孫曉婷，郭　亞

(青島大學紡織學院，山東青島 266071)

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殼聚糖的應用及發(fā)展

孫曉婷，郭亞

(青島大學紡織學院，山東青島 266071)

摘要：殼聚糖作為一種來源豐富的天然堿性多糖，具有多種優(yōu)良特性，用途廣泛。闡述了殼聚糖在紡織、醫(yī)學、食品、化妝品等領域中的應用。

關鍵詞：殼聚糖紡織醫(yī)學食品化妝品應用

殼聚糖是甲殼素脫乙?；玫降漠a(chǎn)物，化學名稱是β-(1,4)-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖，廣泛存在于甲殼類動物、真菌、植物等的細胞壁中。在常溫下為白色半透明、略帶有珍珠光澤的固體，不溶于水、堿液以及強酸，但可溶于稀鹽酸和多數(shù)有機酸中，具有良好的吸附性、吸濕性、成膜性、通透性以及較好的生物相容、生物降解等特性，是一種無毒無害、無二次污染的環(huán)保材料，廣泛應用于紡織、醫(yī)學、食品、化妝品等領域。20世紀70年代以來，人們對殼聚糖的研究有了很大的進步，已被作為“人體第六生命要素”進行深入研究和開發(fā)。

1在紡織中的應用

殼聚糖具有很多天然性能，如吸濕透氣性、吸附性、抗靜電性、抗菌性等，人們發(fā)現(xiàn)可利用殼聚糖的這些優(yōu)良特性來改善織物的染色、防皺、抗菌等性能。而且使用殼聚糖處理后的紡織品手感柔軟、無刺激，具有較高的保濕性和保溫性。

1.1織物上漿劑

殼聚糖不溶于水或堿性溶液，但可在酸性溶液中膨化為粘稠液體，并可在織物表面形成一層不溶于水的薄膜，能使坯布具有挺括的外觀，從而提高面料的堅牢度，可用作織物的上漿劑。

將一定質量分數(shù)的殼聚糖溶液加入到醋酸鋁與硬脂酸鈉的水溶液中配成上漿劑，對織物上漿制成防雨布，可提高織物的防滲透性。加入殼聚糖后, 殼聚糖大分子能滲入到纖維內部, 干燥后形成一層耐摩擦的堅牢、均勻的薄膜，將硬脂酸鋁包住，不易剝離，同時還可使防雨布具有較好的強力和光澤。

1.2印染助劑

殼聚糖分子中含有大量的-NH2與-OH等基團，可以溶入到纖維內部，以氫鍵或共價結合纖維中的活性基團，與纖維具有較好的親和性。同時，由于殼聚糖為聚陽離子含氮型聚合物，可與多類紡織用染料發(fā)生反應。而且，殼聚糖作為固色劑無甲醛、固色效果好，被認為是陰離子型染料的理想固色劑。

用殼聚糖處理棉、羊毛、絲綢織物的研究表明，殼聚糖對活性染料、酸性染料、直接染料的染色具有明顯的增深效果。當殼聚糖濃度為0.2%～0.4%時，上染率較高，而且浸軋液可重復多次使用，極大地降低了生產(chǎn)成本[1]。

1.3織物功能整理

以殼聚糖為主要成分的織物整理劑，多用于深色織物的整理，既能保證織物強度，又可賦予織物耐水洗、耐摩擦、抗靜電等性能，減輕織物褶皺，提高堅牢度，并使其滑爽光潔、挺括。

殼聚糖與檸檬酸同浴整理棉織物，可明顯改善織物的抗皺性能，當殼聚糖濃度僅為0.5%時，織物的折皺回復性以及白度指標都較好[2]；由于殼聚糖大分子具有大量親水性的氨基和羥基，即使在低相對濕度下也有很高的回潮率，因此，可用其處理滌綸織物，通過兩者交聯(lián)可形成一層不溶性的導電涂覆層，使織物具有抗靜電能力，改善滌綸織物的穿著舒適性[3]。

