壳聚糖及其衍生物在农业上的应用

1656（2011）01-0001-08文章编号：1004-

壳聚糖及其衍生物在农业上的应用

11，2*

陈佳阳，乐学义

（1.华南农业大学理学院应用化学系，广东广州510642；

2.华南农业大学生物材料研究所，广东广州510642）

摘要：壳聚糖是一种具有许多优良的特性且来源丰富的可再生绿色高分子材料。本文简要介绍了近几年来物理和酶催化三种方法对壳聚糖的改性。同时介绍了壳聚糖及其衍生物作为生物调节剂、农药、应用化学、

化肥和果蔬保鲜剂等在农业上应用的研究进展。关键词：壳聚糖；改性；植物调节剂；农药；果蔬保鲜中图分类号：O636.1

文献标识码：A

Applicationsofchitosananditsderivativesinagriculturalproduction

CHENJia-yang1，LEXue-yi

1，2*

（1.DepartmentofAppliedChemistry，CollegeofSciences，SouthChinaAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，China；

2.InstituteforBiomaterialEngineering，SouthChinaAgriculturalUniversity，Guangzhou510642，China）

Abstract：Chitosanisakindofreproducibleandgreenpolymermaterialwithvariousexcellentqualitiesandabundantsource.Themainobjectiveofthepaperwastodeptictmethodsofchemical，physicalandenzymaticofchitosantomodifychitosan.Moreovre，thedevelopmentofapplicationsofchitosananditsderivativesinagriculturalproductionwerereviewed，suchasplantgrowthregulator，pesticide，fertilizerandfresh-keepingoffruitsandvegetables.

Keywords：chitosan；modification；plantgrowthregulator；agrochemicals；fresh-keepingoffruitsandvegetables

甲壳素（Chitin）存在于虾、蟹、昆虫等的外壳

中以及菌类、藻类低等植物细胞壁中，是自然界中产量排列第二的多糖类物质糖糖

［2］［3］

［1］

优点

［4］

。在倡导环境保护和低碳经济的背景下，

壳聚糖及其衍生物被广泛应用于农业等领域中。

。在温度为120°C

3h可制得壳聚时，对甲壳素进行碱性水解1-。一般把脱乙酰度＞70%的甲壳素称为壳聚。壳聚糖（Chitosan）又称脱乙酰几丁质、聚氨

1壳聚糖衍生物

由于壳聚糖的结构单元为壳二糖，是由氨基

基葡萄糖和可溶性甲壳素，是天然多糖中唯一的碱性多糖，也是迄今为止发现的唯一阳离子碱性2氨基-2-8-多糖，其学名为（1，4）-脱氧-壳聚糖，结构与纤维素相似，无毒害、无味、易生物降解，不污染环境，且有良好的吸附性、成膜性、吸湿性等

