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        日期:2012-3-21

        甲壳素及其衍生物


          一、甲壳素的由来
          甲壳素(Chitin)又名甲壳质,壳多糖,壳蛋白,是法国科学家布拉克诺(Braconno)1811年首先从蘑菇中提取到一种类似于植物纤维的六碳糖聚合体,把它命名为Fungine(蕈素)。1823年,法国科学家欧吉尔(Odier)在甲壳动物外壳中也提取了这种物质,并命名为chitoin(几丁质),chitoin希腊语原意为"外壳"、"信封"的意思。
        1.1 甲壳素的分布
          自然界中,甲壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞,节肢动物虾、蟹、蝇蛆和昆虫的外壳,贝类、软体动物(如鱿鱼、乌贼)的外壳和软骨,高等植物的细胞壁等,其每年生物合成的资源量高达100亿吨,是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源,其中海洋生物的生成量在10亿吨以上,可以说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、壳聚糖酶等的完全生物降解后,参与生态体系的碳和氮循环,对地球生态环境起着重要的调控作用。
        1.2甲壳素的化学结构
          经结构分析,甲壳素是自然界中唯一带正电荷的一种天然高分子聚合物,属于直链氨基多糖,学名为[(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖],分子式为(C8H13NO5)n,单体之间以β(1→4)甙键连接,分子量一般在106左右,理论含氮量6.9%。其分子结构特点为:氧原子将每个碳原子的糖环连接到下一个糖环上,侧基团"挂"在这些环上。甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似,所不同的是,若把组成纤维素的单个分子棗葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基(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,甲壳素可以说是动物性纤维。
        1.3 甲壳素的化学性质
          甲壳素有α,β,γ三种晶型。α棗甲壳素的存在最丰富,也最稳定。由于大分子间强的氢键作用,导致甲壳素成为保护生物的一种结构物质,结晶构造坚固,一般不熔化,也不溶于一般的有机溶剂和酸碱,化学性质非常稳定,应用有限。甲壳素若脱去分子中的乙酰氨基就可以转化为可溶性甲壳素(chitosan),或称壳聚糖(壳聚胺、几丁聚糖)。这时它的溶解性大为改善,因而其应用范围也就变得十分广阔,在工业、农业、医药、化妆品、环境保护、水处理等领域有极其广泛的用途。
        1.4 甲壳素的提取
          自然界中的甲壳素大多总是和不溶于水的无机盐及蛋白质紧密结合在一起。人们为了获取甲壳素,往往将甲壳动物的外壳通过化学法或微生物法来制备。当前,工业化生产常采用化学法,经过酸碱处理,脱去钙盐和蛋白质,然后用强碱在加热条件下脱去乙酰基就可得到应用十分广泛的可溶性甲壳素(壳聚糖)。目前,国内外常从废弃的虾、蟹壳中提取甲壳素。虾蟹壳中甲壳素含量为20~30%,无机物(碳酸钙为主)含量为40%,其他有机物(主要是蛋白质)含量为30%左右。我国是甲壳素资源大国。单浙江省沿海年产海虾就达67万吨,按40%废弃物计算可制得甲壳素1万余吨,资源潜力巨大。