1.4處理印染廢水

紡織工業(yè)會產(chǎn)生大量廢水，通常含有多種染料、表面活性劑以及金屬離子等有毒物質，造成環(huán)境污染，危害人體健康。殼聚糖作為一種天然有機高分子絮凝劑，具有獨特的分子結構, 對分散性、酸性、還原性等多種染料具有極高的親和力，并可螯合重金屬離子。同時原料來源廣泛，易于生物降解，與其他絮凝劑相比，達到相同處理效果時用量少、費用低，在水處理方面已顯示良好的應用前景。

實驗結果表明，使用殼聚糖作為吸附劑處理印染廢水時，最佳用量為10mg/L～12mg/L ，pH值為5.7～6.5，印染廢水的化學耗氧量(CODcr)去除率為72.6%，脫色率可達90%。其處理印染廢水的能力勝過聚丙烯酰胺類吸附劑，處理后的廢水接近于清潔水[4]。

2在醫(yī)藥衛(wèi)生中的應用

由于殼聚糖具有與人體良好的生物相溶性和生物可降解性，其降解產(chǎn)物可被人體吸收，在體內不蓄積，無免疫原性，在醫(yī)藥衛(wèi)生方面有著廣泛的應用。

2.1可吸收手術縫合線

當前的外科吸收縫合線品種十分有限，而且它們無法滿足在酸、烷基鋰和酶等環(huán)境中的使用要求，由于殼聚糖對多種生物條件具有較好的抵抗力，纖維線性柔軟便于打結，無毒性，強度能滿足手術操作的需要，并可促進傷口愈合， 是一種理想的可吸收性手術縫合線。

將殼聚糖制備的手術縫合線，對小白鼠的傷口進行縫合實驗，通過組織切片、掃描電鏡等觀察結果表明，在小白鼠機體內對殼聚糖手術縫合線的吸收優(yōu)于普通羊腸線，在小白鼠體內不會產(chǎn)生免疫反應、炎癥反應和病理變化，可使傷口愈合速度提高75%[5]。

殼聚糖手術縫合線經(jīng)臨床應用效果良好，未出現(xiàn)過敏、炎癥等反應，并具有抑菌、促進傷口愈合等優(yōu)點。將殼聚糖與其他高分子功能材料進行混合使用，并進一步研究殼聚糖手術縫合線在傷口愈合過程中強度和降解速度的變化情況，匹配傷口的愈合速率，具有廣闊的發(fā)展前景。

2.2醫(yī)用敷料

殼聚糖具有較好的抑菌性、生物相容性、表面活性，止血、促傷口愈合效果明顯，并可生物降解。殼聚糖制成的醫(yī)用敷料，能夠有效控制皮膚表層水蒸氣的透過速率，以及傷口分泌物的排出，給病人冷爽之感以減輕其傷口疼痛,并可抵抗細菌的侵入；殼聚糖纖維具有極好的氧氣通透性，并可通過體內酶自然降解，降解時產(chǎn)生的N-乙酰葡糖胺，極大地加快了傷口愈合速度。

根據(jù)不同組織部位對醫(yī)用敷料的要求不同，殼聚糖敷料可以制成多種不同的形狀，如纖維狀、海綿狀、薄膜狀、水凝膠狀等，也可以與海藻酸鹽、透明質酸、膠原、明膠、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷等其它高分子聚合物材料進行共混、接枝、共聚等引入其它大分子鏈或向其敷料中添加特定藥物以改進殼聚糖敷料的性能，滿足醫(yī)用要求。

殼聚糖及其衍生物在傷口治療方面具有顯著的效果，是一種優(yōu)異的醫(yī)用敷料及組織工程材料，但由于殼聚糖的可紡性不佳、力學強度比較差等缺點，在生物醫(yī)學應用方面還存在一些不足，限制了純殼聚糖纖維在醫(yī)用領域的發(fā)展。因此，如何對殼聚糖進行改性、與其它材料進行復合以及加強載藥體系的開發(fā)，是今后殼聚糖醫(yī)用敷料的研究熱點

