甲壳素：一种可提高免疫力、促进伤口愈合的天然生物材料

甲壳素：一种可提高免疫力、促进伤口愈合的天然生物材料

甲壳素是一种天然的生物高分子化合物，广泛存在于甲壳类生物的外骨骼中。它具有许多独特的性质和功能，因此被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。本文将重点介绍甲壳素的功效与作用，包括提高农作物产量、增强植物抗逆性、促进土壤肥力和改善农产品质量等方面。

甲壳素的发现历史与化学性质

甲壳素，又称甲壳多糖、几丁质，是一种天然的生物高分子化合物。1811年，法国研究自然科学史的H.Braconnot教授，用温热的稀碱溶液反复处理蘑菇，最后得到一些纤维状的白色残渣，他以为这是纤维素，并称为Fungine，即为真菌纤维素。1823年，又一位法国科学家A.Odier从甲壳类昆虫的翅膀中分离出同样的物质，并称为chitin。

甲壳素是一种无毒无味的白色或灰白色半透明的固体，在水、稀酸、稀碱以及一般的有机溶剂中难以溶解，溶于浓酸、浓碱、磷酸、硫酸、乙酸。甲壳素的脱乙酰基衍生物壳聚糖不溶于水，可溶于部分稀酸。甲壳素是食物纤维素，不易被消化吸收，但是可被酶分解吸收。

甲壳素的来源与分布

甲壳素广泛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、昆虫等的外壳，高等植物的细胞壁等处。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。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。据估计自然界中，甲壳质每年生物合成的量多达1000亿吨。

甲壳素的分布主要包括以下几个方面：

1. 节肢动物：主要包括甲壳纲，如虾、蟹等，含甲壳素20%-30%，高的达到58%-85%；其次是昆虫纲，如蝗、蝶、蚊、蚕等的壳中含甲壳素20%-60%；多足纲，如蜈蚣等。

2. 软体动物：主要包括双神经纲，如石鳖，蜗牛等；足纲，如乌贼，鹦鹉等；壳素含量为3%-26%。

3. 环节动物：包括原环虫纲，如角蜗牛；足纲，如沙蚕，蚯蚓；的含甲壳素极少，但有的高达20%-30%。

4. 原生动物：包括鞭毛虫纲，如椎体虫；肉足纲，如变形虫；纤毛虫纲，如草履虫。

5. 肛肠动物：钵水母和珊瑚海。

6. 海藻：主要是绿藻。

7. 真菌：包括子囊菌，担子菌，藻菌等，含甲壳素从微量到45%，只要少数的真菌如Olmycetes和Trichomycetes不含甲壳素。

8. 动物的关节，蹄，足等坚硬的部分，也存在甲壳素。

甲壳素的功效与作用

甲壳素具有多种功效与作用，被广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。以下是甲壳素的主要功效与作用：

1. 强化免疫系统：甲壳素富含多种氨基酸，可以提高机体的免疫力，增强机体对疾病的抵抗能力。

2. 抗氧化：甲壳素中的一些成分具有抗氧化作用，可以清除体内的自由基，延缓细胞衰老，预防多种慢性疾病的发生。

3. 降血压：甲壳素中的一种活性物质能够促进血管的扩张，降低血压水平，对高血压病有一定的辅助治疗作用。

4. 减肥瘦身：甲壳素可以增强人体的代谢功能，加速脂肪的燃烧和排出，帮助减少体重和脂肪含量。

5. 改善皮肤：甲壳素中的一些成分有助于促进皮肤细胞的再生和修复，具有一定的美容功效，能够改善皮肤的质地和光泽度。

6. 强化骨骼：甲壳素中富含钙、镁等矿物质，可以增强骨骼的密度和强度，预防骨质疏松症等骨骼疾病的发生。

7. 缓解关节炎：甲壳素具有一定的抗炎作用，可以减轻关节炎患者的疼痛和肿胀，改善关节的活动度。

8. 改善消化功能：甲壳素中的纤维素有助于促进肠道蠕动，改善消化功能，防止便秘和消化不良等问题。

9. 保护心血管：甲壳素中的一些成分可以减少血液中的胆固醇含量，防止血管堵塞，减少心血管疾病的发生。

10. 提高记忆力：甲壳素中的某些营养成分对大脑有益，可以提高记忆力和注意力，减少失忆和注意力不集中的问题。

甲壳素的这些功效与作用，使其在医药、食品、化妆品等领域都有广泛的应用前景。随着科学技术的进步和研究的深入，甲壳素将会在更多领域中发挥更大的作用，为人类的健康和美丽做出更大的贡献。

