理化性质

本品的性质与它的聚电解质和聚糖的性质有关。大量氨基的存在允许壳聚糖与阴离子系统发生化学反应，因此这两种物质合用会引起理化性质的改变。壳聚糖作为溶液被存放和使用时，需处于酸性环境中，但由于缩醛结构的存在，使其在酸性溶液中发生降解，溶液黏度随之下降。如果加入乙醇、甲醇、丙酮等可延缓壳聚糖溶液黏度降低，以乙醇作用最明显。 [2]一般物理性质壳聚糖又名脱乙酰甲壳质、可溶性甲壳素、聚氨基葡萄糖，为类白色粉末，无臭，无味。本品微溶于水，几乎不溶于乙醇。本品是一种阳离子聚胺，在pH<6.5时电荷密度高（因此可吸附于阴离子表面并可与金属离子螯合）。本品是一种带有活泼羟基与氨基的线型聚电解质（可进行化学反应和成盐）。 [2]纯净的壳聚糖为白色或灰白色半透明的片状固体，溶于稀酸呈黏稠状，在稀酸中壳聚糖的β-1，4-糖苷键会慢慢水解，生成低相对分子质量的壳聚糖。溶于酸性溶液形成带正电的阳离子基团。壳聚糖在溶液中是带正电荷的多聚电解质，具有很强的吸附性。壳聚糖分子中含有氨基，具有碱性，在胃 酸的条件下可生成铵盐，可以使肠内pH值转为碱性，改善酸性体质。甲壳素对人体细胞有很强的亲和性，进入人体内的甲壳素被分解成基本单位。人体内存在的葡萄糖胺。而乙酰葡萄糖胺是体内透明质酸的基本组成单位。因此甲壳素和壳聚糖对人体细胞有很好的亲和性，不会产生排斥反应。 [1]甲壳素在反应中生成带正电荷的阳离子基团，这是自然界中唯 一存在的带正电荷的可食性食物纤维。甲壳素食物纤维单独食用是不易被消化吸收的，如果与牛奶、鸡蛋、蔬菜、植物性食品等一起食用就可以被吸收，这是因为在壳糖胺酶、去乙酰酶（在植物和肠内细菌中存在）、溶菌酶（体内存在）及卵磷脂（牛奶、鸡蛋中存在）等共同作用下甲壳素可以被分解成寡聚糖，低相对分子质量的寡聚糖可以被吸收，吸收部位主要在大肠。 [2]壳聚糖的溶解性与脱乙酰度、相对分子质量、黏度有关，脱乙酰度越高，相对分子质量越小，越易溶于水；脱乙酰度越低，相对分子质量越大，黏度越大。壳聚糖具有很好的吸附性、成膜性、通透性、成纤性、吸湿性和保湿性。脱乙酰度和黏度（平均相对分子质量）是壳聚糖的两项主要性能指标。 [1]溶解后的壳聚糖呈凝胶状态，具有较强的吸附能力。壳聚糖中含有羟基、氨基等极性基团，吸湿性很强，甲壳素的吸湿率可达400%-500%，是纤维素的两倍多，壳聚糖的吸湿性比甲壳素更强，可以用作化妆品的保湿剂。壳聚糖游离氨基的邻位为羟基，有螯合二价金属离子的作用，壳聚糖可以螯合重金属离子，作为体内重金属离子的排泄剂，是高性能的金属离子捕集剂。壳聚糖在水中长期放置会发生水解，葡萄糖环开环。壳聚糖因为具有游离氨基可以被开发作为抗原、抗体、酶等生理活性物质的固定化载体。壳聚糖由于物理、化学及生物性能良好，对有机溶剂稳定性极好，方便进行二次加工，所以壳聚糖在食品、造纸、印染、环境保护、纺织、水处理、医 疗、重金属回收等方面应用前景广阔。 [1]结构特征化学名：β-（1→4）-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖分子式： （C6H11NO4）n单元体的分子量为：161.2氨基葡萄糖是壳聚糖的基本组成单位，壳二糖是壳聚糖的基本结构的糖单元，采用壳聚糖酶自然降解壳聚糖得到的最终产物是壳二糖。  [1]壳聚糖呈现双螺旋结构特征，螺距为0.515 nm，6个糖残基组成一个螺旋平面。甲壳素和壳聚糖的氨基、羟基、N-乙酰氨基形成的氢键，形成了甲壳素和壳聚糖大分子的二级结构。壳聚糖的氨基葡萄糖残基的椅式结构中有2种分子内氢键，一种壳聚糖分子间氢键是C3-OH与相邻的另一条壳聚糖分子链上的糖苷基形成的，另一种分子间氢键是氨基葡萄糖残基的C3-OH与相邻壳聚糖呋喃环上的氧原子形成的。甲壳素和壳聚糖的C3-OH、C2-NH2、C6-OH等官能团均可形成分子内和分子间氢键。 [1]壳聚糖分子的基本单元是带有氨基的葡萄糖，分子内同时含有氨基、乙酰氨基和羟基，故性质比较活泼，可进行修饰、活化和偶联。壳聚糖分子链上的氨基、羟基、N-乙酰氨基等会参与分子内和分子间氢键的形成，壳聚糖具有膨润、扩散、吸附、保水、难以被人体消化吸收等长链糖分子特性，同时壳聚糖分子因为分子具有规整性在氢键作用下容易形成结晶区，这对材料的性能有很大的影响。 [1]壳聚糖通过大分子链上分布的羟基、氨基、N-乙酰氨基相互作用形成各种分子内和分子间氢键。壳聚糖分子因为数量众多的氢键更容易形成结晶区，从而具有较高的结晶度，具有很好的吸附性、成膜性、成纤性和保湿性等物理机械性能。