壳聚糖的改性研究进展及其应用

袁 玥，钱本祥，凌新龙

(1.广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州 545006；2.柳州关点质量检测技术服务有限公司，广西柳州 545616)

0 引言

壳聚糖(Chitosan)的化学名称为(1，4)－2－氨基－2－脱氧－β－D－葡聚糖，又称为脱乙酰甲壳素，白色半透明固体，不溶于水、碱和大多数有机溶剂。壳聚糖是甲壳素的N－脱乙酰化产物，而甲壳素为自然界中含量仅次于纤维素的第二大天然高分子物质，广泛存在于低等节肢体、甲壳类动物(如虾、蟹、甲壳昆虫)以及低等植物(如藻类、菌类)的细胞壁中。因此，壳聚糖来源广泛，且在自然界中含量丰富，其还是目前已知唯一的天然碱性阳离子聚合物，主要生产集中在欧美地区部分国家、日本、印度，而我国生产企业主要集中在沿海，规模小[1]。

法国于1895年最先开始研制壳聚糖，1934年，美国申请了壳聚糖及壳聚糖膜的专利。因壳聚糖具有生物可降解性、渗透性、成膜成丝等优良特性，可广泛应用于水果蔬菜保鲜、医药、保健品、环保、纺织、化装品、水处理、金属吸附回收等领域[2]。然而壳聚糖仅仅在稀酸中的溶解度较好，在其它很多溶剂尤其是水中的溶解性很差，导致其应用受限。而壳聚糖的结构中含有两种羟基(仲羟基和伯羟基)和氨基，利于对其进行改性，改性方法有物理改性法和化学改性法，尤以化学改性为主，常用的有接枝共聚改性、交联改性、季铵盐化改性、羧烷基化改性、酰基化改性、烷基化改性等。

1 壳聚糖的结构

壳聚糖是甲壳素(β－(1，4)－2－乙酰氨基－2－脱氧－D－葡聚糖)的N－脱乙酰化产物，其分子结构如图1所示。壳聚糖分子为直链结构，其与植物的纤维素分子结构相似，差别仅仅是纤维素C2位上的羟基被氨基所代替，但是化学性质差别却较大，而且分子内氢键较强，结构紧密排列，易结晶，导致在大多数溶剂中的溶解性差。壳聚糖还具有复杂双螺旋结构，链接单元中的氨基和羟基等基团具有较高的反应活性[3]，可以进行化学改性，引入其他基团，从而赋予壳聚糖在不同溶剂中良好的溶解性和功能性。

图1 壳聚糖的结构式

2 壳聚糖的制备

壳聚糖是甲壳素的N－脱乙酰化产物，其常用的制备方法有化学降解法、微波技术法、微生物培养法、酶降解法。

2.1 化学降解法

化学降解法即利用化学试剂与甲壳素反应，使甲壳素中的乙酰基脱去，生成脱乙酰基甲壳素即壳聚糖，使用酸、碱均可以使甲壳素中的乙酰基脱去。由于甲壳素的葡萄糖单元之间是由苷键相连，在强酸条件下，其容易水解，所以一般采用强碱来脱乙酰基。但是随着氨基上乙酰基的脱除，剩余的乙酰基更难脱除，所以甲壳素中的乙酰基不可能完全脱除。

杨俊玲等[4]人将甲壳素与浓度为 45%的NaOH溶液以m∶V＝1∶300的比例混合，在85℃的水浴中加热3h，制备得到脱乙酰度为84.1%的壳聚糖。蔡中丽等[5]人研究25%氢氧化钠醇水反应介质中醇含量变化对甲壳素脱乙酰反应的影响，产物乙酰度随反应时间和反应温度的变化规律，推出脱乙酰反应为一级反应，并求得了反应活化能。