        二、人体必需的第六生命元素
          甲壳素是食物纤维素但不易被消化吸收。若甲壳素和蔬菜、植物性食品、牛奶和鸡蛋一起食用则可以被吸收。在植物和肠内细菌中含有壳糖胺酶、去乙酰酶,体内存在的溶菌酶以及牛奶、鸡蛋中含有的卵磷脂等共同作用下可将甲壳素分解成低分子量的寡聚糖而被吸收。当分解到六分子葡萄糖胺时其生理活性最强。经过近20年的研究,1991年,美国、欧洲的医学界大学和营养食品研究机构将甲壳素称为继蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质之后的人体健康所必须的第六大生命要素。甲壳素作为机能性健康食品,它完全不同于一般营养保健品,对人体具有强化免疫,抑制老化,预防疾病,促进疾病痊愈和调节生理机能等五大功能。
        2.1 强化免疫功能,对癌症有抑制作用
          日本爱媛大学医学部的奥田教授为了证实甲壳素的抑制癌症作用,从C3H/Hei白鼠的脾脏采取淋巴球,观察甲壳素的存在是否增加杀死YAC-1癌细胞的能力。实验用癌细胞预先注入放射性镉,癌细胞若受破坏,可由测定流出在细胞外的放射性的量而判定。结果确认甲壳素在64ug/ml的浓度就能增加淋巴球(NK)杀死癌细胞的作用。同时,还观察到甲壳素的降解产物葡萄糖胺使体液PH发生变化,激活淋巴细胞攻击癌细胞。另外,这些降解产物还能与存在于血管壁表面的癌细胞转移载体结合,从而抑制了癌细胞的转移。我国科学家研究表明,甲壳素有抑制癌细胞毒素的作用。癌细胞增殖时能释放出毒素,此毒素能破坏血清中的铁质,造成贫血;分解脂肪,兴奋满中枢,失去食欲,使人体消瘦。而服用甲壳素可出现食欲。这是因为它对癌细胞毒素有抑制作用。1996年9月北京联合大学应用文理学院保健品功能检测中心研究表明,甲壳素具有增强单核巨噬细胞和NK细胞活性功能,对细胞免疫和体液免疫功能均有增强作用。
        2.2 具有排除有毒、有害物质于体外的作用
          研究表明,甲壳素具有与植物纤维相似的结构与功能。如保水、膨润、扩散、吸附、难于消化吸收等,因而它具有促进消化道蠕动,增加排便容积,缩短肠内物质的通过时间,降低腹压及肠压,吸附有毒物质(如农药、化学色素、放射线等)和重金属离子并排出体外,从而减低食物中有害物质吸收的功能。同时能排除多余有害胆固醇,防止动脉硬化。胆汁酸是肝脏内由胆固醇所生成消化液中的一个重要成份,在胆囊中有一定贮量,甲壳素能很好地与胆汁酸结合,并将其排出体外,人体为了保持胆囊中有一定量的胆汁酸贮备,就必须在肝脏中将胆固醇转化或胆汁酸,这样血液中胆固醇含量就必然下降。同时,食物中的胆固醇进入体内后,需经酶的作用变成胆固醇脂才能在肠道被吸收,这一过程需要胆汁酸的参与。胆汁酸是表面活性物质,它对脂类有乳化作用。甲壳素很容易和胆汁酸结合并排出体外,导致这种酶不能正常地将胆固醇转变为胆固醇脂,从而妨碍胆固醇在体内吸收。
        2.3 具有降血糖,降血脂,降血压的作用
          甲壳素溶于酸后,可形成一个强大的带正电荷的阳离子集团。这对于改善酸性体质,维持体液正常PH值意义重大。
          我们知道由于胰岛素不足(绝对的或相对的)引起糖尿病,其患者体液呈酸性,若PH降0.1则胰岛素敏感度下降30%,患者糖利用降低,呈高血糖。甲壳素把PH值调到弱碱性,提高胰岛素利用率,有利于糖尿病的防治。此外,它还有调节内分泌系统的功能,使胰岛素分泌正常,抑制血糖上升。
