第４０卷第９期 ２０１１年９月 化工技术与开发 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２０１ １
羧甲基壳聚糖的研究及应用
张婷婷，杨 爱，李志洲
（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西汉中７２３００１）
摘要：羧甲基壳聚糖是壳聚糖的水溶性衍生物之一，本文在探讨羧甲基壳聚糖应用特性的基础上，对 羧甲基壳聚糖的应用领域予以综述，并对其应用前景予以展望。 关键词：羧甲基壳聚糖；性质；应用 中图分类号：Ｏ ６３６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１．９９０５（２０１１）０９。００３０．０３
壳聚糖是一种来源于甲壳类动物外壳的天
然碱性多糖，具有良好的生物相容性、可生物降 解性等 ］。壳聚糖经羧甲基化后，生成的衍生物
羧甲基壳聚糖广泛应用于医药、化工、环保及农
业等各个领域中。本文在探讨羧甲基壳聚糖应用 特性的基础上，对羧甲基壳聚糖的应用领域予以
综述，并对其应用前景予以展望。
１ 羧甲基壳聚糖的合成及其性质
羧甲基壳聚糖是壳聚糖经羧甲基化后的一
类衍生物，根据羧甲基的取代位置不同，可分为 Ｏ。羧甲基壳聚糖、Ｎ一羧甲基壳聚糖及Ｎ．０一羧甲基
壳聚糖。柯仁怀等人［ ］以甲壳素为原料，采用连续
操作，不分离中间产物的方法合成了羧甲基取代 度１．０８的水溶性Ｎ，Ｏ一羧甲基壳聚糖，分别用红
外光谱和核磁共振谱对其结构进行了表征。王永 娟等人［ｓ］应用微波法水溶媒介将壳聚糖溶于氢氧
化钠溶液中碱化。然后在氯乙酸水溶液中搅拌， 利用微波加热，等冷却之后再加稀盐酸调酸碱
性，最后加蒸馏水稀释过滤，将滤液减压蒸发浓 缩加乙醇析出羧甲基壳聚糖。
１．１羧甲基壳聚糖成膜性
羧甲基壳聚糖是一种天然的多糖涂膜保鲜 剂．在果蔬表面形成的膜具有很好的气体选择通
透性，能有效地降低果蔬的氧化作用。从而保持
果蔬的新鲜度，延长果蔬的贮藏寿命。吴伟［ ］研究 发现羧甲基壳聚糖应用于亚热带水果的保鲜有 明显的效果，将羧甲基壳聚糖保鲜剂涂膜保鲜荔
枝。能有效阻止果实水分的散失。减慢果皮褐变
速度，能较好地保存荔枝的营养成分，并能很好 地抑制微生物对果蔬的侵染。任红 ７］通过配制不
同浓度的羧甲基壳聚糖涂膜液发现，当浓度为 ２ 时可最大限度地降低失重率和呼吸强度，有
效保持了草莓中可溶性固形物和Ｖｃ含量，延长 了储存期。
１．２羧甲基壳聚糖的缓蚀性 羧甲基壳聚糖具备大量的可作为有机缓蚀
剂的氨基一ＮＨ 、羟基 ＯＨ基团，还有大量的羧基． ＣＯＯＨ等其它缓蚀基团。李言涛等人［ 采用在中 性介质的过氧化氢法对羧甲基壳聚糖进行降解．
得到不同分子量的产品。在不同浓度海水体系 中，对原料和降解产品进行腐蚀性能评价，为新
型海水缓蚀剂的研究提供理论基础．为进一步开 发高效的海水缓蚀剂具有重要的意义。
１．３羧甲基壳聚糖的抗菌性 羧甲基壳聚糖具有良好的生物相容性、降解
性，有止血、促愈合和良好的抑菌作用，无毒副作
用。梁晓宇 通过实验数据说明其抑菌机理有可 能是小分子渗透进入细胞体内，吸附细胞体内带 有电荷的细胞质．通过作用使细胞正常的生理活
动紊乱．或阻断细菌体内ＤＮＡ的转录。从而抑制
细菌的繁殖，具有很好的抗菌性。 １．４羧甲基壳聚糖对离子的吸附性能
羧甲基壳聚糖其分子中含有一ＯＨ、一ＮＨ 、
