甲殼素的由來

甲殼素的由來甲殼素(Chitin)又名甲殼質(zhì)，殼多糖，殼蛋白，是法國科學(xué)家布拉克諾(Braconno)1811年首先從蘑菇中提取到一種類似于植物纖維的六碳糖聚合體，把它命名為Fungine（蕈素）。1823年，法國科學(xué)家歐吉爾(Odier)在甲殼動(dòng)物外殼中也提取了這種物質(zhì)，并命名為chitoin（幾丁質(zhì)），chitoin希臘語原意為“外殼”、“信封”的意思。1.1甲殼素的分布自然界中，甲殼素廣泛存在于低等植物菌類、藻類的細(xì)胞，節(jié)肢動(dòng)物蝦、蟹、蠅蛆和昆蟲的外殼、貝類、軟體動(dòng)物（如魷魚、烏賊）的外殼和軟骨，高等植物的細(xì)胞壁等，其每年生物合成的資源量高達(dá)100億噸，是地球上僅次于植物纖維的第二大生物資源，其中海洋生物的生成量在10億噸以上，可以說是一種用之不竭的生物資源。由于水圈（海洋、湖泊、江河）、巖石圈（陸地和海底）、生物圈（動(dòng)植物）和氣圈中的甲殼素酶、溶菌酶、殼聚糖酶等將其完全生物降解，參與生態(tài)體系的碳和氮循環(huán)，對(duì)地球生態(tài)環(huán)境起著重要的調(diào)控協(xié)同作用。甲殼素的化學(xué)結(jié)構(gòu)經(jīng)結(jié)構(gòu)分析，甲殼素是自然界中唯一帶正電荷的一種天然高分子聚合物，屬于直鏈氨基多糖，學(xué)名為[(1，4)-2-乙酰氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖]，分子式為(C8H13NO5)n，單體之間以β(1→4)甙鍵連接，分子量一般在106左右，理論含氮量6.9%。其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：氧原子將每個(gè)碳原子的糖環(huán)連接到下一個(gè)糖環(huán)上，側(cè)基團(tuán)“掛”在這些環(huán)上。甲殼素分子化學(xué)結(jié)構(gòu)與植物中廣泛存在的纖維素非常相似（見圖1），所不同的是，若把組成纖維素的單個(gè)分子——葡萄糖分子第二個(gè)碳原子上的羥基(OH)換成乙酰氨基(NHCOH3)，這樣纖維素就變成了甲殼素，從這個(gè)意義上講，甲殼素可以說是動(dòng)物性纖維。

纖維素

甲殼素

殼聚糖

圖11.3甲殼素的化學(xué)性質(zhì)甲殼素有α，β，γ三種晶型。α——甲殼素的存在最豐富，也最穩(wěn)定。由于大分子間強(qiáng)的氫鍵作用，導(dǎo)致甲殼素成為保護(hù)生物的一種結(jié)構(gòu)物質(zhì)，結(jié)晶構(gòu)造堅(jiān)固，一般不熔化，也不溶于一般的有機(jī)溶劑和酸堿，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，應(yīng)用有限。甲殼素若脫去分子中的乙酰氨基就可以轉(zhuǎn)化為可溶性甲殼素（chitosan）,或稱殼聚糖（殼聚胺、幾丁聚糖）。這時(shí)它的溶解性大為改善，因而其應(yīng)用范圍也就變得十分廣闊，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、化妝品、環(huán)境保護(hù)、水處理等領(lǐng)域有極其廣泛的用途。1.4甲殼素的提取自然界中的甲殼素大多總是和不溶于水的無機(jī)鹽及蛋白質(zhì)緊密結(jié)合在一起。人們?yōu)榱双@取甲殼素，往往將甲殼動(dòng)物的外殼通過化學(xué)法或微生物法來制備。當(dāng)前，工業(yè)化生產(chǎn)常采用化學(xué)法，經(jīng)過酸堿處理，脫去鈣鹽和蛋白質(zhì)，然后用強(qiáng)堿在加熱條件下脫去乙?；涂傻玫綉?yīng)用十分廣泛的可溶性甲殼素（殼聚糖）。目前，國內(nèi)外常從廢棄的蝦、蟹殼中提取甲殼素。蝦蟹殼中甲殼素含量為20~30%，無機(jī)物（碳酸鈣為主）含量為40%，其他有機(jī)物（主要是蛋白質(zhì)）含量為30%左右。我國是甲殼素資源大國。單浙江省沿海年產(chǎn)海蝦就達(dá)67萬噸，按40%廢棄物計(jì)算可制得甲殼素1萬余噸，資源潛力巨大人體必需的第六生命元素甲殼素是食物纖維素不易被消化吸收。若甲殼素和蔬菜、植物性食品、牛奶和雞蛋一起食用可以被吸收。