關(guān)于殼聚糖的化學改性及應(yīng)用的探究

郭超(湖北工程學院化學與材料科學學院,湖北 孝感 432000)

目前，理論研究界關(guān)于殼聚糖的化學改性主要集中在五個方面，包括N-烷基化反應(yīng)、醚化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、Schiff 堿反應(yīng)、交聯(lián)和接枝共聚反應(yīng)，殼聚糖具有巨大的經(jīng)濟價值與市場潛力，可以應(yīng)用于日用品生產(chǎn)、食品加工、醫(yī)療器械等多個領(lǐng)域。但我國關(guān)于殼聚糖的研究比較落后，現(xiàn)有的研究成果不能應(yīng)用于實際生產(chǎn)。

1 殼聚糖的介紹

殼聚糖（Chitosan）的化學分子式為(1，4)-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖，又可以稱為脫乙酰甲殼素，將幾丁質(zhì)(Chitin)進行脫乙酰處理后得到。殼聚糖屬于高分子直鏈型多糖，同時也是自然界唯一的堿性多糖，殼聚糖具備較好的可降解性與生物相容性，且對人體沒有毒副作用，屬于一種綠色天然環(huán)保高分子物質(zhì)。殼聚糖是甲殼素脫N-乙?；漠a(chǎn)物，一般而言，脫去55%以上的N-乙?；涂煞Q之為殼聚糖，如果能在1%乙酸或1%鹽酸中溶解1%的脫乙酰甲殼素，也可以稱為殼聚糖。殼聚糖主要通過甲殼素制備，甲殼素在自然界中分布較廣，包括截肢動物的外骨骼、硅藻的刺、無脊椎動物、軟體動物的殼以及真菌的細胞壁等都含有大量的甲殼素，甲殼素的主要通過貝殼進行提取，具體的制備流程如下：貝殼→清洗、粉碎→鹽酸脫鹽→NaOH脫蛋白質(zhì)→甲殼素素粉，除了上述制備方式外，還可以通過真菌制備。

2 殼聚糖的化學改性

2.1 酯化反應(yīng)

從化學分子式的結(jié)構(gòu)可以看出殼聚糖與甲殼素都含有羥基，因此殼聚糖與甲殼素都可以進行酯化反應(yīng)。殼聚糖經(jīng)過酯化反應(yīng)后的產(chǎn)物主要包括無機酸酯以及有機酸酯，無機酸酯產(chǎn)物包括了硫酸酯、硝酸酯、磷酸酯、黃原酸酯等，有機酸酯產(chǎn)物包括了苯甲酸酯、長鏈脂肪酸酯等，其中硫酸酯具有較好的抗凝性，由殼聚糖制備的甲硫磺溶液具備極好的水溶性，可以吸附重金屬離子，因此可以用于廢水處理行業(yè)。

2.2 醚化反應(yīng)

甲殼素和殼聚糖除了可以與各類酸性物質(zhì)進行酯化反應(yīng)外，還可以與羥基化試劑反應(yīng)生成醚，比較常見的醚類包括羥乙基醚、甲基醚、羥甲基醚、乙基醚、芐基醚等。其中甲殼素與聚氧乙烯反應(yīng)后可以得到醚化物，該種醚化物具備較好的保濕性，其保濕效果與透明質(zhì)酸相似，因此可以用于護發(fā)產(chǎn)品中，保證護發(fā)品不黏發(fā)，同時提升頭發(fā)的自然光澤。

2.3 生成N-衍生物反應(yīng)

殼聚糖還可以與各類環(huán)氧衍生物發(fā)生加成反應(yīng)，反應(yīng)后可以得到N-烷基化衍生物，N-烷基化衍生物溶水性能極好，將殼聚糖加入到異丙醇中與環(huán)氧丙基三甲基氯化銨反應(yīng)生成季銨鹽化合物，可以有效改善產(chǎn)品的水溶性，同時提高產(chǎn)品的吸濕性與保濕性，因此該類化合物可以當做化妝品的保濕劑。

2.4 交聯(lián)和接枝共聚反應(yīng)

甲殼素和殼聚糖的交聯(lián)和接枝共聚反應(yīng)比較復(fù)雜，都可以可由雙官能團的醛或酸酐等進行交聯(lián)。經(jīng)過交聯(lián)和接枝共聚反應(yīng)后得到的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)物，不溶于水，因此可以當做層析的載體或者固定化酶載體。除此之外，甲殼素和殼聚糖也可以進行接枝共聚反應(yīng)，將乙烯基單體接枝聚合到甲殼素和殼聚糖上，可以產(chǎn)生一種特種合成多糖聚合物，該類產(chǎn)物的某些性質(zhì)可以滿足特殊產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。

3 殼聚糖的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 日化用品產(chǎn)業(yè)

殼聚糖的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，其中日化用品產(chǎn)業(yè)對殼聚糖的需求量極大，殼聚糖的衍生物具備極好的保濕性，可以減少皮膚的水分蒸發(fā)，同時殼聚糖的衍生物具有一定的抗衰老作用，且對皮膚刺激較小。目前，我國關(guān)于殼聚糖衍生物的日化產(chǎn)品已經(jīng)有很多，包括洗面奶、固發(fā)劑等，除此之外，相關(guān)行業(yè)正在進一步開發(fā)殼聚糖衍生物的產(chǎn)品，例如除臭劑等。

3.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

殼聚糖的衍生物具備較好的成模性以及可降解性，不會對環(huán)境造成二次污染，因此殼聚糖產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，包括生物殺蟲劑、地膜等。殼聚糖還可以用于生產(chǎn)促進養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，根據(jù)相關(guān)研究，向雞飼料中添加0.05%的殼聚糖可以促進小雞生長，提高小雞的免疫抵抗力。

3.3 食品工業(yè)

殼聚糖與殼聚糖的衍生物對人體與環(huán)境的副作用很小，且具備較好的生物相容性，因此，殼聚糖產(chǎn)品已經(jīng)開始用于食品行業(yè)，可以生產(chǎn)保鮮膜等。除此之外，殼聚糖可以起到養(yǎng)生保健的作用，可以加工成保健類的藥品，目前，世界各國正在加大殼聚糖保健產(chǎn)品的研究，殼聚糖在食品行業(yè)的應(yīng)用潛力十分巨大。

3.4 其他應(yīng)用

殼聚糖與殼聚糖衍生物的應(yīng)用不僅僅局限于日化用品、食品工業(yè)以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還可以用于醫(yī)藥、環(huán)保、紡織等，殼聚糖在醫(yī)藥領(lǐng)域的產(chǎn)品十分廣泛，包括了人工皮膚、隱形眼鏡、人工透析等，在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在污水處理等方面。目前，我國關(guān)于殼聚糖及殼聚糖衍生物的研究比較落后，希望本文的研究有利于殼聚糖應(yīng)用的發(fā)展。

[1]俞繼華，馮才旺，唐有根.甲殼素和殼聚糖的化學改性及其應(yīng)用[J].廣西化工，1997，03：30-34.

[2]夏文水，陳潔.甲殼素和殼聚糖的化學改性及其應(yīng)用[J].無錫輕工業(yè)學院學報，1994，02：162-171.

[3]楊強，劉忠.殼聚糖的化學改性方法及其應(yīng)用[J].造紙化學品，2004，01：30-33.