          近年来医学专家发现,血压升高和食盐中C1-有关,与Na+无关。因C1-能使血管紧张素转换酶(ACE)活化,把血管紧张素Ⅰ转变为血管紧张素Ⅱ,而使血压升高。甲壳素是可溶性阳离子型食物纤维,在代谢过程中,其阳离子基团能和食盐中的C1-结合而排泄于粪便中,因而服用甲壳素后能使血压下降。
          血管内脂肪滴是带负电荷的基团,它与带正电荷的甲壳素分解物结合,在脂滴周围形成屏障而妨碍吸收。同时,甲壳素在体内低浓度时,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,因此在空肠不能吸收而以原形排出。此外,甲壳素还可以和胆汁酸结合影响脂类乳化使其吸收减少。
        2.4 具有强化肝脏机能的作用
          肝脏是人体最大的腺体,具有多样的代谢功能。目前治疗病毒性肝炎没有特效药,大剂量干扰素治疗乙肝或丙肝有效率最高达50%。若将甲壳素与干扰素并用,可提高疗效,促进肝炎病毒抗体产生,可使乙肝病毒转阴。
          据日本鸟取大学平野教授研究证实,用高胆固醇饲料喂养兔子,由于胆固醇与中性脂肪在血中的浓度升高,不久后并发脂肪肝及肝炎,肝脏呈赤红色。但在同时喂以甲壳素的兔子,胆固醇和脂肪明显降低,没有出现脂肪肝和肝炎,其肝脏呈正常暗褐色。
          过量喝酒,由于乙醇在乙醇脱氢酶作用下变成乙醛,乙醛的毒性很强,会引起头痛、恶心、肝损伤等。甲壳素可活化肝脏机能,增加醛脱氢酶的活力,可以解酒,防止酒精性肝损伤
        2.5 具有活化细胞,抑制老化,恢复各个器官功能作用
          经研究证实,甲壳素对植物神经系统及内分泌系统有调节作用。甲壳素可进入血脑屏障,修复营养脑细胞,治疗脑萎缩。可进入血睾屏障,修复营养性腺细胞,改善酸性环境,促进男、女性激素的分泌,恢复提高性功能,增加活力,抑制老化。甲壳素可进入胎盘屏障,使胎儿健康、强壮、皮肤光滑等。
          甲壳素对人体细胞具有良好的亲和性,抗原性低,安全性高。甲壳素在人体受伤部位能活化细胞,大量产生胶原纤维,胶原纤维可迅速形成细致的皮肤,不会留下疤痕,在治疗烧伤、烫伤、外伤、加速伤口愈合、止血、消炎方面疗效独特。
          此外,通过实验还发现甲壳素具有促进肠内有益菌的生长,维持肠道生态平衡的作用。甲壳素具有很强的抗菌力,可治疗口腔溃疡、牙周病、口臭等。甲壳素还具有提高钙代谢的功能和骨细胞摄取钙的能力,治疗骨质疏松症。
        2.6 调节自律神经,促进末梢循环
          中医所谓的"瘀血"就是指气、血、水不流畅的病态。瘀血时末梢循环不良,身体表面温度降低,而成为怕冷症。由于末梢循环不良,对肌肉细胞的营养物质、氧气供应不足,代谢废物堆积,会引起腰酸背痛。甲壳素的体内降解物质能刺激迷走神经,经由自律神经中枢的兴奋,使细动脉扩张,促进末梢循环,使细胞肌肉的养分供应充足,从而改善了由瘀血、体质虚弱、末梢循环不良、身体表面温度降低而引起的畏寒怕冷、腰酸背痛的症状。
        三、优良的医用生物材料
          甲壳素来源于生物体结构物质,与人体细胞有很强的亲和性,可被体内的酶分解而吸收,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,因而广泛地被开发应用,成为优良的生物医学、药学材料。
        3.1 制备医用敷料
          甲壳素具有良好的组织相容性,灭菌、促进伤口愈合和吸收伤口渗出物且不脱水收缩等性质,已广泛用于医用敷料,如制造的人造皮肤等已广泛用于临床。制备的方法是将甲壳素溶于含有Licl的DMAC混合剂中,流诞成膜,乙醇固化,真空干燥得到无色透明的人工皮肤薄膜,再经消毒,打孔即得产品。
