殼聚糖的改性研究進展及其應用

袁 玥，錢本祥，凌新龍

(1.廣西科技大學生物與化學工程學院，廣西柳州 545006；2.柳州關點質量檢測技術服務有限公司，廣西柳州 545616)

0 引言

殼聚糖(Chitosan)的化學名稱為(1，4)－2－氨基－2－脫氧－β－D－葡聚糖，又稱為脫乙酰甲殼素，白色半透明固體，不溶于水、堿和大多數有機溶劑。殼聚糖是甲殼素的N－脫乙酰化產物，而甲殼素為自然界中含量僅次于纖維素的第二大天然高分子物質，廣泛存在于低等節肢體、甲殼類動物(如蝦、蟹、甲殼昆蟲)以及低等植物(如藻類、菌類)的細胞壁中。因此，殼聚糖來源廣泛，且在自然界中含量豐富，其還是目前已知唯一的天然堿性陽離子聚合物，主要生產集中在歐美地區部分國家、日本、印度，而我國生產企業主要集中在沿海，規模小[1]。

法國于1895年最先開始研制殼聚糖，1934年，美國申請了殼聚糖及殼聚糖膜的專利。因殼聚糖具有生物可降解性、滲透性、成膜成絲等優良特性，可廣泛應用于水果蔬菜保鮮、醫藥、保健品、環保、紡織、化裝品、水處理、金屬吸附回收等領域[2]。然而殼聚糖僅僅在稀酸中的溶解度較好，在其它很多溶劑尤其是水中的溶解性很差，導致其應用受限。而殼聚糖的結構中含有兩種羥基(仲羥基和伯羥基)和氨基，利于對其進行改性，改性方法有物理改性法和化學改性法，尤以化學改性為主，常用的有接枝共聚改性、交聯改性、季銨鹽化改性、羧烷基化改性、酰基化改性、烷基化改性等。

1 殼聚糖的結構

殼聚糖是甲殼素(β－(1，4)－2－乙酰氨基－2－脫氧－D－葡聚糖)的N－脫乙酰化產物，其分子結構如圖1所示。殼聚糖分子為直鏈結構，其與植物的纖維素分子結構相似，差別僅僅是纖維素C2位上的羥基被氨基所代替，但是化學性質差別卻較大，而且分子內氫鍵較強，結構緊密排列，易結晶，導致在大多數溶劑中的溶解性差。殼聚糖還具有復雜雙螺旋結構，鏈接單元中的氨基和羥基等基團具有較高的反應活性[3]，可以進行化學改性，引入其他基團，從而賦予殼聚糖在不同溶劑中良好的溶解性和功能性。

圖1 殼聚糖的結構式

2 殼聚糖的制備

殼聚糖是甲殼素的N－脫乙酰化產物，其常用的制備方法有化學降解法、微波技術法、微生物培養法、酶降解法。

2.1 化學降解法

化學降解法即利用化學試劑與甲殼素反應，使甲殼素中的乙酰基脫去，生成脫乙酰基甲殼素即殼聚糖，使用酸、堿均可以使甲殼素中的乙酰基脫去。由于甲殼素的葡萄糖單元之間是由苷鍵相連，在強酸條件下，其容易水解，所以一般采用強堿來脫乙酰基。但是隨著氨基上乙酰基的脫除，剩余的乙酰基更難脫除，所以甲殼素中的乙酰基不可能完全脫除。

楊俊玲等[4]人將甲殼素與濃度為 45%的NaOH溶液以m∶V＝1∶300的比例混合，在85℃的水浴中加熱3h，制備得到脫乙酰度為84.1%的殼聚糖。蔡中麗等[5]人研究25%氫氧化鈉醇水反應介質中醇含量變化對甲殼素脫乙酰反應的影響，產物乙酰度隨反應時間和反應溫度的變化規律，推出脫乙酰反應為一級反應，并求得了反應活化能。

