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        甲殼素、殼聚糖及其衍生物

        日期:2012-3-21

        甲殼素及其衍生物


          一、甲殼素的由來
          甲殼素(Chitin)又名甲殼質,殼多糖,殼蛋白,是法國科學家布拉克諾(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,法國科學家歐吉爾(Odier)在甲殼動物外殼中也提取了這種物質,并命名為chitoin(幾丁質),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、藻類的細胞,節肢動物蝦、蟹、蠅蛆和昆蟲的外殼,貝類、軟體動物(如魷魚、烏賊)的外殼和軟骨,高等植物的細胞壁等,其每年生物合成的資源量高達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。甲殼素經自然界中的甲殼素酶、溶菌酶、殼聚糖酶等的完全生物降解后,參與生態體系的碳和氮循環,對地球生態環境起著重要的調控作用。
        1.2甲殼素的化學結構
          經結構分析,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%。其分子結構特點為:氧原子將每個碳原子的糖環連接到下一個糖環上,側基團"掛"在這些環上。甲殼素分子化學結構與植物中廣泛存在的纖維素非常相似,所不同的是,若把組成纖維素的單個分子棗葡萄糖分子第二個碳原子上的羥基(OH)換成乙酰氨基(NHCOH3),這樣纖維素就變成了甲殼素,從這個意義上講,甲殼素可以說是動物性纖維。
        1.3 甲殼素的化學性質
          甲殼素有α,β,γ三種晶型。α棗甲殼素的存在最豐富,也最穩定。由于大分子間強的氫鍵作用,導致甲殼素成為保護生物的一種結構物質,結晶構造堅固,一般不熔化,也不溶于一般的有機溶劑和酸堿,化學性質非常穩定,應用有限。甲殼素若脫去分子中的乙酰氨基就可以轉化為可溶性甲殼素(chitosan),或稱殼聚糖(殼聚胺、幾丁聚糖)。這時它的溶解性大為改善,因而其應用范圍也就變得十分廣闊,在工業、農業、醫藥、化妝品、環境保護、水處理等領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鹽及蛋白質緊密結合在一起。人們為了獲取甲殼素,往往將甲殼動物的外殼通過化學法或微生物法來制備。當前,工業化生產常采用化學法,經過酸堿處理,脫去鈣鹽和蛋白質,然后用強堿在加熱條件下脫去乙酰基就可得到應用十分廣泛的可溶性甲殼素(殼聚糖)。目前,國內外常從廢棄的蝦、蟹殼中提取甲殼素。蝦蟹殼中甲殼素含量為20~30%,無機物(碳酸鈣為主)含量為40%,其他有機物(主要是蛋白質)含量為30%左右。我國是甲殼素資源大國。單浙江省沿海年產海蝦就達67萬噸,按40%廢棄物計算可制得甲殼素1萬余噸,資源潛力巨大。
        二、人體必需的第六生命元素
          甲殼素是食物纖維素但不易被消化吸收。若甲殼素和蔬菜、植物性食品、牛奶和雞蛋一起食用則可以被吸收。在植物和腸內細菌中含有殼糖胺酶、去乙酰酶,體內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。當分解到六分子葡萄糖胺時其生理活性最強。經過近20年的研究,1991年,美國、歐洲的醫學界大學和營養食品研究機構將甲殼素稱為繼蛋白質、脂肪、糖、維生素、礦物質之后的人體健康所必須的第六大生命要素。甲殼素作為機能性健康食品,它完全不同于一般營養保健品,對人體具有強化免疫,抑制老化,預防疾病,促進疾病痊愈和調節生理機能等五大功能。
        2.1 強化免疫功能,對癌癥有抑制作用
          日本愛媛大學醫學部的奧田教授為了證實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癌細胞的能力。實驗用癌細胞預先注入放射性鎘,癌細胞若受破壞,可由測定流出在細胞外的放射性的量而判定。結果確認甲殼素在64ug/ml的濃度就能增加淋巴球(NK)殺死癌細胞的作用。同時,還觀察到甲殼素的降解產物葡萄糖胺使體液PH發生變化,激活淋巴細胞攻擊癌細胞。另外,這些降解產物還能與存在于血管壁表面的癌細胞轉移載體結合,從而抑制了癌細胞的轉移。我國科學家研究表明,甲殼素有抑制癌細胞毒素的作用。癌細胞增殖時能釋放出毒素,此毒素能破壞血清中的鐵質,造成貧血;分解脂肪,興奮滿中樞,失去食欲,使人體消瘦。而服用甲殼素可出現食欲。這是因為它對癌細胞毒素有抑制作用。1996年9月北京聯合大學應用文理學院保健品功能檢測中心研究表明,甲殼素具有增強單核巨噬細胞和NK細胞活性功能,對細胞免疫和體液免疫功能均有增強作用。
