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第六章甲壳素基材料.ppt


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beplayapp体育下载介绍:
第六章甲壳素基材料
主要内容
第一章 绪论
第二章 纤维素基材料
第三章 木质素
第四章 木材
第五章 淀粉基材料
第六章 甲壳素基材料
第七章 蛋白质基材料
第八章 其他生物质材料
第六章 甲壳素
目的和要求
了解甲壳素的来源、化学结构、性质、改性及应用、甲壳素的主要衍生物,重点掌握甲壳素的化学结构、化学改性。
内容和要点
6.1 甲壳素的存在与发现
6.2 甲壳素与壳聚糖的结构与性质
6.3 甲壳素与壳聚糖化学
6.4 甲壳素、壳聚糖及其衍生物的应用
6.1 甲壳素的存在与发现
(1)甲壳素的存在
甲壳素的化学名称为1,4-二-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖,又称为甲壳质,是虾、蟹等甲壳动物或昆虫外壳和菌类细胞壁的主要成分。
在全部天然高分子中,最丰富、最容易获得的应属纤维素和甲壳素,据推测甲壳素每年有100亿~1000亿吨。
从蟹、虾中分离甲壳素是最普遍使用的方法。由于甲壳中除了甲壳素外还有蛋白质、碳酸钙等成分,因此需要用碱或酸分解,去除残存的成分,得到分离的甲壳素。但由于甲壳素不溶、不熔,利用及处理极其不便,因此是目前还未很好利用的丰富天然资源之一。
6.1 甲壳素的存在与发现
(2)甲壳素的发现
1811年,法国学者Braconnot首先从蘑菇中提取了甲壳素,并命名为Fungine,意即真菌纤维素。
1823年,法国学者Odier从昆虫的护膜中分离出同样的物质,并命名为甲壳素。
1843年,法国人Lassaigne发现甲壳素中含有氮,从而证明甲壳素与纤维素不是同一种物质。
1859年法国人Rouget发现将甲壳素在浓氢氧化钾水溶液中煮沸,可以制备一种“改性甲壳素”,其可溶解于稀的有机酸溶液中。
1894年德国人Hoppe-Seiler确认这种“改性甲壳素”是脱掉了部分乙酰基的甲壳素,并命名为Chitosan,即壳聚糖。
6.1 甲壳素的存在与发现
1878年,德国人Ledderhose将甲壳素溶于热浓盐酸中,得到一种晶体,经测定为含氮糖类,并命名为glycosamin,即氨基葡萄糖;1939年,Haworth证明了这一论断。
20世纪50年代,X射线分析技术的出现推动了真菌中甲壳素/壳聚糖的研究。人们对甲壳素/聚糖的化学结构、性能和制备方法有了较为深入的了解。
1963年,Budall根据X射线衍射光谱得到的结果,提出甲壳素存在着-、-、-三种晶型。
20世纪70年代,源于对大量海鲜产品剩余物的利用,对甲壳素/壳聚糖的研究日益增多。
20世纪80~90年代是甲壳素/壳聚糖研究的全盛时期。
6.2 甲壳素与壳聚糖的结构与性质
(1)甲壳素的结构
甲壳素的结构与纤维素非常相似,只是2位上的-OH基被-NHAc置换。由于甲壳素分子中-O-H···O型及-N-H···O型强氢键作用,分子间存在有序结构,使结晶致密稳定,因而一般反应较纤维素更困难,成本更高。
壳聚糖:甲壳素在浓碱条件下脱乙酰得到壳聚糖。壳聚糖因有游离氨基的存在,反应活性比甲壳素强。在脱脂过程中伴随着分子量的降低。
6.2 甲壳素与壳聚糖的结构与性质
纤维素、甲壳素和壳聚糖的结构
6.2 甲壳素与壳聚糖的结构与性质
一级结构是指线性链中-1,4-糖苷键连接N-乙酰氨基葡萄糖残基的顺序。
二级结构是指糖链之间以氢键结合形成的各种聚集体。
分子内氢键
分子间氢键
6.2 甲壳素与壳聚糖的结构与性质
三级结构是指由一级结构和非共价相互作用造成的有序的二级结构致使甲壳素在空间形成有规则而宏大的构象。
四级结构是指甲壳素长链间以非共价结合规整排列和堆砌在一起而形成的聚集体。
甲壳素的螺旋结构
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