畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）甲殼素纖維的性能及應(yīng)用

1、河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 甲殼素纖維的性能及應(yīng)用系 別：食品化工系專 業(yè)：紡織品檢測(cè)與貿(mào)易班 級(jí)：08級(jí)纖檢 班學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期：2011-4-13 河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書班 級(jí)08級(jí)纖檢班學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 設(shè)計(jì)（論文）題目甲殼素纖維的性能及應(yīng)用主要研究?jī)?nèi)容研究了甲殼素纖維的性能以及其開發(fā)的現(xiàn)狀。甲殼素纖維的功效以及其發(fā)展前景。主要技術(shù)指標(biāo)或研究目標(biāo)甲殼素纖維的生物學(xué)功能，甲殼素纖維的生物合成以及甲殼素纖維與其他纖維混紡增加纖維的紡紗強(qiáng)度?；疽? 學(xué)會(huì)查閱文獻(xiàn)資料2 掌握書寫論文的基本要求，能獨(dú)立完成論文寫作3 能夠獨(dú)立進(jìn)行研究工作4 掌握

2、基本的計(jì)算機(jī)排版主要參考資料及文獻(xiàn)1 邵長(zhǎng)艷，朱相麗.甲殼素及其衍生物在醫(yī)藥領(lǐng)域的新進(jìn)展中國(guó)藥業(yè) 2004-82 徐超武.新型綠色保健纖維甲殼素殼聚糖纖維四川絲綢 2004-43 梁列峰.翁杰.甲殼素殼聚糖成纖性研究紡織科技進(jìn)展 2004-5目錄摘要11 甲殼素纖維的發(fā)展概況22 甲殼素的存在狀況23 甲殼素的生物合成34甲殼素纖維特性44.1 優(yōu)異的生物醫(yī)學(xué)功能44.2 可生物降解44.3 優(yōu)良的吸濕保溫功能44.4 較好的可紡性45 甲殼素纖維的應(yīng)用56甲殼素的藥理作用56.1抗菌抗感染56.2降脂和防治動(dòng)脈硬化66.3抗病毒66.4抗腫瘤66.5抗凝血6總結(jié)7參考文獻(xiàn)8致謝9甲殼素纖維的

3、性能及應(yīng)用摘 要甲殼素纖維是以天然高聚物蝦皮、蟹殼等為原料加工制成的一種新型動(dòng)物綠色纖維。近二十年來,隨著人們綠色環(huán)保、抗菌保健意識(shí)的不斷增強(qiáng),甲殼素纖維以其天然的抗菌功能、良好的生物相容性、豐富的原料資源和優(yōu)良的紡織加工性能成為開發(fā)的熱點(diǎn),取得很大的成果。關(guān)鍵詞：甲殼素纖維 性能 生物合成 環(huán)保abstractis a natural polymer chitin fiber shrimp, crab and other raw materials processed into a new type of animal green fiber. past two decades, as pe

4、ople green, antibacterial growing health consciousness, with its natural anti-bacterial chitin fiber, with excellent biocompatibility, the rich resources of raw materials and excellent processing performance into the development of textile and hot achieved great results. key words: chitin biosynthes

5、is green fiber properties地球上存在的天然有機(jī)化合物中，數(shù)量最大的是纖維素，其次就是甲殼素，前者主要由植物生成，后者主要由動(dòng)物生成。估計(jì)自然界每年生物合成的甲殼素將近100億噸。甲殼素亦是地球上除蛋白質(zhì)外數(shù)量最大的含氮天然有機(jī)化合物。僅此兩點(diǎn)，就足以說明甲殼素的重要地位。1 甲殼素纖維的發(fā)展概況早在20世紀(jì)60年代末，富士紡公司的研究人員就對(duì)甲殼素進(jìn)行了研究。這些天然材料來源廣泛且安全無(wú)毒性，特別適合制作繃帶類的產(chǎn)品，能加速傷口的愈合，并且通過動(dòng)物試驗(yàn)證明：這種新型的材料對(duì)由細(xì)菌引起的感染具有比普通抗菌素相同或更好的療效。 20世紀(jì)90年代初期，日本最先利用甲殼素纖維的