2.2 微波技术法

在碱性条件下，普通加热方法处理甲壳素耗时，耗能，效率低，而采用微波技术法，可以在同样的条件，快速制备高品质的壳聚糖。

居红芳[6]采用不同类型的蟹壳制备了甲壳素，再采取微波辐射技术对其进行脱乙酰基处理，最终制备得到壳聚糖。实验表明甲壳素经微波一次处理20分钟，脱乙酰度达86.1%，效果优于其它方法。与传统方法相比简化了工艺流程，缩短了反应时间10～90倍。曹健等[7]人利用微波辐照甲壳素与碱液的混合物，可大大缩短反应时间，提高脱乙酰速率，还可避免因长时间高温导致的壳聚糖分子量和粘度下降的问题，提高产品质量。该法制备壳聚糖能耗低、污染小、效率高、品质高。

2.3 酶降解法

壳聚糖来源于天然产物甲壳素，只要找到合适的具有专一性的脱除乙酰基的酶，即可对甲壳素进行脱乙酰基处理，该方法绿色环保，但是酶的种类相对较少，目前发现的酶也仅仅30余种。由于酶催化反应的特点，酶解法制备壳聚糖高效，条件温和，产率高，环境友好。

姜红鹰等[8]人利用真菌产生的甲壳素脱乙酰酶催化甲壳素分子中的乙酰氨基水解，使乙酰基从氨基上脱去，使之变为壳聚糖。段杉等[9]人研究了发酵法和乙酸结合酸性蛋白酶(酶法)提取甲壳素过程中蛋白酶活力对灰分脱除的影响，并进一步比较了酶法、发酵法和化学法提取的甲壳素的性质差别。结果表明，蛋白酶可促进甲壳素中灰分的脱除；酶法和发酵法制备的甲壳素各项指标均很接近，但与化学法制备的甲壳素有一定差异。酶法和发酵法制备的甲壳素中蛋白质含量、灰分含量、结晶度及溶液黏度均明显高于化学法制备的甲壳素，但是两种方法的脱乙酰度均低于化学法制备的甲壳素，说明酶法和发酵法对甲壳素分子的降解和脱乙酰作用以及结晶结构的破坏均较小。

2.4 微生物培养法

采用传统的碱法或酸法处理甲壳素，对环境污染严重，而微生物法不受季节的影响，并且对环境无污染，是一种值得研究和开发的生产方法。

曹海丽[10]以米曲霉Aspergillus oryzae 3.951为菌种，通过液体发酵培养菌丝体生产提取壳聚糖，优化了米曲霉液体发酵培养基，提高了壳聚糖产量和生产效率。刘珍利[11]首先对几种常见真菌培养生产壳聚糖进行了研究，确定雅致放射毛霉为发酵制备壳聚糖优良菌种；再采用稀酸稀碱处理菌体提取壳聚糖，对提取工艺路线和参数进行了优化。李永强[12]采用凝结芽孢杆菌和蛋白酶K协同发酵虾壳，发酵工艺条件为:10%的凝结芽孢杆菌，1000U/g的蛋白酶K，含5%虾壳和10%葡萄糖的发酵培养基，温度50℃，摇床转速100r/min，发酵时间3天。结果表明，蛋白质去除率为93%，灰分去除率为91%，发酵产物经红外光谱鉴别为甲壳素。

3 壳聚糖的改性

壳聚糖C2位上的氨基或酰胺基、C3位上的仲羟基和C6位上的伯羟基是三个活泼的官能团，壳聚糖和甲壳素主要的不同是氨基官能团含量，这导致它们在结构和物理化学性质上有很大的不同，壳聚糖的鳌合、絮凝、生物功能和应用都是由于这个引起。由于对壳聚糖进行化学改性不改变其基本骨架，同时产生了具有新生物功能的化合物，所以引起了研究者的兴趣。壳聚糖的化学改性可以为制备具有期望的生物活性和物理化学性质的壳聚糖衍生物提供一种新的方法，壳聚糖结构上的三个活泼基团赋予了其非常多的化学改性方法。常用的化学改性有接枝、交联、季铵盐化、羧甲基化、酰化、烷基化、席夫碱、巯基化、羟烷基化、磺化等。