        2.2 具有排除有毒、有害物質于體外的作用
          研究表明,甲殼素具有與植物纖維相似的結構與功能。如保水、膨潤、擴散、吸附、難于消化吸收等,因而它具有促進消化道蠕動,增加排便容積,縮短腸內物質的通過時間,降低腹壓及腸壓,吸附有毒物質(如農藥、化學色素、放射線等)和重金屬離子并排出體外,從而減低食物中有害物質吸收的功能。同時能排除多余有害膽固醇,防止動脈硬化。膽汁酸是肝臟內由膽固醇所生成消化液中的一個重要成份,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化或膽汁酸,這樣血液中膽固醇含量就必然下降。同時,食物中的膽固醇進入體內后,需經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,它對脂類有乳化作用。甲殼素很容易和膽汁酸結合并排出體外,導致這種酶不能正常地將膽固醇轉變為膽固醇脂,從而妨礙膽固醇在體內吸收。
        2.3 具有降血糖,降血脂,降血壓的作用
          甲殼素溶于酸后,可形成一個強大的帶正電荷的陽離子集團。這對于改善酸性體質,維持體液正常PH值意義重大。
          我們知道由于胰島素不足(絕對的或相對的)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值調到弱堿性,提高胰島素利用率,有利于糖尿病的防治。此外,它還有調節內分泌系統的功能,使胰島素分泌正常,抑制血糖上升。
          近年來醫學專家發現,血壓升高和食鹽中C1-有關,與Na+無關。因C1-能使血管緊張素轉換酶(ACE)活化,把血管緊張素Ⅰ轉變為血管緊張素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,其陽離子基團能和食鹽中的C1-結合而排泄于糞便中,因而服用甲殼素后能使血壓下降。
          血管內脂肪滴是帶負電荷的基團,它與帶正電荷的甲殼素分解物結合,在脂滴周圍形成屏障而妨礙吸收。同時,甲殼素在體內低濃度時,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合影響脂類乳化使其吸收減少。
        2.4 具有強化肝臟機能的作用
          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50%。若將甲殼素與干擾素并用,可提高療效,促進肝炎病毒抗體產生,可使乙肝病毒轉陰。
          據日本鳥取大學平野教授研究證實,用高膽固醇飼料喂養兔子,由于膽固醇與中性脂肪在血中的濃度升高,不久后并發脂肪肝及肝炎,肝臟呈赤紅色。但在同時喂以甲殼素的兔子,膽固醇和脂肪明顯降低,沒有出現脂肪肝和肝炎,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,會引起頭痛、惡心、肝損傷等。甲殼素可活化肝臟機能,增加醛脫氫酶的活力,可以解酒,防止酒精性肝損傷
        2.5 具有活化細胞,抑制老化,恢復各個器官功能作用
          經研究證實,甲殼素對植物神經系統及內分泌系統有調節作用。甲殼素可進入血腦屏障,修復營養腦細胞,治療腦萎縮。可進入血睪屏障,修復營養性腺細胞,改善酸性環境,促進男、女性激素的分泌,恢復提高性功能,增加活力,抑制老化。甲殼素可進入胎盤屏障,使胎兒健康、強壯、皮膚光滑等。
          甲殼素對人體細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胞,大量產生膠原纖維,膠原纖維可迅速形成細致的皮膚,不會留下疤痕,在治療燒傷、燙傷、外傷、加速傷口愈合、止血、消炎方面療效獨特。
          此外,通過實驗還發現甲殼素具有促進腸內有益菌的生長,維持腸道生態平衡的作用。甲殼素具有很強的抗菌力,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胞攝取鈣的能力,治療骨質疏松癥。
        2.6 調節自律神經,促進末梢循環
