關于殼聚糖的化學改性及應用的探究

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、醚化反應、酯化反應、Schiff 堿反應、交聯和接枝共聚反應，殼聚糖具有巨大的經濟價值與市場潛力，可以應用于日用品生產、食品加工、醫療器械等多個領域。但我國關于殼聚糖的研究比較落后，現有的研究成果不能應用于實際生產。

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(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保高分子物質。殼聚糖是甲殼素脫N-乙酰基的產物，一般而言，脫去55%以上的N-乙酰基就可稱之為殼聚糖，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→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

從化學分子式的結構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。殼聚糖經過酯化反應后的產物主要包括無機酸酯以及有機酸酯，無機酸酯產物包括了硫酸酯、硝酸酯、磷酸酯、黃原酸酯等，有機酸酯產物包括了苯甲酸酯、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。

2.2 醚化反應

甲殼素和殼聚糖除了可以與各類酸性物質進行酯化反應外，還可以與羥基化試劑反應生成醚，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酸相似，因此可以用于護發產品中，保證護發品不黏發，同時提升頭發的自然光澤。

2.3 生成N-衍生物反應

殼聚糖還可以與各類環氧衍生物發生加成反應，反應后可以得到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氧丙基三甲基氯化銨反應生成季銨鹽化合物，可以有效改善產品的水溶性，同時提高產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 交聯和接枝共聚反應

甲殼素和殼聚糖的交聯和接枝共聚反應比較復雜，都可以可由雙官能團的醛或酸酐等進行交聯。經過交聯和接枝共聚反應后得到的網狀結構產物，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，將乙烯基單體接枝聚合到甲殼素和殼聚糖上，可以產生一種特種合成多糖聚合物，該類產物的某些性質可以滿足特殊產品的生產需要。

3 殼聚糖的應用領域

3.1 日化用品產業

殼聚糖的應用領域十分廣泛，其中日化用品產業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，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，我國關于殼聚糖衍生物的日化產品已經有很多，包括洗面奶、固發劑等，除此之外，相關行業正在進一步開發殼聚糖衍生物的產品，例如除臭劑等。

3.2 農業生產

殼聚糖的衍生物具備較好的成模性以及可降解性，不會對環境造成二次污染，因此殼聚糖產品在農業中的應用已經十分廣泛，包括生物殺蟲劑、地膜等。殼聚糖還可以用于生產促進養殖產業的發展，根據相關研究，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

殼聚糖與殼聚糖的衍生物對人體與環境的副作用很小，且具備較好的生物相容性，因此，殼聚糖產品已經開始用于食品行業，可以生產保鮮膜等。除此之外，殼聚糖可以起到養生保健的作用，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品的研究，殼聚糖在食品行業的應用潛力十分巨大。

3.4 其他應用

殼聚糖與殼聚糖衍生物的應用不僅僅局限于日化用品、食品工業以及農業生產，還可以用于醫藥、環保、紡織等，殼聚糖在醫藥領域的產品十分廣泛，包括了人工皮膚、隱形眼鏡、人工透析等，在環保領域的應用主要集中在污水處理等方面。目前，我國關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用的發展。

[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用[J].無錫輕工業學院學報，1994，02：162-171.

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