甲壳素的生产工艺

甲壳素的生产过程主要包括以下几个步骤：

1. 原料准备：选择清洁、无杂质的虾、蟹壳作为原料，进行破碎、清洗和筛选，以获得适当大小的颗粒。

2. 酸碱处理：将筛选后的原料颗粒进行酸碱处理。首先，用稀盐酸在室温下浸渍24小时，使甲壳素中的碳酸钙转化为氯化钙，然后除去氯化钙。之后，将酸处理后的原料颗粒在3%-4%的NaOH中煮沸4-6小时，以除去其中的蛋白质。

3. 脱色：将上述碱处理后的甲壳素在0.5%高锰酸钾溶液中搅拌1小时，水洗后在60-70℃的温度下在小于1%的草酸中搅拌30-40分钟，以脱色。再经充分水洗和干燥，即可得到白色纯甲壳素成品。

4. 甲壳素纤维的制备：将上述纯甲壳素进行熔融纺丝，得到甲壳素纤维。甲壳素及其衍生物是长链大分子，分子中极性基团较多，分子间作用力强，热分解温度低于其理论上的熔融温度，因此，甲壳素纤维的制造一般不能采用熔体纺丝方法。

甲壳素的应用领域

甲壳素具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：

1. 医药领域：甲壳素具有良好的生物相容性和生物可降解性，可以被人体所接受和分解。因此，甲壳素在药物缓释、止血和组织修复等方面具有潜在的应用价值。例如，在药物缓释系统中，甲壳素能够作为载体，将药物包裹在内部，控制药物的释放速度和时间，减少药物的副作用。同时，甲壳素还可以促进伤口的愈合和组织的再生，有助于创伤和手术后的恢复。

2. 食品工业：甲壳素具有一定的胶凝性和稳定性，在食品加工和制作过程中常被用作增稠剂、稳定剂和乳化剂等。例如，在果冻、糖果和饼干等食品中加入甲壳素可以增加食品的黏性和弹性，使其更加口感丰富。此外，甲壳素还可以防止食品细菌的生长和腐败，延长食品的保质期。

3. 保健品领域：甲壳素是一种天然的膳食纤维，可以有效地增加肠道蠕动，促进排便，预防便秘。同时，甲壳素还可以吸附和排除肠道内的有害物质和毒素，保持肠道的清洁和健康。此外，甲壳素还可以调节血糖、血脂和血压等指标，预防心血管疾病的发生。因此，甲壳素常常被用作保健品的重要成分，有助于人们的健康和养生。

4. 农业领域：甲壳素作为一种生物活性物质，可以刺激植物的生长发育，促进根系生长，并调节植物的代谢过程。研究表明，施用甲壳素能够增加植物的光合作用效率，提高植物的光能利用率，从而增加农作物产量。甲壳素还可以促进植物的营养吸收，增强植物的抗病虫害能力，减少生长期中的损失，提高农作物的产量和品质。

5. 化妆品领域：甲壳素具有良好的保湿效果，可用作化妆品中的保湿剂。甲壳素还具有吸附性和调节皮肤油脂分泌的作用，对于油性和混合性皮肤的护理有一定的效果。此外，甲壳素还具有抗氧化作用，可以减少皮肤老化和皱纹的产生。因此，甲壳素常被用于护肤品中，可提高皮肤的水分含量，保持皮肤的光滑和细腻。

6. 环保领域：甲壳素作为一种有机物质，可以分解为有机酸、氨基酸等，为土壤提供养分，增加土壤肥力。甲壳素在土壤中能够吸附各种重金属离子和有机污染物，减少污染物对农作物和土壤的伤害。此外，甲壳素还能够促进土壤微生物的繁殖和活性，提高土壤的生物活性，改善土壤结构，增加土壤通透性和保水能力，提高土壤的肥力和保肥力能力。

7. 塑料改性：甲壳素作为一种环保友好的材料，通过改性可以赋予塑料更好的性能和功能。甲壳素对塑料的改性主要基于以下原理：亲湿性增强、力学性能改善、热稳定性提升、生物降解性增强和抗菌性改善等。

8. 其他领域：甲壳素还被用于纺织品的防皱和防缩处理；直接染料或硫化染料的固色；涂料印花的固着；木材的胶合以及防雨篷布的上浆等。也可用作制人造纤维和塑料等的原料。

甲壳素作为一种天然的有机化合物，具有多种功效与作用。它对于人体健康、食品质量、化妆品和医药领域都有重要的应用价值。随着人们对健康和美容的需求日益增长，甲壳素的应用前景将更加广阔。我们有理由相信，随着科学技术的进步和研究的深入，甲壳素将会在更多领域中发挥更大的作用，为人类的健康和美丽做出更大的贡献。