在植物和腸內(nèi)細(xì)菌中含有殼糖胺酶，去乙酰酶、體內(nèi)存在的溶菌酶以及牛奶、雞蛋中含有的卵磷脂等共同作用下可將甲殼素分解成低分子量的寡聚糖而被吸收。當(dāng)分解到六分子葡萄糖胺時(shí)其生理活性最強(qiáng)。經(jīng)過近20年的研究，1991年，美國、歐洲的醫(yī)學(xué)界大學(xué)和營養(yǎng)食品研究機(jī)構(gòu)將甲殼素稱為繼蛋白質(zhì)、脂肪、糖、維生素、礦物質(zhì)之后的人體健康所必須的第六大生命要素。甲殼素作為機(jī)能性健康食品，它完全不同于一般營養(yǎng)保健品，對(duì)人體具有強(qiáng)化免疫，抑制老化，預(yù)防疾病，促進(jìn)疾病痊愈和調(diào)節(jié)生理機(jī)能等五大功能。2.1強(qiáng)化免疫功能，對(duì)癌癥有抑制作用日本愛媛大學(xué)醫(yī)學(xué)部的奧田教授為了證實(shí)甲殼素的抑制癌癥作用，從C3H/Hei白鼠的脾臟采取淋巴球，觀察甲殼素的存在是否增加殺死YAC-1癌細(xì)胞的能力。實(shí)驗(yàn)用癌細(xì)胞預(yù)先注入放射性鎘，癌細(xì)胞若受破壞，可由測(cè)定流出在細(xì)胞外的放射性的量而判定。結(jié)果確認(rèn)甲殼素在64ug/ml的濃度就能增加淋巴球(NK)殺死癌細(xì)胞的作用。同時(shí)，還觀察到甲殼素的降解產(chǎn)物葡萄糖胺使體液PH發(fā)生變化，激活淋巴細(xì)胞攻擊癌細(xì)胞。另外，這些降解產(chǎn)物還能與存在于血管壁表面的癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移載體結(jié)合，從而抑制了癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。我國科學(xué)家研究表明，甲殼素有抑制癌細(xì)胞毒素的作用。癌細(xì)胞增殖時(shí)能釋放出毒素，此毒此能破壞血清中的鐵質(zhì)，造成貧血；分解脂肪；興奮滿中樞，失去食欲，使人體消瘦。服用甲殼素可出現(xiàn)食欲。這是因?yàn)樗鼘?duì)癌細(xì)胞毒素有抑制作用緣故。1996年9月北京聯(lián)合大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院保健品功能檢測(cè)中心研究表明，甲殼素具有增強(qiáng)單核巨噬細(xì)胞和NK細(xì)胞活性功能，對(duì)細(xì)胞免疫和體液免疫功能均有增強(qiáng)作用。2.2具有排除有毒、有害物質(zhì)于體外的作用研究表明，甲殼素具有與植物纖維相似的結(jié)構(gòu)與功能。如保水、膨潤、擴(kuò)散、吸附，難于消化吸收等，因而它具有促進(jìn)消化道蠕動(dòng)，增加排便容積，縮短腸內(nèi)物質(zhì)的通過時(shí)間，降低腹壓及腸壓，吸附有毒物質(zhì)（如農(nóng)藥、化學(xué)色素、放射線等）和重金屬離子并排出體外，減低食物中有害物質(zhì)的吸收。同時(shí)能排除多余有害膽固醇，防止動(dòng)脈硬化。膽汁酸是肝臟內(nèi)由膽固醇所生成消化液中的一個(gè)重要成份，在膽囊中有一定貯量，甲殼素能很好地與膽汁酸結(jié)合，并將其排出體外，人體為了保持膽囊中有一定量的膽汁酸貯備，就必須在肝臟中將膽固醇轉(zhuǎn)化或膽汁酸，這樣血液中膽固醇含量就必然下降。同時(shí)，食物中的膽固醇進(jìn)入體內(nèi)后，需經(jīng)酶的作用變成膽固醇脂才能在腸道被吸收，這一過程需要膽汁酸的參與。膽汁酸是表面活性物質(zhì)，它對(duì)脂類有乳化作用。甲殼素很容易和膽汁酸結(jié)合并排出體外，導(dǎo)致這種酶不能正常地將膽固醇轉(zhuǎn)變?yōu)槟懝檀贾?，從而妨礙膽固醇在體內(nèi)吸收。2.3具有降血糖，降血脂，降血壓的作用甲殼素溶于酸后，可形成一個(gè)強(qiáng)大的帶正電荷的陽離子集團(tuán)。這對(duì)于改善酸性體質(zhì)，維持體液正常PH值意義重大。我們知道由于胰島素不足（絕對(duì)的或相對(duì)的）引起糖尿病，其患者體液呈酸性，若PH降0.1則胰島素敏感度下降30%，患者糖利用降低，呈高血糖。甲殼素把PH值調(diào)到弱堿性，提高胰島素利用率，有利用糖尿病的防治。此外，它還有調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)的功能，使胰島素分泌正常，抑制血糖上升。