水产百科

五、甲壳素及其衍生物的用途

2023-02-19

大量研究表明,甲壳质及其衍生物具有成膜性、可纺性、抗凝血性,促进 伤口愈合等功能。因此,甲壳质及其衍生物在食品、生化、医药、日用化妆品 及污水处理等众多领域得到广泛的应用,将其主要用途归纳如下。

(一) 在食品工业中的应用

1.作为固定酶载体

将壳聚糖醋酸溶液喷入到碱液中进行凝固,经分离再生得壳聚糖微细颗 粒,它可作为固定化酶的载体,被壳聚糖固定的酶可用于制糖、酿酒、造醋、 蛋白质水解等生物制备工程。

2. 用作食品添加剂

微晶壳聚糖作为食品增稠剂和稳定剂可用于蛋黄酱、花生酱、芝麻酱、玉 米糊罐头、奶油代用品等调味品的生产,通常食醋久放常产生沉淀,这主要是 其中的金属离子与单宁等酚酸类物质形成大分子复合物所致。用甲壳素与壳聚 糖处理后的食醋贮存一年也未发生沉淀。生产酱油时,添加适量壳聚糖,可除 去蛋白质防止沉淀,在大酱中加入少量壳聚糖,可适当降低食盐添加量,且产 品长期贮存也不会变质。

3. 用作食品包装膜

将壳聚糖、淀粉与水混合均匀制成薄膜,干燥后再用碱液处理,可制成壳 聚糖-淀粉合成食品包装膜,此膜无毒、可食、耐油,不溶于冷、热水,抗张 强度高,可用于包装固体、半固体和液体食品,该膜能自动生物降解,故无白 色环境污染。

(二) 在日用化学方面的应用

壳聚糖无毒、无味、有抑菌作用,配入化妆品中,可提高产品的成膜性, 具有抑菌、保湿功能,又不引起任何过敏刺激反应。如在壳聚糖分子中引入羟 丙基氯化铵基团,得到的壳聚糖羟丙基三甲基氯化铵能增强壳聚糖的水合能 力,提高其吸湿、保湿效能,成为来源丰富、性能良好的化妆品保湿材料。添 加壳聚糖制成的各种洗发、护发用品,具有易于梳理、头发蓬松、手感丰满、 发色光亮的功效。对于易折断、分叉的纤细头发效果更佳。目前在欧洲、美 国、日本等国家和地区已有上百种含壳聚糖的日用化妆品出售。

(三) 在医药行业方面的应用

壳聚糖的化学结构中含有活性自由氨基,溶于酸后糖链上的胺基与H+结 合形成强大的正电荷离子团,有利于改善酸性体质,强化人体免疫功能,排除 体内有害物质等,维持机体正常pH。壳聚糖与人体细胞具有融合性,使其具 有多种生物活性和生物相容性。

目前已发现壳低聚糖具有抗肿瘤的生理功能,可被人体吸收,在肠道中是 双歧乳杆菌的生长因子,而且它还具有促进四环素、金霉素等抗菌素被血液吸 收的效用,对人体有益无害。

利用脱乙酰甲壳素具有溶解性好而黏度明显大于明胶的特点,制备以改性 甲壳素复合明胶为原料的新胶囊品种,结果令人满意,且壳聚糖用量只要3%~ 4%,因此选用壳聚糖作为胶囊的原料代替部分明胶的经济意义是显而易见的。

利用壳聚糖对亚铁离子的吸附作用,壳聚糖可与Fe2+络合制成药物,国 外已有报道人体对壳聚糖-亚铁络合物的吸收远远高于传统的FeSO4药物,因 此有望成为治疗缺铁性贫血的良药,并在医药保健品行业得以推广。

(四) 在环保方面的应用

壳聚糖能与戊二醛作用,用流延法制备离子交换树脂-壳聚糖交联膜,该 树脂可吸附金属离子,从而可用于工业废水的处理及重金属的提取。壳聚糖能 通过分子中的氨基、羟基与金属离子Hg+、Ni2+、Pb2+、Cd2+、Mg2+、Zn2+、 Cu2+、Fe3+都可形成稳定的螯合物,因而可广泛应用于贵金属的回收、工业废 水处理等方面。利用壳聚糖制备高黏度可溶性壳聚糖,所得产品黏度高、质量 好,用于活性污泥处理,效果极佳,又由于它无毒,可生物降解,将其用于废 水处理和金属提取,将不会造成二次污染,因此它是一种很有前途的高分子絮 凝剂和金属螯合剂。

(五) 在轻工业方面的应用

利用壳聚糖的可溶性和成膜性,以壳聚糖与甲壳素化学结构的可相互转换 的特点,采用乙酸酐作为壳聚糖-甲壳素的转型固定剂,从而制成一种甲壳素 型且真正不含甲醛的新型织物整理剂 (既保留了甲壳素天然高聚物的优点, 又保证了整理剂与整理工艺无毒无害)。以甲醛和乙酸配为交联剂,壳聚糖为 母体制备的壳聚糖凝胶,既不溶于水、稀酸和碱溶液,也不溶于一般的有机溶 剂,具有较好的机械强度和化学稳定性等优良性能。