07-12；修回日期：2010-10-10收稿日期：2010-基金项目：华南农业大学211工程项目（2009B010100001）

在整个大分子链上有较高密度葡萄糖缩合而成，

的分子内和分子间氢键使之不溶于水

［5］

也不溶于

碱溶液，只溶于稀盐酸、硝酸和醋酸等部分有机不溶于稀硫酸和磷酸，这导致它在应用上受到酸，

极大限制。基于壳聚糖分子中存在大量羟基和氨

），男，教授，联系人简介：乐学义（1961-主要从事生物无机化学研究。Email：lexyfu@http://doc.guandang.net

2

化学研究与应用第23卷

基等官能团结构，可通过物理、化学方法引入一些化学基团来改善壳聚糖的理化性质，从而大大拓展了壳聚糖的应用领域。目前壳聚糖衍生物种类

主要有对其进行降解得到壳寡糖、或接入其繁多，

它基团，如烷基化、酰化、交联化、氧化、羧烷基化、

接枝共聚、季铵盐化等。改性方法主要有化学方

法、物理方法和酶催化方法，近年来用微波辐射的方法来制备壳聚糖衍生物的方法越来越受到化学

［6］

工作者的青睐。

图1Fig.1

甲壳素及壳聚糖结构

Structuresofchitinandchitosan

1.1化学方法制备壳聚糖衍生物

用化学方法制备壳聚糖衍生物是目前研究得

生在羟基上，也可发生在氨基上，有单胍盐也有双胍盐化。壳聚糖胍盐衍生物具有良好的水溶性，制备条件温和。展义臻

［9］

主要特点是所需设最多和应用最广的改性方法，

备简单。以下简要介绍几种应用化学方法制备的壳聚糖衍生物。1.1.1

壳聚糖季铵化改性

壳聚糖之所以能抑

2上氨基在pH=6以菌，大多学者认为可能是C-与细菌表面作用使细菌下质子化后带了正电荷，

死亡。而季铵盐本身具有广谱和强的抗菌性，在壳聚糖氨基上接枝上低分子季铵盐或直接使糖单元上原有的氨基季铵化

［7］

用壳聚糖和双氰胺成功

合成了一种壳聚糖双胍盐酸盐（CGH），并用其对结果表明CGH可以有效提高羊毛织物进行处理，

羊毛织物吸湿性和褶皱加复性，还可提高活性染料对织物的上染率，且处理后的羊毛织物断裂强度和断裂伸长略有提高。HuY.聚糖单胍硫酸盐。1.1.3

壳聚糖羧化改性

将壳聚糖羧基化是增

加其水溶性的另一个重要途径。氯化烷酸或乙醛酸可以与壳聚糖上的羟基或氨基进行反应，得到相应的羧基化壳聚糖衍生物

［11］

［10］

等人以三氧化

硫脲为胍化试剂，成功制备了取代度为0.3的壳

，有利于克服壳聚糖在

碱性环境中的不溶性的缺点。

为了避免壳聚糖氨基失去聚阳离子性，导致壳聚糖天然抑菌活性被屏蔽，刘新

［8］

等通过苯甲。壳聚糖的羧基

保护C2上的醛与壳聚糖反应成壳聚糖Schiff碱，

3-氨基，进而与2，环氧丙基三甲基氯化铵（ETA）反应在C6羟基上接枝季铵盐，再在稀盐酸乙醇溶液中脱保护，合成水溶性O-羟丙基三甲基氯化铵HACC）。研究表明，壳聚糖（O-此季铵盐壳聚糖对大肠杆菌最低抑菌浓度（MIC）为改性前壳聚糖的1/4，且发现季铵盐取代度越高，抑菌能力越强。1.1.2

壳聚糖胍化改性

壳聚糖胍盐衍生物是

近年来研究得较多的壳聚糖衍生物。胍基化可发

化可发生在羟基上或氨基上，也有同时发生在羟成基和氨基上。羧甲基壳聚糖具有良好水溶性、膜性和极强的重金属螯合能力，并可用作组织工程材料

［12］

。本课题组王彩霞［13］等人对壳聚糖进

行羧甲基化改性并成功合成以壳聚糖衍生物为第Cu（Ⅱ）为中心金属离子，（2-分别以2-吡一配体，

2-（4’-啶）苯并咪唑（hpb）、噻唑基）苯并咪唑（tbz）、2，2’-1，10-联二吡啶（bpy）、咪唑（im）、邻菲咯啉（phen）为第二配体合成壳聚糖衍生物铜三

第1期陈佳阳等：壳聚糖及其衍生物在农业上的应用3

元配合物。目前为止，对羧甲基壳聚糖制备的报道较多，同时也有学者对壳聚糖进行羧乙基化修饰。如宋庆平聚糖。1.1.4

原子转移自由基聚合改性

利用原子转

移自由基聚合（APRT）对壳聚糖进行改性是一种较新颖的方法，在工业领域具有广泛的应用前景。常彩萍

［15］

［14］

种重要衍后物。通过对壳聚糖进行降解而获得的2-10个氨基葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成的低聚糖，叫做壳寡糖

［16］

等人在碱性条件下，将壳聚糖与。常用的化学降解壳聚糖方

［17、18］

制备出取代度高达0.76的羧乙基壳丙烯酸反应，酸-亚硝盐降解法，超临界流法主要有：酸水解法，

体法，氧化降解法，配位降解法，糖转移法

。

壳聚糖分子上的氨基基团携带有一对孤对电子，易于与卤代烷反应可得到相应的N- …… 此处隐藏：14452字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……