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殼聚糖的應用、物理性質及溶解性質
閱讀：3681 發(fā)布時間：2022-11-8殼聚糖（chitosan）甲殼素N-脫乙?；漠a物，甲殼素（幾丁質）、殼聚糖、纖維素三者具有相近的化學結構，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、細胞親和性和生物效應等許多的性質，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。
殼聚糖分子結構中的氨基基團比甲殼素分子中的乙酰氨基基團反應活性更強，使得該多糖具有優(yōu)異的生物學功能并能進行化學修飾反應。因此，殼聚糖被認為是比纖維素具有更大應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物，具有生物降解性、生物相容性、無毒性、抑菌、抗癌、降脂、增強免疫等多種生理功能，廣泛應用于食品添加劑、紡織、農業(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、基因轉導載體、生物醫(yī)用領域、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)等眾多領域和其他日用化學工業(yè)。
物理性質：
殼聚糖又名脫乙酰甲殼質、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（可進行化學反應和成鹽）。
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，生成低相對分子質量的殼聚糖。溶于酸性溶液形成帶正電的陽離子基團。殼聚糖在溶液中是帶正電荷的多聚電解質，具有很強的吸附性。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pH值轉為堿性，改善酸性體質。甲殼素對人體細胞有很強的親和性，進入人體內的甲殼素被分解成基本單位。人體內存在的葡萄糖胺。而乙酰葡萄糖胺是體內透明質酸的基本組成單位。因此甲殼素和殼聚糖對人體細胞有很好的親和性，不會產生排斥反應。
甲殼素在反應中生成帶正電荷的陽離子基團，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（在植物和腸內細菌中存在）、溶菌酶（體內存在）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、相對分子質量、黏度有關，脫乙酰度越高，相對分子質量越小，越易溶于水；脫乙酰度越低，相對分子質量越大，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（平均相對分子質量）是殼聚糖的兩項主要性能指標。
溶解后的殼聚糖呈凝膠狀態(tài)，具有較強的吸附能力。殼聚糖中含有羥基、氨基等極性基團，吸濕性很強，甲殼素的吸濕率可達400%-500%，是纖維素的兩倍多，殼聚糖的吸濕性比甲殼素更強，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、酶等生理活性物質的固定化載體。殼聚糖由于物理、化學及生物性能良好，對有機溶劑穩(wěn)定性好，方便進行二次加工，所以殼聚糖在食品、造紙、印染、環(huán)境保護、紡織、水處理、醫(yī)療、重金屬回收等方面應用前景廣闊。
溶解性質：
殼聚糖溶液的性質對其應用有重要影響。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、堿以及一般有機溶劑，但是因為殼聚糖結構單元中存在- NH2基團，極易與酸反應成鹽，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酸或某共有機酸中，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系不是很大。殼聚糖的解離常數pKa，與溶液中離子強度和種類有關。同一殼聚糖溶液，在相同水解時間下，水解產物的相對分子質量的倒數和溫度呈正比關系。在0.1 mmol/L乙酸溶液中殼聚糖存在明顯的白聚現象，隨著殼聚糖濃度的增加，殼聚糖分子鏈由舒展鏈結構自聚轉變?yōu)閱捂溇€團結構，單鏈線團結構進一步轉變?yōu)橄嗷ダp繞的線團結構。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?；?，許多無機酸、有機酸和酸性化合物，甚至兩性化合物，都能被殼聚糖吸附結合。殼聚糖吸附低濃度游離酸的過程遵循甲分子層機制進行。吸附速度隨著吸附介質的介電常數的減小而減慢。殼聚糖一般不溶于堿，但當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|中進行乙?；磻?，當乙?；仍?0%左右時，獲得的水溶性產物能溶于堿性條件。