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甲壳素

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甲壳素(Chitin)于1811年由法国学者布拉克诺(Braconno)发现,1823年由欧吉尔从甲壳动物外壳中提取并命名。其外观为淡米黄色至白色,性质溶于浓盐酸、磷酸、硫酸等,不溶于碱及其它有机溶剂,也不溶于水。甲壳素是唯一带正电的阳性食物纤维。其在工业、医疗、美容等领域应用广泛。

编辑摘要
  • 婕~ 2012年6月,山东聊城退休教师雷庆峰表示发明了能喝的农药。无毒农药的主要成分是甲壳素,从螃蟹、虾米等体内提取。其主要有促进植物根系发达,提高作物免疫力等作用。

目录

甲壳素 - 简介

甲壳素甲壳素

甲壳素,英语为Chitin,日语音译为キチン質,化学名称为聚N一乙酰葡萄糖胺,常被翻译为几丁质。甲壳素为真菌细胞壁节肢动物的外骨骼里的主要组成部分,其他动物也含有此物质。它是N-乙酰-D-胺基葡萄糖多糖体,一同用β-1,4模式。以它不可变的形式,甲壳素是半透明、易弯、有弹性和十分坚韧的。不过在节肢动物里它经常被更改,透过嵌入变硬的蛋白质基体里,形成大部份的外骨骼。通常昆虫的外骨骼不会更换,但幼虫或是虾蟹类会换壳,因为甲壳素构成的外壳不会成长。

甲壳素存在于自然界中的低等植物菌类、藻类的细胞,甲壳动物虾、蟹、昆虫的外壳,高等植物的细胞壁等处,其量不低于丰富的纤维素,是除纤维素以外的又一大类重要多糖。据估计自然界中,甲壳素每年生物合成的量多达1000亿吨。甲壳素是从蟹、虾壳中应用遗传基因工程提取的动物性高分子纤维素,被科学界誉之为“第六生命要素”,因此被欧美政府认定为机能性免疫物质。在灵芝、冬虫夏草等植物中也含有微量“几丁聚糖”,但含量只在2%-7%之间。甲壳素是宇宙中唯一带正电的阳性食物纤维。

甲壳素 - 化学结构

甲壳素甲壳素

甲壳素的化学结构和植物纤维素非常相似。都是六碳糖的多聚体,分子量都在100万以上。纤维素的基本单位是葡萄糖,它是由300~2500个葡萄糖残基通过al,4糖甙链连接而成的聚合物。甲壳素的基本单位是乙酰葡萄糖胺,它是由1000~3000个乙酰葡萄糖胺残基通过p1,4糖甙链相互连接而成聚合物。而几丁聚糖的基本单位是葡萄糖胺。  

分子量   

甲壳质是高分子量物质,其分子量可达100万以上。分子量越高吸附能力越强,适合工业、环保领域应用。低分子量容易被人体吸收。分子量为7000左右的几丁聚糖,大约含30个左右的葡萄糖胺残基。   

脱乙酰基纯度   

甲壳素经过脱乙酰基成为几丁聚糖。甲壳素因为不溶于酸碱也不溶于水而不能被身体利用。脱乙酰基后可增加其溶解性因此可被身体吸收。甲壳素脱乙酰基纯度越高其品质越好。 

甲壳素 - 性质特点

可被酶分解吸收   

含有甲壳素的生物含有甲壳素的生物

甲壳素是食物纤维素,不易被消化吸收。若甲壳质和蔬菜、植物性食品、牛奶和鸡蛋一起食用可以被吸收。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。吸收部位主要在大肠。   

溶于酸性溶液 

甲壳素分子中含有氨基(一NH),具有碱性,在胃酸的反应下可生成铵盐,可使肠内PH值移向碱性侧,改善酸性体质。反应中生成带正电荷的阳离子基团,这是自然界中唯一存在的带正电荷可食性食物纤维。  

亲和性强   

进入人体内甲壳素被分解成基本单位时就是人体内的成分,壳糖胺的基本单位是葡萄糖胺,葡萄糖胺是人体内存在的;而甲壳素的基本单位是乙酰葡萄糖胺,它是体内透明质酸的基本组成单位。因此,甲壳素对人体细胞有良好的亲和性,不会产生排斥反应。  

吸附性强

溶解后的几丁聚糖呈凝胶状态,具有较强的吸附能力。因甲壳素分子中含有羟基、氨基等极性基团,吸湿性很强,可用做化妆品保湿剂。  

安全性高

甲壳素是天然纤维素(动物性食物纤维),没有毒性和副作用,其安全性和砂糖近似。(砂糖致死量为18g/kg,而甲壳素为16g/kg)。  

甲壳素 - 提取工艺

蟹壳中含有40%的蛋白质、30%的钙、30%的甲壳素。提取甲壳素的工艺是:

首先用稀的氢氧化钠液除去蛋白质,然后,用盐酸除去钙盐,剩下的就是甲壳素。为了从这些甲壳素中除去乙酰基,用长时间的高温,使之在浓的氢氧化钠中发生反应,就可制成含有氨基的甲壳素(几丁聚糖或壳聚糖)。经脱乙酰基成几丁聚糖后它能溶于稀酸和体液中,可被人体所利用。   