          我国军事医科院有关部门曾发明将甲壳素同抗菌药物氟哌酸及多孔性支撑创伤伤口材料,制成烧伤用生物敷料。据称,其生物相容性好,不过敏,抑菌效果优良,透湿透气性能较高。这项发明还申请了我国专利。目前包括无纺布、医用纤维、医用纸及粘胶带等用甲壳素制成的外科敷料已得到开发应用。
        3.2 手术缝合线
          利用高质量的甲壳素为原料制作的手术缝合线能加速伤口愈合,能被组织降解并吸收,可替代肠衣手术线,而性能在许多方面优于肠衣线。将高纯度的甲壳素粉末溶于适当的溶剂(如酰胺类溶剂),经湿法纺丝制得细丝,然后纺制成不同型号的缝合线。甲壳素缝合线的力学性质良好,能很好满足临床要求。例如4-0号缝线的直接强力为2.25kg,润湿强力为1.96kg,打结强力为1.21kg,润湿打结强力为1.25kg,此值优于羊肠线。
        3.3 制作人造血管
          美国1996年公开了一项世界专利,用甲壳素制作人造血管,内径<6mm,内壁光滑而不会凝集血球以保持管腔通畅。经国内外检测证实甲壳素既无毒,又与组织相容亲和,还抑制人成纤维细胞生长,很自然适合作人造血管。
          国外为了防止心包粘连而在心包膜采用甲壳素膜取得较好的效果。美国路斯安那州大学医学中心证明甲壳素可以预防眼内手术后粘连,对眼结膜上皮无刺激,且促进血T细胞及r干扰素与增强单核细胞及巨噬细胞功能。
        3.4 医用微胶囊
          利用甲壳素制造微胶囊进行细胞培养和制造人工生物器官是其重要的应用方面。借助于甲壳素阳离子特性与羧甲基纤维带负电性的高分子反应可制备不同类型的微胶囊,使高浓度细胞的培养成为可能。它不仅可以避免微生物污染,也容易进行产物的分离与回收。如果包封生物活细胞,如胰岛细胞、肝细胞等则构成人工生物器官。天津大学的孙多先教授等应用甲壳素代替聚赖氨酸进行人工细胞的研究,用其包封血红细胞、肝细胞和胰岛细胞均取得了满意结果。这种微胶囊半透膜可以阻止动物细胞抗体蛋白(IgG)进出,允许营养物质、代谢产物和细胞分泌的激素等生理活性物质出入,保证了细胞的长期存活。
        3.5 药物缓释剂
          天津大学高分子材料系及生物工程研究中心在国家自然科学基金委员会连续三年的支持下,已研制成由甲壳素为载体,由胃液酸碱度变化控制药物释放的"智能型"控释药物系统,以治疗胃溃疡,提高药效及减少副作用。最近,孙多先等人的初步研究表明,甲壳素膜中性条件具有明显的PH刺激响应性,若能在膜上结合葡萄糖氧化酶制备人工胰岛细胞,则将会随人体血糖变化来控制胰岛素的释放。Shozo等曾用甲壳素制备了消炎缓释颗粒,以猎犬为实验对象并与普通片剂作对照,结果显示该颗粒具有良好缓释效果,且缓释能力随甲壳素比例增加而增大,血液浓度监测显示其有效血药浓度维持长达8小时,无明显吸收峰。还有人将争光霉素加入甲壳素、氧化锂和二甲基乙酰胺的混合物中,制成缓释颗粒以减轻争光霉素的毒副作用,减少了给药的次数。
        3.6 止血剂和伤口愈合剂
          甲壳素具有良好的止血和促进伤口愈合的作用。甲壳素聚合物所带的正电荷与红细胞表面存在很高的静电负荷键合形成的交联物,能使血液形成止血栓,扫描电镜下可见到细胞膜表面形成的聚合物薄层和红细胞的针状外观。在血管内注射高粘度甲壳素,能形成血栓使血管闭塞,在手术时达到止血目的。这种止血方法要较注射明胶海绵等常规止血方法好,操作容易,感染少。用甲壳素治疗各种创伤,有消炎、止痛、促进肉芽生长和皮肤再生,对创面无毒、无刺激性,相容性好等特点。