近年來醫(yī)學(xué)專家發(fā)現(xiàn)，血壓升高和食鹽中C1-有關(guān)，與Na+無關(guān)。因C1-能使血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE）活化，把血管緊張素Ⅰ轉(zhuǎn)變?yōu)檠芫o張素Ⅱ，而使血壓升高。甲殼素是可溶性陽離子型食物纖維，在代謝過程中，其陽離子基團(tuán)能和食鹽中的C1-結(jié)合而排泄于糞便中，因而服用甲殼素后能使血壓下降。血管內(nèi)脂肪滴是帶負(fù)電荷的基團(tuán)，它與帶正電荷的甲殼素分解物結(jié)合，在脂滴周圍形成屏障而妨礙吸收。同時(shí)，甲殼素在體內(nèi)低濃度時(shí)，也能阻止脂肪消化酶的活化，使脂肪不能分解成甘油和脂肪酸，因此在空腸不能吸收而以原形排出。此外，甲殼素還可以和膽汁酸結(jié)合影響脂類乳化使其吸收減少。2.4具有強(qiáng)化肝臟機(jī)能的作用肝臟是人體最大的腺體，具有多樣的代謝功能。目前治療病毒性肝炎沒有特效藥，大劑量干擾素治療乙肝或丙肝有效率最高達(dá)50%。若將甲殼素與干擾素并用，可提高療效，促進(jìn)肝炎病毒抗體產(chǎn)生，可使乙肝病毒轉(zhuǎn)陰。據(jù)日本鳥取大學(xué)平野教授研究證產(chǎn)，用高膽固醇飼料喂養(yǎng)兔子，由于膽固醇與中性脂肪在血中的濃度升高，不久后并發(fā)脂肪肝及肝炎，肝臟呈赤紅色。但在同時(shí)喂以甲殼素的兔子，膽固醇和脂肪明顯降低，沒有出現(xiàn)脂肪肝和肝炎，其肝臟，呈正常暗褐色。過量喝酒，由于乙醇在乙醇脫氫酶作用下變成乙醛，乙醛的毒性很強(qiáng)，會(huì)引起頭痛、惡心、肝損傷等。甲殼素可活化肝臟機(jī)能，增加醛脫氫酶的活力，可以解酒，防止酒精性肝損傷。2.5具有活化細(xì)胞，抑制老化，恢復(fù)各個(gè)器官功能作用經(jīng)研究證實(shí)，甲殼素對(duì)植物神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用。甲殼素進(jìn)入血腦屏障，修復(fù)營養(yǎng)腦細(xì)胞，治療腦萎縮?？蛇M(jìn)入血睪屏障，修復(fù)營養(yǎng)性腺細(xì)胞，改善酸性環(huán)境，促進(jìn)男、女性激素的分泌，恢復(fù)提高性功能，增加活力，抑制老化。甲殼素進(jìn)入胎盤屏障，使胎兒健康、強(qiáng)壯、皮膚光滑等。甲殼素對(duì)人體細(xì)胞具有良好的親和性，抗原性低，安全性高。甲殼素在人體受傷部位能活化細(xì)胞，大量產(chǎn)生膠原纖維，膠原纖維可迅速形成細(xì)致的皮膚，不會(huì)留下疤痕，在治療燒傷、燙傷、外傷、加速傷口愈合、止血、消炎方面療效獨(dú)特。此外，通過實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)甲殼素具有促進(jìn)腸內(nèi)有益菌的生長，維持腸道生態(tài)平衡的作用。甲殼素具有很強(qiáng)的抗菌力，可治療口腔潰瘍、牙周病、口臭等。甲殼素還具有提高鈣代謝的功能和骨細(xì)胞攝取鈣的能力，治療骨質(zhì)疏松癥。2.6調(diào)節(jié)自律神經(jīng)，促進(jìn)末梢循環(huán)中醫(yī)所謂的“瘀血”就是指氣、血、水不流暢的病態(tài)。瘀血時(shí)末梢循環(huán)不良，身體表面溫度降低，而成為怕冷癥。由于末梢循環(huán)不良，對(duì)肌肉細(xì)胞的營養(yǎng)物質(zhì)、氧氣供應(yīng)不足，代謝廢物堆積，會(huì)引起腰酸背痛。甲殼素的體內(nèi)降解物質(zhì)能刺激迷走神經(jīng)，經(jīng)由自律神經(jīng)中樞的興奮，使細(xì)動(dòng)脈擴(kuò)張，促進(jìn)末梢循環(huán)，使細(xì)胞肌肉的養(yǎng)分供應(yīng)充足，從而改善了由瘀血、體質(zhì)虛弱、末梢循環(huán)不良、身體表面溫度降低而引起的畏寒怕冷、腰酸背痛的癥狀。優(yōu)良的醫(yī)用生物材料甲殼素來源于生物體結(jié)構(gòu)物質(zhì)，與人體細(xì)胞有很強(qiáng)的親和性，可被體內(nèi)的酶分解而吸收，對(duì)人體無毒性和副作用。加上良好的吸濕性、紡絲性和成膜性，因而廣泛地被開發(fā)應(yīng)用，成為優(yōu)良的生物醫(yī)學(xué)、藥學(xué)材料。