2.2 微波技術法

在堿性條件下，普通加熱方法處理甲殼素耗時，耗能，效率低，而采用微波技術法，可以在同樣的條件，快速制備高品質的殼聚糖。

居紅芳[6]采用不同類型的蟹殼制備了甲殼素，再采取微波輻射技術對其進行脫乙酰基處理，最終制備得到殼聚糖。實驗表明甲殼素經微波一次處理20分鐘，脫乙酰度達86.1%，效果優于其它方法。與傳統方法相比簡化了工藝流程，縮短了反應時間10～90倍。曹健等[7]人利用微波輻照甲殼素與堿液的混合物，可大大縮短反應時間，提高脫乙酰速率，還可避免因長時間高溫導致的殼聚糖分子量和粘度下降的問題，提高產品質量。該法制備殼聚糖能耗低、污染小、效率高、品質高。

2.3 酶降解法

殼聚糖來源于天然產物甲殼素，只要找到合適的具有專一性的脫除乙酰基的酶，即可對甲殼素進行脫乙酰基處理，該方法綠色環保，但是酶的種類相對較少，目前發現的酶也僅僅30余種。由于酶催化反應的特點，酶解法制備殼聚糖高效，條件溫和，產率高，環境友好。

姜紅鷹等[8]人利用真菌產生的甲殼素脫乙酰酶催化甲殼素分子中的乙酰氨基水解，使乙酰基從氨基上脫去，使之變為殼聚糖。段杉等[9]人研究了發酵法和乙酸結合酸性蛋白酶(酶法)提取甲殼素過程中蛋白酶活力對灰分脫除的影響，并進一步比較了酶法、發酵法和化學法提取的甲殼素的性質差別。結果表明，蛋白酶可促進甲殼素中灰分的脫除；酶法和發酵法制備的甲殼素各項指標均很接近，但與化學法制備的甲殼素有一定差異。酶法和發酵法制備的甲殼素中蛋白質含量、灰分含量、結晶度及溶液黏度均明顯高于化學法制備的甲殼素，但是兩種方法的脫乙酰度均低于化學法制備的甲殼素，說明酶法和發酵法對甲殼素分子的降解和脫乙酰作用以及結晶結構的破壞均較小。

2.4 微生物培養法

采用傳統的堿法或酸法處理甲殼素，對環境污染嚴重，而微生物法不受季節的影響，并且對環境無污染，是一種值得研究和開發的生產方法。

曹海麗[10]以米曲霉Aspergillus oryzae 3.951為菌種，通過液體發酵培養菌絲體生產提取殼聚糖，優化了米曲霉液體發酵培養基，提高了殼聚糖產量和生產效率。劉珍利[11]首先對幾種常見真菌培養生產殼聚糖進行了研究，確定雅致放射毛霉為發酵制備殼聚糖優良菌種；再采用稀酸稀堿處理菌體提取殼聚糖，對提取工藝路線和參數進行了優化。李永強[12]采用凝結芽孢桿菌和蛋白酶K協同發酵蝦殼，發酵工藝條件為:10%的凝結芽孢桿菌，1000U/g的蛋白酶K，含5%蝦殼和10%葡萄糖的發酵培養基，溫度50℃，搖床轉速100r/min，發酵時間3天。結果表明，蛋白質去除率為93%，灰分去除率為91%，發酵產物經紅外光譜鑒別為甲殼素。

3 殼聚糖的改性

殼聚糖C2位上的氨基或酰胺基、C3位上的仲羥基和C6位上的伯羥基是三個活潑的官能團，殼聚糖和甲殼素主要的不同是氨基官能團含量，這導致它們在結構和物理化學性質上有很大的不同，殼聚糖的鰲合、絮凝、生物功能和應用都是由于這個引起。由于對殼聚糖進行化學改性不改變其基本骨架，同時產生了具有新生物功能的化合物，所以引起了研究者的興趣。殼聚糖的化學改性可以為制備具有期望的生物活性和物理化學性質的殼聚糖衍生物提供一種新的方法，殼聚糖結構上的三個活潑基團賦予了其非常多的化學改性方法。常用的化學改性有接枝、交聯、季銨鹽化、羧甲基化、酰化、烷基化、席夫堿、巰基化、羥烷基化、磺化等。

