水溶性壳聚糖(Water-soluble Chitosan)是一种由天然壳聚糖经过化学改性而成的多糖,具有良好的水溶性、生物降解性和生物相容性。壳聚糖本身是从甲壳类动物的外骨骼(如虾、蟹)中提取的天然聚糖,而水溶性壳聚糖则是通过对壳聚糖分子进行脱乙酰化等改性,使其能在水中溶解。水溶性壳聚糖广泛应用于食品、医药、环境保护、化妆品等领域。
水溶性壳聚糖的化学结构主要由葡萄糖胺(Glucosamine)和N-乙酰葡萄糖胺(N-acetylglucosamine)单元组成。通过去除部分乙酰基,壳聚糖分子中的氨基团(-NH?)得以暴露,从而提高了它在水中的溶解度。
化学式:C?H??NO?
分子量:不同来源和不同改性程度的水溶性壳聚糖分子量不同,一般在10,000到1,000,000之间。
溶解性:水溶性壳聚糖在水中溶解性良好,尤其是在酸性条件下(pH < 6)更易溶解。
生物降解性:水溶性壳聚糖是天然多糖,具有良好的生物降解性,使用后能够自然分解,不会造成环境污染。
水溶性壳聚糖通常通过以下几种方法进行制备:
酸催化脱乙酰化法:通过酸催化反应去除壳聚糖分子中的乙酰基,增加氨基的亲水性,进而提高水溶性。
醇类溶剂法:使用乙醇、丙醇等醇类溶剂进行壳聚糖的改性,改变其分子结构,使其更容易溶于水。
酶解法:利用壳聚糖酶或其他水解酶将壳聚糖分解,得到低分子量的水溶性壳聚糖。
壳聚糖主要来源于甲壳动物(如虾、蟹)外壳,其制备过程包括以下步骤:
脱蛋白(去除蛋白质成分)
脱色和脱矿(去除色素和碳酸钙等杂质)
脱乙酰化(将甲壳素转化为壳聚糖,提高可溶性)
壳聚糖的**脱乙酰度(DA)**决定了其溶解性和功能性。通常,脱乙酰度超过 50% 时,壳聚糖可溶于酸性水溶液。
很容易判断水溶性壳聚糖,只要把它溶于水,首先看溶液有没有粘性,没有粘性者是低分子甲壳素或低分子壳聚糖;其次,往此水溶液中滴加几滴NaOH溶液,产生浑浊或沉淀者,是壳聚糖盐酸盐,因为其中的盐酸被碱中和了,壳聚糖不溶于中性或碱性的水中;如果滴加几滴HCl溶液而产生浑浊,则是羧甲基壳聚糖,因为羧甲基壳聚糖实际是羧甲基壳聚糖的钠盐,如果此溶液被酸化,则不再是羧酸钠盐,而成了羧酸,它就不溶于酸性水中。
常用的水溶性壳聚糖种类
1.羧化壳聚糖(应用多的是羧甲基壳聚糖)
2.壳聚糖盐类(常见的有壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸盐等)
3.壳聚糖硫酸酯
4.壳聚糖寡糖
5.类透明质酸壳聚糖