甲壳素的应用及最新研究进展.docx

甲壳素的应用讨论与展望刘淑君090524115摘要：从虾和蟹的壳中提取的甲壳素是一种特别重要的生物材料，应用范围特别宽阔，在食品，医药，环保等领域有极其广泛的用途，它在制成人造皮肤，隐形眼镜，化妆品，纸张、食品等方面起着其他材料所无法替代的重要作用，尤其在整个国际社会日益重视环境的今日，它在污水处理和用来生产可自然分解的薄膜包装材料上大有用武之地，甲壳素的讨论开发已成为世人瞩目的高新科技领域和获利颇丰的新兴产业。本文主要介绍了甲壳素的应用以及国内外讨论进展。关键词:甲壳素，壳聚糖，应用，进展前景前言甲壳素广泛存在于海洋甲壳动物外壳、软体动物内骨骼、昆虫翅膀、菌类及藻类细胞壁内。这些虾壳原本是废弃物，几乎成为环境污染源，经过近40多年国内外学者讨论，竟变废为宝，一跃成为跨世纪的引人瞩目的全球性热门科研课题，并竞相开发出一系列的甲壳素类高科技产品，应用于工业、农业、国防、化工、环保、医药、保健、美容、纺织等诸多领域。至今，国内发表的甲壳素讨论成果己超过400多项，我们我国甲壳素事业呈现出欣欣向荣的发达景象，一些发达我国争相投入大量资金对甲壳素进行深化讨论开发。目前甲壳素是日本政府惟一准许宣扬疗效的机能性食品。1993年日本厚生省受理了甲壳素作为癌细胞转移抑制剂静门注射药品的申请。1996年，甲壳素又通过了美国药品、食品管理局(FDA)及欧共体(EC)检测，核准在美国、欧洲市场销售。甲壳素的讨论开发及其商业产品已消失了全球竞争趋势，并将保持持续稳定的高速进展趋势。1.甲壳素分子组成和分布1.1甲壳素分子组成甲壳素又名甲壳质和壳多糖，是法国科学家布拉克诺1811年首次从蘑菇中提取的一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体，被命名为FUngine(茸素)。1823年法国科学家欧吉尔(Odier)在甲壳动物体外壳中也提取了这种物质，并命名为几丁质和几丁聚糖,是几丁胺粉的合称。经结构分析甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种自然高分子聚合物，它由几丁质与几丁糖组成，是自然无毒性高分子，并且具有生物可分解性,它的构造类似于纤维素，由IOOO3000个n2葡萄糖胺聚合物组成，属于直链氨基多糖。甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素特别相像，所不同的是，假如把组织纤维素的单个分子葡萄糖分子其次个碳元素上的羟基（OH）换成乙酰氨基（NHCoH3）,这样纤维素就变成了甲壳素，从这个意义上讲，甲壳素可说是动物性纤维。1. 2甲壳素的资源分布甲壳素广泛存在于低等植物菌类和水生藻类细胞中，节肢动物的甲壳类虾、蟹、蝇蛆及昆虫类的外壳、软体动物的贝类及头足类的软骨中，高等植物的细胞壁中等。据科学家估测每年生物合成的资源量高达100亿t,成为地球上仅次于植物纤维素的其次大生物资源,其中海洋生物的生成产量超过K）亿3可见甲壳素是一种用之不竭的生物资源。甲壳素经自然界中的甲壳素酶、溶菌酶和壳聚糖酶等的完全生物降解后参加机体生态体系的碳和氮循环，对地球生态环境起重要的调控作用。2.甲壳素的主要应用领域甲壳素是性能独特、组织相容性良好、可生物降解、符合环保要求的绿色材料，其开发应用领域特别宽阔。主要应用于工业、农业、国防、化工、环保、食品、医药、保健、美容、纺织等诸多领域。2.1 环保领域甲壳素在环保领域的应用越来越广泛，甲壳素和甲壳胺作为絮凝剂或吸附剂在废水处理中的应用讨论取得了巨大的进展，可以作为水处理剂，净化饮用水；可作为污水絮凝剂，处理活性污泥；可作为工业废水的重金属螯合剂，除去Hg、Cu、Cd、Pb、Co等，回收珍贵金属以及聚集电解质，进行海水淡化；可作为放射能汲取剂：能提高对外泄放射能（铀、锦）的处理力量；可作为自然无公害塑胶、可降解地膜：甲壳胺地膜在土壤里1周开头分解，2,3月全部分解，是解决白色污染的根本途径，且有改良土壤作用。2. 