作者简介：张婷婷（１９８６一），女，陕西咸阳市人，本科，陕西理工学院化学与环境科学学院化学工程与工艺Ｏ８级学生。联系方式 ｚｈａｎｇｔｉｎｇ４６８＠１２６．ｅｏｍ 通讯联系人：李志洲（１９６９一），男，汉族，硕士，副教授。研究方向：化学工程。联系方式：ｌｉｚｈｉｚｈｏｕ１３６＠ｓｉｎａ．ｔｏｍ 收稿日期：２０１１－０５．１１
第９期 张婷婷等：羧甲基壳聚糖的研究及应用 ３１
ＣＯＯＨ等基团，能更有效配合金属离子。王孝平
等［．ｏ］通过对ｐＨ值、羧甲基壳聚糖用量、铁离子的 起始浓度、络合时间等条件的研究表明，羧甲基
壳聚糖载铁量多且能形成稳定性适度的络合物。
张新娜等人［ｎ］通过对羧甲基壳聚糖吸附温度、时 间、ｐＨ、温度等条件的优化，经氯乙酸改性后，羧
甲基壳聚糖吸附Ｆｅ 容量达到２５０ｍｇ·ｇ～。对产物 的性能进行表征，发现亚铁离子与羧甲基壳聚糖
发生了化学配位．配合物结晶度较壳聚糖明显下
降。质地变得疏松多孔。于昆等人［心］以壳聚糖为 原料。在碱性条件下合成了羧甲基壳聚糖，考察
了其对稀土离子Ｅｕ 的吸附性能，发现羧甲基壳
聚糖吸附Ｅｕｓ 离子的行为遵循单分子层吸附机 理，符合动力学方程：ｔ／Ｑｔ＝ｔ／Ｑ ＋Ｍ／ＫＣ （。），实验温
度范围内对Ｅｕ 离子的吸附基本符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等 温式。羧甲基壳聚糖对Ｅｕ 离子具有很强的吸附能
力，且吸附能力随着羧甲基取代度的增大而增大。 １．５羧甲基壳聚糖的絮凝性
羧甲基壳聚糖是一种无毒的新型高分子絮
凝剂，具有投加量少、沉降速度快、处理效果好及 污泥的脱水性能好等优点，在水处理应用中越来
越受到人们的重视。毕韶丹等＿１ ］通过采用正交实
验。优化了制备羧甲基壳聚糖絮凝剂的工艺条 件，并在常温，ｐＨ值为６，ＣＭＣ投加量２００ｍｇ·Ｌ～，
沉降时间２ｈ的条件下处理亚甲基蓝模拟废水， 达到脱色率为８９ ～９３％的效果。
１．６羧甲基壳聚糖的水溶性 羧甲基壳聚糖具有很好的水溶性，在制浆造 纸行业中是应用十分广泛的造纸化学助剂，安俊
健等人［Ｈ］通过在单因素条件下的实验，说明羧甲
基化壳聚糖可用于纸张干湿强度的增强。田澍等
人［ 通过合成完全水溶性羧甲基壳聚糖以及在 化妆品中的应用证明其有良好的保湿性。
２ 羧甲基壳聚糖的应用领域
２．１ 医学方面的应用
羧甲基壳聚糖具有良好的水溶性、生物相容 性、吸湿保湿性、抗菌性等，这也使得羧甲基壳聚
糖能更好地发挥其药理活性，因而近年来在医药 方面，特别是在口腔护理中的应用Ｅｔ益扩大。研
究发现。水溶性壳聚糖衍生物与纤维素的相容性
远好于壳聚糖，有利于进行牙膏配方设计。曹秀 明等人［１６］通过实验研究羧甲基壳聚糖对胃溃疡 小鼠抗溃疡的作用及抗氧化的作用，探讨了羧甲
基壳聚糖抗溃疡的可能机制。实验表明羧甲基壳
聚糖能够提高胃粘膜对氧自由基及其引起的脂 质过氧化产物的清除能力，进而能够有效地预防
胃溃疡。羧甲基壳聚糖在医学方面的作用已在临 床方面有所发展。
２．２水处理方面的应用 结垢是水处理过程中经常遇到的问题。羧甲
基壳聚糖可用作吸附剂、絮凝剂及分离膜材料
等，用于染料废水的脱色、饮用水的净化、重金属 离子的回收等，特别是广泛应用于污水处理等领
域。尹静Ｉｌ７］利用水溶性壳聚糖的阻垢性相对较高 的性质，将其作为正交试验样品。该实验表明，羧
甲基壳聚糖中的氨基、羟基、羧基与成垢金属离