6、特性，制成與棉混紡的抗菌防臭類內(nèi)衣和褲襪，深受廣大消費(fèi)者的青睞。其后，日本織物加工公司與旭化成紡織品公司合作，開發(fā)了既能吸汗又能防水透濕的材料，這種材料以具有無(wú)數(shù)細(xì)孔的聚氨酯布作中間層，并通過對(duì)接觸皮膚的一側(cè)加涂甲殼素涂層，外表粘合一層錦綸織物基布制作而成。由于甲殼素具有很強(qiáng)的吸濕性，汗液被它吸收并通過中間多空層向外層擴(kuò)散、蒸發(fā)。用這種材料制作的運(yùn)動(dòng)衣不僅具有良好抗菌性而且穿著舒適、無(wú)悶熱及發(fā)粘感。日本富士紡織公司開發(fā)了一種適合嬰兒服面料的高濕模量。這種纖維在制造過程中加入了具有保濕抗菌成分的甲殼素，可抑制微生物的繁殖，對(duì)皮膚過敏者有預(yù)防效果。用這種材料制成的服裝或床上用品，對(duì)人體無(wú)刺激，對(duì)皮

7、膚的親和性較好，臨床經(jīng)驗(yàn)也證實(shí)它對(duì)預(yù)防過敏性皮炎有效。與國(guó)外相比，我國(guó)開發(fā)研制甲殼素紡織品的工作起步較晚。中國(guó)是1952年開展甲殼素試驗(yàn)的，先是上海，后來是青島等沿海城市，1954年發(fā)表第一篇實(shí)驗(yàn)報(bào)告。20世紀(jì)90年代是我國(guó)甲殼素、殼聚糖研究和開發(fā)的全盛時(shí)期，到90年代中期，全國(guó)有上百家大專院校和科研單位投入到甲殼素的研究和開發(fā)中來。2 甲殼素的存在狀況甲殼素廣泛存在于甲殼綱動(dòng)物蝦和蟹的甲殼、昆蟲的甲殼、真菌（酵母、霉菌）的細(xì)胞壁和植物（如蘑菇）的細(xì)胞壁中，詳細(xì)的情況大致如下所述。 節(jié)肢動(dòng)物，主要包括甲殼綱，如蝦、蟹等，含甲殼素20%30%，高的達(dá)58%85%；其次是昆蟲綱，如蝗、蝶、蚊、蠶等

8、蛹?xì)ぶ泻讱に?0%60%；多足綱如馬陸、蜈蚣等； 軟體動(dòng)物，主要包括雙神經(jīng)綱如石鱉，腹足綱如鮑，蝸牛等，頭足綱如烏賊、鸚鵡等，甲殼素含量為3%26%； 環(huán)節(jié)動(dòng)物，包括原環(huán)蟲綱如角蝸牛，毛足綱如沙蠶，蚯蚓和蛭綱如螞蟥三綱，有的含甲殼素極少，但高的含20%38%； 原生動(dòng)物，簡(jiǎn)稱原蟲，也叫單細(xì)胞動(dòng)物，包括鞭毛蟲綱如錐體蟲，肉足綱如變形蟲，纖毛蟲綱如草履蟲等； 肛腸動(dòng)物，包括水螅蟲綱如中水螅、筒螅等，缽水母綱和珊瑚蟲綱等； 海藻，主要是綠藻； 真菌，包括子囊菌、擔(dān)子菌、藻菌等，含甲殼素從微量到45%不等，只有少數(shù)真菌不含甲殼素； 動(dòng)物的關(guān)節(jié)、蹄、足、的堅(jiān)硬部分，以及動(dòng)物肌肉與骨接合處均有甲殼 素存

9、在。 甲殼素在自然界的存在，還有一個(gè)重要的方面往往被人忽視，那就是在自然界生長(zhǎng)、繁衍著的含有甲殼素的各種各樣的生物，在其死亡腐爛后成為肥料的同時(shí)釋放出甲殼素，甲殼素在自然界經(jīng)受降解和脫乙酰基過程，產(chǎn)生不同分子量的甲殼素及不同分子量、不同脫乙酰度的殼聚糖。在廣袤的田野、森林和大草原的土壤中，都有甲殼素和殼聚糖的存在；而在貧瘠的土壤和沙化的土壤中，則很少有甲殼素和殼聚糖的存在，這從一方面反映出甲殼素在自然界生態(tài)平衡中的重要性。 盡管自然界存在大量的甲殼素，但估計(jì)全世界每年可獲得的甲殼素只有15萬(wàn)噸，真正能生成出來的，估計(jì)不過數(shù)萬(wàn)噸而已，而據(jù)專家掌握的數(shù)據(jù)顯示，目前全世界產(chǎn)生的甲殼素還沒有超過1萬(wàn)噸