2食品领域目前甲壳素在机能性食品上的应用最受到瞩目，具多项生理调整机能，包括无毒性的抗癌效果、改善消化汲取机能、降低脂肪及胆固醵摄取、降低高血压、强化免疫力等。可作为食品添加剂，添加于休闲食品（薯片、饼干）中以降低热能；可作为防霉保鲜剂，添加于肉制品、水果、蔬菜与鲜花中，防霉保鲜；可作为果汁澄清剂，使果蔬汁清亮光明。甲壳素具有优良的保鲜效果，其机理是：形成爱护膜质用甲壳素涂布果蔬表面，可形成一层爱护膜，而且增加了果皮厚度，并堵塞部分皮孔，削减组织水分蒸散，保持果蔬水分，制造了一个良好、稳定的湿度环境，由此可较长时间保持果蔬的原有品质。作为一种新型的自然保鲜剂，甲壳素以其高效、无毒、低成本、操作简单及具有极显著的保鲜效果等显示出诸多优越性。甲壳素来源于生物体结构物质，与机体细胞有很强的亲合体性，可被机体内的酶分解而汲取,对人体无毒性和副作用。加上良好的吸湿性、纺丝性和成膜性，被广泛开发应用，成为优良的生物医学和医药材料。现今作为：1）制备医用敷料。2）手术缝合线。3）制作人造血管。4）医用微胶囊。5）药用缓释剂。6）止血剂和伤口愈合剂。7）骨病治疗剂。8）用作人工透析膜等。2. 4在生物机体健康方面甲壳素是食物纤维素，不易被消化汲取。甲壳素和蔬菜、植物性食物、牛奶和鸡蛋一起使用则可被汲取。在植物和动物肠内细菌中，含有壳糖胺酶和去乙酰酶，体内存在的溶菌酶及牛奶和鸡蛋中含有的卵磷脂等共同作用下可将甲壳素分解成低相对分子质量的寡聚糖而被汲取。当分解到六分子的葡萄糖胺时其生理活性最强。经20多年的讨论，1991年美国和欧洲等国的医学界高校和养分食品讨论机构将甲壳素称为继蛋白质、脂肪、糖、纤维素和矿物质之后的机体健康所必需的第六大生命要素。尤其对人体大量讨论结果表明，其具有强化免疫、抑制老化、预防疾病、促进疾病痊愈和调整生理机能等5大功能。2. 4.1强化免疫力甲壳素能提高动物体的免疫机能，加强免疫细胞增殖，有强化免疫力的功效。日本的动物试验结果表明，甲壳素的免疫强化作用，有助于削减肿瘤细胞的损害及促进肝脏受损细胞的新生与正常化恢复。3. 4.2无毒性的抗癌效果甲壳素对人体的抗癌效果已由日本东北药科高校确认，抗癌效果适合生物体而无毒性反应消失。北海道高校的讨论也发觉，甲壳素有抑制恶性肿瘤细胞集中及转移的效果。4. 4.3降低胆固醇甲壳素在动物机体内以带正电的阳离子形态消失，可与胆酸和胆盐结合，因而抑制小肠对胆固静的汲取，不但会削减胆固醇在肝脏的积累量，也可能降低恶性胆固醵（LDL）的浓度，提高良性胆固醇（HDL）含量，对预防动脉硬化和心脑血管疾病有很好的效果。5. 4.4改善消化性能甲壳素可促进水产养殖动物机体肠内有益菌的繁殖，抑制有害菌丝的滋生和削减大肠杆菌的生长，可达到健胃整肠的功效。2.4.5抑制过度摄取食盐而导致的高血压疾病甲壳素的成分几丁质与几丁糖是不会直接被动物体汲取的一种高分子聚合物。日本讨论的结果显示，添加在食品中的甲壳素被人体由于离子的吸附作用而使食盐附着其上，因此保留了食品原来的风味，又不致使食盐被机体过度汲取。所以预掌握血压的机体食入含有添加甲壳素的食物，就不会被摄取过度食盐困扰了。2. 4.6削减机体重金属的积蓄和重金属在机体内蓄积会造成神经性病变及器官功能失调等后遗症甲壳素可吸附铜、隔、锌、铀、铅和银等重金属，并具有排出体外的功能。在环境污染日益严峻的今日，甲壳素有助于机体内废物的排解，确保机体生理机能的正常运行。3. 4.7甲壳素的减肥作用甲壳素的减肥作用，是指其机体所带的正负电离子与食物中带负电的脂肪自动附着结合，阻碍脂肪分解酵素的作用，使脂肪在肠内不被汲取而直接排出体外，使人工养殖的水产品和家禽不会脂肪含量过高，而获得的肌肉食用率大大提高。即甲壳素与脂肪结合排出体外，又不会和重要养分素的蛋白质结合，所以不会对机体造成危害。它具备了能让减肥人安心使用，又不影响养分汲取的作用。故甲壳素不同于一般减肥食物的抑制食欲，或造成机体腹泻来达到减肥效果。反而对机体的消化道还有改善代谢机能的调整功效。4. 5化妆品领域在化妆品方面，由于甲壳素粉末的比表面积大、孔隙率高，可汲取皮脂类油脂是洗发剂中抱负的活性物质；壳聚糖分子中的氨基带正电荷，能和头发的负电荷相互作用，具有很强的亲和力，在头发表面形成薄膜，是抱负的固发剂原料和头发调理剂；壳聚糖还是很好的牙膏、口香糖添加剂。