3.1 接枝共聚改性

接枝共聚是拓寬殼聚糖實際使用的一種有效的方法，可以改變殼聚糖的物理化學性質，最終接枝共聚產物的性質主要受側鏈(包含分子結構、長度和數目)控制。這些方法包括自由基接枝共聚、縮合共聚、氧化偶聯共聚、環狀單體的開環共聚、聚合物接枝等。

盧東星等[13]人用過硫酸鉀和亞硫酸氫鈉的氧化還原體系引發丙烯酰胺接枝天然殼聚糖，制備出了一系列具有不同接枝率的殼聚糖－丙烯酰胺接枝共聚物漿料，然后對純棉經紗進行上漿試驗。結果表明，當改性殼聚糖的接枝率達到 26.89%時，漿紗的力學性能有顯著提高，毛羽數量也大為減少。

李濤等[14]人以乳酸和殼聚糖為原料，4－(二甲胺基)吡啶及N，N′－二環己基碳酰亞胺為催化劑在室溫下直接縮合方法制備了聚乳酸－殼聚糖接枝共聚物，對其結構進行了表征。并研究其最佳制備工藝條件，產物具有良好的細胞親和性，有可能應用于組織工程材料。

許鑫華等[15]人將殼聚糖和苯胺用過硫酸銨引發制備得到了殼聚糖接枝聚苯胺，然后采用靜電自組裝法制備了殼聚糖接枝聚苯胺/葡萄糖氧化酶生物傳感器，研究不同因素對該傳感器電流響應的影響。

何柱國等[16]人以殼聚糖作為大分子引發劑，采用辛酸亞錫催化引發丙交酯開環聚合制備了殼聚糖接枝聚乳酸共聚物。研究確定了最佳合成工藝條件，并對其結構和性能進行了測試表征。結果表明，該方法可以快速、有效地合成目標產物，殼聚糖結構中單個環上聚乳酸的平均聚合度為17.46，該支鏈的引入削弱了殼聚糖分子之間和分子內的氫鍵。殼聚糖接枝聚乳酸共聚物的熔點為246℃，而殼聚糖的熔點為253℃，隨著支鏈的增長，共聚物的結晶性能逐漸下降。

陳會英等[17]人采用殼聚糖/聚乙烯亞胺為原料，羰基二咪唑為偶聯試劑，用離子液體為反應介質和催化劑，制備得到了殼聚糖/聚乙烯亞胺接枝共聚物，其接枝率為42%。

3.2 交聯改性

利用殼聚糖分子中的氨基、羥基與多元醛、環氧氯丙烷、多元酸、多元酸酐、多元酯、多元酸或多元醚等的反應，使分子鏈產生交聯，得到三維空間網狀結構，提高了物質之間的交聯度，降低了殼聚糖分子的溶解度。

李芙蓉[18]以殼聚糖為原料，分別使用戊二醛、環氧氯丙烷對殼聚糖進行交聯改性，得到兩種改性后的殼聚糖，研究兩種改性殼聚糖對廢水中苯酚的吸附。實驗表明，經戊二醛、環氧氯丙烷改性的殼聚糖對苯酚均有較好的吸附效果。

曾嶸等[19]人首先采用相轉化法，以乙酸和水為溶劑，制備了三種不同比例混合的殼聚糖和聚乙烯醇共混膜，然后在堿性條件下用環氧氯丙烷對共混膜進行了交聯，最后對其進行結構性能表征。結果表明，殼聚糖和聚乙烯醇具有良好的相容性，共混膜的機械性能、熱穩定性和結晶度均介于殼聚糖和聚乙烯醇之間，加入聚乙烯醇后，殼聚糖共混膜的機械性能得到了提高；交聯后共混膜的溶脹性能被改善，但是熱穩定性和機械性能略有下降。

Gierszewska等[20]人以殼聚糖為聚合物基體、蒙脫石為填料、戊二醛為交聯劑，制備了殼聚糖－蒙脫石復合材料。實驗表明，戊二醛的加入有利于改善殼聚糖及其復合材料的性能。

