甲壳素及其衍生物.pdfVIP

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