10、。 甲殼類動(dòng)物外殼的結(jié)構(gòu)材料就是甲殼素，它既有生理作用，又能保護(hù)機(jī)體防止外來機(jī)械性沖擊；同時(shí)，還具有吸收高能輻射的性能。在真菌的細(xì)胞壁中，甲殼素與其他多糖相連，在動(dòng)物體內(nèi)，則是與蛋白質(zhì)結(jié)合成蛋白聚糖。 蝦、蟹殼中的甲殼素與蛋白質(zhì)是共價(jià)結(jié)合，是以蛋白聚糖的形式存在的，同時(shí)伴生著碳酸鈣。甲殼素在蟹殼中呈纖維狀互相交錯(cuò)或無(wú)規(guī)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并平行于殼面分層生長(zhǎng)，蛋白質(zhì)以甲殼素為骨架，沿甲殼素層以片狀生長(zhǎng)；無(wú)機(jī)鹽呈蜂窩狀多孔的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，充填在甲殼素與蛋白質(zhì)組成的層與層之間的空隙中。 3 甲殼素的生物合成甲殼素在體內(nèi)的生物合成，與其他多糖一樣，是一個(gè)想到相當(dāng)復(fù)雜的生物化學(xué)過程，在乙酰coa的存在下，磷酸氨基

11、葡萄糖轉(zhuǎn)移酶催化6-磷酸氨基葡萄糖合成6-磷酸-n-乙酰氨基葡萄糖。與甲殼素合成酶共存的還有甲殼素脫乙酰酶，在甲殼素的合成過程中同時(shí)發(fā)生著n-脫乙酰基的過程，因此，合成出來的甲殼素，其分子鏈的糖單元不是100%的n-乙酰氨基葡萄糖，還有一部分是氨基葡萄糖，也就是說，生物合成不只是生成甲殼素，也生成少量的殼聚糖。在自然界中，非但存在著大量的甲殼素，也還存在著一些殼聚糖。 甲殼素是白色或灰白色無(wú)定形、半透明固體、分子量因原料不同而有數(shù)十萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)，不溶于水、稀酸、稀堿、濃堿、一般有機(jī)溶劑，可溶于濃的鹽酸、硫酸、磷酸和無(wú)水甲酸，但同時(shí)主鏈發(fā)生降解。 借口屬于纖維素相仿，在細(xì)胞壁中構(gòu)成一種稱為微纖維學(xué)

12、的結(jié)構(gòu)單元。甲殼素微纖維由一束沿分子長(zhǎng)軸平行排列的甲殼素分子構(gòu)成。微纖維束的橫切面呈橢圓形，微纖維核心中的甲殼素分子常排列成三維的晶格結(jié)構(gòu)。微纖維核心晶格結(jié)構(gòu)之外的甲殼素分子大致上仍然處于平行排列的構(gòu)象，但未形成完善的三維晶格，稱為亞結(jié)晶相結(jié)構(gòu)。4甲殼素纖維特性甲殼素和它的衍生物殼聚糖，具有一定的流延性及成絲性，都是很好的成纖材料，選擇適當(dāng)?shù)募徑z條件，通過常規(guī)的濕紡工藝可制的具有較高強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的甲殼素纖維。在殼聚糖大分子結(jié)構(gòu)中由于含有大量的氨基，其溶解性能和生物活性高。甲殼素纖維具有以下特性。4.1 優(yōu)異的生物醫(yī)學(xué)功能 甲殼素的大分子結(jié)構(gòu)與人體內(nèi)的氨基葡萄糖的構(gòu)成相同，而且具有類似于人體骨膠

13、原組織結(jié)構(gòu)，這種雙重結(jié)構(gòu)賦予了它們極好的生物醫(yī)學(xué)特性：即它對(duì)人體無(wú)毒無(wú)刺激，可被人體內(nèi)的溶菌酶分解而吸收，與人體組織有良好的生物相容性，它具有抗菌、消炎、止血、鎮(zhèn)痛、促進(jìn)傷口愈合等功能。因此，甲殼素和殼聚糖是理想的醫(yī)用高分子材料，廣泛用于制造特殊的醫(yī)用產(chǎn)品。國(guó)外，尤其是日本和美國(guó)已用它來制造人造皮膚、可吸收縫合線、血液透析膜和藥物緩釋劑以及各種醫(yī)用敷料等。 4.2 可生物降解 由于制造甲殼素纖維的原料一般采用蝦、蟹類水產(chǎn)品的廢棄物，一方面這可減少這類廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，另一方面甲殼素纖維的廢棄物又可生物降解，不會(huì)污染周邊環(huán)境，所以甲殼素纖維又被稱為綠色纖維。 4.3 優(yōu)良的吸濕保溫功能 由于甲