3.3 季銨化改性

殼聚糖分子結構含有伯氨基，可以采用鹵代烷烴對其進行季銨鹽化反應，制備得到的殼聚糖季銨鹽在水中的溶解性增大，具有良好的抗菌抑菌性能，常用于織物的抗菌整理。另外，其還可以用作絮凝劑、表面活性劑等。

車秋凌等[21]人在殼聚糖分子中的氨基上引入甲基，采用甲醛甲酸法合成 N，N，N－三甲基殼聚糖，之后再在殼聚糖分子中的羥基上引入三聚氯氰，將改性后的殼聚糖應用于羊毛織物的酸性染料染色中。結果表明，改性后的殼聚糖使得羊毛織物的上染率、固色率、色牢度和抑菌率均有提高，殼聚糖分子量越大，效果最好。劉新等[22]人在殼聚糖的氨基上接枝2，3－環氧丙基三甲基氯化銨，結果表明，與改性前的殼聚糖相比，改性后的季銨鹽殼聚糖對金黃色葡萄球菌的抗菌活性更好。

3.4 羧甲基化改性

羧甲基殼聚糖可以溶解在水中，而且有出色的物理、化學和生物性能，使其在血液和化妝品方面有潛在的應用。羧甲基殼聚糖可以被制為超多孔水凝膠、pH敏感水凝膠和交聯水凝膠，用于不同蛋白藥物載體。N，N－二羧甲基殼聚糖具有良好的鰲合能力，它和磷酸鈣的鰲合有利于成骨作用，促進骨礦化。O－羧甲基殼聚糖有很好的抗菌活性和增強的粘結性能，常常用于組織工程和藥物載體。殼聚糖與鹵代乙酸、乙醛酸等反應可以在其骨架的N或O原子上引入羧甲基，從而改進其性能，拓寬其應用。

董麗丹等[23]人由殼聚糖和氯乙酸反應制得羧甲基殼聚糖的改性產物，然后在其中引入具有抗菌作用的Ag＋和TiO2，制備得到三種復合材料，再對它們進行結構表征，最后測試它們的凝血和止血性能。結果表明，在羧甲基殼聚糖中同時引入Ag＋和TiO2時，其凝血和止血效果均優于羧甲基殼聚糖中僅引入Ag＋或TiO2的效果。

Anitha等[24]人使用三聚磷酸鈉和氯化鈣為離子交聯劑制備了殼聚糖、O－羧甲基殼聚糖和N，O－羧甲基殼聚糖，然后對其進行表征，采用噻唑藍比色法評估納米顆粒的細胞毒性，同時采用最低抑菌濃度法研究三種納米顆粒不同濃度時對金黃色葡萄球菌ATCC菌株的抗菌活性。噻唑藍比色法說明了三種納米顆粒對乳腺癌細胞的毒性很小，抗菌活性證明了O－羧甲基殼聚糖和N，O－羧甲基殼聚糖納米顆粒的抗菌活性強于殼聚糖納米顆粒的抗菌活性，其中 N，O－羧甲基殼聚糖的抗菌活性最優。

3.5 酰化改性

通過羧酸、酰氯、酸酐、內酸酐或內脂等與殼聚糖分子中的羥基、氨基反應，在其結構上引入脂肪族或芳香族酰基，生成O－酰基化改性殼聚糖、N－酰基化改性殼聚糖或N，O－酰基化改性殼聚糖。

石曉磊等[25]人制備了3－O－乙酰－6－O－硬脂酰－N－鄰苯二甲酰殼聚糖，將其作為輔料制備茶堿不溶性緩釋骨架片，研究影響藥物釋放的因素。研究發現，改性殼聚糖具有良好的載藥能力，良好的控制藥物釋放能力，可作為一種口服緩釋劑的骨架材料使用。

郭睿等[26]人采用馬來酸酐和羥丙基殼聚糖作為原料制備得到N－馬來酰化羥丙基殼聚糖，研究多種因素對產物羧基含量及特性黏數的影響。然后將其負載到高嶺土上，研究對亞甲基藍印染廢水的處理。