        3.7 骨病治疗剂
          骨折作为一种觉见的多发病,由于伤后修复疗程较长,骨疤生长缓慢而给病人带来较长的痛苦。如何缩短疗程,加快骨折愈合就成为骨科领域急需解决的问题。在祖国医学和民间验方中,甲壳素被用作活血化瘀、消肿、止血、止痛药物。近年有人选用甲壳素为原料,经低分子衍生化制成骨病治疗剂。经临床应用表明,甲壳素可以直接作用在骨芽细胞上,促进其分化衍生和骨矿物质的合成,从而提高碱性磷酸酶的活性,加快骨基质的形成及修复作用,因而对骨孔症、风湿性关节炎、骨折、骨移植等有特殊效果。
        3.8 用作人工透析膜
          膜透析技术现已广泛应用于临床,目前临床上应用的透析膜有铜氨纤维膜、聚丙烯腈膜等,这些膜都存在着抗凝血性能差、中分子量物质透过性差的缺点。目前,用甲壳素制成的人工透析膜已分别于1983、1984年申请欧洲专利和日本专利,这些透析膜的抗凝血性大大提高,且能经受高温消毒,具有较大的机械强度,并对溶质如NaCl、尿素、B12等中分子量物质均有较好的通透性。
        四、新型的环保材料
          20世纪80年代是塑料时代,塑料广泛应用于生产及生活的诸多领域,成为材料家族的重要成员。但是塑料很难自然降解,给环境带来严重污染,已构成严重的"白色灾难"。同时,随着社会的进步,各种污染物的处理也成为头痛的问题。目前,科学家发现甲壳素是一种新型的环保材料,有望成为塑料的替代物。
        4.1 理想的制膜材料
          甲壳素是一种多分子聚合物,无毒、无味、耐晒、耐热、耐腐蚀,而且不怕虫蛀和碱的浸蚀。能溶于低浓度弱酸溶液中,所以是理想的制膜材料。目前许多国家已经开发出强度大大超过纤维膜的甲壳素材料,不仅可应用于食品包装,可制成工业上用的过滤膜和反渗透膜,还可制成保健服装、医用纱布和手套等。近年日本已开发出甲壳素塑料可降解地膜,并在空调器和电话器上也装上了甲壳素膜,以吸附毒素和电磁波。
        4.2 废水处理吸附剂
          利用甲壳素的络合作用可有效地吸咐或捕集溶液中的重金属离子。用甲壳素能有效处理染料废水,使废水脱色;用甲壳素从工业废水中分离重金属已有工业化应用。甲壳素的吸附量是粒状活性碳的数倍且易处理回收,原料无毒,不存在二次污染,吸附成本低。1992年,美国科学家发现,甲壳素可消除一些化工工艺中含有或产生的酚类污染,与现有蒸馏法去除废酚相比,具有成本低、效率高等优点。
        4.3 污水处理絮凝剂
          用甲壳素作絮凝剂,用于处理城市下水道、生活污水和食品厂、酿造厂排放的有机污水,能有效沉淀污水中的悬浮物。用甲壳素絮凝剂沉淀的污泥易脱水,而且毒性低,能被生物降解,是其他高分子絮凝剂不及的。焚烧脱水率较高的污泥可降低能耗,同时这种水处理剂有很高的市场占有率。
        4.4 饮用水的净化高手
          甲壳素与皂土结合使用,可沉淀饮用水中的微粒和有害物质,更快地澄清水质,使水质变得更加甘甜适口,而甲壳素的用量小,产生沉淀少和可生物降解,是目前净化饮用水中铝盐的理想替代物。发达国家已广泛使用甲壳素来净化水质。
        五、理想的食品工业材料
          甲壳素以其稳定性、保温性、成膜性、凝胶性、絮凝性、生物安全性和生物功能性等优良性状而在食品工业中有着广泛的应用。
        5.1 保水剂和乳化剂