14、殼素纖維在其大分子鏈上存在大量的羥基（oh）和氨基（nh2）等親水性基團(tuán)，故纖維有很好的親水性和很高的吸濕性。甲殼素纖維的平衡回潮率一般在12%16%之間，在不同的成形條件下，其保水值均在130%左右。 4.4 較好的可紡性 目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的甲殼素、殼聚糖纖維具有較好的可紡性。但與棉纖維相比，甲殼素纖維線密度偏大，強(qiáng)度偏低，在一定程度上影響了甲殼素纖維的成紗強(qiáng)度。在一般條件下用甲殼素纖維進(jìn)行純紡還有一定困難，通常采用甲殼素纖維與棉纖維或其他纖維混紡來改善其可紡性。隨著甲殼素原料及紡絲工藝的不斷改進(jìn)，纖維線密度和強(qiáng)度將會(huì)進(jìn)一步提高，用它可開發(fā)出各種甲殼素純紡或混紡產(chǎn)品。此外，甲殼素纖維由于吸濕性良

15、好，具有優(yōu)良的染色性能，可采用直接、活性、還原、堿性及硫化等多種染料進(jìn)行染色，且色澤鮮艷。 5 甲殼素纖維的應(yīng)用甲殼素與殼聚糖纖維可紡成長(zhǎng)絲或短纖維兩大類。長(zhǎng)絲用于捻制醫(yī)用縫合線，免除病人拆線痛苦，或切成一定長(zhǎng)度的短纖維，紡成紗線，用做紡織材料；短纖維以無(wú)紡布形式制作醫(yī)用敷料，用于治療各種創(chuàng)傷，如燒傷、燙傷、凍傷及其他外傷，有促進(jìn)傷口愈合和消炎抗菌作用。甲殼素纖維輕紡紗、織布加工成各種功能性產(chǎn)品，如保健針織內(nèi)衣、放臭襪子、不黏毛巾、保健嬰幼兒服、抗菌休閑服、抗菌防臭床上用品、抑菌醫(yī)用護(hù)士服；也可加工成各種救護(hù)用品，如繃帶、紗布、急救包等。 甲殼素纖維和殼聚糖纖維的保健功能主要有以下幾方面： （

16、1） 抗菌除臭功能。 （2） 對(duì)皮膚的護(hù)理功能。 （3） 對(duì)過敏性皮膚的輔助治療功能。 （4） 對(duì)環(huán)境的保護(hù)功能。 （5） 抗靜電功能。 6甲殼素的藥理作用6.1抗菌抗感染 甲殼素及其多種衍生物均具有不同程度的抗感染作用，以甲殼素六聚糖為最強(qiáng)。小分子的脫乙酰甲殼素具有質(zhì)子化銨，質(zhì)子化銨與細(xì)菌帶負(fù)電荷的細(xì)胞膜作用，吸附和聚沉細(xì)菌，同時(shí)穿透細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，擾亂細(xì)菌的新陳代謝及合成而具有抗菌作用。夏文水、吳焱楠研究認(rèn)為，相對(duì)分子量為1500的脫乙酰甲殼素對(duì)大腸桿菌的抑制效果最強(qiáng)，隨著分子量增大，則抑菌作用下降。正光華發(fā)現(xiàn)，脫乙酰甲殼素對(duì)金黃葡萄球菌、大腸桿菌、小腸結(jié)尖耶爾氏菌、鼠傷害沙門氏菌和李斯