3.6 烷基化改性

在殼聚糖分子中氨基的N以及羥基的O上引入烷基，形成N－烷基化殼聚糖、O－烷基化殼聚糖或N，O－烷基殼聚糖，烷基的引入使其溶解性產生改變。由于氨基活性較高，此類改性常為N－烷基化改性。

唐若谷[27]以殼聚糖為原料，與乙醛或己醛反應形成Schiff堿，再經過還原，成功地在氨基上引入烷基，使得殼聚糖疏水性能顯著提高，且N－烷基化改性后的殼聚糖在稀醋酸中的溶解度也明顯下降，殼聚糖粒徑增大，分布變寬。

黃玉芬等[28]人先用殼聚糖和月桂醛反應，再用三乙酰氧基硼氫化鈉還原，制備得到N－十八烷基殼聚糖，該物質具有疏水性，殼聚糖的凝血性能被顯著提高。

董奇志等[29]人用濃NaOH作為堿性試劑及載體，分別用十六烷基三甲基溴化銨、四丁基溴化銨和十二烷基硫酸鈉為相轉移催化劑，在微波輻射下將氯化芐與殼聚糖進行反應，制備得到O－芐基化殼聚糖。該反應具備反應時間短，無需攪拌和溶劑的優勢。

3.7 席夫堿改性

利用殼聚糖分子中的氨基與醛類或酮類物質反應，生成席夫堿，以此來對殼聚糖的物理、化學性能進行改性。

趙延慶[30]利益殼聚糖與香草醛發生席夫堿反應，制得改性殼聚糖，將改性后的殼聚糖用于玻碳電極的修飾，使得電極的例子檢測靈敏度得到提高。

劉建等[31]人將殼聚糖用酶進行降解，以獲得不同分子量的殼聚糖，然后與水楊醛反應制備殼聚糖水楊醛席夫堿，再與金屬離子形成配合物，最后用于棉織物的抗皺抗菌整理。結果表明，用分子量為0.25×10－5的殼聚糖水楊醛席夫堿整理的棉織物折皺回復角為232°，銅、鎳、鋅的配合物整理的織物抑菌率分別達98.3%、96.5%、96.3%。

3.8 巰基化改性

巰基化聚合物(如殼聚糖、聚碳酸酯或所謂的巰基聚合物)是在聚合物主鏈上含有游離的巰基，是親水性大分子。殼聚糖采用巰基改性主要是為了提高殼聚糖的粘液黏附特性或親水性，殼聚糖的伯氨基可以與含巰基的物質發生反應生成含巰基的殼聚糖。迄今為止，用于殼聚糖巰基化改性的試劑主要有半胱氨酸、巰基乙酸、2－亞氨基硫烷鹽酸鹽、異丙基－S－乙酰硫代乙酰亞胺鹽酸鹽。

張鵬等[32]人以殼聚糖和還原型谷胱甘肽為反應原料，通過水溶液聚合法制備了新型巰基化殼聚糖高分子絮凝劑。根據單因素實驗確定了最優制備條件，并對產物的結構性能進行表征。結果表明，最佳制備工藝條件為:殼聚糖和還原型谷胱甘肽質量比5:5，保護劑N－羥基丁二酰亞胺用量0.40 g，反應時間5 h，反應體系pH 3.5，交聯劑1－乙基－(3－二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽用量0.25 g。

王剛等[33]人以巰基乙酸和殼聚糖為反應原料，通過酰胺化反應將巰基引入到殼聚糖結構中，制備得到巰基乙酰化殼聚糖。將其應用于含Cd(II)水樣的處理，發現由最優法制備的巰基乙酰化殼聚糖處理該水樣后，水中Cd(II)的最低剩余濃度分別為 0.83mg·L－1、0.76 mg·L－1。