3.1 接枝共聚改性

接枝共聚是拓宽壳聚糖实际使用的一种有效的方法，可以改变壳聚糖的物理化学性质，最终接枝共聚产物的性质主要受侧链(包含分子结构、长度和数目)控制。这些方法包括自由基接枝共聚、缩合共聚、氧化偶联共聚、环状单体的开环共聚、聚合物接枝等。

卢东星等[13]人用过硫酸钾和亚硫酸氢钠的氧化还原体系引发丙烯酰胺接枝天然壳聚糖，制备出了一系列具有不同接枝率的壳聚糖－丙烯酰胺接枝共聚物浆料，然后对纯棉经纱进行上浆试验。结果表明，当改性壳聚糖的接枝率达到 26.89%时，浆纱的力学性能有显著提高，毛羽数量也大为减少。

李涛等[14]人以乳酸和壳聚糖为原料，4－(二甲胺基)吡啶及N，N′－二环己基碳酰亚胺为催化剂在室温下直接缩合方法制备了聚乳酸－壳聚糖接枝共聚物，对其结构进行了表征。并研究其最佳制备工艺条件，产物具有良好的细胞亲和性，有可能应用于组织工程材料。

许鑫华等[15]人将壳聚糖和苯胺用过硫酸铵引发制备得到了壳聚糖接枝聚苯胺，然后采用静电自组装法制备了壳聚糖接枝聚苯胺/葡萄糖氧化酶生物传感器，研究不同因素对该传感器电流响应的影响。

何柱国等[16]人以壳聚糖作为大分子引发剂，采用辛酸亚锡催化引发丙交酯开环聚合制备了壳聚糖接枝聚乳酸共聚物。研究确定了最佳合成工艺条件，并对其结构和性能进行了测试表征。结果表明，该方法可以快速、有效地合成目标产物，壳聚糖结构中单个环上聚乳酸的平均聚合度为17.46，该支链的引入削弱了壳聚糖分子之间和分子内的氢键。壳聚糖接枝聚乳酸共聚物的熔点为246℃，而壳聚糖的熔点为253℃，随着支链的增长，共聚物的结晶性能逐渐下降。

陈会英等[17]人采用壳聚糖/聚乙烯亚胺为原料，羰基二咪唑为偶联试剂，用离子液体为反应介质和催化剂，制备得到了壳聚糖/聚乙烯亚胺接枝共聚物，其接枝率为42%。

3.2 交联改性

利用壳聚糖分子中的氨基、羟基与多元醛、环氧氯丙烷、多元酸、多元酸酐、多元酯、多元酸或多元醚等的反应，使分子链产生交联，得到三维空间网状结构，提高了物质之间的交联度，降低了壳聚糖分子的溶解度。

李芙蓉[18]以壳聚糖为原料，分别使用戊二醛、环氧氯丙烷对壳聚糖进行交联改性，得到两种改性后的壳聚糖，研究两种改性壳聚糖对废水中苯酚的吸附。实验表明，经戊二醛、环氧氯丙烷改性的壳聚糖对苯酚均有较好的吸附效果。

曾嵘等[19]人首先采用相转化法，以乙酸和水为溶剂，制备了三种不同比例混合的壳聚糖和聚乙烯醇共混膜，然后在碱性条件下用环氧氯丙烷对共混膜进行了交联，最后对其进行结构性能表征。结果表明，壳聚糖和聚乙烯醇具有良好的相容性，共混膜的机械性能、热稳定性和结晶度均介于壳聚糖和聚乙烯醇之间，加入聚乙烯醇后，壳聚糖共混膜的机械性能得到了提高；交联后共混膜的溶胀性能被改善，但是热稳定性和机械性能略有下降。

Gierszewska等[20]人以壳聚糖为聚合物基体、蒙脱石为填料、戊二醛为交联剂，制备了壳聚糖－蒙脱石复合材料。实验表明，戊二醛的加入有利于改善壳聚糖及其复合材料的性能。

