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　　1　甲殼素和殼聚糖

　　甲殼素（Chitin）又名甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)，廣泛存在于海洋甲殼動物外殼、軟體動物內(nèi)骨骼、昆蟲翅膀、菌類及藻類細胞壁內(nèi)[1]。自然界甲殼素年產(chǎn)量達100×108t，其中海洋生物生成量在10×108t以上。這些蝦蟹殼原本是廢棄物，幾乎成為環(huán)境的污染源。但是經(jīng)過近40多年國內(nèi)外學(xué)者的研究，竟變廢為寶，一躍成為跨世紀的引人矚目的全球性科研熱點課題，并競相開發(fā)出了一系列的甲殼素類高科技產(chǎn)品，廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、化工、環(huán)保、醫(yī)藥、保健、美容和紡織諸多領(lǐng)域[2]。

　　殼聚糖（Chitosan）又稱脫乙酰甲殼素，化學(xué)名稱是聚2-氨基-2-脫氧-2-D-β-1，4-葡萄糖，是甲殼素脫乙�；�的產(chǎn)物。脫乙酰甲殼素即殼聚糖溶于1%乙酸溶液后形成透明粘稠的殼聚糖膠體溶液，是其最重要的性質(zhì)之一[3]。殼聚糖是白色無定型、半透明、略有珍珠光澤的固體，是一種天然的陽離子聚合物，無毒無害，安全可靠，易生物降解。其相對分子質(zhì)量因原料不同和制備方法不同而異，約為2×105~7×105。N-脫乙酸度和粘度（平均相對分子質(zhì)量）是殼聚糖的兩項主要性能指標。

　　一般而言，N-乙�；�脫去55%以上的就可稱之為殼聚糖。而作為工業(yè)品的殼聚糖，N-脫乙酰度一般在70%以上。N-脫乙酰度在55%~70%的是低脫乙酰度殼聚糖，70%~85%的是中脫乙酰度殼聚糖，85%~95%的是高脫乙酰度殼聚糖，95%~100%的是超高脫乙酰度殼聚糖。目前N-脫乙酰度100%的殼聚糖極難制備。從粘度看，通常粘度在1000×10-3Pa·s以上的（1%的殼聚糖乙酸溶液）被定為高粘度殼聚糖，在（1000~100）×10-3Pa·s的被定為中粘度殼聚糖，100×10-3Pa·s以下的被定為低粘度殼聚糖。國外將大于1000×10-3Pa·s的定為高粘度殼聚糖，在（200~100）×10-3Pa·s的被定為中粘度殼聚糖，而（50~25）×10-3Pa·s以下的被定為低粘度殼聚糖[4]。

　　2　甲殼素漿料的特點

　　2·1　甲殼素漿料的優(yōu)點

　　甲殼素漿料成膜性好，漿膜強力高，彈性好，耐磨性佳。除對棉、麻、絲、毛等纖維有良好的上漿性能外，對特種纖維如陶瓷纖維、玻璃纖維等也有良好的上漿效果[5]。

　　甲殼素漿料由于有良好的生物相容性，可不退漿，且經(jīng)織造后仍存留于織物中的甲殼素使織物還有抗菌等作用。這不僅縮短了加工工序，而且在無形中也降低了甲殼素漿料的使用成本。甲殼素漿料具有良好的生物降解性和生物活性，以及優(yōu)良的抗菌和抑菌作用[1]。對人體有益，不會造成環(huán)境污染，因而是真正的綠色環(huán)保漿料。目前研究可用于上漿的甲殼素漿料多為脫乙酰甲殼素，即殼聚糖類。

　　2·2　甲殼素漿料開發(fā)中存在的問題

　　甲殼素漿料開發(fā)中最主要的問題就是漿料的水溶性差。這是由于脫乙酰甲殼素是長鏈型高分子化合物，其鏈的規(guī)整性大并具有剛性，形成分子內(nèi)和分子間的強氫鍵，導(dǎo)致其水溶性差，必須在2%的醋酸溶液中才能溶解（此時溶液的pH值為4、5左右）。這就必然會導(dǎo)致對上漿纖維尤其是棉型等懼酸纖維受損傷，同時酸性環(huán)境也會加速上漿設(shè)備老化。

　　3　改善甲殼素漿料水溶性的途徑

　　改善甲殼素在水中的溶解性是開拓甲殼素漿料應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。目前改善甲殼素的水溶性主要有如下3種途徑。

　　3·1　控制甲殼素的脫乙酰條件和脫乙酰度

　　有研究表明[6]，甲殼素的水溶性與其脫乙酰度密切相關(guān)，脫乙酰度在50%左右時水溶性最好，脫乙酰度超過60%和低于40%時水溶性降低甚至完全不溶于水。脫去甲殼素的乙酰基有化學(xué)法和生物酶法兩種。

　　用化學(xué)法脫乙酰制備水溶性甲殼素有兩個方向:一是在40%氫氧化鈉的水溶液中溶解甲殼素，然后在室溫下水解[7]；二是在高脫乙酰度殼聚糖的稀酸溶液中進行乙酰化[8]。其中后者得到的水溶性甲殼素具有較高的分子量。