3.9 羥烷基化改性

殼聚糖的羥烷基化改性是通過殼聚糖與縮水甘油、環氧化合物(環氧乙烷、環氧丙烷、環氧丁烷)反應可以在其結構上引入羥烷基，根據反應條件的不同(溶劑和溫度)，羥烷基可以分別取代N和O上的氫原子，生成N－羥烷基或O－羥烷基殼聚糖。當用環氧丙烷對殼聚糖進行改性時，催化劑(NaOH或HCl)和反應溫度決定了N/O－羥烷基取代的比例。當在中性條件下反應式，產物僅僅為N－羥烷基殼聚糖；在酸性條件下時，主要產物為N－羥烷基殼聚糖，次產物為O－羥烷基殼聚糖；堿性條件，溫度高于40℃時，主要產物為O－羥烷基殼聚糖，且有殼聚糖寡聚物生成。

王婷等[34]人采用正交實驗方法，在堿性條件下，用溴乙醇對殼聚糖進行改性，制備得到羥乙基殼聚糖，研究了產物的水溶性。結果表明，當殼聚糖上2位N和6位O上總的羥乙基取代度大于等于82.42%時，產物在中性條件下具有較好的水溶性。控制反應的條件，總的羥乙基取代度可以達到112.39%。

王旭穎等[35]人以殼聚糖和環氧丙烷為原料反應制備得到水溶性的O－羥丙基殼聚糖，再將其與不同的鹵代烷烴反應，制備得到一系列的O－羥丙基－N－烷基化殼聚糖表面活性劑。結果表明，這些表面活性劑的臨界膠束濃度為0.016 mmol/L～0.05 mmol/L，親水親油平衡值為 5.33～13.89，具有良好的泡沫性能，優于Tween 60。

3.10 磺酸化改性

殼聚糖中氨基和羥基可以與硫酸鹽反應，制備得到的產物在藥物應用方面有重要的影響。這主要是因為磺化的殼聚糖在結構上與天然的肝素抗凝血劑非常相似，證明生物分子的抗凝血、抗硬化、抗病毒活性機制，

李杏杏等[36]人通過磺化反應在殼聚糖上引入磺酸基團制得具備良好質子傳導能力的磺化殼聚糖，以含氟聚苯并咪唑為基體材料，通過摻雜磺化殼聚糖制備得到復合質子交換膜。結果表明，隨著磺化殼聚糖質量分數的增加，復合膜的質子電導率增加，但吸水率、溶脹度下降，復合膜的機械性能和熱穩定性仍然良好。

郝建文等[37]人以殼聚糖和1，3－丙烷磺內酯為原料，通過開環磺化反應對殼聚糖進行改性，再將磺化殼聚糖與聚乙烯醇、正硅酸四乙酯共混制備得到磺化殼聚糖/聚乙烯醇/二氧化硅雜化陽離子交換膜。結果表明，離子交換容量的范圍是0.10 mmol/g～0.65 mmol/g，水含量和線性膨脹率的范圍分別為10%～25%、15%～20%。

3.11 其它改性

微波具有加熱均勻，加熱效率高的特點，張德謹等[38]利用微波輔助技術制備改性殼聚糖，并對改性后的殼聚糖對Ni2＋的吸附性能進行研究，測得了最佳用量、吸附溫度以及達到吸附平衡所需的時間。

林水森[39]為了獲得抗菌活性更高的新型殼聚糖基聚陽離子抗菌材料，以殼聚糖為原料，通過磺酰化反應和親核取代反應制備得到6－疊氮基－6－去氧－N，N，N－三甲基殼聚糖季銨鹽。研究該材料對革蘭氏陰性菌大腸桿菌和革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌得到抗菌性，證明了疊氮基是一種很好的抗菌增效基團。

吳茂濤等[40]人對水溶性殼聚糖進行磷酸酯化改性，研究水溶性殼聚糖及其磷酸酯對Q235低碳鋼在海水中的腐蝕抑制作用。結果表明，與水溶性殼聚糖相比，水溶性殼聚糖磷酸酯的緩蝕效率更好，在300 mg/L時緩蝕率達到88.71%，有望作為抑制陰極型緩蝕劑。