它完全不同于一般的养分保健品，它对人体上有调整免疫功能，活化细胞，抑制老化，预防疾病，促进疾病痊愈，调整人体生理功能等五大功能。被欧美学术界誉为除蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质外的第六大生命要素,是功能最全面的第三代功能性保健品。5. 6工业领域在工业方面的应用主要在造纸业中，甲壳素及其衍生物能有效地提高纸张的赶施强度和改善表面印刷性，能广泛地应用于印刷纸的生产，以适应高速印刷、高黏度油墨的要求。6. 7农业领域可用于制备家禽饲料、农业透气地膜、植物生长促进剂、土壤改良剂，植物杀菌剂、种子包衣剂、除虫剂、液体土壤改良剂、稀土及微量元素螯合剂等。7. 8纺织领域甲壳素具强大的抗菌力量，故可采用抽丝技术制成抗菌防臭纤维与织品。用作固定化酶载体，可提纯胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶；酰化甲壳素可作电子元件涂料和填充料等等。3.进展前景甲壳素是21世纪的新型材料，它对人类社会的进展与进步有着巨大的作用。3. 1资源丰富甲壳素是地球上仅次于纤维素的其次大生物资源，年生物合成量高达IOO亿t,可说是取之不尽，用之不竭的生物资源。这无疑给面临全球资源枯竭危机的人类带来了无限生气。8. 2全球关注全球几乎全部的我国均在讨论开发甲壳素。据报道，每年发表的论文报告上万篇,甲壳素已是一种内涵丰富且前景宽阔的全球化和高新技术化的物质，已成为世人瞩目的前沿学科领域。8.3 应用领域广泛甲壳素的商业产品已遍布全球，其应用领域已拓展到工业，畜牧、家禽和水产品的养殖业，种植业、环境爱护、国防及人民生活等各个领域，其产业渗透性之大,应用学科之广，获利之丰厚均超过其他资源产业。猜测将来，可形成数百亿美元的市场。8.4 保障人类健康，提高人类的生存进展质量人类制造了现代文明，同时也破坏了自然生态平衡，人类赖以生存的自然环境日益恶化。我们面对的主要疾病已不再是细菌、病毒和寄生虫，而是诸如肿瘤、癌症、艾滋病、心脑血管和糖尿病之类的慢性病。对这些疾病，细胞爱护与调整的食物比杀伤性药物更有应用前景。甲壳素是目前自然界中唯一发觉带正电荷的食物纤维，具有现今食物不具备的生理功能，被誉为人体健康所必需的第6生命要素。这对于解决困扰人类社会已久的/现代文明病，保障人类健康，提高人类的生存进展质量具有重大意义。3 .5实现社会可持续进展甲壳素是一种环保纤维源，它无毒、无味、耐晒、耐热且耐腐蚀，不怕虫蛀和碱的浸蚀，可生物降解，有望成为塑料的替代物,不仅可解除人类所面临的/白色污染，还可消退人体内外环境所面临的有毒有害物质对人体的威逼，实现经济社会的可持续进展。4 .展望甲壳素类产品研制、开发、应用，国际上以日本、美国领先。我们我国起步虽晚，但在我国各项科研基金资助下，正迈入一个新的进展时期，很多讨论成果转入有用化阶段。近年来，在我们我国把甲壳素也看做是海洋生物化学工业中一个高技术含量、高附加值的产品，普遍认为，甲壳素是21世纪健康食品、保健食品新材料，在不久的将来,甲壳素将成为市场的宠儿。参考文献1朱晓康.可食性纤维素-人体第六生命要素J.山东食品发酵，1997,(3):46.2王惠杰，童岩，净家麟.微生物来源的甲壳素和壳聚糖的讨论J.中国生化药物杂志，1999,20(5):227-229.3陈碧琼,孙康.甲壳素和壳聚糖的医药应用及开发近况J.中国药物化学志,2001,11(8):245-248.4魏涛，唐粉芳，高兆兰，等.壳聚糖降血脂、降血脂及增加免疫作用的讨论J.食品学,2000,21(4):48.5盛家荣，覃志英,许东颖.甲壳素及其衍生物在农业上的应用讨论进展J.广西师范学院学报，2002,19(4)：15-17.6李敬龙，陆晓滨，李尊敬，丁相德.甲壳素的制备及其在医药上的应用J.山东轻工业学院学报,2003,17(2).7马世坤,周旋,路翰娜,曹海燕.甲壳素、甲壳胺及其衍生物的讨论进展与存在问题J.天津医科高校学报2004,10:125.