甲殼素殼聚糖的制備與應用概況【文獻綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻綜述食品科學與工程甲殼素/殼聚糖的制備與應用概況[摘要]甲殼素是一種極其有前途和極其重要的天然高分子多聚糖，是不造成環(huán)境污染的新型高分子材料。本文全面的綜述了甲殼素/殼聚糖的制備以及在食品工業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)和作為功能高分子方面的應用。[關鍵字]甲殼素/殼聚糖；制備；應用1概述甲殼素(Chitin)又名殼多糖、幾丁質等，化學名為1,4-2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖，是N-乙?；?D-葡萄糖胺(GlcNAc)以β-1,4鍵結合而成的直鏈多聚物(C16H26O10N2)n。1811年，法國

2、學者Braconnot于第一次從蘑菇中發(fā)現(xiàn)，1823年，法國科學家Odier首次從甲殼類昆蟲翅鞘中分離出并命名。甲殼素廣泛存在于甲殼綱動物如昆蟲的甲殼，蝦、蟹的甲殼，真菌（酵母，霉菌）、藻類及植物細胞壁中[1]。甲殼素自然界年生物合成的量有將近100億t之，僅次于纖維素。同時，甲殼素是自然界中除蛋白質之外數(shù)量最大的含氮有機化合物[2]，據(jù)此可以說明甲殼素的重要地位。殼聚糖是甲殼素脫乙?；蟮漠a(chǎn)物。甲殼素(Chitin)和殼聚糖(Chitosan)的結構式見圖1:甲殼素殼聚糖圖1甲殼素(Chitin)和殼聚

3、糖(Chitosan)結構式甲殼素為生物提取物，已經(jīng)有很多科學家證明其本身及其降解產(chǎn)物具有對生物無毒性等特點[3]，自然界中甲殼素含量很大，因此可以被開發(fā)提取而廣泛使用，但是因為甲殼素本身的結晶度高，水溶性比較差，直接應用有一定的困難，因此要對甲殼素作一個相應的改性，而殼聚糖為甲殼素改性后最主要的產(chǎn)物，具有無毒、親水性、生物可降解性、生物相溶性、抗菌性等優(yōu)點，因而受到廣泛的關注，近四十多年以來，國內外學者競相研究，已經(jīng)開發(fā)出很多種高科技的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品被應用于諸多領域。2甲殼素和殼聚糖的制備2.1甲殼素的制

4、備自然界的甲殼素并不是以純的物質形式存在的，它總是跟一些不溶于水的無機鹽，如鈣、鎂的碳酸鹽及磷酸鹽以及蛋白質緊密地結合在一起。因此，工業(yè)上制備甲殼素的過程，實質上就是甲殼素無機鹽和蛋白質分離的過程，歸納起來主要有：三步法、五步法、酶法和酸堿交替法等[4]。一般過程就是用稀鹽酸在常溫下分解碳酸鹽，用稀堿經(jīng)加熱分解蛋白質，然后用高錳酸鉀處理，除去色素，即可得到產(chǎn)品甲殼素。此外，隨著人們對甲殼素、殼聚糖及其衍生物研究的逐漸深入，也同時在尋找新的甲殼素和殼聚糖原料資源和它的生產(chǎn)方法，以解決原料短缺的問題，來減輕現(xiàn)有

5、的生產(chǎn)方式對環(huán)境造成的污染。王敦等[5]從金龜子，王穩(wěn)航等[6]從鹵蠅蛆殼，戴云等[7]從蟬殼制備出甲殼質和殼聚糖。真菌也同樣有望成為生產(chǎn)甲殼素和殼聚糖的新原料[8]。曹健等[9]以發(fā)酵的黑曲霉菌絲體為原料，對采用電解法提取的甲殼素進行了研究。趙繼倫等[10]利用檸檬酸生產(chǎn)的廢液渣，提取制備出殼聚糖，這些方法都改變了單一依靠蝦殼、蟹殼為原料的被動局面。2.2殼聚糖的制備由甲殼素再經(jīng)過脫乙酰化，可以得到殼聚糖。生產(chǎn)殼聚糖的過程可被稱為“三脫”，目前應用較廣泛的由甲殼素制備殼聚糖的主要方法有化學法、酶法。其中，

6、化學法中主要的就是堿脫乙酰法，它又可分兩種方法，一種是甲殼素和固體燒堿加熱共熔，另一種是甲殼素與40%以上的NaOH水溶液，在110℃下加熱。這些方法的代表有Hackman法、Whistler法和Peniston法等[11]?；瘜W法制備殼聚糖的關鍵是脫乙酰基的條件，提高堿溶液濃度、反應溫度和加長反應時間均可提高脫乙酰度，但同時伴隨著主鏈的降解，從而影響殼聚糖的黏度和相對分子質量，所以它對脫乙酰度、脫乙酰的速度和殼聚糖黏度影響很大。生產(chǎn)可以根據(jù)目的用途的不同，而采用不同的反應條件，來獲得不同脫乙酰度的殼聚糖。

7、對于脫乙酰度的測定方法，主要有電位滴定法[12]、紅外光譜法、膠體滴定法、氣相色譜法、苦味酸分光光度法[13]、熱分析法和核磁共振法等。對于化學法中存在的種種弊端，可以通過改進實驗條件，優(yōu)化生產(chǎn)工藝來避免。如嚴伯奮等[14]通過對生產(chǎn)設備的改進，從而達到降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質量的目的。如可以用微波加熱來代替普通加熱，研究甲殼素脫乙酰基的反應，結果證明此方法可大大縮短反應時間，產(chǎn)品的黏度也有很大的提高。周安娜等[15]的“一步法”是殼聚糖生產(chǎn)的新工藝研究，與一般的傳統(tǒng)工藝相比，縮短了生產(chǎn)所用周期，簡化了生產(chǎn)

8、的工藝步驟，同時減少了廢水的排放量，節(jié)省了原料的消耗，也降低了生產(chǎn)的成本，產(chǎn)品殼聚糖的質量和產(chǎn)率都有所提高，因此，有了較大的市場競爭力。還有張?zhí)斐蒣16]運用膜分離技術來分離回收甲殼素廢液，使酸堿原料得到了最大限度利用。甲殼素廢液進一步回收處理，還可得到CaCO3、蛋白質、CH3COOH等副產(chǎn)品。酶法降解甲殼素制備殼聚糖有許多的優(yōu)點，但目前也存在著某些問題，如獲得的甲殼素脫乙酰酶菌株的產(chǎn)酶能力低，酶活不夠穩(wěn)定等，