3.1制備醫(yī)用敷料甲殼素具有良好的組織相容性，滅菌、促進(jìn)傷口愈合和吸收傷口滲出物且不脫水收縮等性質(zhì)，已廣泛用于醫(yī)用敷料，如制造的人造皮膚等已廣泛用于臨床。制備的方法是將甲殼素溶于含有Licl的DMAC混合劑中，流誕成膜，乙醇固化，真空干燥得到無色透明的人工皮膚薄膜，再經(jīng)消毒，打孔即得產(chǎn)品。我國軍事醫(yī)科院有關(guān)部門曾發(fā)明將甲殼素同抗菌藥物氟哌酸及多孔性支撐創(chuàng)傷傷口材料，制成燒傷用生物敷料。據(jù)稱，生物相容性好，不過敏，抑菌效果優(yōu)良，透濕透氣性能較高。這項(xiàng)發(fā)明還申請(qǐng)了我國專利。目前包括無紡布、醫(yī)用纖維、醫(yī)用紙及粘膠帶等用甲殼素制成的外科敷料已得到開發(fā)應(yīng)用。3.2手術(shù)縫合線利用高質(zhì)量的甲殼素為原料制作的手術(shù)縫合線能加速傷口愈合，能被組織降解并吸收，可替代腸衣手術(shù)線，而性能在許多方面優(yōu)于腸衣線。將高純度的甲殼素粉末溶于適當(dāng)?shù)娜軇ㄈ珲０奉惾軇?，?jīng)濕法紡絲制得細(xì)絲，然后紡制成不同型號(hào)的縫合線。甲殼素縫合線的力學(xué)性質(zhì)良好，能很好滿足臨床要求。例如4-0號(hào)縫線的直接強(qiáng)力為2.25kg，潤濕強(qiáng)力為1.96kg，打結(jié)強(qiáng)力為1.21kg，潤濕打結(jié)強(qiáng)力為1.25kg，此值優(yōu)于羊腸線。3.3制作人造血管美國1996年公開了一項(xiàng)世界專利，用甲殼素制作人造血管，內(nèi)徑<6mm，內(nèi)壁光滑而不會(huì)凝集血球以保持管腔通暢。經(jīng)國內(nèi)外檢測(cè)證實(shí)甲殼素既無毒，又與組織相容親和，還抑制人成纖維細(xì)胞生長，很自然適合作人造血管。國外為了防止心包粘連而在心包膜采用甲殼素膜取得較好的效果。美國路斯安那州大學(xué)醫(yī)學(xué)中心證明甲殼素可以預(yù)防眼內(nèi)手術(shù)后粘連，對(duì)眼結(jié)膜上皮無刺激，且促進(jìn)血T細(xì)胞及r干擾素與增強(qiáng)單核細(xì)胞及巨噬細(xì)胞功能。3.4醫(yī)用微膠囊利用甲殼素制造微膠囊進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)和人工生物器官是其重要的應(yīng)用方面。借助于甲殼素陽離子特性與羧甲基纖維帶負(fù)電性的高分子反應(yīng)可制備不同類型的微膠囊，使高濃度細(xì)胞的培養(yǎng)成為可能。它不僅可以避免微生物污染，也容易進(jìn)行產(chǎn)物的分離與回收。如果包封的生物活細(xì)胞，如胰島細(xì)胞、肝細(xì)胞等則構(gòu)成人工生物器官。天津大學(xué)的孫多先教授等應(yīng)用甲殼素代替聚賴氨酸進(jìn)行人工細(xì)胞的研究，用其包封血紅細(xì)胞，肝細(xì)胞和胰島細(xì)胞均取得了滿意結(jié)果。這種微膠囊半透膜可以阻止動(dòng)物細(xì)胞抗體蛋白(IgG)進(jìn)出，允許營養(yǎng)物質(zhì)、代謝產(chǎn)物和細(xì)胞分泌的激素等生理活性物質(zhì)出入，保證了細(xì)胞的長期存活。3.5藥物緩釋劑天津大學(xué)高分子材料系及生物工程研究中心在國家自然科學(xué)基金委員會(huì)連續(xù)三年的支持下已研制成由甲殼素為載體，胃液酸堿度變化控制藥物釋放的“智能型”控釋藥物系統(tǒng)。治療胃潰瘍，提高藥效及減少副作用。最近，孫多先等人的初步研究表明，甲殼素膜中性條件具有明顯的PH刺激響應(yīng)性，若能在膜上結(jié)合葡萄糖氧化酶制備人工胰島細(xì)胞，則將會(huì)隨人體血糖變化來控制胰島素的釋放。Shozo等曾用甲殼素制備了消炎緩釋顆粒，以獵犬為實(shí)驗(yàn)對(duì)象并與普通片劑作對(duì)照，結(jié)果顯示該顆粒具有良好緩釋效果，且緩釋能力隨甲殼素比例增加而增大。血液濃度監(jiān)測(cè)顯示其有效血藥濃度維持長達(dá)8小時(shí)，無明顯吸收峰。還有人將爭光霉素加入甲殼素、氧化鋰和二甲基乙酰胺的混合物中，制成緩釋顆粒以減輕爭光霉素的毒副作用，減少了給藥的次數(shù)。3.6止血?jiǎng)┖蛡谟蟿┘讱に鼐哂辛己玫闹寡痛龠M(jìn)傷口愈合的作用。