2.3醫(yī)用微膠囊

甲殼素脫去乙?；玫綒ぞ厶?，其溶解性能得到改善，同時可借助殼聚糖的聚陽離子特性，制備出醫(yī)用微膠囊半透膜，可以控制細胞內營養(yǎng)物質、代謝產(chǎn)物、抗體蛋白和激素等活性物質的進出，延緩藥物釋放速度、降低藥物的毒副作用，也容易進行產(chǎn)物的分離與回收，延長細胞存活時間。

研究表明，微膠囊的強度和藥物釋放速率會受殼聚糖相對分子質量、溶液pH值、藥物種類等因素的影響。低分子量殼聚糖制備的微膠囊強度要高于高分子量殼聚糖；此外，相同條件下制備的微膠囊在不同pH值的溶液中對血清蛋白的控釋性不同，血清蛋白的釋放速度會隨著pH值的降低而減慢[6]。

隨著多肽和蛋白類藥物的發(fā)展，如何利用殼聚糖制備微膠囊以增加多肽、蛋白類藥物的穩(wěn)定性，減輕藥物對人體產(chǎn)生的毒副作用，延長藥物療效，成為此領域的新興熱點。目前雖有較大進展，但很多尚處于研究階段，仍需不斷探索和臨床試驗。

2.4人工皮膚

醫(yī)學研究表明，用殼聚糖超細纖維制備的人工皮膚，醫(yī)療效果顯著。首先用血清蛋白對殼聚糖超細纖維進行預處理，以提高纖維的吸附性，并以水為分散劑、聚乙烯醇為粘合劑，制成無紡布，高溫滅菌后即可備用。該無紡布具有止血鎮(zhèn)痛、促進傷口愈合的功能，不會使傷口發(fā)生粘連。由于該種無紡布密著性好，可有效促進表皮細胞繁殖，用其作為基體培養(yǎng)表皮細胞，將其貼于傷口表面，待殼聚糖纖維分解后，就會形成完整的真皮層，避免疤痕的產(chǎn)生，并在整形外科手術中獲得了一致好評。

3在食品中的應用

3.1抗菌劑

目前，對于殼聚糖的抗菌機理，主要存在三種推測：一是殼聚糖大分子鏈帶正電，可吸附細菌表面的負電荷，影響細菌的正?；顒?，使其發(fā)生絮凝，起到抗菌作用；二是低分子量的殼聚糖可以穿透細菌的細胞壁和細胞膜進入到其細胞內，破壞其體內DNA與RNA的相互轉化，阻礙細菌的繁殖；三是殼聚糖表面的氨基可以螯合對細菌生長起關鍵作用的酶及金屬離子等物質，抑制細菌對微量元素的攝取以及與營養(yǎng)物質的結合，阻礙其生長[7]。

肉類食品中由于含有不飽和脂肪類化合物易被氧化而使其腐敗變質從而縮短肉制品的貯存壽命和破壞肉制品的風味。將殼聚糖用于生豬肉末的保鮮，發(fā)現(xiàn)濃度為0.5%左右的殼聚糖既可全面抑制豬肉中微生物的繁殖，可有效延長豬肉的保質期[8]。

3.2果蔬保鮮劑

由于殼聚糖具有一定的通透性， 又兼有一定的生物學性能， 是很好的成膜材料。在果蔬的表層涂膜一層經(jīng)過處理后的殼聚糖溶液，風干后形成薄膜，可降低果蔬的呼吸作用，延緩了成熟速度，減少果蔬水分的蒸發(fā)，保持果蔬原有的風味。因此，殼聚糖用作果蔬的保鮮劑已受到很多人的青睞。

研究表明，采用殼聚糖溶液作為保鮮劑對蓮藕進行涂膜處理，通過不同濃度的殼聚糖對蓮藕保鮮效果的影響得出，1.5%的殼聚糖可顯著降低可溶性糖含量[9]；采用0.75%的殼聚糖涂膜雷竹筍，能有效降低雷竹筍的腐爛率，降低其呼吸速率，抑制其纖維素含量的增加[10]。

