羧甲基壳聚糖

​1.2.5 羧甲基壳聚糖的用途

1.医学上的应用

羧甲基壳聚糖无毒无味，酶降解后可以被人体足以吸收，可以用来制备手术缝合线、人工皮肤、人工造血管、伤口敷料、止血海绵、抗癌药物、缓释药物以及人工肝吸附解毒等等。其中羧甲基壳聚糖制成的手术线具有良好的机械强度以及较小的伸长率。羧甲基壳聚糖制备的人工皮肤无毒、无刺激性、无溶血反应和无菌[20]。 N-羧甲基壳聚糖对口腔细菌有特别的抑制作用，可以用于牙膏的配方中[21]。羧甲基壳聚糖与磷酸钙生成螯合物，促进骨骼的矿化，在医药上可作为成骨的促进剂[22]。 O-羧甲基壳聚糖是既含有活性氨基又含有羧基的生物可降解阳性多糖，可与多种生物活性物质连接，大大提高

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其承载性能，可以作为新一代的基因和药物靶向控释载体材料[23]。 N-羧甲基壳聚糖适用于组织间粘结，以其凝胶或膜用于外科伤口，由于粘度和弹性大于血浆，可以阻止血液在组织表面凝结从而阻止粘结，所以羧甲基壳聚糖也应用于骨盆、心脏、脑和肌腱等外科手术中防止伤口粘结。羧甲基壳聚糖对口腔变形链球菌和口腔乳酸杆菌有一定的抑制作用，可用于抑菌消炎的含片及口香糖的添加剂，以防治口腔溃疡、咽喉炎、牙龈炎等。

壳聚糖与粘胶纤维共混进行纤维素改性是目前纺织品抗菌加工的重要手段与途径，以微细壳聚糖水会散体及其衍生物为抗菌剂，将羧甲基壳聚糖为增溶剂加入到粘胶长丝纺丝液中，经湿法纺丝制备而成的抗菌纤维，对大肠杆菌、金色葡萄球菌和白色链球菌具有较好的抑菌效果。

2.农业上的应用

用羧甲基壳聚糖的水溶液处理玉米种子，能促进玉米种子萌发，提高发芽率和发芽势。用其处理穗轴和花丝，玉米种子贮藏蛋白的含量提高 10.8%，其中醇溶蛋白提高 33.8%。发育中的籽粒的谷氨酰氨合成酶，谷氨酸脱氢酶及谷丙转氨酶活性明显提高，而蛋白水解酶活性下降。这一结果表明，羧甲基壳聚糖可作为一种新型的植物蛋白质生长调节剂。 N-羧甲基壳聚糖是通过增加铵离子的利用而使庄稼贮存蛋白质含量增加[24]。 N， O-羧甲基壳聚糖对水稻氮代谢也具有一定的调控作用[25]

3.食品工业上的应用

羧甲基壳聚糖水溶液形成的薄膜对气体有选择的通透，特别适合于作为水果保鲜剂[26]。水果蔬菜的生产旺季，果蔬的腐烂率达 25%～40%，而且常用的保鲜剂“京B”、“仲丁胺”均用毒性，“森柏尔”价格昂贵，保质期短。羧甲基壳聚糖配以蔗糖酯、羧甲基纤维素和阿拉伯树胶等助剂可制成一种纯天然、无毒副效应的效果好价格低的保鲜剂。美国加拿大有一种商品名为“Nutri-save"的羧甲基壳聚糖水果保鲜剂即将上市。国内近几年来，研究了羧甲基壳聚糖对猕猴桃、草莓、水蜜桃、西红柿等水果的保鲜作用[2728]。它也可以做为果酒的澄清剂。

N-羧甲基壳聚糖的螯合作用在保存肉类方面也发挥了有利的作用，它能避免己醛的形成，起到抗氧化的效果[2930]。

4.化妆品工业的应用

羧甲基壳聚糖由于其优良的水溶性、乳化性、成膜性能适于制备高档化

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妆品的功能性成分[31]。它在水中的粘度比其它的保湿剂要高，持续保湿性能优于透明质酸，可代替昂贵的透明质酸用于高档化妆品，而且它对皮肤的保健作用于透明质酸相同。在加热过程中它不易发生粘度降低、凝胶化、沉淀等变化。 0.25%的羧甲基壳聚糖水溶液在广泛的PH值范围内，即使是高温和长时间加热，都非常稳定。特别适用于那些需要加热和杀菌的化妆品。如清洗液，洗面奶等。另外它还可用于头发高级定型剂，无毒而且头发光泽好，