甲殼素聚合物所帶的正電負(fù)荷與紅細(xì)胞表面存在很高的靜電負(fù)荷鍵合形成的交聯(lián)物，能使血液形成止血栓，掃錨電鏡下可見到細(xì)胞膜表面形成的聚合物薄層和紅細(xì)胞的針狀外觀。在血管內(nèi)注射高粘度甲殼素，能形成血栓使血管閉塞，在手術(shù)時(shí)達(dá)到止血目的。這種止血方法要較注射明膠海綿等常規(guī)止血方法好，操作容易，感染少。用甲殼素治療各種創(chuàng)傷，有消炎、止痛、促進(jìn)肉芽生長和皮膚再生，對(duì)創(chuàng)面無毒、無刺激性，相容性甚好。3.7骨病治療劑骨折作為一種覺見的多發(fā)病，由于傷后修復(fù)療程較長，骨疤生長緩慢而給病人帶來較長的痛苦。如何縮短療程，加快骨折愈合就成為骨科領(lǐng)域解決的問題。在祖國醫(yī)學(xué)和民間驗(yàn)方中，甲殼素被用作活血化瘀、消腫、止血、止痛藥物。近年有人選用甲殼素為原料，經(jīng)低分子衍生化制成骨病治療劑。經(jīng)臨床應(yīng)用表明，甲殼素可以直接作用在骨芽細(xì)胞上，促進(jìn)其分化衍生和骨礦物質(zhì)的合成，從而提高堿性磷酸酶的活性，加快骨基質(zhì)的形成及修復(fù)作用，因而對(duì)骨孔癥、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、骨折、骨移植等有特殊效果。3.8用作人工透析膜膜透析技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于臨床，目前臨床上應(yīng)用的透析膜有銅氨纖維膜，聚丙烯腈膜等，這些膜都存在著抗凝血性能差，中分子量物質(zhì)透過性差的缺點(diǎn)。目前，用甲殼素制成的人工透析膜已分別于1983、1984年申請(qǐng)歐洲專利和日本專利，這些透析膜的抗凝血性大大提高，且能經(jīng)受高溫消毒，具有較大的機(jī)械強(qiáng)度，并對(duì)溶質(zhì)如NaCl、尿素、B12等中分子量物質(zhì)均有較好的通透性。新型的環(huán)保材料20世紀(jì)80年代是塑料時(shí)代，塑料廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)及生活的諸多領(lǐng)域，成為材料家族的重要成員。但是塑料很難自然降解，給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染，已構(gòu)成嚴(yán)重的“白色災(zāi)難”。同時(shí)，隨著社會(huì)的進(jìn)步，各種污染物的處理也成為頭痛的問題。目前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)甲殼素是一種新型的環(huán)保材料，有望成為塑料的替代物。4.1理想的制膜材料甲殼素是一種多分子聚合物，無毒、無味、耐曬、耐熱、耐腐蝕，而且不怕蟲蛀和堿的浸蝕。能溶于低濃度弱酸溶液中，所以是理想的制膜材料。目前許多國家已經(jīng)開發(fā)出強(qiáng)度大大超過纖維膜的甲殼素材料，不僅可應(yīng)用于食品包裝，可制成工業(yè)上用的過濾膜和反滲透膜。還可制成保健服裝、醫(yī)用紗布和手套等。近年日本已開發(fā)出甲殼素塑料可降解地膜。并在空調(diào)器和電話器上也裝上了甲殼素膜，以吸附毒素和電磁波。4.2廢水處理吸附劑利用甲殼素的絡(luò)合作用可有效地吸咐或捕集溶液中的重金屬離子。用甲殼素能有效處理染料廢水，使廢水脫色；用甲殼素從工業(yè)廢水中分離重金屬已有工業(yè)化應(yīng)用。甲殼素的吸附量是粒狀活性碳的數(shù)倍且易處理回收，原料無毒，不存在二次污染，吸附成本低。1992年，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，甲殼素可消除一些化工工藝中含有或產(chǎn)生的酚類污染，與現(xiàn)有蒸餾法去除廢酚相比，具有成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。4.3污水處理絮凝劑用甲殼素作絮凝劑，用于處理城市下水道、生活污水和食品廠、釀造廠排放的有機(jī)污水，能有效沉淀污水中的懸浮物。用甲殼素絮凝劑沉淀的污泥易脫水，而且毒性低，能被生物降解，是其他高分子絮凝劑不及的。焚燒脫水率較高的污泥可降低能耗，同時(shí)這種水處理劑有很高的市場占有率。