子有很强的螯合能力，从而阻止了垢的形成。从 试验结果可以看出。在一定范围内羧甲基壳聚糖
对钙离子有比较好的容忍度，阻垢剂用量１８ｍｇ· Ｌ一，ｐＨ值范围６．８～７．４，钙离子量４８０ｍｇ·Ｌ～，阻垢
率能够达到８７％。可见，羧甲基壳聚糖可在水处
理中起到很好的作用。 ２．３在其它方面的应用
羧甲基壳聚糖是两性高分子聚电解质，其分 子上的氨基在溶液中易质子化而带正电荷。可以
发挥粒间架桥和电中和作用。使溶液中的微小胶 体和悬浮颗粒产生絮凝沉降。加之其电荷密度
大。对果汁中引起混浊的物质吸附作用更强，因 此较少的量就可以起到絮凝的作用，因此澄清效
果更好。澄清黑莓果汁时，添加羧甲基壳聚糖能 更好地减少果汁中的蛋白质、多酚和总糖，有助
于减少果汁储存过程中的后混浊和二次沉淀的
产生［墙］。羧甲基壳聚糖在造纸工业中应用很广泛。 羧甲基壳聚糖具有良好的水溶性，是纸张增强用
的增强剂。它既可增加纸页的干强度，也可以作 为纸页的湿强剂。
３ 羧甲基壳聚糖的展望
近年来。羧甲基壳聚糖在工业、农业、生活等 各个领域的应用和改进。使之作为一种新的天然
衍生物越来越引起人们的关注和研究。本文探讨
羧甲基壳聚糖的应用特性，应用领域的发展，并 对羧甲基壳聚糖的前景予以展望：
（１）羧甲基壳聚糖的缓蚀性能方面还存在很
多的研究空白。在水处理特别是将其应用在海水 ３２ 化工技术与开发 第４０卷
缓蚀剂上需深入研究。（２）许多树木根部由于地
质和自身的年龄会发生腐烂，能否将羧甲基壳聚 糖的成膜性从应用在果蔬上转变到树木上有待
探索。（３）羧甲基壳聚糖的合成工艺有待改进完
善，使其在精细化工领域里得到广泛的应用。（４） 羧甲基壳聚糖作为一种新兴的天然药物，不但具 有优越的理化性质。并且没有其他化学合成药物
的副作用，更适合进一步的药物开发，因此有着
更广阔的研究前景。
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Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ Ｃｈｉｔｏｓａｎ
ｚＨＡＮＧ Ｔｉｎｇ－ｔｉｎｇ。ＹＡＮＧＡｉ ＬＩＺｈｉ－ｚｈｏｕ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＣｈｅｍｉｃａｌ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｈａｎｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｚｈｏｎｇ７２３００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｃｈｉｔｏｓａｎ ｗａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｓｏｌｕｂｌｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ ｏｆ ｃｈｉｔｏｓａｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌ ｃｈｉｔｏｓａｎ；ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉ
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