          中醫所謂的"瘀血"就是指氣、血、水不流暢的病態。瘀血時末梢循環不良,身體表面溫度降低,而成為怕冷癥。由于末梢循環不良,對肌肉細胞的營養物質、氧氣供應不足,代謝廢物堆積,會引起腰酸背痛。甲殼素的體內降解物質能刺激迷走神經,經由自律神經中樞的興奮,使細動脈擴張,促進末梢循環,使細胞肌肉的養分供應充足,從而改善了由瘀血、體質虛弱、末梢循環不良、身體表面溫度降低而引起的畏寒怕冷、腰酸背痛的癥狀。
        三、優良的醫用生物材料
          甲殼素來源于生物體結構物質,與人體細胞有很強的親和性,可被體內的酶分解而吸收,對人體無毒性和副作用。加上良好的吸濕性、紡絲性和成膜性,因而廣泛地被開發應用,成為優良的生物醫學、藥學材料。
        3.1 制備醫用敷料
          甲殼素具有良好的組織相容性,滅菌、促進傷口愈合和吸收傷口滲出物且不脫水收縮等性質,已廣泛用于醫用敷料,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,再經消毒,打孔即得產品。
          我國軍事醫科院有關部門曾發明將甲殼素同抗菌藥物氟哌酸及多孔性支撐創傷傷口材料,制成燒傷用生物敷料。據稱,其生物相容性好,不過敏,抑菌效果優良,透濕透氣性能較高。這項發明還申請了我國專利。目前包括無紡布、醫用纖維、醫用紙及粘膠帶等用甲殼素制成的外科敷料已得到開發應用。
        3.2 手術縫合線
          利用高質量的甲殼素為原料制作的手術縫合線能加速傷口愈合,能被組織降解并吸收,可替代腸衣手術線,而性能在許多方面優于腸衣線。將高純度的甲殼素粉末溶于適當的溶劑(如酰胺類溶劑),經濕法紡絲制得細絲,然后紡制成不同型號的縫合線。甲殼素縫合線的力學性質良好,能很好滿足臨床要求。例如4-0號縫線的直接強力為2.25kg,潤濕強力為1.96kg,打結強力為1.21kg,潤濕打結強力為1.25kg,此值優于羊腸線。
        3.3 制作人造血管
          美國1996年公開了一項世界專利,用甲殼素制作人造血管,內徑<6mm,內壁光滑而不會凝集血球以保持管腔通暢。經國內外檢測證實甲殼素既無毒,又與組織相容親和,還抑制人成纖維細胞生長,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醫學中心證明甲殼素可以預防眼內手術后粘連,對眼結膜上皮無刺激,且促進血T細胞及r干擾素與增強單核細胞及巨噬細胞功能。
        3.4 醫用微膠囊
          利用甲殼素制造微膠囊進行細胞培養和制造人工生物器官是其重要的應用方面。借助于甲殼素陽離子特性與羧甲基纖維帶負電性的高分子反應可制備不同類型的微膠囊,使高濃度細胞的培養成為可能。它不僅可以避免微生物污染,也容易進行產物的分離與回收。如果包封生物活細胞,如胰島細胞、肝細胞等則構成人工生物器官。天津大學的孫多先教授等應用甲殼素代替聚賴氨酸進行人工細胞的研究,用其包封血紅細胞、肝細胞和胰島細胞均取得了滿意結果。這種微膠囊半透膜可以阻止動物細胞抗體蛋白(IgG)進出,允許營養物質、代謝產物和細胞分泌的激素等生理活性物質出入,保證了細胞的長期存活。
        3.5 藥物緩釋劑
          天津大學高分子材料系及生物工程研究中心在國家自然科學基金委員會連續三年的支持下,已研制成由甲殼素為載體,由胃液酸堿度變化控制藥物釋放的"智能型"控釋藥物系統,以治療胃潰瘍,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刺激響應性,若能在膜上結合葡萄糖氧化酶制備人工胰島細胞,則將會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,以獵犬為實驗對象并與普通片劑作對照,結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,血液濃度監測顯示其有效血藥濃度維持長達8小時,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。
        3.6 止血劑和傷口愈合劑
          甲殼素具有良好的止血和促進傷口愈合的作用。甲殼素聚合物所帶的正電荷與紅細胞表面存在很高的靜電負荷鍵合形成的交聯物,能使血液形成止血栓,掃描電鏡下可見到細胞膜表面形成的聚合物薄層和紅細胞的針狀外觀。在血管內注射高粘度甲殼素,能形成血栓使血管閉塞,在手術時達到止血目的。這種止血方法要較注射明膠海綿等常規止血方法好,操作容易,感染少。用甲殼素治療各種創傷,有消炎、止痛、促進肉芽生長和皮膚再生,對創面無毒、無刺激性,相容性好等特點。
        3.7 骨病治療劑