4.4飲用水的凈化高手甲殼素與皂土結(jié)合使用，可沉淀飲用水中的微粒和有害物質(zhì)，更快地澄清水質(zhì)，使水質(zhì)變得更加甘甜適口，而甲殼素的用量小，產(chǎn)生沉淀少和可生物降解，是目前凈化飲用水中鋁鹽的理想替代物。發(fā)達(dá)國家已廣泛使用甲殼素用于凈化水質(zhì)。理想的食品工業(yè)材料甲殼素以其穩(wěn)定性、保溫性、成膜性、凝膠性、絮凝性、生物安全性和生物功能性等優(yōu)良性狀而在食品工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。5.1保水劑和乳化劑甲殼素吸濕性比纖維素優(yōu)，吸水后甲殼素表面活性降低比纖維素小。105℃氣干的甲殼素很容易被水潤濕。甲殼素吸水后在-6℃可完全冷凍。利用甲殼素的親水性，添加于食品中可有效控制水分，達(dá)到變稠、膠凝、穩(wěn)定乳液等效果。在蛋白質(zhì)強(qiáng)化面包的制作過程中，加入微晶甲殼素，面包中蛋白蛋的含量隨甲殼素添加率的增加而增大。微晶甲殼素應(yīng)用在乳白魚肝油中，乳化性和持水性能比較好，可以代替吐溫-80，使乳白魚肝油長時(shí)間保存，既可以銷往寒冷地方，也可以銷往炎熱南方，延長其保質(zhì)期。5.2增調(diào)劑和絮凝劑甲殼素經(jīng)酸控制水解得到微晶甲殼素，作為食品的增稠劑和穩(wěn)定劑性能優(yōu)于微晶纖維素，將微晶甲殼素粉碎，懸浮水中進(jìn)行高速剪切使之成為懸膠體均勻分散在水中，形成穩(wěn)定的凝膠狀觸變分散體?？勺鳛槠胀ㄈ馔?、午餐肉、花生醬、玉米糊罐頭等食品的優(yōu)質(zhì)增稠劑，而食品的組織和風(fēng)味基本上不變。在酸性介質(zhì)中，甲殼素為陽聚電解層，與果汁中的蛋白質(zhì)等陰電解質(zhì)聚凝，形成絮凝物而沉淀，從而達(dá)到果汁澄清之目的?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種流體飲料，包括各類果汁的處理，效果極佳，透光率明顯好于酶法，果汁中的營養(yǎng)成份損失很小。5.3食品保鮮劑由于世界性能源短缺，世界各國均在致力于開發(fā)新型天然無毒高效保鮮劑以延長食品在非冷藏條件下的貨架期。由于甲殼素具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，能顯著地抑制菌類的生長繁殖，很適宜用于肉類和果蔬的保鮮。經(jīng)研究表明，甲殼素醋酸混合液對(duì)30℃貯藏的鮮豬肉上各種腐敗菌生長有抑制作用，明顯延長鮮肉貨架期80h。用甲殼素涂膜法保鮮果蔬效果優(yōu)于0℃冷藏保鮮法。不耐儲(chǔ)存的獼猴桃經(jīng)3個(gè)月的涂膜常溫保藏，好果率為100%。5.4不溶水可食薄膜一般的可食薄膜都是水溶性的，不能包裝含水分高的食品，而用甲殼素與淀粉共聚制成的薄膜經(jīng)堿處理后，使之成為在水中不溶化的可食薄膜，這種薄膜即使在沸水中長時(shí)間浸泡也不會(huì)溶解，特別適用于包裝水份很多的食品。5.5功能性甜味劑甲殼素的低聚糖具有非常爽口的甜味，在保溫性、耐熱性等方面優(yōu)于砂糖，很難被體內(nèi)消化液所降解，故幾乎不產(chǎn)生熱量。其低熱值特點(diǎn)可避免過分?jǐn)z入甜食而來的病癥，是糖尿病人、肥胖病人理想的功能性甜味劑。據(jù)研究，低聚糖還能促進(jìn)雙歧桿菌的增殖，而雙歧桿菌在抗腫瘤、抗衰老、抑制多種腸道致病菌方面有顯著作用。5.6功能食品的理想添加劑甲殼素經(jīng)過改性可成為水溶性甲殼素，作為食品中引進(jìn)功能元素的載體而廣泛應(yīng)用于功能食品的加工上，在食品中添加人體必需的礦物質(zhì)和微量元素，如鈣、鋅、鐵等。目前市場上已推出活力多糖鋅，集補(bǔ)鋅與多糖的功能為一體，提高了食品的檔次，使之更具有市場競爭力。目前，我國市場上已出現(xiàn)近10種以甲殼素為原料制成的功能性保健食品。化學(xué)工業(yè)材料新秀6.1在化妝品中的應(yīng)用甲殼素粉末比表面積大，孔隙率高，能吸收皮脂類油脂，吸收能力遠(yuǎn)大于淀粉或其他活性物質(zhì)，是干洗發(fā)劑的理想的活性物質(zhì)。甲殼素分子中的氨基帶正電荷，頭發(fā)表面帶負(fù)電荷，兩者有很強(qiáng)的親和力，用作洗發(fā)香波，頭發(fā)調(diào)理劑，定型發(fā)膠摩絲具有粘稠性、保水性和成膜性，防潮、防塵，對(duì)頭發(fā)無化學(xué)刺激等特點(diǎn)，可使頭發(fā)柔順，增添光澤，是目前理想的護(hù)發(fā)產(chǎn)品。