甲壳素 - 应用范围

工业上

可溶性甲壳素可溶性甲壳素

可做纺织品防霉杀菌除臭剂,可以通过后处理附着于纺织品纤维上,是纺织品提高附加价值的方法之一,用于制造内衣裤、袜子、家用特殊功能纺织品、医用手术衣布、伤口敷料、烧伤创面敷料或深加工为人造皮肤用于大面积烧伤的治疗。也可应用于染料、纸张和水处理等。

医药上

甲壳素的产物作为坚韧和强的材料利于作为外科线。另外有一些不寻常的特性,甲壳素加速人体伤口愈合,甲壳素甚至成为一个单独的伤口愈合剂。 在生医材料上的相关应用研究非常多,其具有良好的生物相容性、无生物毒性、价格低廉、容易改质、机械强度较好等优点。

美容上

甲壳素对细胞无排斥力,具有修复细胞之功效,并能减缓过敏性肌肤,且日本研究证实甲壳素具有抗氧化的能力,能活化细胞,防止细胞老化,促进细胞新生带。甲壳素中亦含有高效保湿成分,它的β葡聚糖也能有效使肌肤含水保湿。

甲壳素 - 功能

降血脂

甲壳素甲壳素

甲壳素可通过几个途径产生驱脂作用。   

1、阻碍脂类的消化吸收:进入肠腔的脂类因难溶于水无法吸收,需经过胆汁酸的乳化作用,将脂肪变成很小的油滴,以此来扩大与胰脂酶的接触面积利于脂肪的消化。肝脏生成的胆汁酸(带负电荷)经胆道排入肠腔非常容易与聚集它周围的甲壳质(带正电荷)结合,形成屏障而妨碍吸收,同时由消化道排出体外。大量的胆汁酸被消耗,从而阻碍脂类的吸收,实现降低血脂。   

2、升高血液中高密度脂蛋白的含量:脂类与蛋白结合成脂蛋白,低密度脂蛋白则将胆固醇由肝脏运向周围组织,诱发组织硬化;高密度脂蛋白将周围组织的胆固醇运回肝脏。甲壳素降血脂,使血液中胆固醇含量下降,低密度脂蛋白数量也随之下降,高密度脂蛋白数量上升有助于防止动脉硬化的产生。   

降血糖 

糖尿病是由于胰岛素分泌绝对或相对不足,以及靶细胞对胰岛素敏感性降低造成糖、蛋白质和脂类代谢障碍,继而发生水、电解质代谢紊乱和酮体酸中毒

甲壳素可促进胰岛素的分泌。甲壳素通过协调脏器功能促进内分泌,实现对胰腺功能的调节。刺激迷走神经,兴奋大脑皮层的饥饿中枢和血管运动中枢,使胰腺的血管扩张,增加血液循环量,胰岛素的分泌量增加。改善胰腺的功能,活化胰岛细胞,促进Β细胞分泌胰岛素,降低血糖。   

降胆固醇

几丁聚糖可以降低胆固醇,其机制为:   

1、妨碍胆固醇在体内吸收   

食物中的胆固醇进入体内后,需经酶的作用变成胆固醇酯才能在肠道吸收,这一过程需要胆汁酸参与。胆汁酸是表面活性物质,它对脂类有乳化作用。几丁聚糖很容易和胆汁酸结合并全部排出体外,由于胆固醇周围的胆汁酸消失,这种酶就无法将胆固醇转变成容易被肠管吸收的胆固醇酯。   

2、妨碍脂肪的吸收
因为几丁聚糖是带正电荷的阳离子化合物,所以在体内它聚集在带负电的脂滴周围,形成屏障而妨碍吸收,同时它还可以和胆汁酸结合影响脂类乳化使其吸收减少。   

3、促进胆固醇转化   

胆固醇在肝脏内转化为胆汁酸,胆汁酸是消化液中的重要成分,在胆囊中有一定储量,胆汁酸通常在完成脂肪的消化和吸收后,由小肠再吸收回到肝脏,这就是胆汁酸的“肠肝循环”。因为几丁聚糖容易和胆汁酸结合并全部排出体外。为了保持胆汁酸正常含量就必须在肝脏中将胆固醇转化成胆汁酸,其结果是血液中的胆固醇含量必然下降。 

甲壳素 - 相关事件

2012年6月,山东聊城退休教师雷庆峰表示发明了能喝的农药。雷庆峰说:“我办公室放着几瓶农药,没事我们自己的工作人员就喝着玩。”不过他也表示,还没有对“可以喝的农药”针对是否伤害人体做过检测。

雷庆峰退休前曾在东阿城关中学教农业知识课程,而无毒农药的主要成分是甲壳素,从螃蟹、虾米体内提取。甲壳素的作用主要是促进根系发达,提高作物免疫力,平衡营养分配。该农药已获得了国家专利,并计划进行专门生产。[1]

相关文献

附图

 
参考资料:
[1] ^ 引用日期:2012-06-20
扩展阅读:
1正义网:山东聊城七旬退休教师声称发明"能喝的农药" 2012-06-20
2甲壳素
开放分类: 我来补充
农药制剂 化学 化学品 应用科学

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