3.3 季铵化改性

壳聚糖分子结构含有伯氨基，可以采用卤代烷烃对其进行季铵盐化反应，制备得到的壳聚糖季铵盐在水中的溶解性增大，具有良好的抗菌抑菌性能，常用于织物的抗菌整理。另外，其还可以用作絮凝剂、表面活性剂等。

车秋凌等[21]人在壳聚糖分子中的氨基上引入甲基，采用甲醛甲酸法合成 N，N，N－三甲基壳聚糖，之后再在壳聚糖分子中的羟基上引入三聚氯氰，将改性后的壳聚糖应用于羊毛织物的酸性染料染色中。结果表明，改性后的壳聚糖使得羊毛织物的上染率、固色率、色牢度和抑菌率均有提高，壳聚糖分子量越大，效果最好。刘新等[22]人在壳聚糖的氨基上接枝2，3－环氧丙基三甲基氯化铵，结果表明，与改性前的壳聚糖相比，改性后的季铵盐壳聚糖对金黄色葡萄球菌的抗菌活性更好。

3.4 羧甲基化改性

羧甲基壳聚糖可以溶解在水中，而且有出色的物理、化学和生物性能，使其在血液和化妆品方面有潜在的应用。羧甲基壳聚糖可以被制为超多孔水凝胶、pH敏感水凝胶和交联水凝胶，用于不同蛋白药物载体。N，N－二羧甲基壳聚糖具有良好的鳌合能力，它和磷酸钙的鳌合有利于成骨作用，促进骨矿化。O－羧甲基壳聚糖有很好的抗菌活性和增强的粘结性能，常常用于组织工程和药物载体。壳聚糖与卤代乙酸、乙醛酸等反应可以在其骨架的N或O原子上引入羧甲基，从而改进其性能，拓宽其应用。

董丽丹等[23]人由壳聚糖和氯乙酸反应制得羧甲基壳聚糖的改性产物，然后在其中引入具有抗菌作用的Ag＋和TiO2，制备得到三种复合材料，再对它们进行结构表征，最后测试它们的凝血和止血性能。结果表明，在羧甲基壳聚糖中同时引入Ag＋和TiO2时，其凝血和止血效果均优于羧甲基壳聚糖中仅引入Ag＋或TiO2的效果。

Anitha等[24]人使用三聚磷酸钠和氯化钙为离子交联剂制备了壳聚糖、O－羧甲基壳聚糖和N，O－羧甲基壳聚糖，然后对其进行表征，采用噻唑蓝比色法评估纳米颗粒的细胞毒性，同时采用最低抑菌浓度法研究三种纳米颗粒不同浓度时对金黄色葡萄球菌ATCC菌株的抗菌活性。噻唑蓝比色法说明了三种纳米颗粒对乳腺癌细胞的毒性很小，抗菌活性证明了O－羧甲基壳聚糖和N，O－羧甲基壳聚糖纳米颗粒的抗菌活性强于壳聚糖纳米颗粒的抗菌活性，其中 N，O－羧甲基壳聚糖的抗菌活性最优。

3.5 酰化改性

通过羧酸、酰氯、酸酐、内酸酐或内脂等与壳聚糖分子中的羟基、氨基反应，在其结构上引入脂肪族或芳香族酰基，生成O－酰基化改性壳聚糖、N－酰基化改性壳聚糖或N，O－酰基化改性壳聚糖。

石晓磊等[25]人制备了3－O－乙酰－6－O－硬脂酰－N－邻苯二甲酰壳聚糖，将其作为辅料制备茶碱不溶性缓释骨架片，研究影响药物释放的因素。研究发现，改性壳聚糖具有良好的载药能力，良好的控制药物释放能力，可作为一种口服缓释剂的骨架材料使用。

郭睿等[26]人采用马来酸酐和羟丙基壳聚糖作为原料制备得到N－马来酰化羟丙基壳聚糖，研究多种因素对产物羧基含量及特性黏数的影响。然后将其负载到高岭土上，研究对亚甲基蓝印染废水的处理。