甲殼素還可制成理想的護(hù)膚產(chǎn)品。利用甲殼素的保濕性、成膜性、抑菌性和活化細(xì)胞的功能，制備的高級(jí)護(hù)膚化妝品，可保持皮膚的濕潤，增強(qiáng)表皮細(xì)胞的代謝，促進(jìn)細(xì)胞的年青化和再生能力，防止皮膚粗糙，生粉刺并減輕體臭，預(yù)防皮膚疾病的發(fā)生。目前，日本每年用于化妝品的甲殼素達(dá)100余噸。甲殼素與染料合成著色劑，將其精制成的微粒，可以作為粉劑、唇膏、指甲油和眉筆等的底物，使它們更加易涂布和滑潤，并且不易結(jié)塊，毒性明顯降低。6.2在紡織、印染、造紙方面的應(yīng)用在輕紡工業(yè)上，甲殼素可作為織物的上漿劑，整理劑，改善織物的洗絳性能，減少縐縮率，增強(qiáng)可染性。用甲殼素也可以制作無紡布，用它制作的生物衣具有吸水性、擴(kuò)散性、抗菌性等功能。日本的旭化成工業(yè)公司利用甲殼素纖維和其他纖維混紡出一種衣料，用這種衣料制成的防風(fēng)運(yùn)動(dòng)衣和高爾夫球帽，既吸汗又防臭。甲殼素具有增色和固色的作用，可作為直接染料和硫化染料的固色劑，提高染料對(duì)織物的染色效果，改善色度，提高色牢度，在造紙工業(yè)中，可作為紙面施膠劑，若在紙漿中加入甲殼素，紙張的吸水性大大下降，紙張機(jī)械強(qiáng)度、耐水性和電絕緣性大幅度提高可用于水質(zhì)凈化、發(fā)酵反應(yīng)過程中的生物酶載體以及商標(biāo)紙、貨幣紙等。6.3化工催化劑化學(xué)工業(yè)中一種選擇性的氫化催化劑可由甲殼素制得，它對(duì)共軛雙鍵和叁鍵的氫化反應(yīng)具有極高的活性，用它催化氫化環(huán)戊二烯產(chǎn)率可達(dá)98.2%，氫化3椧胰駁盟呈講?/FONT>93.8%。目前該催化劑已有試驗(yàn)產(chǎn)品出售。6.4涂料添加劑在油漆中加入甲殼素，可以增加覆涂面積，從而降低油漆消耗，而原油漆的光澤、耐腐蝕能力和耐劃痕性能均沒有變化。添加量可以根據(jù)涂層要求而定，一般控制在20~25%的范圍內(nèi)。國外已將甲殼素添加到樂器油漆中，使樂器的音質(zhì)更加優(yōu)美動(dòng)聽。用甲殼素制成的木材防腐劑已在日本大量應(yīng)用。6.5色譜分離用吸附劑甲殼素具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，可以用作離子交換吸附劑與親和吸附劑，能夠分離和純化絲氨酸蛋白酶等。交聯(lián)羧甲基甲殼素具有兩性的離子交換能力，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以有效地用作分離糖棗蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)棗蛋白質(zhì)、粗糖脫鹽的柱填料，也能用作滲透材料和親和色譜分離吸附劑。6.6稀有金屬富集劑利用甲殼素與各類金屬離子生成各種有色絡(luò)合物的功能來達(dá)到搜集稀有貴重金屬的目的。如它的磷酸脂衍生物磷酸甲殼素可從海水中回收鈾，其吸附量可達(dá)2.6毫克/升，吸附后可用稀磷酸鈉溶液解析即可較容易的回收鈾。6.7在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用近年，甲殼素在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛，成為綠色農(nóng)業(yè)不可缺少的材料之一，除可用作保濕劑、殺蟲劑、飼料添加劑和土壤改良劑外，還可用作植物生長調(diào)節(jié)劑。由于甲殼素可誘發(fā)甲殼素酶活性增加100倍，用它制作“植物生長調(diào)節(jié)劑”可促進(jìn)植物生長發(fā)育，還可抑制許多植物致病菌如鐮孢、腐霜菌等的繁殖，并在植物體產(chǎn)生抗體以提高植物自身免疫力?？墒剐←湸蠖沟绒r(nóng)作物增產(chǎn)10%以上。80年代美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，用甲殼素等做水稻種子包衣可提高水稻的產(chǎn)量。1989-1992年路易安娜州立大學(xué)水稻研究站的試驗(yàn)小區(qū)增產(chǎn)稻谷5%~8%。