          甲壳素吸湿性比纤维素优,吸水后甲壳素表面活性降低比纤维素小。105℃气干的甲壳素很容易被水润湿。甲壳素吸水后在 -6℃可完全冷冻。利用甲壳素的亲水性,添加于食品中可有效控制水分,达到变稠、胶凝、稳定乳液等效果。 在蛋白质强化面包的制作过程中,加入微晶甲壳素,面包中蛋白蛋的含量随甲壳素添加率的增加而增大。微晶甲壳素应用在乳化鱼肝油中,乳化性和持水性能比较好,可以代替吐温-80,使乳化鱼肝油长时间保存,既可以销往寒冷地方,也可以销往炎热南方,延长其保质期。
        5.2 增调剂和絮凝剂
          甲壳素经酸控制水解得到微晶甲壳素,作为食品的增稠剂和稳定剂性能优于微晶纤维素,将微晶甲壳素粉碎,悬浮水中进行高速剪切使之成为悬胶体均匀分散在水中,形成稳定的凝胶状触变分散体。可作为普通肉丸、午餐肉、花生酱、玉米糊罐头等食品的优质增稠剂,而食品的组织和风味基本上不变。
          在酸性介质中,甲壳素为阳聚电解层,与果汁中的蛋白质等阴电解质聚凝,形成絮凝物而沉淀,从而达到果汁澄清之目的。现已广泛应用于各种流体饮料,包括各类果汁的处理,效果极佳,透光率明显好于酶法,果汁中的营养成份损失很小。
        5.3 食品保鲜剂
          由于世界性能源短缺,世界各国均在致力于开发新型天然无毒高效保鲜剂以延长食品在非冷藏条件下的货架期。由于甲壳素具有独特的分子结构和理化性质,能显著地抑制菌类的生长繁殖,很适宜用于肉类和果蔬的保鲜。经研究表明,甲壳素醋酸混合液对30℃贮藏的鲜猪肉上各种腐败菌生长有抑制作用,可明显延长鲜肉货架期80小时。用甲壳素涂膜法保鲜果蔬效果优于0℃冷藏保鲜法。不耐储存的猕猴桃经3个月的涂膜常温保藏,好果率为100%。
        5.4 不溶水可食薄膜
          一般的可食薄膜都是水溶性的,不能包装含水分高的食品,而用甲壳素与淀粉共聚制成的薄膜经碱处理后,使之成为在水中不溶化的可食薄膜,这种薄膜即使在沸水中长时间浸泡也不会溶解,特别适用于包装水份很多的食品。
        5.5 功能性甜味剂
          甲壳素的低聚糖具有非常爽口的甜味,在保温性、耐热性等方面优于砂糖,很难被体内消化液所降解,故几乎不产生热量。其低热值特点可避免过分摄入甜食而来的病症,是糖尿病人、肥胖病人理想的功能性甜味剂。据研究,低聚糖还能促进双歧杆菌的增殖,而双歧杆菌在抗肿瘤、抗衰老、抑制多种肠道致病菌方面有显著作用。
        5.6 功能食品的理想添加剂
          甲壳素经过改性可成为水溶性甲壳素,作为食品中引进功能元素的载体而广泛应用于功能食品的加工上,在食品中添加人体必需的矿物质和微量元素,如钙、锌、铁等。目前市场上已推出活力多糖锌,集补锌与多糖的功能为一体,提高了食品的档次,使之更具有市场竞争力。目前,我国市场上已出现近10种以甲壳素为原料制成的功能性保健食品。
        六、化学工业材料新秀
        6.1 在化妆品中的应用
          甲壳素粉末比表面积大,孔隙率高,能吸收皮脂类油脂,吸收能力远大于淀粉或其他活性物质,是干洗发剂的理想的活性物质。甲壳素分子中的氨基带正电荷,头发表面带负电荷,两者有很强的亲和力,用作洗发香波、头发调理剂、定型发胶摩丝具有粘稠性、保水性和成膜性好,防潮、防尘,对头发无化学刺激等特点,可使头发柔顺,增添光泽,是目前理想的护发产品。
          甲壳素还可制成理想的护肤产品。利用甲壳素的保湿性、成膜性、抑菌性和活化细胞的功能,制备的高级护肤化妆品,可保持皮肤的湿润,增强表皮细胞的代谢,促进细胞的年轻化和再生能力,防止皮肤粗糙、生粉刺并减轻体臭,预防皮肤疾病的发生。目前,日本每年用于化妆品的甲壳素达100余吨。
          甲壳素与染料合成着色剂,其精制成的微粒可以作为粉剂、唇膏、指甲油和眉笔等的底物,使它们更加易涂布和滑润,并且不易结块,毒性明显降低。
