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殼聚糖的應(yīng)用、物理性質(zhì)及溶解性質(zhì)
閱讀：3679 發(fā)布時間：2022-11-8殼聚糖（chitosan）甲殼素N-脫乙?；漠a(chǎn)物，甲殼素（幾丁質(zhì)）、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。
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)療以及藥物開發(fā)等眾多領(lǐng)域和其他日用化學(xué)工業(yè)。
物理性質(zhì)：
殼聚糖又名脫乙酰甲殼質(zhì)、可溶性甲殼素、聚氨基葡萄糖，為類白色粉末，無臭，無味。本品微溶于水，幾乎不溶于乙醇。本品是一種陽離子聚胺，在pH< 6.5時電荷密度高（因此可吸附于陰離子表面并可與金屬離子螯合）。本品是一種帶有活潑羥基與氨基的線型聚電解質(zhì)（可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和成鹽）。
純凈的殼聚糖為白色或灰白色半透明的片狀固體，溶于稀酸呈黏稠狀，在稀酸中殼聚糖的β -1，4-糖苷鍵會慢慢水解，生成低相對分子質(zhì)量的殼聚糖。溶于酸性溶液形成帶正電的陽離子基團(tuán)。殼聚糖在溶液中是帶正電荷的多聚電解質(zhì)，具有很強(qiáng)的吸附性。殼聚糖分子中含有氨基，具有堿性，在胃酸的條件下可生成銨鹽，可以使腸內(nèi)pH值轉(zhuǎn)為堿性，改善酸性體質(zhì)。甲殼素對人體細(xì)胞有很強(qiáng)的親和性，進(jìn)入人體內(nèi)的甲殼素被分解成基本單位。人體內(nèi)存在的葡萄糖胺。而乙酰葡萄糖胺是體內(nèi)透明質(zhì)酸的基本組成單位。因此甲殼素和殼聚糖對人體細(xì)胞有很好的親和性，不會產(chǎn)生排斥反應(yīng)。
甲殼素在反應(yīng)中生成帶正電荷的陽離子基團(tuán)，這是自然界中唯/一存在的帶正電荷的可食性食物纖維。甲殼素食物纖維單獨(dú)食用是不易被消化吸收的，如果與牛奶、雞蛋、蔬菜、植物性食品等一起食用就可以被吸收，這是因為在殼糖胺酶、去乙酰酶（在植物和腸內(nèi)細(xì)菌中存在）、溶菌酶（體內(nèi)存在）及卵磷脂（牛奶、雞蛋中存在）等共同作用下甲殼素可以被分解成寡聚糖，低相對分子質(zhì)量的寡聚糖可以被吸收，吸收部位主要在大腸。
殼聚糖的溶解性與脫乙酰度、相對分子質(zhì)量、黏度有關(guān)，脫乙酰度越高，相對分子質(zhì)量越小，越易溶于水；脫乙酰度越低，相對分子質(zhì)量越大，黏度越大。殼聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纖性、吸濕性和保濕性。脫乙酰度和黏度（平均相對分子質(zhì)量）是殼聚糖的兩項主要性能指標(biāo)。
溶解后的殼聚糖呈凝膠狀態(tài)，具有較強(qiáng)的吸附能力。殼聚糖中含有羥基、氨基等極性基團(tuán)，吸濕性很強(qiáng)，甲殼素的吸濕率可達(dá)400%-500%，是纖維素的兩倍多，殼聚糖的吸濕性比甲殼素更強(qiáng)，可以用作化妝品的保濕劑。殼聚糖游離氨基的鄰位為羥基，有螯合二價金屬離子的作用，殼聚糖可以螯合重金屬離子，作為體內(nèi)重金屬離子的排泄劑，是高性能的金屬離子捕集劑。殼聚糖在水中長期放置會發(fā)生水解，葡萄糖環(huán)開環(huán)。殼聚糖因為具有游離氨基可以被開發(fā)作為抗原、抗體、酶等生理活性物質(zhì)的固定化載體。殼聚糖由于物理、化學(xué)及生物性能良好，對有機(jī)溶劑穩(wěn)定性好，方便進(jìn)行二次加工，所以殼聚糖在食品、造紙、印染、環(huán)境保護(hù)、紡織、水處理、醫(yī)療、重金屬回收等方面應(yīng)用前景廣闊。
溶解性質(zhì)：
殼聚糖溶液的性質(zhì)對其應(yīng)用有重要影響。殼聚糖溶液有其自身特性，也具有高分子化合物溶液的通性。殼聚糖不溶于水、堿以及一般有機(jī)溶劑，但是因為殼聚糖結(jié)構(gòu)單元中存在- NH2基團(tuán)，極易與酸反應(yīng)成鹽，因此，殼聚糖可以溶解在鹽酸、甲酸、乙酸、乳酸、蘋果酸、抗壞血酸等許多稀的無機(jī)酸或某共有機(jī)酸中，長時間加熱攪拌條件下也能溶解在濃的鹽酸、硝酸、磷酸中。
殼聚糖溶液的表面能先隨著溶度參數(shù)增大而減小，然后迅速上升。殼聚糖和甲殼素的解離性能與脫乙酰度的變化關(guān)系不是很大。殼聚糖的解離常數(shù)pKa，與溶液中離子強(qiáng)度和種類有關(guān)。同一殼聚糖溶液，在相同水解時間下，水解產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量的倒數(shù)和溫度呈正比關(guān)系。在0.1 mmol/L乙酸溶液中殼聚糖存在明顯的白聚現(xiàn)象，隨著殼聚糖濃度的增加，殼聚糖分子鏈由舒展鏈結(jié)構(gòu)自聚轉(zhuǎn)變?yōu)閱捂溇€團(tuán)結(jié)構(gòu)，單鏈線團(tuán)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ダp繞的線團(tuán)結(jié)構(gòu)。在0.1 mmol/L的稀鹽酸中，殼聚糖乙?；馑俾逝c殼聚糖的解聚速率基本相等。而在12.08 mmol/L的濃鹽酸中，殼聚糖的解聚速率是殼聚糖乙?；馑俾实氖哆€多?；S多無機(jī)酸、有機(jī)酸和酸性化合物，甚至兩性化合物，都能被殼聚糖吸附結(jié)合。殼聚糖吸附低濃度游離酸的過程遵循甲分子層機(jī)制進(jìn)行。吸附速度隨著吸附介質(zhì)的介電常數(shù)的減小而減慢。殼聚糖一般不溶于堿，但當(dāng)甲殼素在均相條件下脫乙?；蛘邔⒏叨让撘阴；臍ぞ厶窃诰嘟橘|(zhì)中進(jìn)行乙?；磻?yīng)，當(dāng)乙酰化度在50%左右時，獲得的水溶性產(chǎn)物能溶于堿性條件。