì)氣體有一定的選擇滲透作用，能阻擋外界O2進(jìn)入膜內(nèi)，提高果蔬組織內(nèi)CO2的含量和減少乙烯逸出，從而降低了果蔬呼吸代謝強(qiáng)度，減緩果蔬熟化，達(dá)到保鮮目的。 [3]
殼聚糖對(duì)冷卻豬肉有明顯的保鮮作用，且脫乙酰度越高的殼聚糖對(duì)冷卻肉的保鮮效果越好。溶于1%醋酸的1%殼聚糖溶液能使冷卻肉的貨架期達(dá)到1周，且冷卻肉的感官品質(zhì)好；2.5%的水溶性殼聚糖溶液的保鮮效果略低于1%酸溶性殼聚糖，但水溶性殼聚糖處理的冷卻肉樣品完全沒(méi)有酸味，且感官品質(zhì)良好。 [3]
殼聚糖對(duì)于富含不飽和脂肪酸類的海產(chǎn)食品，是優(yōu)良的天然抗菌抗氧化劑-由雪蟹制備的不同分子質(zhì)量的殼聚糖，濃度為50-200mg/kg，可有效控制鱈魚肉在烹煮過(guò)程中的脂類氧化，而且濃度越高，抗氧化能力越強(qiáng)。 [3]
在日用化學(xué)方面的應(yīng)用
殼聚糖無(wú)毒、無(wú)味、有抑菌作用，配入化妝品中，可提高產(chǎn)品的成膜性，具有抑菌、保濕功能，又不引起任何過(guò)敏刺激反應(yīng)。如在殼聚糖分子中引入羥丙基氯化銨基團(tuán)，得到的殼聚糖羥丙基三甲基氯化銨能增強(qiáng)殼聚糖的水合能力，提高其吸濕、保濕效能，成為來(lái)源豐富、性能良好的化妝品保濕材料。添加殼聚糖制成的各種洗發(fā)、護(hù)發(fā)用品，具有易于梳理、頭發(fā)蓬松、手感豐滿、發(fā)色光亮的功效。對(duì)于易折斷、分叉的纖細(xì)頭發(fā)效果更佳。在歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)家和地區(qū)已有上百種含殼聚糖的日用化妝品出售。 [5]
在醫(yī)藥行業(yè)方面的應(yīng)用
國(guó)家藥典（四部）中規(guī)定，殼聚糖用于藥用輔料，崩解劑，增稠劑等。 [7]
1.載體材料
用殼聚糖作為藥物載體可以穩(wěn)定藥物中的成分，促進(jìn)藥物吸收，延緩或控制藥物的溶解速度，幫助藥物達(dá)到靶器官，并且抗酸、抗?jié)?，防止藥物?duì)胃的刺激。 [2]
殼聚糖可用于制備微球，制成的微球黏附性好，比較適于口、鼻、胃腸等黏膜給藥；殼聚糖微球表面富有多糖鏈，能被特異性細(xì)胞或組織所識(shí)別，可靶向投遞藥物至病灶部位貯存、釋放；殼聚糖微球表面可接功能基團(tuán)，以吸附或包裹的方式靈活負(fù)載不同藥物。殼聚糖載藥微球藥物釋放與殼聚糖分子量有關(guān)，一般藥物的釋放速率隨殼聚糖的分子量增大而減小，且殼聚糖濃度越高，藥物從殼聚糖中擴(kuò)散進(jìn)入生物介質(zhì)的速率越低。 [2]
2.成膜材料
殼聚糖可用作膜劑的成膜材料，制備口腔用膜劑、中藥膜劑等。其相對(duì)分子量的大小對(duì)成膜性和膜的性質(zhì)影響較為突出，通常分子量越低，膜的抗拉強(qiáng)度越低，通透性越強(qiáng)?？蛇x擇適宜的交聯(lián)劑改善膜的強(qiáng)度、改變膜的阻隔性能。 [2]
3.增稠劑殼聚糖作增稠劑時(shí)，隨著濃度增加，溶液黏度增大；當(dāng)濃度較高時(shí)，濃溶液的黏度表現(xiàn)觸變性。當(dāng)溫度升高時(shí)，其黏度減小，規(guī)律和一般高聚物濃溶液的流動(dòng)規(guī)律一致。 [2]
4.靶向制劑材料殼聚糖及其衍生物可用作靶向制劑材料。其結(jié)構(gòu)單元含有羥基、氨基等官能團(tuán)，可用于連接細(xì)胞外或細(xì)胞內(nèi)的靶向配體，從而構(gòu)建靶向藥物載體用于靶向給藥治療。以殼聚糖為載體材料的靶向制劑劑型有很多，主要以納米粒和微球?yàn)橹鳌?[2]
5.其他應(yīng)用 殼聚糖可作為片劑填充劑及矯味劑使用。殼聚糖生物相容性和生物可降解性良好，降解產(chǎn)物可被人體吸收，在體內(nèi)不蓄積，無(wú)免疫原性，可制成吸收型外科手術(shù)縫合線。 [2]
【注意事項(xiàng)】與強(qiáng)氧化劑有配伍禁忌。 [2]
在輕工業(yè)方面的應(yīng)用
利用殼聚糖的可溶性和成膜性，以殼聚糖與甲殼素化學(xué)結(jié)構(gòu)的可相互轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)，采用乙酸酐作為殼聚糖-甲殼素的轉(zhuǎn)型固定劑，從而制成一種甲殼素型且真正不含甲醛的新型織物整理劑（既保留了甲殼素天然高聚物的優(yōu)點(diǎn)，又保證了整理劑與整理工藝無(wú)毒無(wú)害）。以甲醛和乙酸配為交聯(lián)劑，殼聚糖為母體制備的殼聚糖凝膠，既不溶于水、稀酸和堿溶液，也不溶于一般的有機(jī)溶劑，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)良性能。 [5]
在環(huán)保方面的應(yīng)用
殼聚糖能與戊二醛作用，用流延法制備離子交換樹(shù)脂-殼聚糖交聯(lián)膜，該樹(shù)脂可吸附金屬離子，從而可用于工業(yè)廢水的處理及重金屬的提取。殼聚糖能通過(guò)分子中的氨基、羥基與金屬離子Hg+、Ni2+、Pb2+、Cd2+、Mg2+、Zn2+Cu2+、Fe3+都可形成穩(wěn)定的螯合物，因而可廣泛應(yīng)用于貴金屬的回收、工業(yè)廢水處理等方面。利用殼聚糖制備高黏度可溶性殼聚糖，所得產(chǎn)品黏度高、質(zhì)量好，用于活性污泥處理，效果極佳，又由于它無(wú)毒，可生物降解，將其用于廢水處理和金屬提取，將不會(huì)造成二次污染，因此它是一種很有前途的高分子絮凝劑和金屬螯合劑。 [5]