        6.2 在纺织、印染、造纸方面的应用
          在轻纺工业上,甲壳素可作为织物的上浆剂、整理剂,改善织物的洗绦性能,减少绉缩率,增强可染性。用甲壳素也可以制作无纺布,用它制作的生物衣具有吸水性、扩散性、抗菌性等功能。日本的旭化成工业公司利用甲壳素纤维和其他纤维混纺出一种衣料,用这种衣料制成的防风运动衣和高尔夫球帽,既吸汗又防臭。
          甲壳素具有增色和固色的作用,可作为直接染料和硫化染料的固色剂,提高染料对织物的染色效果,改善色度,提高色牢度。在造纸工业中,可作为纸面施胶剂。若在纸浆中加入甲壳素,纸张的吸水性大大下降,纸张机械强度、耐水性和电绝缘性大幅度提高,可用于水质净化、发酵反应过程中的生物酶载体以及商标纸、货币纸等。
        6.3 化工催化剂
          化学工业中一种选择性的氢化催化剂可由甲壳素制得,它对共轭双键和叁键的氢化反应具有极高的活性,用它催化氢化环戊二烯产率可达98.2%。目前该催化剂已有试验产品出售。
        6.4 涂料添加剂
          在油漆中加入甲壳素,可以增加覆涂面积,从而降低油漆消耗,而原油漆的光泽、耐腐蚀能力和耐划痕性能均没有变化。添加量可以根据涂层要求而定,一般控制在20~25%的范围内。国外已将甲壳素添加到乐器油漆中,使乐器的音质更加优美动听。用甲壳素制成的木材防腐剂已在日本大量应用。
        6.5 色谱分离用吸附剂
          甲壳素具有良好的机械强度,可以用作离子交换吸附剂与亲和吸附剂,能够分离和纯化丝氨酸蛋白酶等。交联羧甲基甲壳素具有两性的离子交换能力,化学性质稳定,可以有效地用作分离糖棗蛋白质、蛋白质棗蛋白质、粗糖脱盐的柱填料,也能用作渗透材料和亲和色谱分离吸附剂。
        6.6 稀有金属富集剂
          利用甲壳素与各类金属离子生成各种有色络合物的功能来达到搜集稀有贵重金属的目的。如它的磷酸脂衍生物磷酸甲壳素可从海水中回收铀,其吸附量可达2.6毫克/升,吸附后可用稀磷酸钠溶液解析即可较容易地回收铀。
        6.7 在农业方面的应用
          近年,甲壳素在农业上的应用越来越广泛,成为绿色农业不可缺少的材料之一,除可用作保湿剂、杀虫剂、饲料添加剂和土壤改良剂外,还可用作植物生长调节剂。由于甲壳素可诱发甲壳素酶活性增加100倍,用它制作"植物生长调节剂"可促进植物生长发育,还可抑制许多植物致病菌如镰孢、腐霜菌等的繁殖,并使植物体产生抗体以提高植物自身免疫力。可使小麦大豆等农作物增产10%以上。
          80年代美国科学家发现,用甲壳素等做水稻种子包衣可提高水稻的产量。1989-1992年路易安娜州立大学水稻研究站的试验小区增产稻谷5%~8%。波兰农科院在2个农场共290头母猪与2223头猪崽中添加甲壳素粗饲料,饲喂表明可预防疾病,增速生长。
        6.8 在烟草工业中的应用
          我们知道,香烟在燃烧过程中会产生很多对人体有害的成份,世界各国烟草工业都在致力于开发"健康无害烟"。现在,科学家成功地将甲壳素应用到烟草工业中去,使之成为香烟的粘合剂和有害成份的吸咐剂,不仅大大降低了香烟中有害成份对人体的毒害,而且改善了香烟的品味,提高了香烟的档次,使"健康无害烟"成为可能。
        七、方兴未艾的甲壳素产业