3.3果汁澄清劑

殼聚糖是氨基葡萄糖的直鏈多聚糖，自然界唯一的堿性多糖,大分子鏈上的氨基陽離子可吸附果汁中懸浮的帶負電的膠體粒子使之絮凝沉淀，從而起到澄清作用，澄清效果會受到殼聚糖添加量、溶液pH值、澄清溫度及時間等因素的影響。殼聚糖添加量過高或過低均不利于果汁的澄清，當用量較低時，果汁中的膠體物質沉淀不充分，澄清效果不明顯；而當其用量過高時，會使已形成的沉淀物重新變成穩(wěn)定的膠體，導致果汁渾濁，透光率下降，達不到理想的澄清效果。

實驗結果表明，在50℃溫度下，殼聚糖添加量為0.4g/L，澄清時間為180min時，對蘋果汁的澄清效果較好[11]；在對龍眼果汁的澄清研究中，使用0.04 g/L的殼聚糖，溶液pH 值為3.0-4.0，溫度控制在45℃～60℃時，果汁透光率可達96%以上， 且不會損失果汁中的營養(yǎng)成分[12]。

3.4保健食品添加劑

殼聚糖作為保健食品添加劑，進入人體后，可被腸道中的溶菌酶、脫乙酰酶、殼聚糖酶等分解為低聚糖，起到保健、減肥、抗癌等作用。據(jù)報道，當殼聚糖被分解為六個葡萄糖胺時，生理活性最好，可顯著增強人體免疫力，排出多余的膽固醇，起到降血糖、降血壓等作用。健康成年人平均每天攝入3g～6g的殼聚糖，兩周后血液中膽固醇水平即可下降11mg/L。一般認為低分子量的殼聚糖，其降低膽固醇的作用比高分子量的殼聚糖要好[13]。

殼聚糖可與果膠、卡拉膠等酸性多糖生成絡合鹽，在體內還可與脂肪類物質結合，不易被消化系統(tǒng)吸收，制成高質量、低熱量的減肥保健食品，低分子量的殼聚糖還能加快腸道內有益菌繁殖，改善腸道微生態(tài)環(huán)境，從而達到減肥的目的。將100位肥胖人分成兩組均進食低熱量食物，進行雙盲試驗來評價殼聚糖的減肥功效，調查結果顯示，未服用殼聚糖組成員平均體重下降3kg，服用殼聚糖組成員平均體重可降低6kg[14]。

4在化妝品中的應用

殼聚糖具有良好的保濕性、易成膜性、抗靜電性，能夠增加增強皮膚對化妝品中有效成分的吸收、加速表皮細胞的代謝和再生，對皮膚無毒、無刺激，可防止皮膚表面出現(xiàn)干裂、粗糙及老化等現(xiàn)象，在日化用品中已得到廣泛應用。

4.1護發(fā)用品

殼聚糖在酸性條件下為帶正電荷的聚陽電解質，使其具有抑制靜電荷集聚和中和負電荷的作用，對洗發(fā)劑等乳膠具有保護作用，并可防止脫發(fā)[15]。同時，殼聚糖能在毛發(fā)表面形成一層有潤滑作用的覆蓋膜，對頭發(fā)具有良好的親和性，并可持久保持發(fā)型，且不易沾灰塵，是理想的固發(fā)添加劑[16]。研究表明，殼聚糖膜的性能受其分子量影響較大，高分子量的殼聚糖膜表面較光滑，透光性較好，但透氣性較差，難于被生物降解；而低分子量的殼聚糖膜表面較粗糙，透氣性較好，易于被生物降解，但透光性較差[17]。