鄭建超等[41]人對采用樹枝狀大分子改性殼聚糖的研究進行了概括，這一大類雜化物主要包括殼聚糖－(聚酰胺－胺)、殼聚糖－聚乙烯亞胺、殼聚糖－3，4，5－三(p－十二烷氧基芐氧基)苯甲酸、殼聚糖－3，4，5－三(p－十二烷氧基－m－甲氧基芐氧基)苯甲酸、殼聚糖－聚丙三醇等，這類物質的性能優異，常常用于污水處理、吸附材料、熒光材料、抗菌劑等。

4 殼聚糖的應用

殼聚糖作為一種資源豐富的天然高分子材料，具有良好的抗菌性、生物相容性、成膜性、保水性等優良性能，使得其在醫藥、化妝品、輕紡、水處理、果蔬食品水產保鮮、畜牧業等均有廣泛的應用[25]。

4.1 醫藥領域的應用

殼聚糖含有大量的氨基、羥基、乙酰氨基等活性基團，使其具有良好的反應功能性和生理活性。同時，其具有良好的生物可降解性，可以被脂肪酶、溶菌酶、氨基葡萄糖苷酶分解成氨基葡萄糖(Glucosamine)，可以通過新陳代謝排出體外。因此，在生物醫藥領域被廣泛應用[42]。殼聚糖具有良好的抗菌性、生物相容性以及生物降解性，作為一種生物糖類聚合物是促進軟組織修復的生物材料，廣泛應用于皮膚傷口愈合，引導骨及軟骨再生，以及骨關節炎的治療[43－44]。

4.2 水處理領域的應用

殼聚糖可以溶于酸性溶液中形成陽離子型聚合物電解質，能與水中的負電污染物、表面活性劑以及重金屬離子等通過絡合或靜電吸附作用，可以除去水中的有機污染物，且由于其自身可降解，不會形成二次污染。在水處理中，可應用于絮凝、金屬離子吸附、染料脫色等領域[45]。

4.3 食品領域的應用

殼聚糖具有較強的抑菌、抗氧化性以及成膜性，在食品、果蔬、肉制品的防腐保鮮方面得到了較為廣泛的應用，其良好的成膜性，可調節環境含氧量，抑制微生物呼吸作用，使得其在可食用抗菌包裝中得以應用。同時，殼聚糖也可作為食品的增稠劑、乳化劑、果汁澄清劑、酶的固定化載體以及食品添加劑[46]。由于其具有網狀結構、保水性好，也可用于水產品的保鮮[47]。

4.4 畜牧業中的應用

殼聚糖可以吸附飼料中的脂類物質如脂肪、膽汁等，發揮降脂功效，調節脂肪代謝，除其能夠抑菌外，還具有增強細胞免疫、增強機體免疫功能，提高機體的抗氧化功能。殼聚糖可被消化吸收，促進畜禽的機體生長，改善畜產品品質[48]。

4.5 紡織工業中的應用

殼聚糖具有良好的抗菌性，可以用于天然織物的抗菌整理，還可以改善纖維素纖維、蛋白質纖維等纖維的染色性，改善天然植物的阻燃性、抗紫外性、防靜電性、防氈縮[49]。

4.6 化妝品領域的應用

殼聚糖有吸濕、保濕、美白、抗菌抗氧化等作用，且對皮膚不產生任何刺激作用，能夠活化細胞，促進皮膚保濕、抗皺、增加皮膚彈性、美白皮膚、增強免疫，是化妝品行業中玻尿酸的合成原料，具有良好的生物相容性，已在護膚、護發、洗滌及美容用品中得到廣泛應用[50]。

5 結語與展望

殼聚糖是一種自然界中含量豐富的天然高分子聚合物，由于其諸多優良的性能，在各行業中得到了廣泛的應用。但我國殼聚糖的生產產能不足，產量低。微生物培養法制備殼聚糖具有諸多其他制備方法不具備的優點，但微生物制備法目前還未能得到廣泛的應用。近年來，有關殼聚糖的改性方法層出不窮，包括開發新的反應原料、設計新的合成線路、合成不同功效的催化劑等。通過這些新的方式方法，已經制備了多種新型功能材料，拓寬了殼聚糖的改性和應用。