          骨折作為一種覺見的多發病,由于傷后修復療程較長,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域急需解決的問題。在祖國醫學和民間驗方中,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,經低分子衍生化制成骨病治療劑。經臨床應用表明,甲殼素可以直接作用在骨芽細胞上,促進其分化衍生和骨礦物質的合成,從而提高堿性磷酸酶的活性,加快骨基質的形成及修復作用,因而對骨孔癥、風濕性關節炎、骨折、骨移植等有特殊效果。
        3.8 用作人工透析膜
          膜透析技術現已廣泛應用于臨床,目前臨床上應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、中分子量物質透過性差的缺點。目前,用甲殼素制成的人工透析膜已分別于1983、1984年申請歐洲專利和日本專利,這些透析膜的抗凝血性大大提高,且能經受高溫消毒,具有較大的機械強度,并對溶質如NaCl、尿素、B12等中分子量物質均有較好的通透性。
        四、新型的環保材料
          20世紀80年代是塑料時代,塑料廣泛應用于生產及生活的諸多領域,成為材料家族的重要成員。但是塑料很難自然降解,給環境帶來嚴重污染,已構成嚴重的"白色災難"。同時,隨著社會的進步,各種污染物的處理也成為頭痛的問題。目前,科學家發現甲殼素是一種新型的環保材料,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。目前許多國家已經開發出強度大大超過纖維膜的甲殼素材料,不僅可應用于食品包裝,可制成工業上用的過濾膜和反滲透膜,還可制成保健服裝、醫用紗布和手套等。近年日本已開發出甲殼素塑料可降解地膜,并在空調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;用甲殼素從工業廢水中分離重金屬已有工業化應用。甲殼素的吸附量是粒狀活性碳的數倍且易處理回收,原料無毒,不存在二次污染,吸附成本低。1992年,美國科學家發現,甲殼素可消除一些化工工藝中含有或產生的酚類污染,與現有蒸餾法去除廢酚相比,具有成本低、效率高等優點。
        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
          甲殼素與皂土結合使用,可沉淀飲用水中的微粒和有害物質,更快地澄清水質,使水質變得更加甘甜適口,而甲殼素的用量小,產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。發達國家已廣泛使用甲殼素來凈化水質。
        五、理想的食品工業材料
          甲殼素以其穩定性、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良性狀而在食品工業中有著廣泛的應用。
        5.1 保水劑和乳化劑
          甲殼素吸濕性比纖維素優,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,達到變稠、膠凝、穩定乳液等效果。 在蛋白質強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。微晶甲殼素應用在乳化魚肝油中,乳化性和持水性能比較好,可以代替吐溫-80,使乳化魚肝油長時間保存,既可以銷往寒冷地方,也可以銷往炎熱南方,延長其保質期。
        5.2 增調劑和絮凝劑
          甲殼素經酸控制水解得到微晶甲殼素,作為食品的增稠劑和穩定劑性能優于微晶纖維素,將微晶甲殼素粉碎,懸浮水中進行高速剪切使之成為懸膠體均勻分散在水中,形成穩定的凝膠狀觸變分散體。可作為普通肉丸、午餐肉、花生醬、玉米糊罐頭等食品的優質增稠劑,而食品的組織和風味基本上不變。