17、特單核增生菌，均有較強(qiáng)的抑制作用。中國(guó)紡織大學(xué)吳清基教授已成功地將甲殼素制成無(wú)紡布、流延膜、涂層紗布等多種醫(yī)用敷料用于臨床，其中甲殼素與醋酸制成的無(wú)紡布透氣透水性能極佳，用于大面積燒傷燙傷，抗感染和促進(jìn)傷口愈合效果很好。目前上海市每年可生產(chǎn)甲殼素醫(yī)用材料約100噸。 6.2降脂和防治動(dòng)脈硬化 魏濤等采用含膽固醇1和脫氧膽酸鈉0.2的合成飼料喂大鼠28天，在誘發(fā)高血脂癥的同時(shí)，經(jīng)口服脫乙酰甲殼素觀察其對(duì)高血脂癥的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)高脂對(duì)照組和低、中、高三個(gè)劑量實(shí)驗(yàn)組。結(jié)果表明，脫乙酰甲殼素中、高劑量組的總膽固醇及總甘油三酯含量與高脂對(duì)照組比較，前者降低了10.5、14.2，后者降低了18.8和26.1

18、，低、中、高劑量三實(shí)驗(yàn)組的高密度脂蛋白膽固醇與高脂對(duì)照組比較，分別升高了16.5、32.7和50.4。顧云等對(duì)31例高血脂成人患者進(jìn)行口服脫乙酰甲殼素降脂試驗(yàn)，30日后檢查，膽固醇、甘油三酯下降，低密度脂蛋白膽固醇下降，高密度脂蛋白膽固醇、脂蛋白均無(wú)明顯變化。 6.3抗病毒 許多科學(xué)家已從多方面證實(shí)了甲殼素硫酸酯的抗病毒活性。derek horton等證明氨基上含有so42-的甲殼素衍生物對(duì)血液病毒有顯著抑制作用。1992年vorcellotti等發(fā)現(xiàn)甲殼素磺化衍生物能抑制哺乳動(dòng)物的病毒感染，特別是能抑制和治療艾滋病病毒感染，抑制其復(fù)制的ic50為7微克/毫升，同時(shí)也能抑制勞舍氏白血病病毒和單

19、純皰疹病毒。 6.4抗腫瘤 小分子甲殼素具有優(yōu)良的抗腫瘤活性，特別是甲殼素六聚糖具有很強(qiáng)的抑制腫瘤的作用。日本愛媛大學(xué)奧田教授經(jīng)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)，甲殼素在64微克/毫升的濃度時(shí)就能增強(qiáng)淋巴球細(xì)胞殺死癌細(xì)胞的作用。鈴木茂生報(bào)道，脫乙酰甲殼素能直接抑制艾氏腹水癌細(xì)胞的作用，在含有1105的癌細(xì)胞溶液中，加入0.5毫克/毫升的脫乙酰甲殼素，24小時(shí)后癌細(xì)胞完全死亡。saiki i報(bào)道，硫酸甲殼素和硫酸羧甲基甲殼素對(duì)黑色素瘤腫瘤細(xì)胞有明顯的抑制作用，且作用呈量效關(guān)系。福建師范大學(xué)劉艷如等對(duì)小白鼠接種s180腫瘤細(xì)胞，設(shè)對(duì)照組和甲殼素實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)表明脫乙酰甲殼素對(duì)s180小鼠癌細(xì)胞有明顯的抑制作用。目前國(guó)內(nèi)外研

20、究者對(duì)其抗腫瘤作用十分關(guān)注。 6.5抗凝血 muzzarelli等在五六十年代就充分認(rèn)識(shí)到甲殼素硫酸酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)與肝素相似，預(yù)示此類化合物有抗凝血活性。1985年hirano報(bào)道，分子量26000,o-位雙硫酸酯甲殼素的抗凝血活性是肝素（174單位/毫克）的1.92.2倍。脫乙酰甲殼素具有良好的抗輻射性能。脫乙酰甲殼素能保護(hù)肝臟，提高肝臟抗氧化能力。沈陽(yáng)鐵路總醫(yī)院高風(fēng)蘭應(yīng)用脫乙酰甲殼素口服治療心絞痛5人、心律失常4人、頑固性心衰4人，均收到滿意療效。此外，某些甲殼素衍生物能結(jié)合fe2+，增強(qiáng)胃腸道的吸收功能，用于治療鐵缺乏癥。總結(jié)隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)紡織品的要求不再局限于保暖、舒適等原有的基本特性。根據(jù)紡織品的不同用途，人們還希望其具有保健、安全等特殊功能，如抗菌、防螨、負(fù)離子、遠(yuǎn)紅外、防紫外線、防毒、阻燃、防電磁波輻射、磁療、香味、吸濕排汗、防油防水等。功能織物廣泛用于家用紡織品、運(yùn)動(dòng)和休