3.6 烷基化改性

在壳聚糖分子中氨基的N以及羟基的O上引入烷基，形成N－烷基化壳聚糖、O－烷基化壳聚糖或N，O－烷基壳聚糖，烷基的引入使其溶解性产生改变。由于氨基活性较高，此类改性常为N－烷基化改性。

唐若谷[27]以壳聚糖为原料，与乙醛或己醛反应形成Schiff碱，再经过还原，成功地在氨基上引入烷基，使得壳聚糖疏水性能显著提高，且N－烷基化改性后的壳聚糖在稀醋酸中的溶解度也明显下降，壳聚糖粒径增大，分布变宽。

黄玉芬等[28]人先用壳聚糖和月桂醛反应，再用三乙酰氧基硼氢化钠还原，制备得到N－十八烷基壳聚糖，该物质具有疏水性，壳聚糖的凝血性能被显著提高。

董奇志等[29]人用浓NaOH作为碱性试剂及载体，分别用十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵和十二烷基硫酸钠为相转移催化剂，在微波辐射下将氯化苄与壳聚糖进行反应，制备得到O－苄基化壳聚糖。该反应具备反应时间短，无需搅拌和溶剂的优势。

3.7 席夫碱改性

利用壳聚糖分子中的氨基与醛类或酮类物质反应，生成席夫碱，以此来对壳聚糖的物理、化学性能进行改性。

赵延庆[30]利益壳聚糖与香草醛发生席夫碱反应，制得改性壳聚糖，将改性后的壳聚糖用于玻碳电极的修饰，使得电极的例子检测灵敏度得到提高。

刘建等[31]人将壳聚糖用酶进行降解，以获得不同分子量的壳聚糖，然后与水杨醛反应制备壳聚糖水杨醛席夫碱，再与金属离子形成配合物，最后用于棉织物的抗皱抗菌整理。结果表明，用分子量为0.25×10－5的壳聚糖水杨醛席夫碱整理的棉织物折皱回复角为232°，铜、镍、锌的配合物整理的织物抑菌率分别达98.3%、96.5%、96.3%。

3.8 巯基化改性

巯基化聚合物(如壳聚糖、聚碳酸酯或所谓的巯基聚合物)是在聚合物主链上含有游离的巯基，是亲水性大分子。壳聚糖采用巯基改性主要是为了提高壳聚糖的粘液黏附特性或亲水性，壳聚糖的伯氨基可以与含巯基的物质发生反应生成含巯基的壳聚糖。迄今为止，用于壳聚糖巯基化改性的试剂主要有半胱氨酸、巯基乙酸、2－亚氨基硫烷盐酸盐、异丙基－S－乙酰硫代乙酰亚胺盐酸盐。

张鹏等[32]人以壳聚糖和还原型谷胱甘肽为反应原料，通过水溶液聚合法制备了新型巯基化壳聚糖高分子絮凝剂。根据单因素实验确定了最优制备条件，并对产物的结构性能进行表征。结果表明，最佳制备工艺条件为:壳聚糖和还原型谷胱甘肽质量比5:5，保护剂N－羟基丁二酰亚胺用量0.40 g，反应时间5 h，反应体系pH 3.5，交联剂1－乙基－(3－二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐用量0.25 g。

王刚等[33]人以巯基乙酸和壳聚糖为反应原料，通过酰胺化反应将巯基引入到壳聚糖结构中，制备得到巯基乙酰化壳聚糖。将其应用于含Cd(II)水样的处理，发现由最优法制备的巯基乙酰化壳聚糖处理该水样后，水中Cd(II)的最低剩余浓度分别为 0.83mg·L－1、0.76 mg·L－1。

