申熙耀，梅增霞，李建庆

（滨州学院生物与环境工程学院/山东省黄河三角洲环境重点实验室，山东滨州 256603）

壳聚糖（chitosan，CTS）是由甲壳素（chitin）脱乙酰处理后得到的产物——脱乙酰基甲壳素，是甲壳素最重要的衍生物，在医药、化工、农业、纺织、环保等领域得到了较为广泛应用。目前壳聚糖的生产原料主要为虾蟹壳，但虾蟹壳中甲壳素含量少、且矿物质含量较高，致使其提取成本升高。甲壳素广泛存在于生物体中，如何提取和制备优良的壳聚糖成为一项重要的研究内容，本文对壳聚糖的提取及其在医药、农业、环保等领域的应用进行了阐述，以期对壳聚糖开发应用提供参考。

1 壳聚糖的概况

壳聚糖是甲壳素脱去分子中的乙酰基后的产物，溶解性能较甲壳素高，是无分支的链状高分子化合物。壳聚糖的结构与纤维素相类似。壳聚糖是天然多糖中唯一存在大量的碱性氨基的多糖，有α、β和γ 3种构象，微结晶性粉末，能溶于部分有机酸和无机酸[1]。壳聚糖具有很强的的吸湿性，较高的黏度，并且具有优良的成膜性和组织相容性[2]。

传统的壳聚糖提取过程会对环境产生一定的影响，所以近年来不断有研究者在优化提取工艺。采用蛋白酶降解法，可从螃蟹壳中制得食品级甲壳素，发酵法制备甲壳素，用离子强度线性梯度洗脱准备壳聚糖[3-8]。

2 壳聚糖的来源

目前工业上甲壳素、壳聚糖的生产原料主要是虾蟹壳，昆虫体内甲壳素含量也较高，主要分布于体壁部分，不同的昆虫和不同虫态甲壳素的含量不同[9,10]。王敦等从金龟子、臭蜣螂中提取出了壳聚糖并优化了提取工艺[6,7]。

微生物中也富含壳聚糖，可通过微波法、酸碱法和碱法提取从菌丝体中提取壳聚糖[11,12]，陈勉等从菌丝体中提取了壳聚糖[8]。杨迺嘉等从桑白皮中叶分离出了壳聚糖[13]。

3 壳聚糖的提取方法

3.1 浓碱热解法

工业上，一般采用高温浓碱热解法提取壳聚糖[14]，高温高浓度碱脱乙酰，此法制备的聚糖性质不稳定，且提取成本高，污染环境[15]。

3.2 酶法

采用甲壳素脱乙酰酶水解甲壳素中的乙酰基，可以制得高品质的壳聚糖，还解决了高浓度碱液污染环境的问题。但从虾蟹壳中提取壳聚糖的方法仍存在着一些明显的缺点：受季节影响严重，原料来源不稳，品质不同，造成成品质量难以得到保证，且虾蟹壳中矿物质含量较高。

3.3 发酵法

发酵法从虾蟹壳中提取壳聚糖和甲壳素的主要原理是利用菌丝体发酵产生的蛋白酶消耗蛋白质，以及发酵过程中微生物产生的酸消耗无机物，从而提取壳聚糖和甲壳素。Sini等提出使用芽孢杆菌发酵产生的蛋白酶和酸降解虾壳中的蛋白质和无机物。Jung等首次采用连续发酵法从蟹壳中提取甲壳素。

3.4 真菌法

米根霉是一种药和酒曲中的霉菌，细胞壁含有天然壳聚糖，经发酵，无需脱乙酰，直接提取壳聚糖，可以减少对环境污染。

利用毛霉丝状真菌细胞内的甲壳素合成酶和脱乙酰酶，经自身催化，把毛霉菌丝内的甲壳素转变成壳聚糖，直接从其菌丝体提取壳聚糖。毛霉壳聚糖产量可占细胞干重的8%。

4 壳聚糖的应用

4.1 果蔬保鲜

经壳聚糖溶液处理后的果蔬，表面可形成一层透明薄膜，抑制果蔬与大气之间的气体交换，在一定程度上能够有效减缓果蔬老化，减少腐烂变质，能够较长时间保持果蔬的品质[16]。

4.2 抑菌作用

壳聚糖具有较为高的抗菌活性，能够较为有效地抑制细菌和真菌的生长与繁殖，和一般的抑制剂对比，它具有抑菌活性高、广谱、杀灭率高等优点，并且壳聚糖的分子量大小对抑菌性有较大的影响[17]。

4.3 保健免疫作用

随着对壳聚糖研究的深入，人们开始注意到壳聚糖的营养保健功能。壳聚糖具有提升免疫力、改善消化机能、降低胆固醇、调节人体酸碱平衡、吸附和排出体内有害重金属、减肥等多种保健功能[18]。壳聚糖被认为是继维他命丸、卵磷脂以及螺旋藻之后的第二代保健食品。

壳聚糖具有明显的降血脂、降血糖和增强免疫的作用，能够在体内阻碍胆固醇的吸收、且能够和胆汁酸结合，并将其排除体外，还可以阻碍脂类物质的吸收，达到降低血脂的作用[19]。

4.4 医疗材料

壳聚糖与磷酸钙复合物可作为骨骼的代替物，可用做修补损坏的牙齿及其填充材料。壳聚糖衍生物与聚酯的复合材料可用做人造血管，以甲壳素为原材料制成的人工皮肤，具有优良的组织相溶性，可以加速创面的愈合，并且具有消炎、止痛、促进皮肤新生的功效[20]。

4.5 食品包装

壳聚糖对细菌和真菌具有一定的抑制作用，且壳聚糖良好的成膜性对气味及食品风味有较好的阻隔作用，壳聚糖的这些性质使其在食品涂膜及包装方面非常适合。

4.6 环保治污

壳聚糖对许多金属离子具有螯合吸附的作用，其分子中的氨基和羟基能与许多金属离子（如Cu2+、Ca2+、Ag+等）形成稳定的鳌合物。壳聚糖可以用于各种含有金属离子污水的治理，并可用于金属离子的分离，应用于湿法冶金。

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