1　甲殼素和殼聚糖

　　甲殼素（Chitin）又名甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)，廣泛存在于海洋甲殼動物外殼、軟體動物內(nèi)骨骼、昆蟲翅膀、菌類及藻類細(xì)胞壁內(nèi)[1]。自然界甲殼素年產(chǎn)量達(dá)100×108t，其中海洋生物生成量在10×108t以上。這些蝦蟹殼原本是廢棄物，幾乎成為環(huán)境的污染源。但是經(jīng)過近40多年國內(nèi)外學(xué)者的研究，竟變廢為寶，一躍成為跨世紀(jì)的引人矚目的全球性科研熱點(diǎn)課題，并競相開發(fā)出了一系列的甲殼素類高科技產(chǎn)品，廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、化工、環(huán)保、醫(yī)藥、保健、美容和紡織諸多領(lǐng)域[2]。

　　殼聚糖（Chitosan）又稱脫乙酰甲殼素，化學(xué)名稱是聚2-氨基-2-脫氧-2-D-β-1，4-葡萄糖，是甲殼素脫乙酰化的產(chǎn)物。脫乙酰甲殼素即殼聚糖溶于1%乙酸溶液后形成透明粘稠的殼聚糖膠體溶液，是其最重要的性質(zhì)之一[3]。殼聚糖是白色無定型、半透明、略有珍珠光澤的固體，是一種天然的陽離子聚合物，無毒無害，安全可靠，易生物降解。其相對分子質(zhì)量因原料不同和制備方法不同而異，約為2×105~7×105。N-脫乙酸度和粘度（平均相對分子質(zhì)量）是殼聚糖的兩項(xiàng)主要性能指標(biāo)。

　　一般而言，N-乙�；�脫去55%以上的就可稱之為殼聚糖。而作為工業(yè)品的殼聚糖，N-脫乙酰度一般在70%以上。N-脫乙酰度在55%~70%的是低脫乙酰度殼聚糖，70%~85%的是中脫乙酰度殼聚糖，85%~95%的是高脫乙酰度殼聚糖，95%~100%的是超高脫乙酰度殼聚糖。目前N-脫乙酰度100%的殼聚糖極難制備。從粘度看，通常粘度在1000×10-3Pa·s以上的（1%的殼聚糖乙酸溶液）被定為高粘度殼聚糖，在（1000~100）×10-3Pa·s的被定為中粘度殼聚糖，100×10-3Pa·s以下的被定為低粘度殼聚糖。國外將大于1000×10-3Pa·s的定為高粘度殼聚糖，在（200~100）×10-3Pa·s的被定為中粘度殼聚糖，而（50~25）×10-3Pa·s以下的被定為低粘度殼聚糖[4]。

　　2　甲殼素漿料的特點(diǎn)

　　2·1　甲殼素漿料的優(yōu)點(diǎn)

　　甲殼素漿料成膜性好，漿膜強(qiáng)力高，彈性好，耐磨性佳。除對棉、麻、絲、毛等纖維有良好的上漿性能外，對特種纖維如陶瓷纖維、玻璃纖維等也有良好的上漿效果[5]。

　　甲殼素漿料由于有良好的生物相容性，可不退漿，且經(jīng)織造后仍存留于織物中的甲殼素使織物還有抗菌等作用。這不僅縮短了加工工序，而且在無形中也降低了甲殼素漿料的使用成本。甲殼素漿料具有良好的生物降解性和生物活性，以及優(yōu)良的抗菌和抑菌作用[1]。對人體有益，不會造成環(huán)境污染，因而是真正的綠色環(huán)保漿料。目前研究可用于上漿的甲殼素漿料多為脫乙酰甲殼素，即殼聚糖類。

　　2·2　甲殼素漿料開發(fā)中存在的問題

　　甲殼素漿料開發(fā)中最主要的問題就是漿料的水溶性差。這是由于脫乙酰甲殼素是長鏈型高分子化合物，其鏈的規(guī)整性大并具有剛性，形成分子內(nèi)和分子間的強(qiáng)氫鍵，導(dǎo)致其水溶性差，必須在2%的醋酸溶液中才能溶解（此時溶液的pH值為4、5左右）。這就必然會導(dǎo)致對上漿纖維尤其是棉型等懼酸纖維受損傷，同時酸性環(huán)境也會加速上漿設(shè)備老化。

　　3　改善甲殼素漿料水溶性的途徑

　　改善甲殼素在水中的溶解性是開拓甲殼素漿料應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。目前改善甲殼素的水溶性主要有如下3種途徑。

　　3·1　控制甲殼素的脫乙酰條件和脫乙酰度

　　有研究表明[6]，甲殼素的水溶性與其脫乙酰度密切相關(guān)，脫乙酰度在50%左右時水溶性最好，脫乙酰度超過60%和低于40%時水溶性降低甚至完全不溶于水。脫去甲殼素的乙�；�有化學(xué)法和生物酶法兩種。

　　用化學(xué)法脫乙酰制備水溶性甲殼素有兩個方向:一是在40%氫氧化鈉的水溶液中溶解甲殼素，然后在室溫下水解[7]；二是在高脫乙酰度殼聚糖的稀酸溶液中進(jìn)行乙�；痆8]。其中后者得到的水溶性甲殼素具有較高的分子量。