3.9 羟烷基化改性

壳聚糖的羟烷基化改性是通过壳聚糖与缩水甘油、环氧化合物(环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷)反应可以在其结构上引入羟烷基，根据反应条件的不同(溶剂和温度)，羟烷基可以分别取代N和O上的氢原子，生成N－羟烷基或O－羟烷基壳聚糖。当用环氧丙烷对壳聚糖进行改性时，催化剂(NaOH或HCl)和反应温度决定了N/O－羟烷基取代的比例。当在中性条件下反应式，产物仅仅为N－羟烷基壳聚糖；在酸性条件下时，主要产物为N－羟烷基壳聚糖，次产物为O－羟烷基壳聚糖；碱性条件，温度高于40℃时，主要产物为O－羟烷基壳聚糖，且有壳聚糖寡聚物生成。

王婷等[34]人采用正交实验方法，在碱性条件下，用溴乙醇对壳聚糖进行改性，制备得到羟乙基壳聚糖，研究了产物的水溶性。结果表明，当壳聚糖上2位N和6位O上总的羟乙基取代度大于等于82.42%时，产物在中性条件下具有较好的水溶性。控制反应的条件，总的羟乙基取代度可以达到112.39%。

王旭颖等[35]人以壳聚糖和环氧丙烷为原料反应制备得到水溶性的O－羟丙基壳聚糖，再将其与不同的卤代烷烃反应，制备得到一系列的O－羟丙基－N－烷基化壳聚糖表面活性剂。结果表明，这些表面活性剂的临界胶束浓度为0.016 mmol/L～0.05 mmol/L，亲水亲油平衡值为 5.33～13.89，具有良好的泡沫性能，优于Tween 60。

3.10 磺酸化改性

壳聚糖中氨基和羟基可以与硫酸盐反应，制备得到的产物在药物应用方面有重要的影响。这主要是因为磺化的壳聚糖在结构上与天然的肝素抗凝血剂非常相似，证明生物分子的抗凝血、抗硬化、抗病毒活性机制，

李杏杏等[36]人通过磺化反应在壳聚糖上引入磺酸基团制得具备良好质子传导能力的磺化壳聚糖，以含氟聚苯并咪唑为基体材料，通过掺杂磺化壳聚糖制备得到复合质子交换膜。结果表明，随着磺化壳聚糖质量分数的增加，复合膜的质子电导率增加，但吸水率、溶胀度下降，复合膜的机械性能和热稳定性仍然良好。

郝建文等[37]人以壳聚糖和1，3－丙烷磺内酯为原料，通过开环磺化反应对壳聚糖进行改性，再将磺化壳聚糖与聚乙烯醇、正硅酸四乙酯共混制备得到磺化壳聚糖/聚乙烯醇/二氧化硅杂化阳离子交换膜。结果表明，离子交换容量的范围是0.10 mmol/g～0.65 mmol/g，水含量和线性膨胀率的范围分别为10%～25%、15%～20%。

3.11 其它改性

微波具有加热均匀，加热效率高的特点，张德谨等[38]利用微波辅助技术制备改性壳聚糖，并对改性后的壳聚糖对Ni2＋的吸附性能进行研究，测得了最佳用量、吸附温度以及达到吸附平衡所需的时间。

林水森[39]为了获得抗菌活性更高的新型壳聚糖基聚阳离子抗菌材料，以壳聚糖为原料，通过磺酰化反应和亲核取代反应制备得到6－叠氮基－6－去氧－N，N，N－三甲基壳聚糖季铵盐。研究该材料对革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌得到抗菌性，证明了叠氮基是一种很好的抗菌增效基团。

吴茂涛等[40]人对水溶性壳聚糖进行磷酸酯化改性，研究水溶性壳聚糖及其磷酸酯对Q235低碳钢在海水中的腐蚀抑制作用。结果表明，与水溶性壳聚糖相比，水溶性壳聚糖磷酸酯的缓蚀效率更好，在300 mg/L时缓蚀率达到88.71%，有望作为抑制阴极型缓蚀剂。