　　甲殼素底物，然后得到一定脫乙酰度的殼聚糖。甲殼素脫乙酰酶（Chitindeacetylase，E.C.3.5.1.41）可催化水解脫掉甲殼素上的乙�；�，從而可替代現(xiàn)有的濃堿法生產(chǎn)高質(zhì)量的殼聚糖。這不僅可以解決環(huán)境污染問題，而且還可生產(chǎn)出用化學(xué)法較難得到的高質(zhì)量的殼聚糖產(chǎn)品。

　　目前，國內(nèi)外有關(guān)甲殼素脫乙酰酶僅有少量報道，認為甲殼素脫乙酰酶主要來源于真菌[9]。研究發(fā)現(xiàn)[10]，構(gòu)巢曲霉和藍色犁頭霉是產(chǎn)生甲殼素脫乙酰酶活性較高的兩株菌株，它們產(chǎn)生的酶活性分別是343U/ml和289U/ml。

　　3·2　在甲殼素、殼聚糖分子主鏈上引入親水基團利用甲殼素和殼聚糖分子中的羥基和氨基的反應(yīng)活性（殼聚糖分子中C2位上的-NH2和C3C6位上-OH均具有較強的反應(yīng)活性），在適當(dāng)?shù)臈l件下可進行多種化學(xué)改性，從而得到不同結(jié)構(gòu)的水溶性產(chǎn)物如�；�改性[11]、醚化改性[12]、烷基化改性[13]和酯化改性[14]。但是，這種化學(xué)改性對環(huán)境污染嚴重，且對人體有害。毋庸置疑，該途徑以后會被符合環(huán)保要求的方法所取代。

　　3·3　降低分子量改善其水溶性

　　水溶性甲殼素在適當(dāng)條件下降解可制得低分子量殼聚糖，若當(dāng)分子質(zhì)量降至某特定值時可直接溶于水[15]。目前國內(nèi)外學(xué)者提出的降解方法主要有酶降解法、氧化降解法和酸降解法。酶法降解可特異性地、選擇性地切斷殼聚糖的多β—（1，4）—糖甘鍵，降解過程和降解產(chǎn)物的分子量易于被控制，因而可以方便地對降解過程進行監(jiān)控，得到所需分子量范圍的水溶性低聚殼聚糖。目前已發(fā)現(xiàn)30多種酶可用于殼聚糖的降解反應(yīng)，從而生成各種分子量的低聚殼聚糖。這些酶包括專一性水解酶如殼聚糖酶；非專一性水解酶如脂肪酶、溶菌酶、蛋白酶、元酶、聚糖酶等[16-17]。酶解法運用的化學(xué)試劑少，對環(huán)境污染小，而且反應(yīng)過程和產(chǎn)物分子量容易得到控制。陳燕[18]等人通過酶解法降解改善了甲殼素漿料的水溶性，并有效改進了甲殼素漿料的上漿性能。

　　氧化降解是研究得比較多的一種殼聚糖降解方法，其中H2O2氧化法更是有大量的文獻報道，且該法已經(jīng)用于殼聚糖產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。較有代表性的幾種氧化降解法有:H2O2氧化法[19]、H2O2-NaClO2法、NaBO3法[20]、HAc-H2O2法[21]和超聲輔助氧化法[22]。

　　酸降解法早在20世紀50年代就有人開始研究，并制得了低聚水溶性殼聚糖。研究表明殼聚糖很容易溶于稀酸溶液中，因此必須強化其降解反應(yīng)條件以制備低聚水溶性殼聚糖。

　　4　開發(fā)甲殼素漿料的前景

　　隨著當(dāng)今世界環(huán)保意識的增強，綠色環(huán)保漿料的開發(fā)應(yīng)是一個必然趨勢。綠色漿料是指通過我國《生態(tài)紡織品》HJBZ30-2000標準檢測后，取得“生態(tài)標志”的漿料[23]。測試表明甲殼素漿料完全符合該標準的各項條件。綠色壁壘已經(jīng)成為中國紡織行業(yè)對外貿(mào)易發(fā)展的瓶頸，我國“十一五”紡織上漿的發(fā)展方向也指出了要利用先進技術(shù)和豐富的自然資源開發(fā)高品質(zhì)的綠色環(huán)保漿料[24]。雖然到目前為止甲殼素漿料還未工業(yè)化生產(chǎn)，其制備成本較高；但是甲殼素漿料性能優(yōu)異，是理想的綠色漿料。對降低其成本，可從以下幾個方面考慮:

　�。�1）甲殼素漿料由于有良好的生物相容性，無需退漿，且經(jīng)織造后仍存留于織物中使織物還有抗菌等功能整理作用。（2）原料來源豐富，可從廢棄的蝦蟹殼中提取，直接變廢為寶，且資源可再生。現(xiàn)有資料顯示，還可以用細菌繁殖直接得到脫乙酰甲殼素即殼聚糖，無需從甲殼素脫乙酰再制取殼聚糖�？傊�，隨著生化技術(shù)的日益發(fā)展，生物技術(shù)與紡織科技的交叉融合，相信甲殼素漿料會發(fā)揮其優(yōu)勢，得到實際生產(chǎn)應(yīng)用。

來源：印染在線

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