　　甲殼素底物，然后得到一定脫乙酰度的殼聚糖。甲殼素脫乙酰酶（Chitindeacetylase，E.C.3.5.1.41）可催化水解脫掉甲殼素上的乙�；�，從而可替代現(xiàn)有的濃堿法生產(chǎn)高質(zhì)量的殼聚糖。這不僅可以解決環(huán)境污染問題，而且還可生產(chǎn)出用化學(xué)法較難得到的高質(zhì)量的殼聚糖產(chǎn)品。

　　目前，國內(nèi)外有關(guān)甲殼素脫乙酰酶僅有少量報道，認(rèn)為甲殼素脫乙酰酶主要來源于真菌[9]。研究發(fā)現(xiàn)[10]，構(gòu)巢曲霉和藍(lán)色犁頭霉是產(chǎn)生甲殼素脫乙酰酶活性較高的兩株菌株，它們產(chǎn)生的酶活性分別是343U/ml和289U/ml。

　　3·2　在甲殼素、殼聚糖分子主鏈上引入親水基團(tuán)利用甲殼素和殼聚糖分子中的羥基和氨基的反應(yīng)活性（殼聚糖分子中C2位上的-NH2和C3C6位上-OH均具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性），在適當(dāng)?shù)臈l件下可進(jìn)行多種化學(xué)改性，從而得到不同結(jié)構(gòu)的水溶性產(chǎn)物如�；�改性[11]、醚化改性[12]、烷基化改性[13]和酯化改性[14]。但是，這種化學(xué)改性對環(huán)境污染嚴(yán)重，且對人體有害。毋庸置疑，該途徑以后會被符合環(huán)保要求的方法所取代。

　　3·3　降低分子量改善其水溶性

　　水溶性甲殼素在適當(dāng)條件下降解可制得低分子量殼聚糖，若當(dāng)分子質(zhì)量降至某特定值時可直接溶于水[15]。目前國內(nèi)外學(xué)者提出的降解方法主要有酶降解法、氧化降解法和酸降解法。酶法降解可特異性地、選擇性地切斷殼聚糖的多β—（1，4）—糖甘鍵，降解過程和降解產(chǎn)物的分子量易于被控制，因而可以方便地對降解過程進(jìn)行監(jiān)控，得到所需分子量范圍的水溶性低聚殼聚糖。目前已發(fā)現(xiàn)30多種酶可用于殼聚糖的降解反應(yīng)，從而生成各種分子量的低聚殼聚糖。這些酶包括專一性水解酶如殼聚糖酶；非專一性水解酶如脂肪酶、溶菌酶、蛋白酶、元酶、聚糖酶等[16-17]。酶解法運(yùn)用的化學(xué)試劑少，對環(huán)境污染小，而且反應(yīng)過程和產(chǎn)物分子量容易得到控制。陳燕[18]等人通過酶解法降解改善了甲殼素漿料的水溶性，并有效改進(jìn)了甲殼素漿料的上漿性能。

　　氧化降解是研究得比較多的一種殼聚糖降解方法，其中H2O2氧化法更是有大量的文獻(xiàn)報道，且該法已經(jīng)用于殼聚糖產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)。較有代表性的幾種氧化降解法有:H2O2氧化法[19]、H2O2-NaClO2法、NaBO3法[20]、HAc-H2O2法[21]和超聲輔助氧化法[22]。

　　酸降解法早在20世紀(jì)50年代就有人開始研究，并制得了低聚水溶性殼聚糖。研究表明殼聚糖很容易溶于稀酸溶液中，因此必須強(qiáng)化其降解反應(yīng)條件以制備低聚水溶性殼聚糖。

　　4　開發(fā)甲殼素漿料的前景

　　隨著當(dāng)今世界環(huán)保意識的增強(qiáng)，綠色環(huán)保漿料的開發(fā)應(yīng)是一個必然趨勢。綠色漿料是指通過我國《生態(tài)紡織品》HJBZ30-2000標(biāo)準(zhǔn)檢測后，取得“生態(tài)標(biāo)志”的漿料[23]。測試表明甲殼素漿料完全符合該標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)條件。綠色壁壘已經(jīng)成為中國紡織行業(yè)對外貿(mào)易發(fā)展的瓶頸，我國“十一五”紡織上漿的發(fā)展方向也指出了要利用先進(jìn)技術(shù)和豐富的自然資源開發(fā)高品質(zhì)的綠色環(huán)保漿料[24]。雖然到目前為止甲殼素漿料還未工業(yè)化生產(chǎn)，其制備成本較高；但是甲殼素漿料性能優(yōu)異，是理想的綠色漿料。對降低其成本，可從以下幾個方面考慮:

　　（1）甲殼素漿料由于有良好的生物相容性，無需退漿，且經(jīng)織造后仍存留于織物中使織物還有抗菌等功能整理作用。（2）原料來源豐富，可從廢棄的蝦蟹殼中提取，直接變廢為寶，且資源可再生�，F(xiàn)有資料顯示，還可以用細(xì)菌繁殖直接得到脫乙酰甲殼素即殼聚糖，無需從甲殼素脫乙酰再制取殼聚糖�？傊�，隨著生化技術(shù)的日益發(fā)展，生物技術(shù)與紡織科技的交叉融合，相信甲殼素漿料會發(fā)揮其優(yōu)勢，得到實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。

來源：印染在線