工業級殼聚糖(chitosan)甲殼素N-脫乙酰基的產物,甲殼素(幾丁質)、殼聚糖、纖維素三者具有相近的化學結構,纖維素在C2位上是羥基,甲殼素、殼聚糖在C2位上分別被一個乙酰氨基和氨基所代替,甲殼素和殼聚糖具有生物降解性、細胞親和性和生物效應等許多獨特的性質,尤其是含有游離氨基的殼聚糖,是天然多糖中獨特的堿性多糖。
一般物理性質
工業級殼聚糖又名脫乙酰甲殼質、可溶性甲殼素、聚氨基葡萄糖,為類白色粉末,無臭,無味。本品微溶于水,幾乎不溶于乙醇。本品是一種陽離子聚胺,在pH< 6.5時電荷密度高(因此可吸附于陰離子表面并可與金屬離子螯合)。本品是一種帶有活潑羥基與氨基的線型聚電解質(可進行化學反應和成鹽)。純凈的工業級殼聚糖為白色或灰白色半透明的片狀固體,溶于稀酸呈黏稠狀,在稀酸中殼聚糖的β -1,4-糖苷鍵會慢慢水解,生成低相對分子質量的殼聚糖。溶于酸性溶液形成帶正電的陽離子基團。殼聚糖在溶液中是帶正電荷的多聚電解質,具有很強的吸附性。殼聚糖分子中含有氨基,具有堿性,在胃酸的條件下可生成銨鹽,可以使腸內pH值轉為堿性,改善酸性體質。甲殼素對人體細胞有很強的親和性,進入人體內的甲殼素被分解成基本單位。人體內存在的葡萄糖胺。而乙酰葡萄糖胺是體內透明質酸的基本組成單位。因此甲殼素和殼聚糖對人體細胞有很好的親和性,不會產生排斥反應。
甲殼素在反應中生成帶正電荷的陽離子基團,這是自然界中僅有存在的帶正電荷的可食性食物纖維。甲殼素食物纖維單獨食用是不易被消化吸收的,如果與牛奶、雞蛋、蔬菜、植物性食品等一起食用就可以被吸收,這是因為在殼糖胺酶、去乙酰酶(在植物和腸內細菌中存在)、溶菌酶(體內存在)及卵磷脂(牛奶、雞蛋中存在)等共同作用下甲殼素可以被分解成寡聚糖,低相對分子質量的寡聚糖可以被吸收,吸收部位主要在大腸。
工業級殼聚糖的溶解性與脫乙酰度、相對分子質量、黏度有關,脫乙酰度越高,相對分子質量越小,越易溶于水;脫乙酰度越低,相對分子質量越大,黏度越大。該產品具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纖性、吸濕性和保濕性。脫乙酰度和黏度(平均相對分子質量)是殼聚糖的兩項主要性能指標。
溶解后的工業級殼聚糖呈凝膠狀態,具有較強的吸附能力,含有羥基、氨基等性基團,吸濕性很強,甲殼素的吸濕率可達百分之400至百分之500,是纖維素的兩倍多,它的吸濕性比甲殼素更強,可以用作化妝品的保濕劑。工業級殼聚糖游離氨基的鄰位為羥基,有螯合二價金屬離子的作用,可以螯合重金屬離子,作為體內重金屬離子的排泄劑,是高性能的金屬離子捕集劑。殼聚糖在水中長期放置會發生水解,葡萄糖環開環。工業級殼聚糖因為具有游離氨基可以被開發作為抗原、抗體、酶等生理活性物質的固定化載體。殼聚糖由于物理、化學及生物性能良好,對有機溶劑穩定性較好,方便進行二次加工,所以工業級殼聚糖在食品、造紙、印染、環境保護、紡織、水處理、醫療、重金屬回收等方面應用前景廣闊。