还有抗静电作用[32]。

5.环保上的应用

羧甲基壳聚糖的分子中含有-OH、-NH2、-COOH基团，能够螯合重金属离子，具有良好的絮凝性能，被广泛应用于废水和工业污水的处理。例如羧甲基壳聚糖对含 Cd2+有絮凝[33]作用，对 Pd2+有吸附[34]作用. N-羧甲基壳聚糖能够螯合过渡金属离子，形成有色的不溶物，利用氯代环氧丙烷交联N-羧甲基壳聚糖的方法能够进一步提高螯合过渡金属离子的能力，壳用来出去海水饮用水、核废水中的过渡金属离子。 O-羧甲基壳聚糖能够通过电荷中和从而使悬浮胶体粒子絮凝，而且还可以与带负电的电荷溶解物反应，生成不溶性盐，其絮凝速度远远快于壳聚糖，能够有效地处理印染废水，脱色除去 COD 的效果尤为明显。羧甲基壳聚糖还用于处理含油漆的废水[35]，处理生活污水，与丙烯酰胺相比，羧甲基壳聚糖的絮凝能力更好[36]。

1.3絮凝剂的定义及分类

1.3.1絮凝剂的定义

能够将水溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状物沉淀的物质都叫做絮凝剂，把絮凝剂这种净化水质的作用称为絮凝作用，我们把这个水质净化的过程即称为絮凝过程。如果絮凝剂含有两种或两种以上的物质发挥絮凝作用，则把该絮凝剂称为复合絮凝剂。

1.3.2 絮凝剂的分类

絮凝剂通常分为四类[37]：无机絮凝剂、有机合成高分子絮凝剂、微生物絮凝剂和天然有机高分子絮凝剂。

1.无机絮凝剂

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市场上低分子的无机絮凝剂水处理剂主要是硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁，近年来，无机高分子絮凝剂迅速发展起来，它比低分子的无机絮凝剂的絮凝效果优异、价格低廉，现在已经成功地应用在给水、城市污水、工业废水的各种流程，逐渐成为主流絮凝剂。高分子的无机絮凝剂主要是聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁和聚合氯化铁（研制阶段）。

2.有机合成高分子絮凝剂

我国的有机合成高分子絮凝剂主要是聚丙烯酰胺及其衍生物以及以聚丙烯腈和双氰胺为原料合成的有机絮凝剂 PAN-DCD，后者在酸性条件下，对染料的絮凝脱色效果最佳。其中聚丙烯酰胺有非离子型、阳离子型、阴离子型，它们的相对分子质量均在 50-60万之间。

3.微生物絮凝剂

利用生物技术，通过生物的发酵、抽提、精制得到的一种无毒的生物高分子化合物，其絮凝性主要有卫浴染色体上和染色体外地絮凝遗传基因决定的。目前，微生物絮凝剂广泛的应用于畜产废水、粪便废水、砖厂废水和燃料纸浆废水等等。

4.天然有机高分子絮凝剂

天然有机高分子絮凝剂包括:淀粉、纤维素、含胶植物、多糖类和蛋白质等。由于其原料来源广泛、价格低廉、无毒、易于生物降解等优点，具有良好的应用前景。天然有机高分子絮凝剂主要可分为三大类：碳水化合物类、甲壳素类和微生物絮凝剂类。

碳水化合物主要存在于植物中，包括淀粉、纤维素、木质素、单宁等等，它们一般具有羟基、酚羟基，表现出了较活泼的化学性质，可以通过酯化、醚化、氧化、交联、接枝、共聚等等来化学改性，来提高絮凝效果。

甲壳素是自然界中含量仅次于纤维素的天然有机高分子絮凝剂。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物。由于这类物质中含有酰胺基、氨基和羟基，所以具有吸附和絮凝的功能。它们可以用于食品加工废水的处理，以及对金属离子 Mn 2 +、 Cu 2 +、 Pb2+、 Zn 2 +、 Ag +等有很强的螯合能力。