          在酸性介質中,甲殼素為陽聚電解層,與果汁中的蛋白質等陰電解質聚凝,形成絮凝物而沉淀,從而達到果汁澄清之目的。現已廣泛應用于各種流體飲料,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。由于甲殼素具有獨特的分子結構和理化性質,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。經研究表明,甲殼素醋酸混合液對30℃貯藏的鮮豬肉上各種腐敗菌生長有抑制作用,可明顯延長鮮肉貨架期80小時。用甲殼素涂膜法保鮮果蔬效果優于0℃冷藏保鮮法。不耐儲存的獼猴桃經3個月的涂膜常溫保藏,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間浸泡也不會溶解,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、耐熱性等方面優于砂糖,很難被體內消化液所降解,故幾乎不產生熱量。其低熱值特點可避免過分攝入甜食而來的病癥,是糖尿病人、肥胖病人理想的功能性甜味劑。據研究,低聚糖還能促進雙歧桿菌的增殖,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
          甲殼素經過改性可成為水溶性甲殼素,作為食品中引進功能元素的載體而廣泛應用于功能食品的加工上,在食品中添加人體必需的礦物質和微量元素,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,我國市場上已出現近10種以甲殼素為原料制成的功能性保健食品。
        六、化學工業材料新秀
        6.1 在化妝品中的應用
          甲殼素粉末比表面積大,孔隙率高,能吸收皮脂類油脂,吸收能力遠大于淀粉或其他活性物質,是干洗發劑的理想的活性物質。甲殼素分子中的氨基帶正電荷,頭發表面帶負電荷,兩者有很強的親和力,用作洗發香波、頭發調理劑、定型發膠摩絲具有粘稠性、保水性和成膜性好,防潮、防塵,對頭發無化學刺激等特點,可使頭發柔順,增添光澤,是目前理想的護發產品。
          甲殼素還可制成理想的護膚產品。利用甲殼素的保濕性、成膜性、抑菌性和活化細胞的功能,制備的高級護膚化妝品,可保持皮膚的濕潤,增強表皮細胞的代謝,促進細胞的年輕化和再生能力,防止皮膚粗糙、生粉刺并減輕體臭,預防皮膚疾病的發生。目前,日本每年用于化妝品的甲殼素達100余噸。
          甲殼素與染料合成著色劑,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,并且不易結塊,毒性明顯降低。
        6.2 在紡織、印染、造紙方面的應用
          在輕紡工業上,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、擴散性、抗菌性等功能。日本的旭化成工業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運動衣和高爾夫球帽,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,提高染料對織物的染色效果,改善色度,提高色牢度。在造紙工業中,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,紙張機械強度、耐水性和電絕緣性大幅度提高,可用于水質凈化、發酵反應過程中的生物酶載體以及商標紙、貨幣紙等。
        6.3 化工催化劑
          化學工業中一種選擇性的氫化催化劑可由甲殼素制得,它對共軛雙鍵和叁鍵的氫化反應具有極高的活性,用它催化氫化環戊二烯產率可達98.2%。目前該催化劑已有試驗產品出售。
        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。添加量可以根據涂層要求而定,一般控制在20~25%的范圍內。國外已將甲殼素添加到樂器油漆中,使樂器的音質更加優美動聽。用甲殼素制成的木材防腐劑已在日本大量應用。
        6.5 色譜分離用吸附劑
          甲殼素具有良好的機械強度,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。交聯羧甲基甲殼素具有兩性的離子交換能力,化學性質穩定,可以有效地用作分離糖棗蛋白質、蛋白質棗蛋白質、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合物的功能來達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2.6毫克/升,吸附后可用稀磷酸鈉溶液解析即可較容易地回收鈾。
        6.7 在農業方面的應用
          近年,甲殼素在農業上的應用越來越廣泛,成為綠色農業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節劑。由于甲殼素可誘發甲殼素酶活性增加100倍,用它制作"植物生長調節劑"可促進植物生長發育,還可抑制許多植物致病菌如鐮孢、腐霜菌等的繁殖,并使植物體產生抗體以提高植物自身免疫力。可使小麥大豆等農作物增產10%以上。