向固發(fā)劑中加入質量分數(shù)為0.05 %～2.0 %的殼聚糖，即能起到很好的固發(fā)效果，還可與染色劑混合使用，同時起到固發(fā)和染發(fā)作用，使發(fā)絲光澤柔和，發(fā)型持久[18]；將殼聚糖與聚氧乙烯反應生成的醚化物，添加入護發(fā)品中，既能鎖住發(fā)絲水分，又能改善頭發(fā)光澤[19]；將殼聚糖、環(huán)氧丙醇、甘油按比例加入洗發(fā)液中，能提高發(fā)絲的濕梳理性能，柔順性較好[20]。同時，殼聚糖在反應過程中不會產(chǎn)生任何有毒單體，不會損傷發(fā)質，安全性較好。

4.2護膚用品

研究證明，皮下水分散失是人體皮膚衰老的重要原因，因此，保濕劑就成為化妝品中不可缺少的重要成分。由于殼聚糖具有優(yōu)良的保濕性和潤濕性，將其與橄欖油、乙二醇、甘油等成分混合，可滲透進入皮膚毛囊孔，抑制黑色素的形成，消除由于微生物積累而引起的色素、色斑等，兼具美白、保濕的功效。加入殼聚糖的化妝品還具有成膜性，可以鎖住皮膚角質層的水分，使皮膚光滑、細膩且富有彈性。

在膏霜類化妝品中適量加入殼聚糖可增加人體對細菌、真菌的免疫力，消除由于微生物侵害而引起的皮炎、粉刺，并可螯合多種金屬離子形成絡合物，將其封鎖，修復紫外線和激光對皮膚的損傷，減輕皮膚干燥癥狀[21]。有研究表明，低分子量殼聚糖保濕性能與透明質酸比較接近，并且原料來源廣泛，制備工藝簡單，生產(chǎn)成本遠遠低于透明質酸，且殼聚糖具有透明質酸不具有的抑菌活性[22]。

殼聚糖纖維制備面膜也是一個新的美容產(chǎn)品的發(fā)展方向。由于這種多糖類物質纖維具有良好的親水性、親蛋白性，對皮膚無過敏、無刺激、無毒性反應，且制成的面膜材料與皮膚接觸柔和，有良好的吸附精華液的能力，保濕持久，美容效果顯著。將低聚殼聚糖用于化妝品將成為化妝品行業(yè)的一個新趨勢，其優(yōu)異的保濕性能、低刺激性及優(yōu)良的配伍性將使其具有廣闊的應用前景。

4.3其他洗滌用品

在肥皂中加入少量殼聚糖，既可對皮膚起到很好的滋潤效果；在牙膏中加入適量殼聚糖，有助于預防齲齒和牙周潰瘍，減輕口臭，同時有抗菌消炎的作用，成為口腔衛(wèi)生的佳品[23]。

5展望

殼聚糖作為一種性能優(yōu)良的生物高分子材料，其資源豐富、可再生，完全符合“可持續(xù)發(fā)展”的要求，加強對殼聚糖及其衍生物產(chǎn)品的研究開發(fā)，不僅可以充分利用海洋資源，同時對保護自然環(huán)境起到積極作用。雖然，殼聚糖及其衍生物的產(chǎn)品開發(fā)已成為研究熱點，但目前產(chǎn)業(yè)化程度較低。如何將大量的科研成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，使其更好地服務于人們的生活，為我國的經(jīng)濟發(fā)展作出新的貢獻，是亟待解決的關鍵問題。

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Properties and Application of Jute Fiber

SUNXiao-ting,GUOYa

(College of Textile & Clothing, Qingdao University, Qingdao 266071)

Abstract:Jute fiber was a natural fiber with excellent performance, high output and low price. The basic structures, properties and several commonly used modified processing methods of jute fiber were introduced and the existing problems and application prospect of jute fiber in apparel, home textiles and industrial textiles were proposed.

Key words:jute fiberpropertiesapplicationmodification processing

中圖分類號：TS102

文獻標識碼：A

文章編號：1008-5580(2016)02-0165-05

收稿日期：2015-10-25

第一作者：孫曉婷(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：紡織材料與紡織品設計。