          由于甲壳素特殊的生理机能的不断被发现,引起全球科技界和产业界的重视,国际社会已先后召开过六届国际甲壳素学术会议。每年有关甲壳素研究开发的论文上万篇,同时也有许多专著和专利问世。日本平均每3天就有一份申请甲壳素应用专利的报告。全世界从事甲壳素产业化开发的企业已达数千家,其年销售额将超过20亿美元。甲壳素的研究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。
          一些发达国家争相投入大量资金对甲壳素进行深入研究开发。日本政府拨出60亿日元启动经费委托全国13所大学对甲壳素进行系统研究开发,至今已在基础研究及应用开发方面取得巨大成就。目前甲壳素是日本政府唯一准许宣传疗效的机能性食品。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)检定,核准在美国欧洲销售。甲壳素的研究开发及其商业产品已出现了全球竞争趋势,并将保持持续稳定的高速增长。
        八、展望
          甲壳素是21世纪的新材料,它对人类社会的发展与进步有着巨大的作用。其理由:一是甲壳素是地球上仅次于纤维素的第二大生物资源,年生物合成量高达100亿吨,可以说是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生机。二是全球几乎所有的国家均在研究开发甲壳素,每年发表的论文报告上万篇,有的国家平均每3天就申报一项甲壳素应用专利,甲壳素已是一种内涵丰富、前景广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。三是甲壳素的商业产品已遍布全球,其应用领域已拓展到工业、农业、环境保护、国防、人民生活等各方面,无所不包,其产业渗透性之大,应用领域之广,获利之丰厚均超过其他资源产业。若干年后将形成数百亿美元的市场。四是人类创造了现代文明,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、心脑血管和糖尿病之类的慢性病。对这类疾病,细胞保护与细胞调节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现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,提高人类的生存发展质量具有重大意义。五是甲壳素是一种环保纤维源,它具有无毒、无味、耐晒、耐热、耐腐蚀,而且不怕虫蛀和碱的浸蚀,可生物降解,有望成为塑料的替代物,不仅可以解除人类所面临的"白色污染",而且可以消除人体内外环境所面临的有毒有害物质对人体的威胁,实现经济社会的可持续发展。
          综上所述,21世纪将是甲壳素的大研究、大开发、大应用时代,甲壳素的研究开发将是21世纪高新科技争夺的制高点之一,甲壳素产业将是21世纪最有希望的新兴产业,它的开发应用,将引发相关产业革命。人类社会离不开甲壳素,甲壳素是我们全人类共同的宝贵财富。
          面对世界性的甲壳素研究开发热和即将到来的甲壳素时代,对于中国来说,是一次机遇和挑战。目前我国的甲壳素研究开发热也正在兴起。全国有数千家科研院所、大专院校和企业从事甲壳素的应用开发,近年全国甲壳素的产量已突破4000吨大关,先后召开各类甲壳素相关的全国性学术会议8次,发表的甲壳素论文报告多达数百篇。但是,我们的甲壳素生产技术水平不高,产品档次低,应用开发力量分散,研究重复,产业化水平低。这有待我们集聚政府、科技界、企业界的力量,确定中国甲壳素事业发展的最佳途径和目标,明确甲壳素产业发展重点和应采取的保障措施,以坚实的步伐迎接甲壳素时代的到来。
         

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