          80年代美國科學家發現,用甲殼素等做水稻種子包衣可提高水稻的產量。1989-1992年路易安娜州立大學水稻研究站的試驗小區增產稻谷5%~8%。波蘭農科院在2個農場共290頭母豬與2223頭豬崽中添加甲殼素粗飼料,飼喂表明可預防疾病,增速生長。
        6.8 在煙草工業中的應用
          我們知道,香煙在燃燒過程中會產生很多對人體有害的成份,世界各國煙草工業都在致力于開發"健康無害煙"。現在,科學家成功地將甲殼素應用到煙草工業中去,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。
        七、方興未艾的甲殼素產業
          由于甲殼素特殊的生理機能的不斷被發現,引起全球科技界和產業界的重視,國際社會已先后召開過六屆國際甲殼素學術會議。每年有關甲殼素研究開發的論文上萬篇,同時也有許多專著和專利問世。日本平均每3天就有一份申請甲殼素應用專利的報告。全世界從事甲殼素產業化開發的企業已達數千家,其年銷售額將超過20億美元。甲殼素的研究開發已成為世人矚目的高新科技領域和獲利頗豐的新興產業。
          一些發達國家爭相投入大量資金對甲殼素進行深入研究開發。日本政府撥出60億日元啟動經費委托全國13所大學對甲殼素進行系統研究開發,至今已在基礎研究及應用開發方面取得巨大成就。目前甲殼素是日本政府唯一準許宣傳療效的機能性食品。1993年日本厚生省受理了甲殼素作為癌細胞轉移抑制劑靜門注射藥品的申請。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,核準在美國歐洲銷售。甲殼素的研究開發及其商業產品已出現了全球競爭趨勢,并將保持持續穩定的高速增長。
        八、展望
          甲殼素是21世紀的新材料,它對人類社會的發展與進步有著巨大的作用。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的人類帶來了生機。二是全球幾乎所有的國家均在研究開發甲殼素,每年發表的論文報告上萬篇,有的國家平均每3天就申報一項甲殼素應用專利,甲殼素已是一種內涵豐富、前景廣闊的全球化和高新技術化的物質,已成為世人矚目的前沿學科領域。三是甲殼素的商業產品已遍布全球,其應用領域已拓展到工業、農業、環境保護、國防、人民生活等各方面,無所不包,其產業滲透性之大,應用領域之廣,獲利之豐厚均超過其他資源產業。若干年后將形成數百億美元的市場。四是人類創造了現代文明,同時也破壞了自然生態平衡,人類賴以生存的自然環境日益惡化。我們面對的主要疾病已不再是細菌、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。對這類疾病,細胞保護與細胞調節的食物比殺傷性藥物更有應用前景。甲殼素是目前自然界中唯一發現帶正電荷的食物纖維,具有現今食物不具備的生理功能,被譽為人體健康所必需的第6生命要素。這對于解決困擾人類社會已久的"現代文明病",保障人類健康,提高人類的生存發展質量具有重大意義。五是甲殼素是一種環保纖維源,它具有無毒、無味、耐曬、耐熱、耐腐蝕,而且不怕蟲蛀和堿的浸蝕,可生物降解,有望成為塑料的替代物,不僅可以解除人類所面臨的"白色污染",而且可以消除人體內外環境所面臨的有毒有害物質對人體的威脅,實現經濟社會的可持續發展。
          綜上所述,21世紀將是甲殼素的大研究、大開發、大應用時代,甲殼素的研究開發將是21世紀高新科技爭奪的制高點之一,甲殼素產業將是21世紀最有希望的新興產業,它的開發應用,將引發相關產業革命。人類社會離不開甲殼素,甲殼素是我們全人類共同的寶貴財富。
          面對世界性的甲殼素研究開發熱和即將到來的甲殼素時代,對于中國來說,是一次機遇和挑戰。目前我國的甲殼素研究開發熱也正在興起。全國有數千家科研院所、大專院校和企業從事甲殼素的應用開發,近年全國甲殼素的產量已突破4000噸大關,先后召開各類甲殼素相關的全國性學術會議8次,發表的甲殼素論文報告多達數百篇。但是,我們的甲殼素生產技術水平不高,產品檔次低,應用開發力量分散,研究重復,產業化水平低。這有待我們集聚政府、科技界、企業界的力量,確定中國甲殼素事業發展的最佳途徑和目標,明確甲殼素產業發展重點和應采取的保障措施,以堅實的步伐迎接甲殼素時代的到來。
         

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