郑建超等[41]人对采用树枝状大分子改性壳聚糖的研究进行了概括，这一大类杂化物主要包括壳聚糖－(聚酰胺－胺)、壳聚糖－聚乙烯亚胺、壳聚糖－3，4，5－三(p－十二烷氧基苄氧基)苯甲酸、壳聚糖－3，4，5－三(p－十二烷氧基－m－甲氧基苄氧基)苯甲酸、壳聚糖－聚丙三醇等，这类物质的性能优异，常常用于污水处理、吸附材料、荧光材料、抗菌剂等。

4 壳聚糖的应用

壳聚糖作为一种资源丰富的天然高分子材料，具有良好的抗菌性、生物相容性、成膜性、保水性等优良性能，使得其在医药、化妆品、轻纺、水处理、果蔬食品水产保鲜、畜牧业等均有广泛的应用[25]。

4.1 医药领域的应用

壳聚糖含有大量的氨基、羟基、乙酰氨基等活性基团，使其具有良好的反应功能性和生理活性。同时，其具有良好的生物可降解性，可以被脂肪酶、溶菌酶、氨基葡萄糖苷酶分解成氨基葡萄糖(Glucosamine)，可以通过新陈代谢排出体外。因此，在生物医药领域被广泛应用[42]。壳聚糖具有良好的抗菌性、生物相容性以及生物降解性，作为一种生物糖类聚合物是促进软组织修复的生物材料，广泛应用于皮肤伤口愈合，引导骨及软骨再生，以及骨关节炎的治疗[43－44]。

4.2 水处理领域的应用

壳聚糖可以溶于酸性溶液中形成阳离子型聚合物电解质，能与水中的负电污染物、表面活性剂以及重金属离子等通过络合或静电吸附作用，可以除去水中的有机污染物，且由于其自身可降解，不会形成二次污染。在水处理中，可应用于絮凝、金属离子吸附、染料脱色等领域[45]。

4.3 食品领域的应用

壳聚糖具有较强的抑菌、抗氧化性以及成膜性，在食品、果蔬、肉制品的防腐保鲜方面得到了较为广泛的应用，其良好的成膜性，可调节环境含氧量，抑制微生物呼吸作用，使得其在可食用抗菌包装中得以应用。同时，壳聚糖也可作为食品的增稠剂、乳化剂、果汁澄清剂、酶的固定化载体以及食品添加剂[46]。由于其具有网状结构、保水性好，也可用于水产品的保鲜[47]。

4.4 畜牧业中的应用

壳聚糖可以吸附饲料中的脂类物质如脂肪、胆汁等，发挥降脂功效，调节脂肪代谢，除其能够抑菌外，还具有增强细胞免疫、增强机体免疫功能，提高机体的抗氧化功能。壳聚糖可被消化吸收，促进畜禽的机体生长，改善畜产品品质[48]。

4.5 纺织工业中的应用

壳聚糖具有良好的抗菌性，可以用于天然织物的抗菌整理，还可以改善纤维素纤维、蛋白质纤维等纤维的染色性，改善天然植物的阻燃性、抗紫外性、防静电性、防毡缩[49]。

4.6 化妆品领域的应用

壳聚糖有吸湿、保湿、美白、抗菌抗氧化等作用，且对皮肤不产生任何刺激作用，能够活化细胞，促进皮肤保湿、抗皱、增加皮肤弹性、美白皮肤、增强免疫，是化妆品行业中玻尿酸的合成原料，具有良好的生物相容性，已在护肤、护发、洗涤及美容用品中得到广泛应用[50]。

5 结语与展望

壳聚糖是一种自然界中含量丰富的天然高分子聚合物，由于其诸多优良的性能，在各行业中得到了广泛的应用。但我国壳聚糖的生产产能不足，产量低。微生物培养法制备壳聚糖具有诸多其他制备方法不具备的优点，但微生物制备法目前还未能得到广泛的应用。近年来，有关壳聚糖的改性方法层出不穷，包括开发新的反应原料、设计新的合成线路、合成不同功效的催化剂等。通过这些新的方式方法，已经制备了多种新型功能材料，拓宽了壳聚糖的改性和应用。