波蘭農(nóng)科院在二個(gè)農(nóng)場共290頭母豬與2223頭豬崽中添加甲殼素粗飼料，飼喂表明可預(yù)防疾病，增速生長。6.8在煙草工業(yè)中的應(yīng)用我們知道，香煙在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生很多對(duì)人體有害成份，世界各國煙草工業(yè)都在致力于開發(fā)“健康無害煙”?，F(xiàn)在，科學(xué)家成功地將甲殼素應(yīng)用到煙草工業(yè)中去，使之成為香煙的粘合劑和有害成份的吸咐劑，不僅大大降低了香煙中有害成份對(duì)人體的毒害，而且改善了香煙的品味，提高了香煙的檔次，使“健康無害煙”成為可能。方興未艾的甲殼素產(chǎn)業(yè)由于甲殼素特殊的生理機(jī)能的不斷被發(fā)現(xiàn)，引起全球科技界和產(chǎn)業(yè)界的重視，國際社會(huì)已先后召開過六屆國際甲殼素學(xué)術(shù)會(huì)議。每年有關(guān)甲殼素研究開發(fā)的論文上萬篇，同時(shí)也有許多專著和專利問世。日本平均每3天就有一份申請(qǐng)甲殼素應(yīng)用專利的報(bào)告。全世界從事甲殼素產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的企業(yè)已達(dá)數(shù)千家，其年銷售額將超過20億美元。甲殼素的研究開發(fā)已成為世人矚目的高新科技領(lǐng)域和獲利頗豐的新興產(chǎn)業(yè)。一些發(fā)達(dá)國家爭相投入大量資金對(duì)甲殼素進(jìn)行深入研究開發(fā)。日本政府撥出60億日元啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)委托全國13所大學(xué)對(duì)甲殼素進(jìn)行系統(tǒng)研究開發(fā)，致今在基礎(chǔ)研究及應(yīng)用開發(fā)方面取得巨大成就。目前甲殼素是日本政府唯一準(zhǔn)許宣傳療效的機(jī)能性食品。1993年日本厚生省受理了甲殼素作為癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移抑制劑靜門注射藥品的申請(qǐng)。1996年，甲殼素又通過了美國藥品、食品管理局(FDA)及歐共體(EC)檢定，核準(zhǔn)在美國歐洲銷售。甲殼素的研究開發(fā)及其商業(yè)產(chǎn)品已出現(xiàn)了全球競爭趨勢(shì)，并將保持持續(xù)穩(wěn)定的高速增長。展望甲殼素是21世紀(jì)的新材料，它對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步有著巨大的作用。其理由：一是甲殼素是地球上僅次于纖維素的第二大生物資源，年生物合成量高達(dá)100億噸，可以說是用之不竭的生物資源。這無疑給面臨全球資源枯竭危機(jī)的人類來說帶來了生機(jī)。二是全球幾乎所有的國家均在研究開發(fā)甲殼素，每年發(fā)表的論文報(bào)告上萬篇，有的國家平均每3天就申報(bào)一項(xiàng)甲殼素應(yīng)用專利，甲殼素已是一種內(nèi)涵豐富，前景廣闊的全球化和高新技術(shù)化的物質(zhì)，已成為世人矚目的前沿學(xué)科領(lǐng)域。三是甲殼素的商業(yè)產(chǎn)品已遍布全球，其應(yīng)用領(lǐng)域已拓展到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、國防、人民生活等各方面，無所不包，其產(chǎn)業(yè)滲透性之大，應(yīng)用領(lǐng)域之廣，獲利之豐厚均超過其他資源產(chǎn)業(yè)。若干年后將形成數(shù)百億美元的市場。四是人類創(chuàng)造了現(xiàn)代文明，同時(shí)也破壞了自然生態(tài)平衡，人類賴以生存的自然環(huán)境日益惡化。我們面對(duì)的主要疾病已不再是細(xì)菌、病毒和寄生蟲，而是諸如腫瘤、心腦血管和糖尿病之類的慢性病。對(duì)這類疾病，細(xì)胞保護(hù)與細(xì)胞調(diào)節(jié)的食物比殺傷性藥物更有應(yīng)用前景。甲殼素是目前自然界中唯一發(fā)現(xiàn)帶正電荷的食物纖維，具有現(xiàn)今食物不具備的生理功能，被譽(yù)為人體健康所必需的第6生命要素。這對(duì)于解決困擾人類社會(huì)已久的“現(xiàn)代文明病”，保障人類健